一種基于隱馬爾科夫路網(wǎng)匹配的超速判別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及物理領(lǐng)域，尤其設(shè)及測量技術(shù)，特別是一種基于隱馬爾科夫路網(wǎng)匹配 的超速判別方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著生活水平的不斷提高，汽車數(shù)量也不斷加大。帶來的問題是車輛事故數(shù)量也 不斷攀升。車輛超速行駛是最普遍也是危害性最大的交通違法行為，90% W上的重特大交 通事故與超速有關(guān)。因為超速行駛使制動距離大大延長，處理危機時間大大縮短，司機遇到 危險時往往措手不及。同時，超速行駛也容易使人疲勞，因為超車機會增多，行車間距縮短， 駕駛?cè)送?、理和身體的能量消耗大大增加。超速行駛也加大了車輛的工作強度和運轉(zhuǎn)負(fù)荷， 加劇了機件磨損，特別是會使輪胎溫度升高而引發(fā)爆胎事故等，所W急需車輛行駛超速判 定技術(shù)。為此，我國根據(jù)不同路段、不同時間段，設(shè)定不同的道路行駛限速。
[0003] 目前車輛大部分安裝了北斗/GPS衛(wèi)星定位裝置，運為實現(xiàn)軟件方法判定車輛是否 超速帶來了機遇。該方法在現(xiàn)有衛(wèi)星定位裝置的基礎(chǔ)上，設(shè)計監(jiān)控軟件實現(xiàn)車輛行駛速度 實時監(jiān)控并且能夠判定車輛在運個行駛路段是否超速，運大大降低了車輛監(jiān)控成本?，F(xiàn)有 技術(shù)中，廣泛利用依據(jù)北斗/GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)采集得到的定位信息來判斷車輛是否超速。 但是，北斗/GPS衛(wèi)星定位信號的漂移和低采樣率影響定位數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，從而難W判斷車 輛是否超速。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于隱馬爾科夫路網(wǎng)匹配的超速判別方法，所述的運 種基于隱馬爾科夫路網(wǎng)匹配的超速判別方法要解決現(xiàn)有技術(shù)中衛(wèi)星定位信號的漂移和低 采樣率影響車輛超速判斷的技術(shù)問題。
[0005] 本發(fā)明一種基于隱馬爾科夫路網(wǎng)匹配的超速判別方法，包括一個從衛(wèi)星獲取定位 數(shù)據(jù)的過程，在所述的從衛(wèi)星獲取定位數(shù)據(jù)的過程中，包括W下步驟：
[0006] 步驟一:利用隱馬爾科夫路網(wǎng)匹配算法找出車輛最佳行駛路段；
[0007] 步驟二:利用電子地圖找出車輛行駛路段的詳細(xì)信息，包括限速大小，從中找出車 輛行駛的路徑并得到運些路徑的最大行駛速度，從道路限速數(shù)據(jù)庫中獲取對應(yīng)路段限速大 ??；
[000引步驟Ξ:從衛(wèi)星獲取定位數(shù)據(jù)中獲取車輛行駛速度，并將所述的車輛行駛速度與 該路段的限速進行比較，對車輛行駛是否超速進行判別。
[0009] 進一步的，所述的步驟一中包括下述步驟：
[0010] -個計算觀測概率的步驟，先將定位點zt在每一條臨近的道路η上的可能性定義 為觀測概率p(zt|ri)，假設(shè)點Zt到各個道路的投影點為Xt,i，坐標(biāo)點和候選投影點的大圓距 離為llzt,廣Xt,lMgreatclrcle，定位點Zt+l到各個道路的投影點為Xt + U，投影點Xt,l到投影點 Xt+1,庫輛行駛距離稱為記為II Xt+1,廠Xt.i I Iroute，
[0011] 假設(shè)定位誤差為服從零均值的高斯分布，則觀測概率為：
[0012]
(1)
[0013]其中〇z為定位點zt的標(biāo)準(zhǔn)誤差；
[0014] -個計算初始觀測概率的步驟，利用初始觀測概率III表示在路網(wǎng)匹配之前從附近 的路段中找出車輛在運個路段的概率，用第一個定位數(shù)據(jù)點作為初始觀測概率的起始點有 3Ti = p(zi |ri),
[0015] 計算道路轉(zhuǎn)移概率的步驟，利用道路轉(zhuǎn)移概率表示在時刻t到時刻t+1之間車輛在 匹配道路間的轉(zhuǎn)移概率，表示為P(qt+i = rj|qt = r〇,從距離和速度兩方面分別定義得出基 于定位點距離的轉(zhuǎn)移概率pi(qt+i = ：Tj I qt = ：Ti)和基于定位點速度的轉(zhuǎn)移概率Pv(qt+i = ：Tj I qt = r〇：
[001引 其中，
[0019]式=1嶺,· -II，式中i*，j*表示車輛真實的行駛路段，β用于調(diào)節(jié)dt對結(jié)果的影 響大小，設(shè)定0 = 1116山日]11；川1'廣：^||)/111(2)，
[0022] U表示t時刻定位點周圍的路段個數(shù)，Mzt-zwM EuclidenceDis tan ce表不地球表面弧 線距離，e'u.v表示路段的最大速度，vij表示平均速度，F(xiàn)(ri^rj)表示前后兩個時間點之間 的觀測點和實際候選點的信息，當(dāng)兩者距離越近則轉(zhuǎn)移概率越大，V(ri^n)表示前后兩個 時間點的速率信息，當(dāng)平均速率和最大速率的變化程度越相似則概率越大；
[0023] 計算車輛最佳行駛路段的步驟，利用上述公式（1)、公式(2)和維特比算法計算得 到車輛行駛的最佳路徑，該路徑對應(yīng)一個狀態(tài)序列，從而推斷出車輛行駛的最佳路段，在所 述的維比特算法中計算t時刻狀態(tài)為i的所有單個路徑中的概率并從中找出最大值max(St (i))，使用式(2)作為路徑轉(zhuǎn)移概率，并設(shè)相似率
，當(dāng)t時刻各個路徑概率的相 似率小于設(shè)定的闊值時使用公式(3)作為該時刻的路徑轉(zhuǎn)移概率，然后得到另外一組時刻 的路徑概率并從中選出最大概率，在t+1時刻重復(fù)上述步驟，在計算所有觀測概率和轉(zhuǎn)移概 率之后，確定最后一時刻的最佳匹配道路，并W此反向推出第一時刻車輛到最后時刻車輛 行駛的最佳匹配路徑，最后輸出車輛行駛的車輛最佳行駛路段。
[0024] 進一步的，所述的步驟二中，建立各個路段行駛限速數(shù)據(jù)庫。
[0025] 進一步的，所述的步驟Ξ中，在車輛行駛的速度大于該路段限速時，提示駕駛員已 經(jīng)超速。
[0026] 超速判別是降低車輛安全事故發(fā)生率的重要技術(shù)保障，是W計算機軟件技術(shù)為基 礎(chǔ)，通過特定模型和算法判斷車輛是否超速的數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)。依據(jù)北斗/GPS衛(wèi)星定位 系統(tǒng)采集得到的定位信息，利用算法減少漂移和低采樣率帶來的影響，將車輛行駛軌跡匹 配到相應(yīng)的路段上，然后將車輛行駛速度與檢索得到對應(yīng)路段的限速大小進行對比，最后 判定車輛行駛是否超速。
[0027] 本發(fā)明提出的隱馬爾科夫模型可W有效的降低定位誤差和較為準(zhǔn)確的找出車輛 行駛的最佳匹配路徑。然后依據(jù)建立的全國道路限速大小的數(shù)據(jù)庫，將車輛行駛道路的速 度與該道路的最大行駛速度進行比對得到車輛行駛是否超速的結(jié)論，如果超速那么通過導(dǎo) 航裝置提醒駕駛員車輛已經(jīng)超速。本發(fā)明采用軟件技術(shù)對在不同路段上行駛的車輛在不同 時間段是否超速進行判別，大大提高了超速判別率，并且能夠?qū)崟r提醒駕駛員是否超速，從 而降低了事故的發(fā)生率。
[0028] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相對比，其效果是積極和明顯的。本發(fā)明在現(xiàn)有衛(wèi)星定位裝置 的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)車輛行駛速度實時監(jiān)控并且能夠判定車輛在運個行駛路段是否超速，在保 持高準(zhǔn)確率的基礎(chǔ)上降低了車輛監(jiān)控的成本。
【附圖說明】
[0029] 圖1是本發(fā)明的基于隱馬爾科夫路網(wǎng)匹配的超速判別方法的示意圖。
【具體實施方式】
[0030] 實施例1:
[0031] 如圖1所示，本發(fā)明一種基于隱馬爾科夫路網(wǎng)匹配的超速判別方法，包括一個從衛(wèi) 星獲取定位數(shù)據(jù)的過程，在所述的從衛(wèi)星獲取定位數(shù)據(jù)的過程中，包括W下步驟：
[0032] 步驟一:利用隱馬爾科夫路網(wǎng)匹配算法找出車輛最佳行駛路段；
[0033] 步驟二:利用電子地圖找出車輛行駛路段的詳細(xì)信息，并從中找到路段行駛的最 大速度。
[0034] 步驟Ξ:從衛(wèi)星獲取定位數(shù)據(jù)中獲取車輛行駛速度，并將所述的車輛行駛速度與 該路段的限速進行比較，對車輛行駛是否超速進行判別。
[0035] 進一步的，所述的步驟一中包括下述步驟：
[0036] 1.計算觀測概率：
[0037] 定位點zt確實在每一條臨近的道路ri上的可能性，定義為觀測概率p(zt|r〇;假設(shè) 點Zt到各個道路的投影點為Xt,i，坐標(biāo)點和候選投影點的大圓距離為II I I greatcir