ETC门架交易系统的异常交易数据修复方法.pdf
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1、福建交通科技圆园23 年第 5 期高速公路作为我国交通运输基础设施建设的重要组成部分袁截至 2020 年底袁我国高速公路里程已突破 16 万 km袁居世界首位1遥 在取消收费站后袁29 个联网收费省份的 24 588 套 ETC 门架系统尧48 211 条 ETC 收费车道全部完成工程建设和改造1遥截至 2021 年袁ETC 累积用户已经超过 2.2 亿袁车主使用率为 78%袁日均交易数据高达 10 亿袁ETC 交易系统快速普及积累了海量的交易数据遥 ETC 门架系统基础设施逐步升级袁管理制度日益完善袁为我国的高速公路快速精准收费提供了重要支撑遥 但是袁ETC 门架系统由于设备铺设位置造成的邻
2、道干扰尧跟车干扰袁以及设备故障尧天气原因尧无线串扰造成的检测失败等原因袁高速公路 ETC 交易系统不可避免地存在重复交易尧漏交易与误交易事件2-9遥 因此袁针对 ETC 交易流水数据进行挖掘分析袁识别出漏检测尧误检测及重复检测现象袁对异常数据进行修复还原袁以实现 ETC 收费系统的稳定运行及精准计费遥1ETC 系统交易异常原因分析1.1邻道干扰ETC 门架产生邻道干扰现象是 ETC 系统中常发性问题袁 主要表现为 ETC 门架上的 RSU 设备和相邻车道上的车辆中的车载 OBU 设备进行通信袁导致 ETC 门架收费系统识别到对向车道的车辆信息袁发生误检测交易特情袁或 ETC 门架上相邻的两RS
3、U 设备同时识别到同一车辆而出现的重复检测交易特情遥 ETC 门架产生邻道干扰的原因主要有以下几点院渊1冤设备安装问题遥 在施工过程中袁RSU 设备未正对车道正中央袁造成信号覆盖区域偏左偏右的情况曰设备安装仰角大小不同也影响着信号覆盖区域的面积曰渊2冤车道设计问题遥 相邻车道之间需要设置一定宽度的隔离带袁若未设置隔离带或隔离带宽度不够将产生邻道干扰现象曰渊3冤RSU 设备配置问题遥 天线方向图设计时未设置好主瓣波束的覆盖宽度曰相邻车道 RSU 工作信道相同将出现同频干扰问题曰发射功率过大同样将导致覆盖区域超出车道范围遥现阶段 RSU 设备与 OBU 设备间多采用单向通信袁 验证车辆行驶信息的准
4、确性存在较大的难度袁因此邻道干扰产生的特情制约着 ETC 交易系统的精准计费能力遥 ETC 门架邻道干扰会出现以下 2 种情况院渊1冤对向门架误交易特情遥 车辆在最右侧快车道行驶时袁先后被对向车道和行车方向 RSU 设备检测到袁并产生交易流水数据曰渊2冤同向车道重复交易特情遥 车辆在某一车道行驶时车身相对偏向另一车道袁同时由于各种原因邻道的 RSU 设备信号覆盖区域较大且超过了车道宽度袁此时将发生重复交易特情遥ETC 门架交易系统的异常交易数据修复方法姻 罗永煜王阳生赖树坤朱慧先(福建省高速公路信息科技有限公司,福州350018)摘要随着取消省界收费站后联网收费里程激增袁ETC 门架交易系统采
5、集并记录了高速公路所有车辆的交易信息袁但在数据采集尧传输尧处理过程中因人为失误或设备故障问题出现交易特情袁严重影响了高速公路的精准计费遥 因此袁在海量的交易轨迹中异常交易的识别和修复成为高速公路 ETC 收费系统亟待解决的问题遥 针对漏交易尧误交易尧重复交易 3 种交易特情所产生的异常交易轨迹进行分析袁提取出了 6 种典型的异常交易轨迹袁并根据高速公路门架拓扑设计异常轨迹修复算法袁实现了 ETC 交易流水数据的异常识别和修复曰进一步通过实例分析验证袁确定了该方法的有效性袁提高了收费拟合的准确性遥关键词ETC 交易系统异常交易轨迹修复高速公路中图分类号院U495文献标志码院A文章编号院1674-
6、8581渊2023冤05-0079-0579FUJIANJIAOTONGKEJI福建交通科技圆园23 年第 5 期1.2ETC 门架漏交易ETC 门架作为路网车辆精准路径识别的重要设备是在线实时路径识别尧还原以及计费处理的底层支撑袁但由于天气尧设备故障以及网络传输失败等原因造成门架上的 RSU 设备未识别到车辆经过的情况袁导致出现门架漏交易特情遥 具体为车辆在经过门架时袁车载 OBU 设备与 ETC 门架 RSU 设备通讯失败袁未生成交易流水信息导致出现门架漏交易特情遥2ETC 门架交易异常修复方法门架交易异常特情发生时袁 门架设备与 OBU设备无法相互交互袁门架是无法得知是否存在交易异常行为
7、遥 本研究设计门架交易异常修复方法先对门架交易轨迹异常情况进行说明曰再针对各种异常情况进行针对性的修复方法说明曰最后设计门架交易异常修复算法对门架交易轨迹异常进行修复还原袁提高在线计费及门架路径拟合的精准性遥2.1ETC 门架交易异常情况说明门架交易特情发生时袁在 ETC 交易流水数据中是无法直接反映出来的袁因此对原始 ETC 交易流水数据进行数据预处理袁使其按照车辆行程轨迹化进行异常数据识别分析是重要步骤遥 通过对车辆行程轨迹化后袁可以利用高速公路门架拓扑关系提取出异常交易特情遥门架交易特情主要为 3 类院漏交易尧误交易以及重复交易袁这 3 类交易特情在行程轨迹中相互组合可能出现几种错误轨迹
8、遥为保证 ETC 收费系统实现精准计费袁需要针对不同的异常交易轨迹进行修复以还原出车辆实际行驶路径并进行计费遥 异常交易轨迹类型见表 1袁其中单一异常交易情况见序号1尧2尧3袁处理这 3 种情况相对容易袁简单进行拓扑比对即能得出遥 误交易和漏交易组合出现的错误轨迹见序号 4尧5尧6袁 具体异常类型难以定位并难以进行门架轨迹修复遥表 1异常交易轨迹类型序号错误类型错误轨迹正确轨迹说明1重复交易A寅A寅BA寅B门架 A 出现重复交易特情2漏交易A寅DA寅B寅C寅D门架 B尧C 出现漏交易特情3误交易A寅A爷寅BA寅B门架 A 对向门架 A爷出现误交易特情4误交易漏交易A爷寅BA寅B门架 A 出现漏
9、检测特情袁门架 A爷出现误交易特情5A寅B爷寅CA寅B寅C门架 B 漏交易袁门架 B爷误交易6A寅C爷A寅B寅C寅D门架 B尧C 漏检测袁门架 C爷误交易2.2ETC 门架交易轨迹异常修复方法对车辆交易轨迹存在多种异常交易特情的情况进行梳理袁设计算法进行识别修复是实现精准计费的内在需求遥 针对本研究梳理出的 6 种异常交易情况进行修复袁主要是补全漏交易尧删除重复交易尧修正误交易袁修复方法说明见表 2遥表 2异常交易轨迹修复方法说明根据异常交易轨迹修复方法说明的思路袁提出门架轨迹异常识别及修复方法袁充分利用 ETC 门架交易流水数据尧高速公路路网拓扑数据实现对各异常交易情况识别并修复袁为后续的收
10、费系统提供数据支撑遥 为此作出如下定义院定义 1渊节点 Node冤院 高速公路上收费站与ETC 门架和收费站统称为节点 Node袁其表示形式见公式渊1冤院Node=NodeID袁NodeType袁OPP渊1冤其中 NodeID 为门架或收费站编码曰NodeType作为区分门架和收费站的标识曰OPP 表示当前节点的对向节点编码遥定义 2渊通行节点 PNode冤院车辆在行驶过程中与门架设备进行交互形成的交易信息尧牌识信息以及车辆特征信息统称通行信息遥 通行节点有车辆标识尧通行时间尧节点组成袁其表示形式见公式渊2冤院PNode=VehSign袁Node袁PTime渊2冤序号错误轨迹正确轨迹修复方法1
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