本發明屬于道路交通路況監測技術，尤其是涉及一種基于移動信令動態劃分高速公路路段的方法。

背景技術：

近年來，隨著手機終端的普及，基于移動通信的位置服務成為一種新興的廣域動態交通探測方式，例如通過眾多手機用戶的位置信息來分析推斷動態交通狀況。

通過對移動手機信令用戶的基站變化和時間變化，運用神經網絡模型和時間序列預測模型，分析出用戶的軌跡，當前移動的速度，并且綜合交通事故、天氣、歷史路況數據等信息，最終分析出各路段在某個時間窗口內的速度和速度趨勢。可以引導用戶避開擁堵路段，分流車輛避免道路車輛受堵。

為了能夠分析高速公路不同路段的實時交通狀況，需要將高速公路劃分為若干路段，以路段為單位進行實時路況分析和結果展示。高速路段單元過大或者手機信令事件數量、用戶數量不足將使得交通信息不夠全面準確，路段過小則使得交通信息獲得難度加大，因此如何對高速公路進行科學合理的劃分路段成為高速公路實時交通運行監測系統的關鍵。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種基于移動信令動態劃分高速公路路段的方法。

為解決技術問題，本發明的解決方案是：

提供一種基于移動信令動態劃分高速公路路段的方法，包括如下步驟：

(1)獲得基站在高速公路上的垂直映射點

利用局部搜索極值算法，將高速公路周邊的各基站映射到高速公路上，得到基站映射點P，并得到沿高速公路順序布局的基站映射點集合(P1，P2，P3.....Pi)；每個基站的基本信息中至少包括基站小區名稱、經緯度、覆蓋區域和基站類型；

(2)采集手機信令事件

采集高速公路周邊的各基站中記錄的用戶手機在移動網絡中產生的各種信令事件，進行格式化處理后得到移動信令消息；在移動信令消息中，至少包含時間戳、用戶標識字段ID和以經緯度LON/LAT表示的基站地理位置；

(3)信令用戶數匯總分析

對采集到的移動信令消息進行歸類，統計分析在某T1時刻內高速公路上某基站映射點Pi在T1時刻的移動信令用戶數匯總PUi(T1可設定為默認1分鐘，即實時路況監測最短刷新時間為1分鐘)；

(4)生成高速公路路段

以高速公路的起始點為起點，分析基站映射點P1在T1時刻的PUi是否大于預設數值，如大于預設數值則生成動態路段S1；否則，繼續分析基站映射點P1+P2、P1+P2+P3、P1+P2+P3+P4，…在T1時刻的PUi是否大于預設數值，直到滿足PUi大于預設數值的條件，以生成動態路段S2；按同樣的方式生成動態路段S3-Sn，從而將高速公路分為S1-Sn個動態路段，Sn表示高速公路總的動態路段。

本發明中，步驟(4)中所述PUi的預設數值為100。

本發明中，利用局部搜索極值算法將高速公路周邊的基站映射到高速公路上，其具體步驟是：

(1)以基站O為圓心、以r為半徑，獲取高速公路和圓O相交的內部曲線AB；

(2)按照步長S等距離分割AB，得到P＝[p1,p2,p3,…pm]；

(3)計算P中的各點與基站O的距離PiO，1≤i≤m；

(4)取距離最小的Pi作為基站O在高速公路上的映射點。

本發明中，所述用戶手機在移動網絡中產生的各種信令事件是指下述任意一種：開關機產生的位置更新事件、跨基站位置區時的切換事件、周期性的位置更新事件、接聽和撥打電話的事件、發送和接收短信事件或移動用戶上網事件。

本發明中，所述用戶標識字段ID是以IMSI或者MSISDN為種子，在唯一性的要求下采用單向性算法而生成的，該過程中還對用戶信息作脫敏處理以保護用戶隱私。

與現有技術相比，本發明的有益效果在于

1、本發明利用高速公路和基站位置垂直映射為基礎，通過對手機信令事件數量及用戶數量的分析，動態的劃分出滿足基于手機信令實時路況監測要求的高速公路路段。解決了基于手機信令高速路況監測的路段劃分中存在的部分路段沒有基站覆蓋或信令事件用戶數量少，無法分析路段實時路況的問題。

2、利用本發明所述的方法得到的動態路段劃分結果，可以用于手機信令的高速公路運行監測系統，分析高速公路不同路段的實時交通狀況。

附圖說明

圖1為高速公路動態路段劃分的主要流程圖。

圖2為基站和高速公路垂直映射示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例子，對本發明的具體實現過程進行詳細闡述。

本發明中，基于移動信令動態劃分高速公路路段的方法，包括如下步驟：

(1)獲得基站在高速公路上的垂直映射點

利用局部搜索極值算法，將高速公路周邊的各基站映射到高速公路上，得到基站映射點P，并得到沿高速公路順序布局的基站映射點集合(P1，P2，P3.....Pi)；每個基站的基本信息中至少包括基站小區名稱、經緯度、覆蓋區域和基站類型；

將高速公路周邊的基站映射到高速公路上的具體步驟是：

(1)以基站O為圓心、以r為半徑，獲取高速公路和圓O相交的內部曲線AB；

(2)按照步長S等距離分割AB，得到P＝[p1,p2,p3,…pm]；

(3)計算P中的各點與基站O的距離PiO，1≤i≤m；

(4)取距離最小的Pi作為基站O在高速公路上的映射點。

(2)采集手機信令事件

采集高速公路周邊的各基站中記錄的用戶手機在移動網絡中產生的各種信令事件，進行格式化處理后得到移動信令消息；在移動信令消息中，至少包含時間戳、用戶標識字段ID和以經緯度LON/LAT表示的基站地理位置；

所述用戶手機在移動網絡中產生的各種信令事件是指下述任意一種：開關機產生的位置更新事件、跨基站位置區時的切換事件、周期性的位置更新事件、接聽和撥打電話的事件、發送和接收短信事件或移動用戶上網事件。

其中，用戶標識字段ID是以IMSI或者MSISDN為種子，在唯一性的要求下采用單向性算法而生成的，該過程中還對用戶信息作脫敏處理以保護用戶隱私。

(3)信令用戶數匯總分析

對采集到的移動信令消息進行歸類，統計分析在某T1時刻內高速公路上某基站映射點Pi在T1時刻的移動信令用戶數匯總PUi；

假設高速公路有基站映射點P1，P2，...，Pi，經過信令用戶數歸類處理后，在T1時刻將形成如下集合：

PU1＝{U1，U2，...，Un}

PU2＝{U1，U2，...，Un}

......

PUi＝{U1，U2，...，Un}

其中，PUi表示T1時刻基站映射點Pi的移動信令用戶數匯總。

(4)生成高速公路路段

手機信令的高速公路運行監測系統對高速公路實時路況分析前，按照如下規則動態生成高速路段：

(1)以高速公路的起始點為起點，分析基站映射點P1在T1時刻的PUi是否大于預設數值(預設數值根據實際情況選定，可以100為最小用戶數)；

(2)如不滿足，則分析基站映射點P1+P2在T1時刻的PUi是否大于100；

(3)如P1+P2滿足PUi大于100的條件，則將P1+P2作為動態路段S1的路段范圍；其中，Si表示高速公路路段；

(4)路段S2以P3為起點，分析P3+Pi在T1時刻的PUi是否大于100，直到條件滿足，則生成動態路段S2；

(5)路段S3-Sn均按照以上規則生成路段，直到將高速公路動態分為S1,S2,S3,...,Sn個路段；其中，Sn表示高速公路路段。

基于手機信令的高速公路運行監測系統，通過根據動態生成的路段進行分析，確保各路段的信令用戶數能夠滿足實時路況監測的最低要求，分析出精確的路段實時路況。