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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201310359209.2 (22)申请日 2013.08.16 G08G 1/00(2006.01) (71)申请人 株式会社日立制作所 地址 日本东京都 (72)发明人 李岚 刘勃 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人 吴秋明 (54) 发明名称 缺失交通信息补全装置及其方法 (57) 摘要 本发明提供一种缺失交通信息补全装置及其 方法， 缺失交通信息补全装置 (200) 包括 ： 当前交 通样本生成单元 (210)， 针对缺失交通信息数据 的目标路链， 根据当前时间以及所述目标路链的 周边路链的。
2、交通信息数据生成当前交通样本 ； 历 史交通样本比较单元 (220)， 将所述当前交通样 本与所述目标路链的多个历史交通样本相比较， 计算所述当前交通样本与每个历史交通样本的差 异度， 得到差异度较小的预定数量的历史交通样 本 ； 以及填充数据计算单元 (230)， 根据由所述历 史交通样本比较单元 (220) 得到的所述预定数量 的历史交通样本， 推算用于填充所述目标路链所 缺失的交通信息的数据。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书7页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104376712 A (43)申请公布日 20。
3、15.02.25 CN 104376712 A 1/1 页 2 1. 一种缺失交通信息补全装置， 其特征在于， 包括 ： 当前交通样本生成单元， 针对缺失交通信息数据的目标路链， 根据当前时间以及所述 目标路链的周边路链的交通信息数据生成当前交通样本 ； 历史交通样本比较单元， 将所述当前交通样本与所述目标路链的多个历史交通样本相 比较， 计算所述当前交通样本与每个历史交通样本的差异度， 得到差异度较小的预定数量 的历史交通样本 ； 以及 填充数据计算单元， 根据由所述历史交通样本比较单元得到的所述预定数量的历史交 通样本， 推算用于填充所述目标路链所缺失的交通信息的数据。 2. 根据权利要求。
4、 1 所述的缺失交通信息补全装置， 其特征在于， 所述差异度， 是根据所述当前交通样本与历史交通样本各自的时间点的差异、 以及周 边路链上交通信息的差异来计算的。 3. 根据权利要求 1 所述的缺失交通信息补全装置， 其特征在于， 所述周边路链， 包括与所述目标路链直接相连的上游路链以及下游路链。 4. 根据权利要求 1 所述的缺失交通信息补全装置， 其特征在于， 所述周边路链， 包括与所述目标路链的距离在一定范围内、 并且直接或间接与所述目 标路链相连的上游路链以及下游路链。 5. 根据权利要求 1 所述的缺失交通信息补全装置， 其特征在于， 利用差异度对由所述历史交通样本比较单元得到的所述。
5、预定数量的历史交通样本中 所述目标路链的交通信息数据进行加权平均， 得到用于填充所述目标路链所缺失的交通信 息的数据。 6. 根据权利要求 1 所述的缺失交通信息补全装置， 其特征在于， 所述当前交通样本， 包括缺失交通信息数据的时间点以及各所述周边路链上的交通信 息数据。 7. 根据权利要求 1 所述的缺失交通信息补全装置， 其特征在于， 所述历史交通样本， 包括历史时间点、 所述目标路链以及各所述周边路链上的历史交 通信息数据。 8. 一种缺失交通信息补全方法， 其特征在于， 包括 ： 当前交通样本生成步骤， 针对缺失交通信息数据的目标路链， 根据当前时间以及所述 目标路链的周边路链的交通。
6、信息数据生成当前交通样本 ； 历史交通样本比较步骤， 将所述当前交通样本与所述目标路链的多个历史交通样本相 比较， 计算所述当前交通样本与每个历史交通样本的差异度， 得到差异度较小的预定数量 的历史交通样本 ； 以及 填充数据计算步骤， 根据由所述历史交通样本比较步骤得到的所述预定数量的历史交 通样本， 推算用于填充所述目标路链所缺失的交通信息的数据。 权 利 要 求 书 CN 104376712 A 2 1/7 页 3 缺失交通信息补全装置及其方法 技术领域 0001 本发明涉及智能交通领域， 更具体地， 涉及一种缺失交通信息补全装置及其方法。 背景技术 0002 近年来， 交通信息服务逐渐。
7、进入了人们的日常生活当中。该服务可以向公众提供 道路上的交通拥堵情况、 旅行速度、 旅行时间等交通信息， 帮助人们制定出行计划， 避让拥 堵， 提高出行效率。 0003 通常， 上述交通信息 ( 各道路的拥堵等级、 旅行速度、 旅行时间等 ) 可以通过浮动 车、 监控摄像头、 地面线圈、 路侧传感器等来源获取并计算加工而成。 但是， 由于上述数据采 集装置覆盖率不足、 故障或采集环境不适宜等原因， 道路上的交通信息有时存在数据缺失 的现象。 具体表现为 ： 从空间上看， 在某一时刻， 有的道路上有交通信息， 有的道路上没有交 通信息 ； 从时间上看， 在某条道路上， 有的时段有交通信息， 有的。
8、时段没有交通信息。 0004 针对交通信息的缺失问题， 现有技术 ( 中国专利申请号 CN201010212549.9) 采用 如下方法填补缺失数据。将当前缺失信息道路 ( 下称 “目标道路” ) 的周边道路按照与目标 道路的位置关系分为 ： 同一线路、 平行线路、 其他， 这三种类型。然后， 在与当前缺失信息的 时刻属于同一日期类型 ( 工作日 / 假日等 )、 同一时间段内的历史数据中， 计算以上三种类 型的周边道路与当前道路的相关度。按照各类型周边道路与当前道路相关度的大小排序， 利用当前时刻有交通信息且相关度最高的那一类周边道路上交通信息的均值填充缺失信 息。 0005 但是， 在上述。
9、现有技术中存在如下问题 ： 0006 第一， 填充的交通信息是根据周边道路上的数值而不是当前道路上曾出现的数值 计算的。因此即使周边道路相关度被判定为最高， 也不一定适合当前道路。 0007 第二， 当目标道路的周边道路也恰好全部发生数据缺失时， 现有技术无法对目标 道路上缺失数据进行填充。 0008 专利文献 1 ： CN201010212549.9 发明内容 0009 本发明鉴于上述问题而研发， 其目的在于提供一种缺失交通信息补全装置及其方 法， 利用与当前交通样本最相似的一个或多个历史交通样本中同一条道路上的交通信息计 算填充值。与现有技术相比， 一方面， 计算的填充数据更适合当前道路、。
10、 更精确 ； 另一方面， 当目标道路的部分或全部周边道路也存在数据缺失时， 仍然可以进行数据填充， 从而使得 填充后的交通信息与现有技术相比有更高的覆盖率。 0010 为了实现上述目的， 本发明提出了一种缺失交通信息补全装置， 其特征在于， 包 括 ： 当前交通样本生成单元， 针对缺失交通信息数据的目标路链， 根据当前时间以及所述目 标路链的周边路链的交通信息数据生成当前交通样本 ； 历史交通样本比较单元， 将所述当 前交通样本与所述目标路链的多个历史交通样本相比较， 计算所述当前交通样本与每个历 说 明 书 CN 104376712 A 3 2/7 页 4 史交通样本的差异度， 得到差异度较。
11、小的预定数量的历史交通样本 ； 以及填充数据计算单 元， 根据由所述历史交通样本比较单元得到的所述预定数量的历史交通样本， 推算用于填 充所述目标路链所缺失的交通信息的数据。 0011 此外， 本发明的缺失交通信息补全装置的特征在于， 所述差异度， 是根据所述当前 交通样本与历史交通样本各自的时间点的差异、 以及周边路链上交通信息的差异来计算 的。 0012 此外， 本发明的缺失交通信息补全装置的特征在于， 所述周边路链， 包括与所述目 标路链直接相连的上游路链以及下游路链。 0013 此外， 本发明的缺失交通信息补全装置的特征在于， 所述周边路链， 包括与所述目 标路链的距离在一定范围内、 。
12、并且直接或间接与所述目标路链相连的上游路链以及下游路 链。 0014 此外， 本发明的缺失交通信息补全装置的特征在于， 利用差异度对由所述历史交 通样本比较单元得到的所述预定数量的历史交通样本中所述目标路链的交通信息数据进 行加权平均， 得到用于填充所述目标路链所缺失的交通信息的数据。 0015 此外， 本发明的缺失交通信息补全装置的特征在于， 所述当前交通样本， 包括缺失 交通信息数据的时间点以及各所述周边路链上的交通信息数据。 0016 此外， 本发明的缺失交通信息补全装置的特征在于， 所述历史交通样本， 包括历史 时间点、 所述目标路链以及各所述周边路链上的历史交通信息数据。 0017 。
13、此外， 为了实现上述目的， 本发明提出了一种缺失交通信息补全方法， 其特征在 于， 包括 ： 当前交通样本生成步骤， 针对缺失交通信息数据的目标路链， 根据当前时间以及 所述目标路链的周边路链的交通信息数据生成当前交通样本 ； 历史交通样本比较步骤， 将 所述当前交通样本与所述目标路链的多个历史交通样本相比较， 计算所述当前交通样本与 每个历史交通样本的差异度， 得到差异度较小的预定数量的历史交通样本 ； 以及填充数据 计算步骤， 根据由所述历史交通样本比较步骤得到的所述预定数量的历史交通样本， 推算 用于填充所述目标路链所缺失的交通信息的数据。 0018 根据本发明， 能够获得如下有益技术效。
14、果。 0019 填充的数据是根据同一条道路上曾出现过的历史交通信息计算的， 与现有技术使 用周边道路的交通信息填充相比， 填充数据更适合当前道路， 更精确可靠。 0020 此外， 在计算与历史数据的差异度时， 不仅考虑了当前样本与历史交通样本的交 通信息的差异， 也考虑到了两者在时间点上的差异。因此即使目标路链的周边路链上也全 部缺失了交通信息， 目标路链的填充工作也可以进行。 因此与现有技术相比， 有更多的缺失 数据可以被填补， 提高了填补后的交通信息覆盖率。 附图说明 0021 通过参考以下组合附图对所采用的优选实施方式的详细描述， 本发明的上述目 的、 优点和特征将变得更显而易见， 其中。
15、 ： 0022 图 1 是缺失交通信息补全装置以及输入输出数据的系统结构图。 0023 图 2 是某条目标路链及其周边路链的示意图。 0024 图 3 是一个当前交通样本 A 的范例。 说 明 书 CN 104376712 A 4 3/7 页 5 0025 图 4 是一个历史交通样本 B 的范例。 0026 图 5 是样本 A 与样本 B 对比并计算差异度的范例。 0027 图 6 是样本 A 与其四个最接近的历史交通样本 B1-B4 的差异度、 权重的范例。 具体实施方式 0028 在本发明中， 地图中的道路通过路链表示。在本技术领域，“路链” 是构成道路网络 的有向边 ISO19133， 。
16、路链的方向代表车辆的行驶方向。 0029 在本发明中， 缺失交通信息补全装置通过计算当前交通样本与历史交通样本之间 的差异度， 寻找差异度较小的预定数量的历史交通样本。例如， 按差异度从小到大排序， 取 得排名最靠前的预定数量 ( 一个或多个 ) 的历史交通样本。其中， 两样本之间的差异度代 表了二者存在差异的程度。 在本发明中， 差异度是根据两样本各自时间点的差异、 周边路链 上交通信息 ( 如路链上的旅行速度等 ) 的差异计算的。在差异度的计算过程中， 允许当前 或历史交通样本中目标路链的一条或多条周边路链上也存在交通信息的缺失。以下， 对于 差异度较小的预定数量的历史交通样本， 有时也表。
17、述为差异度最小 ( 最接近 ) 的一个或多 个历史交通样本。 0030 此外， 本发明中的 “周边路链” 是指， 与目标路链直接相连的上游路链以及下游路 链。此外， 本发明中的 “周边路链” 也可以指与目标路链的距离在一定范围内、 并且直接或 间接与目标路链相连的上游路链以及下游路链。 0031 根据本发明， 在找到与当前交通样本最接近的多个历史交通样本后， 对所述最接 近的历史交通样本中目标路链的交通信息进行加权平均， 最终得到用于填充缺失数据的 值。 0032 下面， 参考附图来详细描述本发明的实施方式。 0033 下面， 对本发明的系统组成进行说明。 0034 图 1 是缺失交通信息补全。
18、装置以及输入输出数据的系统结构图。图 1 所示的结 构图中， 包括缺失交通信息补全装置、 输入输出数据库。具体而言， 该结构图包含一个缺 失交通信息补全装置 200、 地图数据 110、 填充前的交通信息 ( 也称为 “填充前的交通信息 数据库” )120、 历史交通数据库 130、 填充后的交通信息 ( 也称为 “填充后的交通信息数据 库” )310。其中， 缺失交通信息补全装置 200 是本发明的主体 ； 地图数据 110、 填充前的交通 信息 120、 历史交通数据库 130 是装置的输入数据 ； 填充后的交通信息 310 是装置的输出数 据。 0035 首先， 对输入数据进行说明。 0。
19、036 地图数据 110， 即计算、 发布交通信息所需的地图信息， 包括路链的编号、 位置、 路 链之间的连通关系等等。 0037 填充前的交通信息数据库 120， 是待处理的、 存在缺失数据的交通信息。其中每一 条记录包含时间、 路链编号、 发布的交通信息 ( 旅行速度、 旅行时间或者拥堵等级等 ) 等。 0038 历史交通数据库 130， 存放了历史的交通信息， 这些信息用于为缺失数据的补全提 供可参考的历史交通样本。 0039 接下来， 对缺失交通信息补全装置 200 进行说明， 它是本发明的主体系统。它的功 能包括 ： 根据缺失交通信息的路链及其周边路链生成待填充的当前交通样本、 然后。
20、与历史 说 明 书 CN 104376712 A 5 4/7 页 6 数据库中的样本计算差异度， 找到差异度最小(即最接近)的一个或多个历史交通样本， 最 后通过加权平均计算最终填充值输出。 0040 缺失交通信息补全装置 200 包括当前交通样本生成单元 210、 历史交通样本比较 单元 220、 填充数据计算单元 230。下面分别对这些单元进行说明。 0041 当前交通样本生成单元 210 的功能是为每条缺失了数据的路链查找其周边路链 当前的交通信息， 生成一条当前交通样本。 0042 历史交通样本比较单元 220 的功能是将当前交通样本与历史数据库中的数据进 行对比， 计算历史交通样本与。
21、当前交通样本的差异度， 并筛选得到一个或多个差异度最小 ( 即最接近 ) 的历史交通样本。 0043 填充数据计算单元 230 的功能是根据历史交通样本比较单元 220 中找到的、 与当 前交通样本最接近的一个或多个历史交通样本， 推算最终填充当前缺失交通信息的数值。 0044 最后， 对填充后的交通信息数据库 310 进行说明。填充后的交通信息数据库 310 存储了经过补全后的交通信息结果。数据格式与填充前的交通信息数据库 120 相同， 但部 分原先缺失的交通信息得到了填补。 0045 接下来， 对实施方式的具体实施步骤进行说明。 0046 实施步骤可以分为当前交通样本生成、 历史交通样本。
22、比较、 填充数据计算三个部 分。以下分别进行说明。 0047 0048 “当前交通样本生成” 这一步骤由图 1 中的当前交通样本生成单元 210 完成。这一 步骤的功能是为每条缺失数据的记录生成一个当前交通样本， 其中包含了缺失数据的时间 点以及周边路链上的交通信息。 0049 下面以图 2 为例说明当前交通样本的生成方法。图 2 中 L0 是缺失了数据的目标 路链， L1 至 L5 是与目标路链 L0 直接相连的五个周边路链。假设当前时刻是 10:15， L1 至 L5 上发布的速度值分别为 ： 缺失、 45km/h、 25km/h、 缺失、 15km/h。那么系统可以为此生成一 条如图 3。
23、 所示的当前交通样本 A， 其中 TA代表当前时刻， SA1至 SA5代表在路链 L1 至 L5 上的 速度值， 符号 “*” 代表 TA时刻在某路链上的速度值发生了缺失。 0050 至此， 当前交通样本生成的步骤结束。 0051 0052 “历史交通样本比较” 这一步骤由图 1 中的历史交通样本比较单元 220 完成。这一 步骤的功能是将当前交通样本与历史数据库中的数据进行对比， 计算历史交通样本与当前 交通样本的差异度， 并筛选得到一个或多个差异度最小 ( 即最接近 ) 的历史交通样本。 0053 首先， 寻找目标路链及其周边路链在历史交通数据库 130 中的历史交通样本。每 条历史交通样。
24、本包含的信息有 ： 历史时刻点、 目标路链及其每条周边路链上的历史交通信 息(如在此路链上的旅行速度等)。 与当前交通样本相比， 历史交通样本中增加了目标路链 上的交通信息。 0054 在本发明中， 为了算法所需， 寻找到的历史交通样本里， 目标路链上的交通信息必 须是有值的， 而周边路链上的交通信息则允许有缺失。图 4 给出了一条历史交通样本 B 的 示例， SB0代表目标路链上的速度是 40km/h， TB代表样本的时刻点是 10:30， SB1至 SB5代表在 周边路链上的速度分别为 ： 39km/h、 30km/h、 20km/h、 缺失、 13km/h。 说 明 书 CN 10437。
25、6712 A 6 5/7 页 7 0055 接下来， 逐条计算历史交通样本与当前交通样本的差异度。以前述的当前交通样 本 A 与历史交通样本 B 为例， 下面介绍如何计算二者的差异度。 0056 公式 1 给出了计算样本 A 和 B 差异度的方法。DistAB代表样本 A 与 B 的差异度， DT 代表依据两样本的时间差异计算的差异度， DS代表依据两样本的速度差异计算的差异度， WT 是时间因素在差异度计算时的权重值， 是一个可调的参数， 通过变更 WT可以调整时间因素 与速度因素在计算 DistAB时的重要程度， N 代表目标路链的周边路链总数， 如本例中， 目标 路链有 5 条周边路链，。
26、 因此 N 5。 0057 ( 公式 1) 0058 公式 1 中的 DT可以通过公式 2 计算 ： 0059 DT (TA-TB)2 ( 公式 2) 0060 优选地， TA与 TB的差值单位为 “分钟” 。此外， 也可以根据实际情况使用其他时间 单位。 0061 公式 1 中的 DS可以通过公式 3 和公式 4 计算 ： 0062 ( 公式 3) 0063 ( 公式 4) 0064 其中公式 3 中的 Nblank(Nblank N) 表示在样本 A 或样本 B 中存在缺失的周边路链 条数。如以图 5 中示范的样本 A 和样本 B 为例， 由于在 L1 和 L4 这两条路链上， 样本 A 。
27、或样 本 B 存在数据缺失 ( 表现为 S1 和 S4 两列存在 * 值 )， 因此 Nblank 2。 0065 公式 3 和公式 4 中的 DABj代表在第 j 条周边路链上， 样本 A 与样本 B 之间的速度 差异。如果 SAj或 SBj中任意一个是缺失的， 那么 DABj即是 0 ； 否则， DABj是两者的差。图 5 给出了根据样本 A 和 B 计算出的 DAB 结果的一个示例。 0066 公式 5 给出了计算图 5 中样本 A 和样本 B 的差异度的一个示例结果， 假设 0067 0068 0069 0070 ( 公式 5) 0071 在计算完当前交通样本与各相关历史交通样本的差异。
28、度后， 将各历史交通样本按 照所述差异度从小到大的顺序， 找到差异度最小的 K 个历史交通样本。其中 K 是一个可调 整的参数， 可根据实际应用场景选择最佳值。 0072 如果存在多条历史交通样本与当前交通样本差异度相同， 导致确定差异度最小的 说 明 书 CN 104376712 A 7 6/7 页 8 K 个历史交通样本时需要进行一定取舍， 那么可根据实际应用场景优先选择时间差异 DT最 小的， 或者速度差异 DS最小的， 或者依据其他判断条件选择。 0073 至此， 历史交通样本比较的步骤结束。 0074 0075 “填充数据计算” 由图 1 中的填充数据计算单元 230 完成。这一步骤。
29、的功能是根据 历史交通样本比较单元 220 中找到的、 与当前交通样本最接近的多个历史交通样本， 推算 最终填充当前缺失交通信息的数值。 0076 填充值的推算依据历史交通样本比较单元220中找到的K个最接近的历史交通样 本中目标路链的交通信息 ( 如图 4 中对应的 SB0位置的信息 ) 通过以差异度加权平均的方 法得到。 0077 假设与当前交通样本 A 最接近的 K 个历史交通样本为样本 B1， B2， .， BK， 依据公 式 1-4 所述方法计算它们与样本 A 的差异度分别为 D1， D2， .， DK。此外， 在这些样本中目 标路链上的速度值分别为 S10， S20， .， SK0。
30、。那么用于填充当前样本中目标路链上的缺失速 度值 SA0依据公式 6 计算 ： 0078 ( 公式 6) 0079 其中 W(Di) 代表每个 Si0(i 1， 2， .， K) 的权重值， 它是差异度 Di 的函数。优 选地， 差异度 Di 越小， 权重 W(Di) 越大。公式 7 给出了一种 W(Di) 的定义供参考 ： 0080 ( 公式 7) 0081 其中 Dth 是可接受的差异度阈值 (Di Dth)， 差异度不小于 Dth 的历史交通样本 不会参与填充数值的计算， 这是为了保证填充值的准确度。 在极端情况下， 如果所有的历史 交通样本差异度都不小于 Dth 的话， 那么放弃对当前。
31、样本进行数据填充。 0082 下面给出一个计算填充值的具体例子。假设 K 4， Dth 为 80， 通过历史交通样本 比较找到的与当前样本 A 最接近的 4 个历史交通样本分别如图 6 中样本 B1 至 B4 所示， 其 中权重 W 根据公式 7 计算 ： 0083 那么根据公式 6， 可计算填充值为 ： 0084 0085 ( 公式 8) 0086 至此， 填充数据计算步骤结束。 0087 在经历了上述的 “当前交通样本生成” 、“历史交通样本比较” 、“填充数据计算” 三 个步骤之后， 缺失交通信息补全装置 200 为缺失了交通信息的路链计算出了相应的填充 值， 并将该结果输出到填充后的交。
32、通信息数据库 310 中。 0088 至此， 整个系统流程结束。 0089 接下来， 与现有技术相比， 说明本发明实施方式的不同之处与效果。 0090 首先， 填充的数据是根据同一条道路上曾出现过的历史交通信息计算的， 与现有 说 明 书 CN 104376712 A 8 7/7 页 9 技术使用周边道路的交通信息填充相比， 填充数据更适合当前道路， 更精确可靠。 0091 其次， 在计算当前交通样本与历史交通样本的差异度时， 公式1到公式4的设计使 得若当前样本在部分或者全部周边路链上也存在数据缺失时， 系统仍然可以对目标路链的 缺失数据进行填充。 因此， 与现有技术要求至少一条周边道路上有。
33、交通信息相比， 有更多的 缺失数据可以被填补， 提高了填补后的交通信息覆盖率。 0092 ( 其他实施方式 ) 0093 在前述的实施方式中， 缺失的交通信息是通过旅行速度的形式表现的， 在实际应 用中， 也可以使用其他类型的交通信息， 如旅行时间、 拥堵等级等等。 0094 在前述的实施方式中， 当前交通样本和历史交通样本的差异度通过公式 1 至公式 4 给出了一种参考计算方法示例。在实际应用中， 在不超出权利要求范围的前提下， 还可以 有其他的表现形式。 0095 在前述的实施方式中， 计算填充值时给出了公式 6 和公式 7 所示的一种参考计算 方法示例。在实际应用中， 在不超出权利要求范围的前提下， 还可以有其他的表现形式。 0096 尽管以上已经结合本发明的优选实施例示出了本发明， 但是本领域的技术人员将 会理解， 在不脱离本发明的精神和范围的情况下， 可以对本发明进行各种修改、 替换和改 变。因此， 本发明不应由上述实施例来限定， 而应由所附权利要求及其等价物来限定。 说 明 书 CN 104376712 A 9 1/2 页 10 图 1 图 2 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 104376712 A 10 2/2 页 11 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 104376712 A 11 。