面向GPS数据的轨迹聚类与异常检测算法研究

论文摘要

目前随着智能手机的广泛发展,人们的生活移动轨迹被采集记录下来,形成了一些轨迹数据集。如何使用分析这些人类移动的数据,从大量的信息中发现有价值的轨迹行为信息,例如识别出异常轨迹,是当前轨迹数据研究的焦点。现在,轨迹数据研究主要包括轨迹聚类、轨迹频繁模式以及异常检测等。虽然有很多的聚类算法和轨迹异常检测算法的提出,但是主要思想是对轨迹数据进行空间上聚类和异常检测,忽略了其他的信息特征,如时间、地理信息等。为解决上述问题本文以基于轨迹的时空特征进行聚类为出发点,以发现轨迹异常行为模式为目标,提出一种基于轨迹特征聚类的异常行为模式检测方法,具体所做工作如下:(1)提出了一种基于轨迹时空特征的轨迹聚类方法。目前轨迹聚类通常先进行轨迹分割形成轨迹片段,然后通过相似性测量方法对轨迹片段进行相似度量,相似度高的归为一类,这样的思路方法时间消耗长,而且同样空间占用也非常高。针对这些问题,提出了一种基于轨迹时空特征的轨迹聚类算法:对每条轨迹中的轨迹点进行基于时间特征的粗聚类算法,之后计算各条轨迹的时空特征,形成向量空间,再用经典聚类算法进行细聚类方法得到最终划分聚簇。(2)提出一种基于轨迹聚类的异常检测方法。用上面提供的聚类方法得到的轨迹聚簇可计算出轨迹领域的密度值和时间异常阈值,用这两项可进行异常检测,分为多种轨迹异常情况,如时间特征异常、空间特征异常和全局异常。进一步由于轨迹数据中新的采样数据会实时不断地到来,所以要对异常检测算法中的数据进行更新,提出一种基于滑动窗口的算法,每收集到一定的数据就进行异常检测。最后进行实验验证轨迹聚类和异常检测的有效性,通过对实验结果进行分析,本文方法不仅具有合理性和有效性,还能够准确并且有效地轨迹聚类和异常检测,从而挖掘出具有相似社会角色、行为特征、兴趣爱好的移动对象群体。

论文目录

摘要

abstract

第1章引言

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 轨迹大数据的发展

1.2.2 轨迹相似性度量

1.2.3 轨迹聚类

1.2.4 轨迹异常检测

1.3 本文主要工作及研究内容

1.4 本文章节安排

第2章相关工作及研究理论基础

2.1 轨迹数据采集

2.2 轨迹数据预处理

2.3 轨迹聚类算法

2.3.1 基于空间特征的聚类方法

2.3.2 基于时间特征的聚类方法

2.4 轨迹异常检测方法

2.5 本章小结

第3章基于轨迹时空特征的轨迹聚类算法

3.1 轨迹聚类相关定义

3.1.1 轨迹和轨迹特征

3.1.2 基于GPS数据的时空特征提取

3.1.3 轨迹时空特征相似性测量

3.2 基于轨迹时空特征聚类

3.3 基于轨迹时空特征聚类算法伪代码

3.4 本章小结

第4章基于轨迹时空特征聚类的异常检测算法

4.1 异常轨迹检测过程

4.2 异常轨迹相关定义

4.2.1 异常轨迹描述

4.2.2 轨迹模式

4.3 基于轨迹时空特征聚类的异常轨迹检测方法

4.3.1 轨迹异常阈值

4.3.2 轨迹异常检测

4.4 轨迹数据更新

4.5 本章小结

第5章实验及结果分析

5.1 实验环境概述

5.2 实验数据及数据预处理

5.2.1 获取轨迹数据

5.2.2 数据格式

5.2.3 原始轨迹数据预处理

5.3 轨迹聚类实验结果分析

5.3.1 轨迹聚类算法实验参数

5.3.2 轨迹聚类实验结果及验证

5.4 轨迹异常检测结果

5.5 本章小结

第6章总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张雷

导师: 陈廷伟

关键词: 轨迹聚类,异常检测,时空特征,轨迹模式,轨迹相似

来源: 辽宁大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 自然地理学和测绘学,计算机软件及计算机应用

单位: 辽宁大学

分类号: TP311.13;P228.4

总页数: 61

文件大小: 3000K

下载量: 234

面向GPS数据的轨迹聚类与异常检测算法研究

论文摘要

论文目录

文章来源

相关论文文献

猜你喜欢