手机信令+路网 出行服务再升级

项目研发的系统在福建和江西进行了示范应用。

用手机信令数据分析路况原理示意图。

日前，交通运输部企业创新性项目“基于手机信令的路网运行监测与出行信息服务关键技术研究及示范应用”通过验收。该项目通过挖掘应用手机信令数据，可准确感知路网的实时运行状态，路网监测和出行服务有了新手段。

缘起 路网监测需要新技术

在移动互联网时代，手机几乎是人手一部，并且在日常生活中扮演着越来越重要的角色。上网、阅读、人际交流、购物、支付……人们一系列活动都可以通过手机完成。如果把手机和高速公路联系在一起会产生怎样的“化学反应”呢?与此同时，交通运输部路网监测与应急处置中心承担全国公路网日常运行监测工作，也急需一种新的路网监测手段，全面补充、提升现有的运行监测体系，实现覆盖全路网的运行状态监测，提升路网管理能力。于是该项目应运而生，由交通运输部路网监测与应急处置中心、交通运输部科学研究院(北京)交通技术有限公司、中国移动通信集团福建有限公司厦门分公司、中国科学院软件研究所、集美大学共同承担。

据该项目负责人介绍，利用手机信令进行路网运行状态分析的原理是：每个通信基站都有着自己的“势力范围”，手机一旦进入该区域就与相对应的通信基站发生数据交换，如果进入一个新的“势力范围”，又将与新的基站发生数据交换。这时候如果采集到两个位置的路程差、时间差等信息，就能推测出该手机的位移速度。通过道路上众多手机用户的位移分析就能准确感知道路的实时运行状态。

突破 制定数据源采集标准

基于手机信令的实时路况感知具有覆盖范围广、实时性高、稳定可靠、部署方便、实施周期短、建设运营成本低等优势。可项目组在实际调研中却发现，国内外手机信令在实时路况中的应用并不多，主要原因是通信运营商考虑数据安全性，并对行业外应用移动信令数据限制较多。项目组在多方调研的基础上提出了MD5加密+系统分离式部署方案，并制定了信令数据的采集标准，保障了数据安全，获得了运营商的一致认可，为手机信令数据服务于公路出行信息服务领域打开了大门。

创新 “清洗+融合”提高数据精度

构建基于手机信令的路网运行状态监测系统大概可以分为五个步骤：一是建立基站和路网的匹配关系。二是数据采集和筛选。三是信令的匹配、清洗、降噪。四是数据的融合和校验，将目前行业内拥有的数据，如交通流调查数据、高速公路收费数据、“两客一危”车辆联网监控数据、交通信息报送系统数据等与手机信令数据进行融合和校验，可大幅提高数据的使用价值。五是结果分析及可视化发布，即把分析出来的数据结果“还原”到电子地图上，使得路网运行状态“一目了然”。五个步骤似乎很简单，但事实上存在不少难点。

其中难点之一是信令数据的清洗。海量手机信令数据会存在各种干扰数据，如与公路并行的火车上出行人群产生的手机信令、长途大巴禁行时段产生的信令、重载汽车爬坡时产生的信令、道路周边驻留非出行人群产生的信令等。项目组在福建研究时发现，有一段高速公路手机信令经常显示拥堵，和实际不相符，后来经现场勘测才发现，原来这段高速公路正好和一条河流伴行，船上人的手机也被公路沿线基站信号覆盖并连续切换产生信令数据，由于船速远比高速公路车速低，因此该段高速公路被系统误认为是“拥堵”状态。在了解实际情况后，项目组通过给该段路“量身定制”数据模型，自动剔除无效数据后，系统的精确度立即得到提升。

经过大量数据的实测和后期研究，项目组提出了信令过滤综合方案，该技术在国内外首次提出对信令进行时空精细化分类清洗，能够有效提高路况分析精度，使得利用实时信令获得的路况准确度达到90%以上，该项技术已申请了发明专利——“一种用于路网运行状态分析的手机信令过滤方法和装置”。

该项目的另一个难点是全路域呈线状分布的手机信令实时路况数据和呈断面分布的交通运输行业数据的融合分析。项目组首次将基于手机信令的路网运行数据、车检器数据和交通事件信息数据进行融合分析，并结合自由流和拥堵流在不同的路况传播方式对车速的影响，设计了专门的算法，以此优化和提升路网运行实时监测数据的精度，也因此申报了发明专利——“一种基于数据融合的高速公路路况信息实时获取方法”。

应用 拥堵自动报警 实现“信息找人”

无论对公路管理者还是出行的公众来说，需要的不仅仅是准确的实时路况数据，更需要对未来路况信息的准确预测。因此，项目组开展了车流量实时监测及未来路况预测研究。项目组在福建、江西两省选择的示范应用路段均为国家高速公路或国家普通公路，示范工程选择路段包括部分绕城公路，这种路段的主要特点是车流量大、桥梁较多和公路出入口多，手机信令采集的环境比较复杂。同时，福建和江西两省山地较多，同平原地区相比，示范工程所选取的路段上隧道和山路较多，车辆正常行驶速度较慢，对基于手机信令判断道路运行状态又带来较大干扰。选取这些路段开展示范工程建设，可以充分检测“基于手机信令的公路网运行状态监测系统”在相对复杂环境下运行的效果。

在实际应用中，G15某处发生车祸造成高速公路拥堵，该示范应用系统第一时间显示此路段运行出现拥堵状况，实现报警，并通过该系统的融合数据之一的视频数据准确定位并直击事故现场，实现从“人找信息”向“信息找人”转变，缩短了发现问题的时间，提升了应急管理效率。项目组根据研究，首次提出了利用手机信令路网运行数据预测车流量的算法模型。实践表明，应用算法模型，两小时内的路况、流量预测结果的准确度能达到85%。

在福建、江西应用成功后，项目组还开发了京津冀区域部分国家高速公路的运行监测测试系统，在部会商室进行了测试与验证，为“五一”“十一”小长假京津冀路网运行监测工作起到了重要支撑作用，证明了手机信令在路网运行监测与出行信息服务领域应用的可行性与可靠性。

(新媒体责编：zs11)