路网空间下基于马尔可夫决策过程的异常车辆轨迹检测算法
[Abstract]:With the development of Internet, mobile communication, space location and LBS technology, more and more vehicle tracks are collected. How to detect abnormal tracks efficiently from a large number of vehicle trajectories has attracted more and more attention. Researchers have proposed a number of anomaly detection schemes for vehicle trajectories, which are divided into three categories: metric based algorithm, statistical based algorithm and supervised and semi-supervised learning algorithm. Each of the three algorithms has its own shortcomings: the first type of computation increases with the increase of the amount of track data, and the characterization of abnormal features is incomplete; the second type is heavily dependent on historical data, so there is no way to solve the problem of sparse trajectory. The third category requires a large number of manual annotations. In this paper, a set of abnormal vehicle trajectory detection algorithms based on Markov decision process in road network space is proposed. The algorithm is divided into three stages: preprocessing, off-line training and on-line detection. In the preprocessing stage, the hidden Markov map matching algorithm is used as the core, and the original taxi track is transformed into the track set represented by the edge sequence in the road network space. In the off-line training stage, the Markov decision process model is used to model the driving behavior of the vehicle, and the design rules of the road section reward function in the model are discussed in depth. An unsupervised Bayesian backstepping learning algorithm combined with Monte Carlo sampling algorithm is proposed to train track data of historical vehicles to obtain model parameters. In the on-line detection phase, the anomaly degree of the track to be detected is calculated in real time, and the abnormal degree threshold specified by the user is used to determine whether the track is an abnormal vehicle trajectory or not. Finally, the experiment is carried out on the real data set, and the iBOAT algorithm and the MEX algorithm are implemented simultaneously, and used as the contrast algorithm. In the correctness experiment, the accuracy rate of the algorithm is 99.3% in the NDCG evaluation index, and in the running time of the algorithm, the online detection time of the single track can only take 0.012 ms, which improves the efficiency by 100 times to 1000 times compared with the existing algorithm. Experiments on the correctness of the results are carried out under sparse data. When the effect of the comparison algorithm is seriously affected, the algorithm still shows strong robustness. In the sample analysis, it can be seen that the value of the road section reward function calculated by the algorithm is highly consistent with the evaluation of the real driving behavior.
【作者单位】: 复旦大学计算机科学技术学院 上海市数据科学重点实验室
【基金】:国家自然科学基金(61772138) 上海市自然科学基金(14ZR1403100)资助
【分类号】:TP181
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,本文编号:2258988
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