JP2018180601A - Detector, detection method, and detection program - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detector, a detection method, and a detection program that can detect a traffic abnormality such as the congestion induced by some vehicles.SOLUTION: A detector 1 comprises: a prediction unit 12 that predicts an exit route to an approach route of a vehicle at each of intersections included in a road network of an observation area on the basis of past statistical information; a calculation unit 13 that obtains the real exit route of the vehicle and calculates a prediction accuracy for each of the intersections; and a determination unit 14 that determines a traffic abnormality on the basis of the comparison results between the current value of the prediction accuracy and the past record of it.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、交通の異常を検知するための装置、方法及びプログラムに関する。   The present invention relates to an apparatus, method and program for detecting a traffic abnormality.

従来、交通渋滞は、例えば時間帯により、又は道路網に存在するボトルネックによって引き起こされている。このようなパターンの渋滞は、予測が可能であり、通常は広い範囲に発生する。
また、発生した交通渋滞を検出するためには、GPSデータを用いた様々な手法が提案されている(例えば、非特許文献1〜3参照)。
Traditionally, traffic jams are caused, for example, by time zones or by bottlenecks present in the road network. Such patterns of congestion are predictable and usually occur over a wide range.
Moreover, in order to detect the traffic congestion which generate | occur | produced, the various methods using GPS data are proposed (for example, refer nonpatent literature 1-3).

一方、事故、災害、事件等の予期せぬ事態に起因する交通渋滞も存在する。また、将来的に道路網上の車両が自律型車両で構成されると、車両をボットネットとしたサイバー攻撃により渋滞等が引き起こされる事態も考えられる。
このような交通渋滞は、通常、道路網の狭い領域のみに発生し、予測も難しいが、事象を早期に検知し、事態に対処できることが望まれている。
On the other hand, there are traffic congestions caused by unexpected situations such as accidents, disasters and incidents. In addition, when vehicles on the road network are configured as autonomous vehicles in the future, it is conceivable that a traffic jam or the like may be caused by a cyber attack using the vehicles as a botnet.
Such traffic congestion usually occurs only in a narrow area of the road network and is difficult to predict, but it is desirable to be able to detect an event early and cope with the situation.

Sanjay Chawla, Yu Zheng, and Jiafeng Hu. 2012. Inferring the Root Cause in Road Traffic Anomalies. In Proceedings of the 2012 IEEE 12th International Conference on Data Mining (ICDM ’12). IEEE Computer Society, Washington, DC, USA, 141−150.Sanjay Chawla, Yu Zheng, and Jiafeng Hu. 2012. Inferring the Root Cause in Road Traffic Anomalies. In Proceedings of the 2012 IEEE 12th International Conference on Data Mining (ICDM '12). IEEE Computer Society, Washington, DC, USA, 141-150. Linsey Xiaolin Pang, Sanjay Chawla, Wei Liu, and Yu Zheng. 2013. On detection of emerging anomalous traffic patterns using GPS data. Data Knowl. Eng. 87 (September 2013), 357−373.Linsey Xiaolin Pang, Sanjay Chawla, Wei Liu, and Yu Zheng. 2013. On detection of emerging anomalous traffic patterns using GPS data. Data Know. Eng. 87 (September 2013), 357-373. Bei Pan, Yu Zheng, David Wilkie, and Cyrus Shahabi. 2013. Crowd sensing of traffic anomalies based on human mobility and social media. In Proceedings of the 21st ACM SIGSPATIAL International Conference on Advances in Geographic Information Systems (SIGSPATIAL’13). ACM, New York, NY, USA, 344−353.Bei Pan, Yu Zheng, David Wilkie, and Cyrus Shahabi. 2013. Crowd sensing of traffic anomalies based on human mobility and social media. In Proceedings of the 21st ACM SIGSPATIAL International Conference on Advances in Geographic Information Systems (SIGSPATIAL '13). ACM, New York, NY, USA, 344-353.

しかしながら、交通異常を検出するための従来の方法は、事象(渋滞)が交通パターンに完全に現れたときにのみ検出することができるため、渋滞を誘発させるボットネット攻撃を適時に検出することはできなかった。   However, since conventional methods for detecting traffic anomalies can only detect when an event (congestion) appears completely in the traffic pattern, it is timely to detect botnet attacks that cause congestion. could not.

本発明は、一部の車両により誘発された渋滞等の交通異常を早期に検知できる検知装置、検知方法及び検知プログラムを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a detection device, a detection method, and a detection program capable of early detecting a traffic abnormality such as a traffic jam induced by a part of vehicles.

本発明に係る検知装置は、観測地域の道路網に含まれる交差点のそれぞれにおいて、車両の進入経路に対して退出経路を、過去の統計情報に基づいて予測する予測部と、前記車両の実際の退出経路を取得し、交差点毎の予測精度を算出する算出部と、前記予測精度の現在値を履歴と比較した結果に基づいて、交通異常を判定する判定部と、を備える。   The detection device according to the present invention includes a prediction unit that predicts an exit route with respect to an approach route of a vehicle based on past statistical information, at each of the intersections included in the road network of the observation area; A calculation unit that acquires an exit route and calculates a prediction accuracy for each intersection, and a determination unit that determines a traffic abnormality based on a result of comparing the current value of the prediction accuracy with a history.

前記判定部は、前記予測精度の現在値と、履歴の中央値との差分が基準値以上の場合に、交通異常と判定してもよい。   The determination unit may determine that the traffic is abnormal if the difference between the current value of the prediction accuracy and the central value of the history is equal to or more than a reference value.

前記判定部は、前記差分が前記基準値以上となった交差点の数が所定以上の場合に、交通異常と判定してもよい。   The determination unit may determine that the traffic is abnormal when the number of intersections at which the difference is equal to or more than the reference value is equal to or more than a predetermined number.

前記判定部は、前記基準値として、他の交差点における前記予測精度の履歴との比較結果に基づく値を設定してもよい。   The determination unit may set, as the reference value, a value based on a comparison result with the history of the prediction accuracy at another intersection.

前記判定部は、周期的に判定を行い、所定の観測期間内に交通異常と判定した回数が所定以上の場合に、警告を出力してもよい。   The determination unit may perform determination periodically, and output a warning when the number of times of determination of traffic abnormality within a predetermined observation period is equal to or more than a predetermined value.

本発明に係る検知方法は、観測地域の道路網に含まれる交差点のそれぞれにおいて、車両の進入経路に対して退出経路を、過去の統計情報に基づいて予測する予測ステップと、前記車両の実際の退出経路を取得し、交差点毎の予測精度を算出する算出ステップと、前記予測精度の現在値を履歴と比較した結果に基づいて、交通異常を判定する判定ステップと、をコンピュータが実行する。   The detection method according to the present invention comprises the steps of: predicting, at each intersection included in the road network in the observation area, an exit route for the approach route of the vehicle based on past statistical information; The computer executes a calculating step of acquiring a leaving route and calculating a prediction accuracy for each intersection, and a determination step of determining a traffic abnormality based on a result of comparing a current value of the prediction accuracy with a history.

本発明に係る検知プログラムは、観測地域の道路網に含まれる交差点のそれぞれにおいて、車両の進入経路に対して退出経路を、過去の統計情報に基づいて予測する予測ステップと、前記車両の実際の退出経路を取得し、交差点毎の予測精度を算出する算出ステップと、前記予測精度の現在値を履歴と比較した結果に基づいて、交通異常を判定する判定ステップと、をコンピュータに実行させるためのものである。   The detection program according to the present invention comprises, at each of the intersections included in the road network in the observation area, predicting the exit route with respect to the approach route of the vehicle based on past statistical information; For causing a computer to execute a calculation step of acquiring an exit route and calculating prediction accuracy for each intersection, and determining a traffic abnormality based on a result of comparing a current value of the prediction accuracy with a history It is a thing.

本発明によれば、一部の車両により誘発された渋滞等の交通異常を早期に検知できる。   According to the present invention, it is possible to early detect a traffic abnormality such as a traffic jam induced by a part of vehicles.

実施形態に係る検知装置による交通状況の観測対象を示す図である。It is a figure which shows the observation object of the traffic condition by the detection apparatus which concerns on embodiment. 実施形態に係る検知装置の機能構成を示す図である。It is a figure showing the functional composition of the detecting device concerning an embodiment. 実施形態に係る車両からのGPSロケーションの通知アルゴリズムを例示する図である。It is a figure which illustrates the notification algorithm of the GPS location from the vehicle which concerns on embodiment. 実施形態に係る異常検知のアルゴリズムを例示する図である。It is a figure which illustrates the algorithm of the abnormality detection which concerns on embodiment.

以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
図1は、本実施形態に係る検知装置1による交通状況の観測対象を示す図である。
検知装置1は、図のように、道路網における交差点で、車両毎の進入及び退出の経路を観測することによって交通異常を検出する。
Hereinafter, an example of the embodiment of the present invention will be described.
FIG. 1 is a diagram showing an observation target of a traffic situation by the detection device 1 according to the present embodiment.
As shown in the figure, the detection device 1 detects a traffic abnormality by observing a route of entry and exit for each vehicle at an intersection in a road network.

ここで、交差点に進入した車両は、ある進入経路から別の退出経路に移行する過程にある。検知装置1は、同一の交差点に進入した過去の車両が通過した経路と、この車両と同様の経路を辿った過去の車両が通過した経路とを使用して、車両が次に進む退出経路を予測する。検知装置1は、設定された時間の後に予測精度を算出し、履歴に基づく基準値と比較した差分を用いて交差点の交通異常を判定する。   Here, a vehicle entering an intersection is in the process of transitioning from one approach route to another exit route. The detection device 1 uses the route through which the past vehicle that entered the same intersection has passed and the route through which the past vehicle that has followed the same route as the vehicle has passed, and use the exit route to which the vehicle follows next Predict. The detection device 1 calculates the prediction accuracy after the set time, and determines the traffic abnormality at the intersection using the difference compared with the reference value based on the history.

観測地域の道路網に関して、以下の用語を定義する。
・セグメント:セグメントt∈Eは、トラフィックがsからeに流れる場合の端点s,e∈Vによって定義される有向エッジである。
・道路交通グラフ:道路交通グラフG=(V,E)は、有向グラフである。Vは、セグメントの端点を表すグラフの頂点の集合である。Eは、セグメントを表すエッジの集合である。
・パス:パスpは、次のような接続されたセグメントの順序付きリストである。
p=<t,t,t,・・・,t>、t.e=tk+1.s、1≦k<n
The following terms are defined for the road network in the observation area.
Segment: The segment tεE is a directed edge defined by the endpoints s, eεV when traffic flows from s to e.
Road traffic graph: The road traffic graph G = (V, E) is a directed graph. V is a set of graph vertices that represent the end points of the segment. E is a set of edges representing a segment.
Path: Path p is an ordered list of connected segments as follows.
p = <t 1 , t 2 , t 3 ,..., t n >, t k . e = t k + 1 . s, 1 ≦ k <n

・GPSロケーション:GPSロケーションglは、<Long(経度),Lat(緯度),TS(タイムスタンプ)>からなるデータの組である。
・軌跡:軌跡trは、一連のGPSロケーションです。既知のマップマッチングのアルゴリズムを使用して、軌跡trは、パスpに変換される。
・ブロック:ブロックは、GPSロケーションglを用いて、例えば、B=<gl,gl,gl,gl>と定義される、矩形領域である。
・グリッド:グリッドは、重複しないブロックの集まりであり、道路交通グラフGの全領域をカバーする。
GPS location: GPS location gl is a set of data consisting of <Long (longitude), Lat (latitude), TS (time stamp)>.
Trajectory: Trajectory tr is a series of GPS locations. Trajectory tr is transformed to path p using a known map matching algorithm.
Block: A block is a rectangular area defined, for example, as B = <gl 1 , gl 2 , gl 3 , gl 4 > using GPS location gl i .
Grid: A grid is a collection of non-overlapping blocks and covers the entire area of the road traffic graph G.

・交差点:交差点Iは、複数のセグメントが接続された場合の、各セグメントの端点の集合である。
I=[t1.s,t1.e,t2.s,・・・,tn.e]
Intersection: Intersection I is a set of end points of each segment when a plurality of segments are connected.
I = [t1. s, t1. e, t2. s, ..., tn. e]

図2は、本実施形態に係る検知装置1の機能構成を示す図である。
検知装置1は、サーバ装置又はパーソナルコンピュータ等の情報処理装置(コンピュータ)である。検知装置1は、制御部10及び記憶部20の他、各種データの入出力デバイス又は通信デバイス等を備える。
制御部10は、検知装置1の全体を制御する部分であり、記憶部20に記憶された各種プログラムを適宜読み出して実行することにより、本実施形態における各種機能を実現している。制御部10は、CPUであってよい。
FIG. 2 is a diagram showing a functional configuration of the detection device 1 according to the present embodiment.
The detection device 1 is an information processing device (computer) such as a server device or a personal computer. The detection device 1 includes an input / output device for various data, a communication device, and the like in addition to the control unit 10 and the storage unit 20.
The control unit 10 is a part that controls the entire detection device 1, and realizes various functions in the present embodiment by appropriately reading and executing various programs stored in the storage unit 20. The control unit 10 may be a CPU.

記憶部20は、ハードウェア群を検知装置1として機能させるための各種プログラム、及び各種データ等の記憶領域であり、ROM、RAM、フラッシュメモリ又はハードディスク(HDD)等であってよい。具体的には、記憶部20は、本実施形態の各機能を制御部10に実行させる検知プログラムの他、当該プログラムにより実行される後述の処理によって得られた履歴データベース21及び予測結果データベース22等を記憶する。   The storage unit 20 is a storage area for various programs for causing the hardware group to function as the detection device 1 and various data, and may be a ROM, a RAM, a flash memory, a hard disk (HDD), or the like. Specifically, the storage unit 20 is a detection program that causes the control unit 10 to execute each function of the present embodiment, as well as a history database 21 and a prediction result database 22 etc. obtained by the processing described later executed by the program. Remember.

制御部10は、前処理部11と、予測部12と、算出部13と、判定部14と、解析部15とを備える。   The control unit 10 includes a preprocessing unit 11, a prediction unit 12, a calculation unit 13, a determination unit 14, and an analysis unit 15.

前処理部11は、道路交通グラフを通過する車両毎に、GPSロケーションのトレースデータを収集し、履歴データベース21にパスの履歴データを保存する。収集されたデータは、車両の識別子vid及びブロックに関連付けられる。ブロック内の全ての車両には、ブロック内で一意の識別子vidがあり、ブロック内に滞在している間だけ割り当てられる。 The preprocessing unit 11 collects trace data of GPS location for each vehicle passing through the road traffic graph, and stores path history data in the history database 21. The collected data is associated with the vehicle identifier v id and the block. Every vehicle in the block has a unique identifier v id in the block and is assigned only while staying in the block.

ここで、車両のGPSトレースは、通常、一定の時間周期で行われる。本実施形態では、車両が交差点を通過する際のパスを観測する必要があるため、交差点に進入した時点及び通過後のGPSロケーションがさらに取得される。
例えば、車両には交差点にいることを検知するセンサが装備され、車両は、このセンサ情報を参照して、一定時間毎の通知に加えて、GPSロケーションの通知タイミングを判定できる。
Here, GPS tracing of a vehicle is usually performed at a constant time period. In this embodiment, since it is necessary to observe a path when the vehicle passes through the intersection, the GPS location at the time of entering the intersection and after passing is further acquired.
For example, a vehicle is equipped with a sensor that detects that the vehicle is at an intersection, and the vehicle can refer to this sensor information to determine the notification timing of the GPS location in addition to the notification every constant time.

図3は、本実施形態に係る車両からのGPSロケーションの通知アルゴリズムを例示する図である。
まず、車両がGPSロケーションを通知する周期GPStimeと、車両が交差点(進入経路の終点)から退出経路となる次のセグメントに移行していることが期待できる時間Trantimeとが入力され(行番号:1)、以下のステップが繰り返し実行される。
FIG. 3 is a diagram illustrating an algorithm for notifying a GPS location from a vehicle according to the present embodiment.
First, a periodic GPS time for notifying the GPS location of the vehicle and a time Tran time at which it can be expected that the vehicle is moving from the intersection (end point of the approach route) to the next segment to be the exit route are input (line number : 1), the following steps are repeatedly performed.

車両は、交差点にいることを検知すると(行番号:4)、GPSロケーションを通知し(行番号:5)、所定時間Trantimeの経過後に(行番号:6)、再度、GPSロケーションを通知する(行番号:7)。
交差点にいなければ、車両は、所定周期GPStimeが経過する毎に(行番号:8)、GPSロケーションを通知する(行番号:10)。
When the vehicle detects that it is at an intersection (line number: 4), it notifies the GPS location (line number: 5), and after a predetermined time Tran time (line number: 6) notifies the GPS location again (Line number: 7).
If the vehicle is not at an intersection, the vehicle notifies the GPS location (line number: 10) each time the predetermined period GPS time elapses (line number: 8).

予測部12は、観測地域であるブロックに含まれる交差点のそれぞれにおいて、車両の進入経路であるパスに対して、退出経路となる次のセグメントを、履歴データベース21から得られる過去の統計情報に基づいて予測し、予測結果データベース22に格納する。   The prediction unit 12 determines, based on past statistical information obtained from the history database 21, the next segment to be the exit route for the path which is the entry route of the vehicle at each of the intersections included in the block which is the observation area. , And stored in the prediction result database 22.

算出部13は、車両の実際の退出経路を取得すると、予測結果との対比により交差点毎の予測精度を算出し、予測結果データベース22に格納する。   When acquiring the actual exit route of the vehicle, the calculation unit 13 calculates the prediction accuracy for each intersection by comparison with the prediction result, and stores the prediction accuracy in the prediction result database 22.

判定部14は、予測精度の現在値を、予測結果データベース22に格納されている履歴と比較した結果に基づいて、交通異常を判定する。   The determination unit 14 determines traffic abnormality based on the result of comparing the current value of the prediction accuracy with the history stored in the prediction result database 22.

解析部15は、交通異常が判定された際に、異常と認められる交差点の集合である部分グラフの抽出、交通異常の原因分析、及びトラフィック状態の可視化を行う。   When the traffic abnormality is determined, the analysis unit 15 performs extraction of a subgraph that is a set of intersections recognized as an abnormality, cause analysis of the traffic abnormality, and visualization of a traffic state.

次に、検知装置1による交通異常の検知方法において実行される処理ステップを詳述する。
[前処理]
前処理部11は、地図上での車両の位置を特定するためのマップマッチングを行う。マップマッチングのプロセスでは、取得したGPSロケーションを調整し、デジタルマップの道路上にマッピングする。
Next, processing steps performed in the traffic abnormality detection method by the detection device 1 will be described in detail.
[Preprocessing]
The preprocessing unit 11 performs map matching to specify the position of the vehicle on the map. In the process of map matching, the acquired GPS location is adjusted and mapped on the road of the digital map.

なお、マップマッチングを含むパスを特定するための前処理タスクの具体的な手法は、例えば、以下の文献Aに示されているものを含め、既知の多数の手法から選択できる。
このステップの出力は、車両のパスであり、パス予測ステップへの入力となる。また、出力された車両のパスは、履歴データベース21にも記憶される。
In addition, the specific method of the pre-processing task for specifying the path | pass containing map matching can be selected from many known methods including the thing shown by following document A, for example.
The output of this step is the path of the vehicle and is the input to the path prediction step. Further, the output path of the vehicle is also stored in the history database 21.

(文献A) Yu Zheng. 2015. Trajectory Data Mining: An Overview. ACM Trans. Intell. Syst. Technol. 6, 3, Article 29 (May 2015), 41 pages.   (Document A) Yu Zheng. 2015. Trajectory Data Mining: An Overview. ACM Trans. Intell. Syst. Technol. 6, 3, Article 29 (May 2015), 41 pages.

[パス予測]
ブロックBと、時刻tにおいてセグメントの終点dにある車両の識別子vidとが与えられる。このステップにおいて、予測部12は、セグメントの終点である交差点に進入した車両が、同じ交差点を始点とする全てのセグメントのうち、退出経路となる次のセグメントを予測する。本ステップは、Vが時刻tにおけるセグメントの終点に位置する車両の集合とすると、全てのvid∈Vに対して実行される。
Path prediction
The block B and the identifier v id of the vehicle at the end point d of the segment at time t n are given. In this step, the prediction unit 12 predicts the next segment to be an exit route among all the segments starting from the same intersection as the vehicle entering the intersection which is the end point of the segment. This step is executed for all v id ∈V, where V is a set of vehicles located at the end point of the segment at time t n .

予測部12は、集合Vに含まれる各車両の進入経路、すなわち現在時刻tまでのパスpに対して、退出経路となる次のセグメントを予測する。このとき、予測部12は、tに類似した時間帯に、類似したパスを通った車両から得られた過去のパスの履歴情報を利用する。ここで、車両のパスは、前処理におけるトラフィックのセグメント化によって得られる。パスの長さは、例えば、最大時間、最大長さ及び最小長さによって制御される。 The prediction unit 12 predicts the next segment to be an exit route for the entry route of each vehicle included in the set V, that is, the path p up to the current time t n . At this time, the prediction unit 12 uses history information of past paths obtained from a vehicle that has passed through similar paths during a time zone similar to t n . Here, the path of the vehicle is obtained by segmentation of the traffic in pre-processing. The path length is controlled, for example, by the maximum time, the maximum length and the minimum length.

なお、パス予測のための具体的な手法は、前述の文献A及び以下の文献B,Cに示されているものを含め、既知の手法から選択できる。例えば、パス予測には、決定木、マルコフモデル又はニューラルネットワークを用いたデータ駆動型の手法が適用可能である。   In addition, the specific method for path | pass prediction can be selected from the known methods including the thing shown by the above-mentioned literature A and the following literature B and C. For example, data-driven techniques using decision trees, Markov models or neural networks are applicable to path prediction.

(文献B) Philip Pecher, Michael Hunter, and Richard Fujimoto. 2016. Data−Driven Vehicle Trajectory Prediction. In Proceedings of the 2016 annual ACM Conference on SIGSIM Principles of Advanced Discrete Simulation (SIGSIM−PADS ’16).
(文献C) Anna Monreale, Fabio Pinelli, Roberto Trasarti, and Fosca Giannotti. 2009. WhereNext: a location predictor on trajectory pattern mining. In Proceedings of the 15th ACM SIGKDD international conference on Knowledge discovery and data mining (KDD ’09). ACM, New York, NY, USA, 637−646.
(Reference B) Philip Pecher, Michael Hunter, and Richard Fujimoto. 2016. Data-Driven Vehicle Trajectory Prediction. In Proceedings of the 2016 annual ACM Conference on SIGSIM Principles of Advanced Discrete Simulation (SIGSIM-PADS '16).
(Document C) Anna Monreale, Fabio Pinelli, Roberto Trasarti, and Fosca Giannotti. 2009. WhereNext: a location predictor on trajectory pattern mining. In Proceedings of the 15th ACM SIGKDD international conference on Knowledge discovery and data mining (KDD '09). ACM, New York, NY, USA, 637-646.

[異常検知]
判定部14は、観測対象であるブロックBが与えられた際に、ブロックB内で発生している進行中の渋滞等の交通異常イベントを検知する。
[Error detection]
When the block B to be observed is given, the determination unit 14 detects a traffic abnormal event such as ongoing traffic congestion occurring in the block B.

図4は、本実施形態に係る異常検知のアルゴリズムを例示する図である。
制御部10は、ブロックBが入力されると(行番号:1)、基準時刻(currTime)を現在時刻(systime)に設定し(行番号:2)、観測回数(Obscnt)及び異常判定回数(Anomalycnt)をゼロに初期化した後(行番号3,4)、以下の処理を繰り返し実行する。
FIG. 4 is a diagram illustrating an algorithm of abnormality detection according to the present embodiment.
When the block B is input (line number: 1), the control unit 10 sets the reference time (currTime) to the current time (systime) (line number: 2), and the number of observations (Obs cnt ) and the number of abnormality determinations After initializing (Anomaly cnt ) to zero (line numbers 3 and 4), the following processing is repeatedly executed.

基準時刻から観測周期(Obstime)経過した際に(行番号:6)、制御部10は、基準時刻を更新し(行番号:7)、警戒交差点数(Alarmcnt)を初期化する(行番号:8)。さらに、制御部10は、観測周期の間にセグメント間を移行した車両の集合(Vtran)、及び移行したセグメント間にある交差点の集合(Etran)を特定した後(行番号:9,10)、特定された交差点それぞれについて、パス予測及び予測結果の評価を行う(行番号:11)。 When the observation period (Obs time ) has elapsed from the reference time (line number: 6), the control unit 10 updates the reference time (line number: 7) and initializes the number of alarming intersections (Alarm cnt ) (line Number: 8). Furthermore, after the control unit 10 specifies a set of vehicles (V tran ) that has shifted between segments during the observation cycle and a set of intersections (E tran ) that are between the shifted segments (line numbers: 9, 10) The path prediction and the evaluation of the prediction result are performed for each of the identified intersections (line number: 11).

PredictAndEvaluate関数は、予測結果を実際と比較して評価し、各交差点での予測精度AccValを算出する(行番号:12)。評価基準には、例えば、偽陽性率、適合率、再現率、F−尺度、感度等が用いられてよい。
この後、判定部14は、適宜の距離関数を用いて、過去の予測精度の中央値(又は平均値)Accμからの現在値の差分を算出する。
The PredictAndEvaluate function evaluates the prediction result relative to the actual and evaluates the prediction accuracy Acc Val at each intersection (line number: 12). As the evaluation criteria, for example, false positive rate, accuracy rate, recall rate, F-scale, sensitivity, etc. may be used.
After that, the determination unit 14 calculates the difference of the current value from the median (or average value) Acc μ of the past prediction accuracy using an appropriate distance function.

判定部14は、この差分が基準値以上の場合に(行番号:13)、警戒交差点数をカウントアップする(行番号:14)。
また、判定部14は、警戒交差点数が所定の閾値Obsthresを超えた場合に(行番号:17)、交通異常と判定し、異常判定回数をカウントアップする(行番号:18)。
If the difference is equal to or greater than the reference value (line number: 13), the determination unit 14 counts up the number of warning intersections (line number: 14).
In addition, when the number of warning intersections exceeds the predetermined threshold value Obs thres (line number: 17), the determination unit 14 determines that the traffic is abnormal, and counts up the number of abnormality determinations (line number: 18).

差分を比較する上記の基準値は、他の交差点における予測精度の履歴との比較結果に基づく値が設定されてよい。例えば、基準値は、複数(N個)の交差点における差分の平均値に対して、平方根により感度を上げ、所定の係数Anomsfを乗じて設定される。 The above-mentioned reference value which compares a difference may be set up a value based on a comparison result with a history of prediction accuracy in other intersections. For example, the reference value is set by raising the sensitivity by the square root and multiplying the average value of differences at a plurality (N) of intersections by multiplying the predetermined coefficient A nom sf .

判定部14は、周期的に交通異常の判定を行い、所定の観測期間内の異常判定回数が所定の閾値Anomthes以上の場合に(行番号:23,23)、交通異常イベントとして検知し、警告を出力する(行番号:24)。
出力されるデータは、例えば、異常なトラフィックを有すると判断されたセグメントの終点(交差点)の集合である。
The determination unit 14 periodically determines the traffic abnormality, and detects it as a traffic abnormality event when the number of abnormality determinations within a predetermined observation period is equal to or more than a predetermined threshold value Anom thes (line numbers: 23, 23), Output a warning (line number: 24).
The output data is, for example, a set of end points (intersections) of segments determined to have abnormal traffic.

[異常部分グラフ抽出]
交通異常は、1つの交差点に孤立している可能性は低く、地域内の複数の交差点が異常な交通パターンを示す可能性が高い。解析部15は、検知された異常な交差点が接続された部分グラフを抽出する。
[Abnormal subgraph extraction]
Traffic anomalies are unlikely to be isolated at one intersection, and there is a high probability that multiple intersections in the area will exhibit abnormal traffic patterns. The analysis unit 15 extracts a subgraph to which the detected abnormal intersection is connected.

[原因分析]
解析部15は、交通異常の原因を特定するために、ソーシャルメディアと監視カメラの映像とを利用する。
ソーシャルメディアには、交通異常に巻き込まれた個人が自分の経験を投稿している可能性がある。解析部15は、異常と判定された地域内のユーザによって投稿された情報を取得し、ユーザが使用した用語を抽出する。これらの用語は、検知された交通異常の説明として利用される。
[Cause analysis]
The analysis unit 15 uses social media and the video of the surveillance camera to identify the cause of the traffic abnormality.
In social media, individuals involved in traffic anomalies may be posting their experiences. The analysis unit 15 acquires the information posted by the user in the area determined to be abnormal, and extracts the term used by the user. These terms are used as descriptions of detected traffic anomalies.

ここで、解析部15は、文書の集合を記述する関連用語の抽出に使用される既知のテキストマイニング技術を利用してよい。解析部15は、過去の投稿を一連の文書として扱い、関連する用語を抽出する。交通異常の期間における最新の投稿は、文書及び関連用語のセットとして抽出されてもよい。解析部15は、これらのセットを過去の投稿と比較することにより、過去の投稿になく最近の投稿に頻出する、交通異常に関連する用語を抽出できる。   Here, the analysis unit 15 may use known text mining technology used to extract related terms that describe a set of documents. The analysis unit 15 treats past posts as a series of documents and extracts related terms. The latest posts during traffic anomalies may be extracted as a set of documents and related terms. The analysis unit 15 can extract the term related to the traffic abnormality, which frequently appears in recent posts without past posts, by comparing these sets with the past posts.

[可視化]
解析部15は、検知された交通異常の情報を可視化して関係者に提示する。可視化されるデータには、例えば、予測精度の差分の大きさ等に基づく交通異常の重大度を示すマークが含まれてよい。
また、解析部15は、交通異常が検知された地域の監視カメラの画像を取得して提示してもよい。この画像は、交通異常の原因分析に利用され得る。
[Visualization]
The analysis unit 15 visualizes the information of the detected traffic abnormality and presents it to the persons concerned. The data to be visualized may include, for example, a mark indicating the severity of the traffic abnormality based on the magnitude of the difference in prediction accuracy and the like.
In addition, the analysis unit 15 may acquire and present an image of a surveillance camera in an area where a traffic abnormality is detected. This image can be used for cause analysis of traffic abnormalities.

本実施形態によれば、検知装置1は、観測地域の道路網に含まれる交差点のそれぞれにおいて、車両の進入経路(パス)に対して退出経路となるセグメントを、過去の統計情報に基づいて予測し、実際の退出経路と比較して、交差点毎の予測精度を算出する。そして、検知装置1は、予測精度の現在値を履歴と比較した結果に基づいて、交通異常を判定する。
従来からの、ブロック内の2点間のトラフィックの流れを観測して渋滞を検知する手法では、車両があるポイントから別のポイントに移動するのを待つ必要があった。これに対して、検知装置1は、交通グラフ上の交差点での車両毎の進入経路と退出経路との組み合わせという粒度の細かい情報に基づいて予測、及び異常の検知を行うため、サイバー攻撃等に起因する一部の車両の異常行動により誘発された渋滞等の交通異常を、より迅速に検知できる。
According to the present embodiment, at each of the intersections included in the road network of the observation area, the detection device 1 predicts a segment to be an exit route with respect to the approach route of the vehicle based on past statistical information. And calculate the prediction accuracy for each intersection as compared with the actual exit route. Then, the detection device 1 determines traffic abnormality based on the result of comparing the current value of the prediction accuracy with the history.
In the conventional method of detecting traffic congestion by observing the flow of traffic between two points in a block, it was necessary to wait for the vehicle to move from one point to another. On the other hand, since the detection device 1 performs prediction and detection of abnormality based on fine-grained information of the combination of the approach route and the exit route for each vehicle at the intersection on the traffic graph, it is possible to It is possible to more quickly detect a traffic abnormality such as a traffic jam induced by an abnormal behavior of a part of vehicles caused.

このとき、検知装置1は、セグメント間の移行の予測精度を高めるほど、異常検知のために観測する必要のある車両数を少なくできる。仮に予測精度が100%に近くなれば、数台の連続した車両が予測と異なるセグメント間の移行を行う場合、サイバー攻撃等の外部要因が考えられ、検知装置1は、このような交通異常の開始を、影響が広がる前に迅速に検知できる。   At this time, the detection device 1 can reduce the number of vehicles that need to be observed for abnormality detection as the prediction accuracy of transition between segments is enhanced. If the prediction accuracy is close to 100%, and if several consecutive vehicles make a transition between segments different from the prediction, external factors such as cyber attacks are considered, and the detection device 1 detects such traffic anomalies. The onset can be detected quickly before the impact spreads.

なお、検知装置1は、ブロック内でのみ有効な車両の識別子を使用するため、道路網上の特定のユーザを広範囲にわたってトレースすることはできず、ユーザのプライバシを確保できる。   In addition, since the detection apparatus 1 uses the identifier of a valid vehicle only in a block, it can not trace the specific user on a road network over a wide range, but can ensure a user's privacy.

検知装置1は、予測精度の現在値と、履歴の中央値との差分が基準値以上の場合に、交通異常と判定するので、予測精度が履歴と異なる、すなわち予測できない車両の動きがあった場合を交通異常として容易に検知できる。   The detecting device 1 determines that the traffic is abnormal if the difference between the current value of the prediction accuracy and the central value of the history is equal to or greater than the reference value, so that the prediction accuracy is different from the history, that is, there is an unpredictable movement of the vehicle. The case can be easily detected as a traffic anomaly.

検知装置1は、差分が基準値以上となった交差点の数が所定以上の場合に、交通異常と判定するので、複数の交差点に影響するサイバー攻撃等に起因した交通異常を適切に検知できる。   The detection device 1 determines that there is a traffic abnormality when the number of intersections at which the difference is equal to or greater than the reference value is a predetermined number or more, and thus can appropriately detect a traffic abnormality caused by a cyber attack or the like affecting a plurality of intersections.

検知装置1は、差分を比較する基準値として、他の交差点における予測精度の履歴との比較結果に基づく値を設定するので、他の交差点との比較により特異なトラフィックを判定できる。したがって、広範囲に広がる通常の渋滞と比較して、狭い領域での特異なトラフィックに起因する交通異常を適切に検知できる。   The detection device 1 sets a value based on the comparison result with the history of prediction accuracy at another intersection as a reference value for comparing the difference, so that the unique traffic can be determined by comparison with another intersection. Therefore, it is possible to properly detect traffic anomalies caused by unusual traffic in a narrow area, as compared with the widely spread normal traffic.

検知装置1は、周期的に交通異常の判定を行い、所定の観測期間内に交通異常と判定した回数が所定以上の場合に、警告を出力する。したがって、検知装置1は、交通異常が連続して判定された場合に警告を出力することで、誤検知を低減できる。   The detection device 1 periodically determines the traffic abnormality, and outputs a warning when the number of times the traffic abnormality is determined within a predetermined observation period is equal to or more than a predetermined value. Therefore, the detection device 1 can reduce false detection by outputting a warning when traffic abnormality is determined continuously.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above. Further, the effects described in the present embodiment only list the most preferable effects arising from the present invention, and the effects according to the present invention are not limited to those described in the present embodiment.

本実施形態において、初期設定される各種の基準値及び閾値等の値は、限定されるものではない。例えば、観測の周期、期間、ブロックの大きさ等は、通常のトラフィックの状況等に応じて適宜設定可能である。さらに、判定結果に応じて、例えば異常車両の特定又は異常地点の特定等のために、パラメータが動的に調整されてもよい。   In the present embodiment, the various reference values and the values of the thresholds and the like that are initially set are not limited. For example, the observation period, period, block size and the like can be appropriately set according to the normal traffic conditions and the like. Furthermore, depending on the determination result, the parameters may be dynamically adjusted, for example, for identification of an abnormal vehicle or identification of an abnormal point.

また、基準値は、固定値であってもよいし、前述のように周辺の状況に基づく可変値であってもよく、適宜の関数により算出されてよい。
さらに、予測精度向上のため、履歴として用いるパスの長さは適宜設定されてよい。
これらのパラメータの調整により、地域毎の道路状況に合わせて、誤検知を低減した適切な検知システムが構築される。
Further, the reference value may be a fixed value, or may be a variable value based on surrounding conditions as described above, or may be calculated by an appropriate function.
Furthermore, in order to improve the prediction accuracy, the length of the path used as the history may be set appropriately.
By adjusting these parameters, an appropriate detection system with reduced false positives can be constructed according to the road conditions for each area.

検知装置1による検知方法は、ソフトウェアにより実現される。ソフトウェアによって実現される場合には、このソフトウェアを構成するプログラムが、情報処理装置(コンピュータ)にインストールされる。また、これらのプログラムは、CD−ROMのようなリムーバブルメディアに記録されてユーザに配布されてもよいし、ネットワークを介してユーザのコンピュータにダウンロードされることにより配布されてもよい。さらに、これらのプログラムは、ダウンロードされることなくネットワークを介したWebサービスとしてユーザのコンピュータに提供されてもよい。   The detection method by the detection device 1 is realized by software. When implemented by software, a program that configures this software is installed in an information processing apparatus (computer). Also, these programs may be recorded on removable media such as a CD-ROM and distributed to the user, or may be distributed by being downloaded to the user's computer via a network. Furthermore, these programs may be provided to the user's computer as a web service via a network without being downloaded.

1 検知装置
10 制御部
11 前処理部
12 予測部
13 算出部
14 判定部
15 解析部
20 記憶部
21 履歴データベース
22 予測結果データベース
Reference Signs List 1 detection device 10 control unit 11 preprocessing unit 12 prediction unit 13 calculation unit 14 determination unit 15 analysis unit 20 storage unit 21 history database 22 prediction result database

Claims (7)

観測地域の道路網に含まれる交差点のそれぞれにおいて、車両の進入経路に対して退出経路を、過去の統計情報に基づいて予測する予測部と、
前記車両の実際の退出経路を取得し、交差点毎の予測精度を算出する算出部と、
前記予測精度の現在値を履歴と比較した結果に基づいて、交通異常を判定する判定部と、を備える検知装置。
A prediction unit that predicts an exit route with respect to the approach route of the vehicle based on past statistical information at each of the intersections included in the road network of the observation area;
A calculation unit that acquires an actual exit route of the vehicle and calculates a prediction accuracy for each intersection;
A detection unit that determines a traffic abnormality based on a result of comparing a current value of the prediction accuracy with a history.
前記判定部は、前記予測精度の現在値と、履歴の中央値との差分が基準値以上の場合に、交通異常と判定する請求項1に記載の検知装置。   The detection device according to claim 1, wherein the determination unit determines that the traffic is abnormal when the difference between the current value of the prediction accuracy and the central value of the history is equal to or more than a reference value. 前記判定部は、前記差分が前記基準値以上となった交差点の数が所定以上の場合に、交通異常と判定する請求項2に記載の検知装置。   The detection device according to claim 2, wherein the determination unit determines that the traffic is abnormal when the number of the intersections at which the difference is equal to or more than the reference value is a predetermined number or more. 前記判定部は、前記基準値として、他の交差点における前記予測精度の履歴との比較結果に基づく値を設定する請求項2又は請求項3に記載の検知装置。   The detection apparatus according to claim 2, wherein the determination unit sets a value based on a comparison result with a history of the prediction accuracy at another intersection as the reference value. 前記判定部は、周期的に判定を行い、所定の観測期間内に交通異常と判定した回数が所定以上の場合に、警告を出力する請求項1から請求項4のいずれかに記載の検知装置。   The detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the determination unit periodically performs determination, and outputs a warning when the number of times of determination of traffic abnormality within a predetermined observation period is a predetermined number or more. . 観測地域の道路網に含まれる交差点のそれぞれにおいて、車両の進入経路に対して退出経路を、過去の統計情報に基づいて予測する予測ステップと、
前記車両の実際の退出経路を取得し、交差点毎の予測精度を算出する算出ステップと、
前記予測精度の現在値を履歴と比較した結果に基づいて、交通異常を判定する判定ステップと、をコンピュータが実行する検知方法。
A prediction step of predicting an exit route with respect to an approach route of the vehicle based on past statistical information at each of the intersections included in the road network of the observation area;
Calculating the actual exit route of the vehicle and calculating the prediction accuracy for each intersection;
A determination step of determining a traffic abnormality based on a result of comparing a current value of the prediction accuracy with a history, and a computer executing the method.
観測地域の道路網に含まれる交差点のそれぞれにおいて、車両の進入経路に対して退出経路を、過去の統計情報に基づいて予測する予測ステップと、
前記車両の実際の退出経路を取得し、交差点毎の予測精度を算出する算出ステップと、
前記予測精度の現在値を履歴と比較した結果に基づいて、交通異常を判定する判定ステップと、をコンピュータに実行させるための検知プログラム。
A prediction step of predicting an exit route with respect to an approach route of the vehicle based on past statistical information at each of the intersections included in the road network of the observation area;
Calculating the actual exit route of the vehicle and calculating the prediction accuracy for each intersection;
A detection program for causing a computer to execute a determination step of determining a traffic abnormality based on a result of comparing a current value of the prediction accuracy with a history.
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