面向重型卡车驾驶行为管理的在线数据分析系统设计.pdf

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1、学校代码：10286分类号：TM93密级：公开UDC：621.3学号：150869面向重型卡车驾驶行为管理的在线数据分析系统设计研究生姓名：韦煜导师姓名：王桥教授周赣高工申请学位类别工程硕士学位授予单位东南大学一级学科名称电子与通信工程论文答辩日期2018年6月8日二级学科名称信号与信息处理学位授予日期20年月日答辩委员会主席章平评阅人冯熳杨勇2018年6月8日工程硕士学位论文面向重型卡车驾驶行为管理的在线数据分析系统设计专业名称：电子与通信工程研究生姓名：韦煜导师姓名：王桥教授周赣高工ONLINEDATAANALYSISSYSTEMDESIGNFORDRIVINGBEHAV

2、IORMANAGEMENTOFHEAVYTRUCKSADissertation（Thesis）SubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYWEIYuSupervisedbyProf.WANGQiaoSchoolofInformationScienceandEngineeringSoutheastUniversityJune,2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外

3、，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊

4、登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要大数据时代下移动互联网发展与移动终端的普及形成了海量移动对象轨迹数据，轨迹数据含有丰富的时空信息，而车载数据采集设备不仅能收集大量的车辆GPS轨迹数据，还能获取OBD车载诊断系统的数据从而记录车辆行驶信息以及驾驶员的驾驶行为。本文工作基于车辆行驶数据，对GPS轨迹数据进行处理，从OBD数据中分析驾驶员的驾驶风格和驾驶行为，并设计一套车辆数据分析系统，为驾驶员和车辆管理者提供数据分析服务。本文首先从车辆行驶数据中提取GPS数据进行轨迹数据

5、处理，使用中值滤波和均值滤波对原始轨迹进行初步去噪，采用一种基于隐马尔科夫模型的地图匹配算法对轨迹数据进行进一步的纠偏，解决了噪声导致轨迹偏离路网的问题；为了降低海量GPS轨迹数据的冗余，采用道格拉斯-普克等算法对原始轨迹数据进行压缩，使数据量降低5~10倍的同时还能保留原始轨迹的形状特征；对预处理后的GPS轨迹数据进行了驻点检测和轨迹分隔，为后续数据挖掘提供了便利。其次，提取车辆OBD数据进行驾驶员驾驶风格与驾驶行为分析，用方差和变异系数对比了不同驾驶员在车速控制，发动机转速控制和转向控制上的驾驶风格。利用车辆油耗等记录，结合道路，天气等额外数据，基于朴素贝叶斯算法建立了驾

6、驶行为经济性模型，探究了驾驶行为对驾驶经济性的影响，给出了经济驾驶建议；对车型相同和外部行驶环境相似的车辆驾驶员建立了驾驶行为安全性模型，该模型对不同的危险驾驶行为进行相应的惩罚，计算出驾驶员在不同路段上驾驶的安全系数。本文在车辆GPS数据和OBD数据分析的基础之上，基于大数据架构开发了一套用于车辆管理的数据分析系统，该系统分别实现了一个基于Hadoop的车辆离线数据分析系统和一个基于SparkStreaming的车辆实时数据监控系统；车辆离线数据分析系统使用HBase对海量数据进行存储，并定期对数据执行MapReduce作业完成数据统计，车辆管理人员可以通过网页对车辆行驶数

7、据和驾驶员驾驶行为进行查询；车辆实时数据监控系统对车辆实时信号进行解析，计算驾驶员的实时驾驶行为和车队统计信息，计算结果被实时推送至前端进行动态呈现。最后，对车辆离线数据分析系统和车辆实时数据监控系统进行了验证，对系统的关键环节进行了优化，经优化后的系统在关键指标上相比未优化前有大幅提升，系统经过在集群环境下的测试，可以负载5000辆车的离线数据分析和实时数据处理任务。关键词：轨迹数据处理，驾驶行为分析，分布式计算，实时计算IAbstractAbstractThedevelopmentofmobileI