發(fā)布時間：2020-05-23 12:43

【摘要】：大數(shù)據(jù)時代下移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展與移動終端的普及形成了海量移動對象軌跡數(shù)據(jù),軌跡數(shù)據(jù)含有豐富的時空信息,而車載數(shù)據(jù)采集設(shè)備不僅能收集大量的車輛GPS軌跡數(shù)據(jù),還能獲取OBD車載診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)從而記錄車輛行駛信息以及駕駛員的駕駛行為。本文工作基于車輛行駛數(shù)據(jù),對GPS軌跡數(shù)據(jù)進行處理,從OBD數(shù)據(jù)中分析駕駛員的駕駛風(fēng)格和駕駛行為,并設(shè)計一套車輛數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),為駕駛員和車輛管理者提供數(shù)據(jù)分析服務(wù)。本文首先從車輛行駛數(shù)據(jù)中提取GPS數(shù)據(jù)進行軌跡數(shù)據(jù)處理,使用中值濾波和均值濾波對原始軌跡進行初步去噪,采用一種基于隱馬爾科夫模型的地圖匹配算法對軌跡數(shù)據(jù)進行進一步的糾偏,解決了噪聲導(dǎo)致軌跡偏離路網(wǎng)的問題;為了降低海量GPS軌跡數(shù)據(jù)的冗余,采用道格拉斯-普克等算法對原始軌跡數(shù)據(jù)進行壓縮,使數(shù)據(jù)量降低5~10倍的同時還能保留原始軌跡的形狀特征;對預(yù)處理后的GPS軌跡數(shù)據(jù)進行了駐點檢測和軌跡分隔,為后續(xù)數(shù)據(jù)挖掘提供了便利。其次,提取車輛OBD數(shù)據(jù)進行駕駛員駕駛風(fēng)格與駕駛行為分析,用方差和變異系數(shù)對比了不同駕駛員在車速控制,發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制和轉(zhuǎn)向控制上的駕駛風(fēng)格。利用車輛油耗等記錄,結(jié)合道路,天氣等額外數(shù)據(jù),基于樸素貝葉斯算法建立了駕駛行為經(jīng)濟性模型,探究了駕駛行為對駕駛經(jīng)濟性的影響,給出了經(jīng)濟駕駛建議;對車型相同和外部行駛環(huán)境相似的車輛駕駛員建立了駕駛行為安全性模型,該模型對不同的危險駕駛行為進行相應(yīng)的懲罰,計算出駕駛員在不同路段上駕駛的安全系數(shù)。本文在車輛GPS數(shù)據(jù)和OBD數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)之上,基于大數(shù)據(jù)架構(gòu)開發(fā)了一套用于車輛管理的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng),該系統(tǒng)分別實現(xiàn)了一個基于Hadoop的車輛離線數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和一個基于Spark Streaming的車輛實時數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng);車輛離線數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)使用HBase對海量數(shù)據(jù)進行存儲,并定期對數(shù)據(jù)執(zhí)行MapReduce作業(yè)完成數(shù)據(jù)統(tǒng)計,車輛管理人員可以通過網(wǎng)頁對車輛行駛數(shù)據(jù)和駕駛員駕駛行為進行查詢;車輛實時數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)對車輛實時信號進行解析,計算駕駛員的實時駕駛行為和車隊統(tǒng)計信息,計算結(jié)果被實時推送至前端進行動態(tài)呈現(xiàn)。最后,對車輛離線數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和車輛實時數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)進行了驗證,對系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進行了優(yōu)化,經(jīng)優(yōu)化后的系統(tǒng)在關(guān)鍵指標(biāo)上相比未優(yōu)化前有大幅提升,系統(tǒng)經(jīng)過在集群環(huán)境下的測試,可以負載5000輛車的離線數(shù)據(jù)分析和實時數(shù)據(jù)處理任務(wù)。
【圖文】：

圖 1-1 鄭宇等人總結(jié)的軌跡數(shù)據(jù)挖掘框架[7]儲層保存所有原始的 GPS 軌跡數(shù)據(jù)，這些原始數(shù)據(jù)往往含有較多的噪聲和冗階段需要進行軌跡去噪[8]、軌跡壓縮[9]、地圖匹配[10]從而對原始軌跡進行糾偏時的軌跡查詢，數(shù)據(jù)檢索層就是為上層應(yīng)用提供有效的數(shù)據(jù)管理和快速的數(shù)見的軌跡查詢需求有最近鄰查詢和范圍查詢；軌跡數(shù)據(jù)挖掘?qū)拥闹饕ぷ骷?]、軌跡分類[13]以及異常檢測[14]上。另外，相比于在原始的數(shù)據(jù)格式上進行數(shù)數(shù)據(jù)提供了更豐富的處理方法，例如圖挖掘[14]以及矩陣分析[16]計算。本文的理中的關(guān)鍵技術(shù)。據(jù)去噪有三種處理方式：均值或中值濾波、卡爾曼濾波[17]和粒子濾波[18]。均實現(xiàn)簡單，可以解決大部分場景下的問題，但是當(dāng)軌跡中出現(xiàn)連續(xù)噪聲點時；卡爾曼濾波方法相比均值或中值濾波的優(yōu)勢在于其考慮了更多的狀態(tài)，如速法不需要像卡爾曼濾波那樣要求模型是線性的，對于復(fù)雜軌跡有更好的適應(yīng)據(jù)壓縮從方法上可以分為三類：線段簡化壓縮、基于路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的壓縮和基于語縮就是在誤差允許的范圍內(nèi)減少原始軌跡點的數(shù)量，用若干條線段去近似原-普克算法[19]和滑動窗口算法[20][21]；基于路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的壓縮是先對原始軌跡進

圖 1-2 論文研究框架構(gòu)安排如下：緒論，介紹了本文的研究背景與意義，，簡單闡述了軌跡數(shù)據(jù)挖掘，駕駛基于車輛 GPS 數(shù)據(jù)的軌跡數(shù)據(jù)處理，首先介紹了常見的軌跡數(shù)據(jù)類型以介紹了軌跡數(shù)據(jù)處理的幾個關(guān)鍵步驟，包括軌跡數(shù)據(jù)去噪，軌跡數(shù)據(jù)壓縮跡分隔。軌跡數(shù)據(jù)處理是后續(xù)駕駛行為分析以及數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的預(yù)備工基于車輛 OBD 數(shù)據(jù)的駕駛風(fēng)格與駕駛行為分析，在這一章中首先介紹輛 OBD 數(shù)據(jù)提取了各駕駛員的駕駛風(fēng)格并作對比；其次是探索了駕駛行影響，可以為駕駛員提供更好的駕駛建議。車輛行駛數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)設(shè)計，這一章首先提出了系統(tǒng)的需求給出了系統(tǒng)實現(xiàn)的相關(guān)技術(shù)，最后是系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。車隊數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)包括離線車隊數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的驗證及優(yōu)化，分別針對離線數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及實時性能優(yōu)化，并對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和速度作了測試。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP274;U463.6

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