一种智能化交通信息数据分析管理系统

技术领域

本发明涉及车辆位置调节技术领域，具体涉及一种智能化交通信息数据分析管理系统。

背景技术

智能化交通是不可或缺的重要基础设施，也是未来的发展趋势之一。智能交通系统具有自动化、高效性、安全性等特点，成为了现代交通领域的亮点和重要研发方向。智能交通的应用范围将越来越广泛，前景将会更加广阔。智能交通将会满足人们日益增长的出行需求。城市化进程越来越快，智能交通系统可以减少交通拥堵，提高道路利用率，让城市交通更加畅通。且在给予人们便利的同时，还要保证道路安全是首要任务。智能交通系统可以大大降低交通事故的发生率，也可以对道路交通进行精细管理。

在智能驾驶场景中，车辆通过与道路智能终端相连接，互相传输数据，进行行驶方向的判断。但是在实际行驶过程中，车辆信号之间存在互相干扰的情况，因此传统直接通过测量值进行马尔科夫预测的结果容易出现偏差，进而会导致车辆行驶状态出现偏差，最终影响交通安全。

发明内容

为了解决直接通过测量值进行马尔科夫预测的结果容易出现偏差的技术问题，本发明的目的在于提供一种智能化交通信息数据分析管理系统，所采用的技术方案具体如下：

数据获取模块，用于获取车辆在当前位置的行驶方向、车辆所处的信号范围以及信号范围内的车道线；

行驶趋势获取模块，用于将平行于车道线且平分信号范围的线段作为车道中心线，将车辆到车道中心线的最短线段作为偏离线；根据车辆的可行驶方向和偏离线的夹角和偏离线的长度确定车辆的行驶趋势；

角度偏离值获取模块，用于根据车辆的行驶趋势最大值对应的可行驶方向和上一位置至当前位置的行驶方向确定车辆的角度偏离值；

车辆位置预测模块，用于对车辆的角度偏离值进行筛选得到低角度偏离值序列；根据低角度偏离值序列中各角度偏离值对应的位置，对车辆的位置序列进行调整，得到车辆的预测位置序列。

优选的，所述根据车辆的可行驶方向和偏离线的夹角和偏离线的长度确定车辆的行驶趋势，包括：

获取车辆的当前信号强度，将车辆的可行驶方向与偏离线的夹角作为偏离角度，当车辆的偏离角度属于预设偏离范围时，将偏离角度和偏离线的长度的乘积作为第一初始趋势，将第一初始趋势和预设调节系数的和值作为分母，将预设变化倍率和车辆的当前信号强度的乘积作为分子，将分子和分母的比值的归一化值作为行驶趋势；当车辆的偏离角度不属于预设偏离范围时，将偏离角度和偏离线的长度的乘积作为第一初始趋势，将第一初始趋势和预设调节系数的和值作为分母，将预设变化倍率和车辆的当前信号强度的乘积作为分子，将分子和分母的比值的归一化值的负数作为车辆的可行驶方向的行驶趋势。

优选的，所述根据车辆的行驶趋势最大值对应的可行驶方向和上一位置至当前位置的行驶方向确定车辆的角度偏离值，包括：

将行驶趋势最大值对应的可行驶方向和上一位置至当前位置的行驶方向的夹角值作为角度偏离值。

优选的，所述对车辆的角度偏离值进行筛选得到低角度偏离值序列，包括：

将车辆的角度偏离值按照从小到大的顺序进行排序，得到对应的角度偏离值序列；由前向后依次从角度偏离值序列中选取角度偏离值，直至满足终止选取条件，停止从角度偏离值序列中选取角度偏离值，由选取出的角度偏离值构建对应的低角度偏离值序列。

优选的，所述终止选取条件为：

计算选取出的角度偏离值对应的标准差；当最后一个被选取出的角度偏离值和倒数第二个被选取出的角度偏离值的差值绝对值大于预设倍数的标准差时，停止角度偏离值的选取。

优选的，所述根据低角度偏离值序列中各角度偏离值对应的位置，对车辆的位置序列进行调整，得到车辆的预测位置序列，包括：

选取低角度偏离值序列中的任意一个角度偏离值作为目标偏离值；

将目标偏离值对应的位置作为目标位置；对于车辆的位置序列中位于目标位置前一个的位置，不改变前一个位置到目标位置的移动路径长度，将行驶方向调整为前一个位置的行驶趋势最大值对应的可行驶方向，得到调整后的位置；对于车辆的位置序列中位于目标位置后一个的位置，不改变目标位置到后一个位置的移动路径长度，将行驶方向调整为目标位置的行驶趋势最大值对应的可行驶方向，得到调整后的位置，根据调整后的位置，得到车辆的预测位置序列。

本发明实施例至少具有如下有益效果：

本发明设计车辆位置调节技术领域。该系统首先通过行驶趋势获取模块获取车辆的行驶趋势，该行驶趋势是通过对车辆的可行驶方向和对应的偏离线进行分析，可以反映车辆的移动趋势。通过角度偏离值获取模块获取车辆的角度偏离值，该角度偏离值是通过车辆实际的方向和行驶趋势最大值对应的方向进行比较得到的，该角度偏离值可以反映车辆的偏离程度，角度偏离值越大，则车辆偏离正常行驶路径的概率越大。最后通过车辆位置预测模块得到低角度偏离值序列，低角度偏离值序列中的角度偏离值为误差较低的数据，故进行一步的通过低角度偏离值序列中各角度偏离值对应的位置对车辆的位置序列进行调整，得到更准确的车辆的预测位置序列，即实现了对当前车辆的状态和车辆行驶过程中出现的特性进行预测分析，使得真实车辆数据中的噪声得以去除，以后续达到得到的预测位置序列更加准确的特点，减少了直接通过测量值得到预测结果时容易出现偏差的问题，提高了位置预测的精确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明一个实施例所提供的一种智能化交通信息数据分析管理系统的系统框图；

图2为本发明一个实施例所提供的车辆驶入系统单元的信号范围的示意图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种智能化交通信息数据分析管理系统，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。

本发明实施例提供了一种智能化交通信息数据分析管理系统的具体实施方法，该方法适用于智能化交通场景。该场景下车辆只要在道路上行驶即会属于某一个系统单元的信号范围内。为了解决直接通过测量值进行马尔科夫预测的结果容易出现偏差的技术问题。本发明相比于传统直接根据车辆预测值进行马尔科夫预测过程中存在的噪声位置一并参与计算带来的误差过大，干扰预测的准确性，降低使用交通信息数据管理车辆的准确性。本发明通过当前车辆的状态以及车道线的分划，结合车辆行驶过程中出现的特性进行预测分析，使得观测值中的噪声得以去除，达到用于预测的数据更加准确的特点。

下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种智能化交通信息数据分析管理系统的具体方案。

请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种智能化交通信息数据分析管理系统的系统框图，该系统包括以下模块：

数据获取模块10，用于获取车辆在当前位置的行驶方向、车辆所处的信号范围以及信号范围内的车道线。

智能交通通过安装的无线交互设备联系覆盖信号范围内的车辆，向其传输当前路段的信息，指导车辆平稳前进，但实际交通情况复杂，车辆与系统单元之间数据通信情况复杂，系统单元收到的车辆信息数据存在噪声干扰，直接通过车辆回报的数据进行车辆位置判断存在误差。

在整条道路上分布有多个系统单元，车辆首先行驶进第一系统单元的信号覆盖范围内，此时，车辆仅与第一系统单元进行通信，由第一系统单元接受车辆发送数据进行分析，系统单元对应的信号覆盖范围在后续步骤中简称为信号范围。然后车辆驶出第一系统单元，再驶入后续的系统单元。请参阅图2，图2为车辆驶入系统单元的信号范围的示意图。需要说明的是，当车辆行驶至两个系统单元对应的信号范围的重叠处时，以先接收到车辆信号的系统单元作为主控单元，暂时忽略另一个系统单元的信号范围。

由于车辆行驶具有移动速度，且行进方向由驾驶员控制，将获取车辆的当前车速以及车辆与系统单元之间的定位数据作为信号传输至系统单元。

当系统单元接收到车辆发送的信号时，将车辆定位数据放置于样本空间中，得到车辆的当前位置。

利用轴转速传感器获取车辆在当前位置的真实的行驶方向，可以通过与管理系统连接的摄像头获取行驶道路上的车道线。需要说明的是，获取车辆的行驶方向和行驶道路上的车道线的方法为本领域技术人员的公知技术，在其他实施例中还可以通过其他的方式获取，在此不再进行赘述。

行驶趋势获取模块20，用于将平行于车道线且平分信号范围的线段作为车道中心线，将车辆到车道中心线的最短线段作为偏离线；根据车辆的可行驶方向和偏离线的夹角和偏离线的长度确定车辆的行驶趋势。

对车辆刚进入系统单元的信号范围时，由于车辆处于与系统单元距离较远位置，数据传输路径较远，其收到干扰从而产生定位数值误差的可能性更高。随车辆逐渐移动，其与系统单元的距离远近发生变化，系统单元与车辆越靠近，数据传输所需的传播路径越短，传输时长越少，则数据收到干扰的可能性越低。本发明通过对采集的车辆回报数据进行处理，获得高精度预测轨迹。

由先验地面的车道线，可将系统设备的信号范围通过车道线分为a个车道区域，车辆行驶于车道区域中间部分属于正常情况，而当定位数据出现偏离时则表示车辆正在变更行驶方向或是定位数据出现了噪声干扰。

首先判断车辆处于车道区域的位置，将平行于车道线且平分信号范围的线段作为车道中心线；将车辆到车道中心线的最短线段作为偏离线；根据车辆的可行驶方向和偏离线的夹角和偏离线的长度确定车辆的行驶趋势。需要说明的是车辆与车道中心线的最短线段为，将车辆作为端点作垂直于车道中心线的垂线段，该垂线段即为车辆与车道中心线的最短线段，也即为车辆对应的偏离线，在获取偏离线的同时获取偏离线的长度。

对当前通信数据得到的车辆的当前位置以及车辆信息数据进行分析，获得当前车辆向各个可行驶方向的移动趋势。需要说明的是，可行驶方向即为车辆在当前位置可以后续进行行驶的方向，每个位置对应多个可行驶方向，在本发明实施例中设定每个位置对应n个可行驶方向，n≥2，在其他实施例中实施者可根据时间情况设定每个位置对应的可行驶方向，例如可以设定车辆的可行驶方向的范围为[0,180]，在本发明实施例中对可行驶方向不再进行具体的角度值限定。

根据车辆的可行驶方向和偏离线的夹角和偏离线的长度确定车辆的行驶趋势，具体的：

获取车辆的当前信号强度，将车辆的可行驶方向与偏离线的夹角作为偏离角度，当车辆的偏离角度属于预设偏离范围时，将偏离角度和偏离线的长度的乘积作为第一初始趋势，将第一初始趋势和预设调节系数的和值作为分母，将预设变化倍率和车辆的当前信号强度的乘积作为分子，将分子和分母的比值的归一化值作为行驶趋势；当车辆的偏离角度不属于预设偏离范围时，将偏离角度和偏离线的长度的乘积作为第一初始趋势，将第一初始趋势和预设调节系数的和值作为分母，将预设变化倍率和车辆的当前信号强度的乘积作为分子，将分子和分母的比值的归一化值的负数作为行驶趋势。需要说明的是当前信号强度为系统单元接受到的车辆信号的信号强度，每个车辆均有对应的当前信号强度，信号强度为由系统单元直接接收处理得到的数据，对此不再进行赘述。

该行驶趋势的计算公式为：

其中，

在本发明实施例中预设偏离范围为

其中，行驶趋势的计算公式中，当车辆的偏离角度属于预设偏离范围时代表车辆在车道区域的前进方向前进，当车辆的偏离角度不属于预设偏离范围时，反映车辆可能出现了例如在进行倒车或者转弯之类的行驶动作。当行驶趋势中

通过各个方向计算行驶趋势X，得到了以车辆的当前位置

角度偏离值获取模块30，用于根据车辆的行驶趋势最大值对应的可行驶方向和上一位置至当前位置的行驶方向确定车辆的角度偏离值。

系统单元与车辆设备进行信息通信时存在干扰，而车辆在当前系统单元内移动，能够通过测量值与预测值差异小的高质量传输数据进行其他数据的差异计算并进行校准，并综合当前系统单元中的位置变动情况传递给下一个系统单元，得到更加准确的移动方向预测方法。

车辆在行驶过程中，通过车载设备与系统单元不断通信，系统单元通过得到的更多车辆数据测量值与移动趋势向匹配，得到数据被噪声干扰的影响，并在后续预测中进行噪声的针对性排除，令后续测量数值更加准确。

获取车辆从驶入车辆所处的信号范围内到当前位置处之间的各个位置，并获取车辆从驶入车辆所处的信号范围内到当前位置处时各位置处对应的不同可行驶方向的行驶趋势。其中，每个位置处对应多个可行驶方向，每个可行驶方向对应一个行驶趋势，也即每个位置处对应多个行驶趋势。

进一步的，根据车辆的行驶趋势最大值对应的可行驶方向和上一位置至当前位置的行驶方向确定车辆的角度偏离值。根据车辆的角度偏离值实现对后续车辆的预测位置的调整。

具体的：将车辆的行驶趋势最大值对应的可行驶方向和上一位置至当前位置的行驶方向的夹角值作为角度偏离值。

车辆位置预测模块40，用于对车辆的角度偏离值进行筛选得到低角度偏离值序列；根据低角度偏离值序列中各角度偏离值对应的位置，对车辆的位置序列进行调整，得到车辆的预测位置序列。

进一步的，通过角度偏离值中偏离轻微的部位与偏离过大部位进行综合纠正，判断更加真实的预测值。选取当前车辆对应的最小角度偏离值的位置，该最小角度偏离值的位置作为观测数值与预测数据出现差异最小处，代表其数据传输过程中出现的干扰最少，其测量数据最真实。

进行角度偏离值的取值，获取部分车辆与系统单元传输数据的低差异处，选取数量过多或者过少都不能够获取足够量的低误差数据用于误差判断纠正。通过低误差位置的分布情况判断干扰源处于的范围，并通过低误差部位的特性进行干扰纠正。

首先获取低误差位置，在本发明实施例中角度偏离值反映了车辆与系统单元传输数据的误差，故进一步的对车辆的角度偏离值进行筛选得到低角度偏离值序列，该低角度偏离值序列中的角度偏离值对应的位置即为低误差位置。

对车辆的角度偏离值进行筛选得到低角度偏离值序列，具体的：将车辆的角度偏离值按照从小到大的顺序进行排序，得到对应的角度偏离值序列；由前向后依次从角度偏离值序列中选取角度偏离值，直至满足终止选取条件，停止从角度偏离值序列中选取角度偏离值，由选取出的角度偏离值构建对应的低角度偏离值序列。其中，终止选取条件为：计算选取出的角度偏离值对应的标准差；当最后一个被选取出的角度偏离值和倒数第二个被选取出的角度偏离值的差值绝对值大于预设倍数的标准差时，停止角度偏离值的选取。在本发明实施例中预设倍数的取值为2，在其他实施例中实施者可根据实际情况调整该取值。

也即为在车辆的角度偏离值构成的角度偏离值序列中，从角度偏离值的最小值

进行误差位置的纠正判断，通过低角度偏离值序列中各角度偏离值对应的位置，对车辆的位置序列进行调整，得到预测位置序列。将位置序列记为

具体的：选取低角度偏离值序列中的任意一个角度偏离值作为目标偏离值；将目标偏离值对应的位置作为目标位置；对于车辆的位置序列中位于目标位置前一个的位置，不改变前一个位置到目标位置的移动路径长度，将行驶方向调整为前一个位置的行驶趋势最大值对应的可行驶方向，得到调整后的位置；对于车辆的位置序列中位于目标位置后一个的位置，不改变目标位置到后一个位置的移动路径长度，将行驶方向调整为目标位置的行驶趋势最大值对应的可行驶方向，得到调整后的位置，根据调整后的位置，得到预测位置序列。也即对位置序列中目标位置前后的位置进行调整，将调整后的序列作为预测位置序列。

例如，

其中，当目标位置

需要说明的是，在对位置序列进行调整的过程中，可能会出现某一角度偏离值ｃ的位置在位置序列中处于两个目标位置之间，对于这种情况，获取两个目标位置的角度偏离值与角度偏离值ｃ的差值绝对值，根据两个差值绝对值中较小的值对应的目标位置对角度偏离值ｃ对应的位置进行调整。例如

将更新后的目标位置对应的前一个位置和后一个位置更新至位置序列中直至序列判断完成，得到更新后的预测位置序列。

将更新的预测位置序列输送至马尔科夫网络，进行网络的训练。通过更新预测位置序列输送至马尔科夫算法，生成对应状态转移矩阵，并通过算法计算输出下一时刻的车辆移动方向。实现根据更新的预测位置序列通过马尔科夫算法处理，得到下一时刻车辆的移动方向。

对异常区域的图像进行处理识别，并可视化显示当前道路的质量信息。

在获得下一时刻车辆的移动方向后，通过先验的系统单元分布位置确定车辆移动进入下一个系统单元的信号范围，由当前车辆所处的信号范围对应的系统单元将得到的预测位置序列传输至下一个系统单元，从而达到更加智能的对车辆进行服务的目的，提升交通数据分析的智能程度。

综上所述，本发明相比于传统直接根据车辆预测值进行马尔科夫预测过程中存在的噪声位置一并参与计算带来的误差过大，干扰预测的准确性，降低使用交通信息数据管理车辆的准确性。本发明通过当前车辆的状态以及车道线的分划，结合车辆行驶过程中出现的特性进行预测分析，使得观测值中的噪声得以去除，达到用于预测的数据更加准确的特点。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。