【摘 要】
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为提高高速公路的通行效率和交易准确率,我国2019年确定了电子不停车收费ETC系统为主的技术方案并全国大规模联网部署,高速公路计费方式由按最短路径计费调整为按实际行驶路径计费。因此,车辆行驶路径的准确高效识别成为高速公路ETC系统运行的基础,即高度依赖分布于全国16万多公里高速公路沿线的ETC门架对车辆行驶路径的可靠标识,但ETC门架系统设备故障、无线串扰或工况不稳等问题导致相当部分车辆存在路径缺
【基金项目】
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国家自然科学基金“面向大数据的位置信息挖掘信息与推荐方法研究”; 校企合作科研项目“福建省高速公路 ETC 拓展应用关键技术研究课题”
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为提高高速公路的通行效率和交易准确率,我国2019年确定了电子不停车收费ETC系统为主的技术方案并全国大规模联网部署,高速公路计费方式由按最短路径计费调整为按实际行驶路径计费。因此,车辆行驶路径的准确高效识别成为高速公路ETC系统运行的基础,即高度依赖分布于全国16万多公里高速公路沿线的ETC门架对车辆行驶路径的可靠标识,但ETC门架系统设备故障、无线串扰或工况不稳等问题导致相当部分车辆存在路径缺失的情况,而传统的数据校验算法对庞大的ETC交易流水数据进行校验核查存在效率低、耗时长等问题,亟需研究一套高效的ETC门架交易异常识别方法。ETC交易流水数据中主要储存着车辆在高速公路旅程中与ETC门架设备进行交互的时间信息。本文采用联机分析处理（OLAP）数据仓库工具Clickhouse进行高速公路数据仓库构建,实现海量数据的快速处理;同时使用机器学习算法深入挖掘ETC交易流水数据中的信息,实现ETC门架重复交易检测、误交易检测和漏交易检测的特征识别及其诊断。论文的主要工作如下:（1）以维度建模为理论基础对高速公路相关数据,如ETC交易流水数据、“两客一危”轨迹数据、ETC门架基础信息数据等进行数据仓库建模,并对原始数据进行ETL操作。利用数仓模型多源数据整合及数据快速处理等优点,实现了从ETC交易流水数据中对车辆行驶路径的快速提取等功能。（2）建立省级高速公路路网拓扑模型,并且将“两客一危”轨迹数据和ETC交易流水数据通过数据仓库进行数据融合;设计ETC门架空间信息提取算法,对部分ETC门架经纬度缺失的情况进行空间信息补全。（3）采用基于深度约束的迪杰斯特拉算法获取高速公路二义性路径;通过多表关联的方法快速获取漏检测区段;随后基于随机森林模型对漏检测区段的车辆进行区段通行距离估计;使用估计出的通行距离与区段二义性路径的路网距离进行匹配,获取车辆实际通行路径,完成缺失门架补全工作;最终提取出漏检测门架。（4）对省级ETC门架进行异常识别并统计分析,通过Clickhouse进行门架重复交易识别,设计门架误交易检测算法对误交易进行识别,通过漏交易门架轨迹重构方法进行门架漏交易识别,实现了全省1044个ETC门架中,27个门架的高漏交易、6个门架的高误交易的识别和诊断。
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