《基于 GPS 浮动车的高速公路实时路况系统的研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于 GPS 浮动车的高速公路实时路况系统的研究（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、基于 P 浮动车的高速公路实时路况系统的研究基于 GPS 浮动车(Floatg Car）技术是通过采集分布在路网交通流中行驶的车辆的定位信息，并结合 IS(orphic InfomtoSyste)地理信息和有关算法来拟定车辆所在路段的实时路况信息。与老式的路况检测措施相比具有在耗费较少的状况下比较灵活的采集各个路段的路况信息的长处，该技术是智能交通系统（I）的一种新的发展方向和重要构成部分。 为了缓和目前日益严重的交通拥堵问题，更好地推动智能交通技术的发展,本文着力研究了基于 GS浮动车技术原理及其算法实现，并结合高速公路地图制定有关算法,研发出了一套高速公路实时路况系统。论文重要完毕了如下工
2、作: 1.系统地总结和分析了国内外基于 GP浮动车技术的背景及发展趋势,阐述了基于GS 浮动车技术的基本原理,简介了GPS 浮动车技术的利弊及其应用发展趋势。 2.根据 G 浮动车技术的理论,随机选用部分在高速公路上的车辆运营数据进行分析,论证了基于 GPS 浮动车技术的高速公路路况系统的可行性,摸索出一种道路匹配算法和道路拥堵判断的算法。在算法理论的基本上,开发出有关程序，通过实际测试，验证了理论与算法的可行性。 3在对高速公路实时路况系统进行需求分析、功能分解和概念设计的基本上,提出了一种合用于基于 浮动车技术的高速公路实时路况系统的解决方案。该方案全面地考虑了系统的性能、稳定性和经济效益
3、等有关方面的问题。4在既有的全国电子地图的基本上,抽取所有关的图层,也就是高速公路部分的有关图层。运用切图软件完毕地图的切图功能，从而实现了全国高速公路-14级的切图。 5开发出一套基于GS 浮动车技术的全国高速路路况系统(BS 系统），实现高速公路路况 分钟实时刷新,并且实现了路况预报功能。同步对外提供二次开发接口,以便其她地图开发商进行二次开发。随着信息社会的发展特别是智能交通的发展，世界各地都在建立信息化的交通管理系统，对交通车辆进行科学合理的管理和疏导,以提高对道路的使用效率。然而实时道路交通状态的获取是各个工作开展的前提,而道路交通状态检测的方法重要分为固定检测措施和浮动车动态检测法
4、。基于GPS 浮动车的动态检测措施随着全球卫星定位系统（GPS、北斗、格罗纳斯等）和智能交通的发展,车载定位监控和导航系统成了智能交通系统的一种重要热点,越来越多的车辆安装了GPS车载终端。采用浮动车检测分析措施，对安装了车载终端的车辆实现全天候、全地区获取车辆的实时定位信息(涉及经纬度、速度、时间、方向等信息）。这些车辆实时定位数据具有地区分布范畴广、数据量大、精度高等特点，是获取道路实时交通状况的非常有效的数据来源。 采用GPS 浮动车动态获取路况信息也存在某些缺陷,因高大建筑、隧道、树木等对卫星定位信号的遮挡，会在部分区域导致GP 检测盲区,影响检测效果。同步各个厂家的车载终端原则不统一
5、，各个运营商监控软件原则不一致,定位信息传播的干扰和定位信息自身误差干扰等都会对路况分析成果产生影响68。浮动车(Floti C Daa)技术，是上世纪 90 年代发展起来的交通参数检测技术，这种类型的检测技术是通过度析安装在行驶的车辆上的 P 车载终端发送过来的实时定位数据进行有关解决和分析得出所在路段的交通信息状态的新技术。随着 GP 卫星定位技术的发展与普及,越来越多的车辆安装了 GPS 车载终端，这种车辆不仅可以提供精确及时的交通信息,并且无需投入大量的费用,因此是一种比较抱负的动态数据采集分析手段0。 随着着浮动车技术的发展,国际交通领域采用诸多措施对浮动车技术理论进行广泛的研究，并
6、获得了一定的研究成果。系统设计技术路线 系统总体设计规定是:从全国高速路存在的问题出发，考虑到既有的ITS技术手段以及项目背景解决项目需求。一方面面向的范畴是全国,要顾及的范畴很广,系统性能是要考虑的一种重要方面；另一方面面向的对象是高速公路路况信息,对象是比较明确,因此我们的研究重要是关注高速公路的特点;项目技术背景是基于GPS 浮动车技术获取路况信息,在本系统中将要用到诸多最新的技术理论研究结果并根据我们的实际状况进行有关改善;项目数据来源是全国重点营运车辆联网联控系统,数据来源已经拟定但是数据比较复杂,需要进行有关解决。综合系统实际状况，我们将系统分为四个大的流程，涉及信息采集、信息传输
7、、信息解决和信息发布四部分34。信息采集内容涉及 GS 定位数据、GS 基本信息、车辆运政信息等数据,这些信息通过内网分别从联网联控系统、IS 地图和数据库获取。信息传播重要涉及PS 定位数据的传播,模块与模块之间数据的传输，客户端与发布服务器之间的数据传播等。信息解决重要是定位数据的过滤、地图匹配有关算法的实现，数据存储与共享等。信息发布是在系统服务平台将实时的高速公路路况信息提供应顾客查询与调用。 42 系统功能 整个系统重要需要实现的功能有:(）实时高速路路况系统通过 GS 浮动车技术来实现，做到数据采集、分析、发布自动化并且实现数据实时更新。 (2）实时路况信息提供对外接口,提供应 B
8、/S和 C/S 平台客户端调用。 （3)在GIS 地图上可以显示高速路实时路况(通过红、褐、黄、绿分别代表拥堵、缓慢、一般、畅通),支持拖动与缩放,客户端展示可以自动刷新路况信息(五分钟自动刷新)。基于GP浮动车获取道路实时车速的措施研究PS浮动车是获取道路实时车速便捷有效的措施,作为研究主体,本文一方面对国内外GPS浮动车的研究现状进行梳理，明确了研究的重要方向:使用出租车作为浮动车，整合了重庆主城近500余辆出租车GPS数据,保了样本量的充足。并针对GPS浮动车解决的有关基本理论进行了研究，选择运用GI地理信息系统作为研究载体。另一方面,重要对GP浮动车数据的地图匹配原理以及地图匹配措施进
9、行了研究。在对基本路网进行多种多样预解决（涉及路网拓扑解决、路网校正点解决、路网网格化解决等)的基本上,运用多种地图匹配措施相结合的方式,保证了GPS数据的匹配速度与匹配精度。再次,在地图匹配的基本上, 展了最短途径算法研究。在对多种最短途径算法进行进一步研究的基本上,结合道路路网构造特性,运用带转向延误的A*算法，对PS最短途径实现了精确寻找。并采用途径匹配检查的方式,保证了每条途径的合理性与精确性。此外，以运算所获取的浮动车行程车速为基本，研究路段车速的计算措施。实现了将浮动车行程车速与路段车速的聚合。最后,木文针对GPS浮动车车速的覆盖率、精确率信息进行了评估。结合电子地图，对车速的空间
10、分布和时间分布状况进行了评估;运用手持G仪，用车辆路测的方式,对GPS浮动车计算车速进行了对比评估。拟定了算法的合理性和精确性。通过实践证明,本文的研究成果可以较为精确地反映都市道路的实时状态，对实时交通状况的采集具有重要意义,并己经成功地运用于实际应用当中。GP系统(bal osito ytem)也称为全球卫星定位系统,最初是美国军方为满足军队的陆地、海上、空中的高精确度导航而建立的定位系统。后来通过发展才逐渐应用到生活当中，从20世纪80年代 始,PS引入到交通运送领域,由于GP的便捷性,汽车的运营效率得到了明显提高,对社会经济的发展起到了推动作用。PS系统重要由三大部分构成:空间星座部分
11、GPS星座(重要由24颗卫星构成,其中21颗为工作卫星,3颗是备份卫星);地面监控部分地面监控系统;顾客设备部分GPS信号接受机8 基于浮动车数据动态路网途径规划研究本文一方面阐释基于浮动车技术的动态途径规划技术在物流配送问题中的技术路线以及解决的物流配送线路问题所具有的意义。另一方面通过延时地图匹配算法将原本存在GP误差的浮动车数据匹配到都市道路中，同步研究不同的地图匹配方略对地图匹配准确性的影响；再次,本文研究基于 GS 交通数据的动态路网提取，一方面分析了车辆道路覆盖数及道路车辆覆盖数的特点,提出基于线性鉴别法车型分类算法，提取出自由流车辆,通过基于固定轨迹的固定路线挖掘算法提取出固定线
12、路车辆,使用基于线性鉴别法的热门道路提取算法提取出热门道路；使用符号汇集近似法提取出拥堵路线,通过基于修正方略的改善二阶段聚类算法获得基于热门路线的动态路网。最后在以上工作基本上，使用基于动态路网改善 A*算法途径规划算法进行途径规划，并在珠海都市路网进行算法测试,对动态路网及途径规划算法的不同方略进行测试，同步与T-drive 算法进行对比测试，证明算法的可用性。 通过上述研究，可规划出迅速、节能的物流配送路线,进而减少物流配送成本,节约物流配送时间，已达到提高物流服务质量。 动态途径规划技术是指结合交通状况及静态路网，对给定的两点,迅速规划出一条符合最速、费用最低或最为节能的规定的途径技术
13、。这种技术在军事、物流等方面都具有很大应用前景。将动态途径规划算法应用到物流配送上，则可使得配送时间缩短，配送成本下降，同步节省配送时间，提高物流服务水平。基于几何特性的匹配算法无法解决轨迹漂移问题。为理解决这个问题，基于拓扑的线到线的地图匹配措施慢慢地被注重起来,此类算法又被称为全局匹配算法4，根据样本的密度,文献6将其分为高密度匹配算法和低密度匹配算法,目前在高样本密度的状况下,大多数高密度轨迹辨认的算法都能达到一种较好的匹配效果，如7,8，其中文献, 8通过判断在数据的高下速模式,和在转弯模式下的轨迹变化来判断车辆行驶模式,在数据密度大的状况下匹配效果较好,文献7， 8采用转弯点辨认及轨
14、迹缓冲区来进行地图匹配,因此当数据密集是,能构造出良好的缓冲区,达到良好的匹配。 而低密度算法有ST算法、M 算法等，大多基于chet距离,Frcet 距离的基本模式定义两条直线的线距离或线距离函数,并对 GPS轨迹的所有也许路线进行计算,取权值和最小者为最优匹配路线。根据不同的研究,评估函数也不尽相似，最简朴的评估就是欧式距离,若使用欧式距离,则这样就是原始的基于 rchet距离的地图匹配算法。 研究到这里的时候,点间的互相影响已经成为了匹配必须考虑的因素之一,但是大多算法只运用了这种影响的一部分效果,而没有探讨点间影响与该点经验的关系。考虑点间影响的匹配中，5， 6,10体现较好，其中于隐
15、马尔科夫链的地图匹配算法10觉得GP点的瞬时经验（即点经验）与移动经验(点间转移经验）是有关系的,所以HMM 算法除了计算距离外，同步证明 GP 点间的距离位移差成指数分布，并将之作为评价指标，形成 HMM 模型;ST算法5考虑道路的速度变化与轨迹速度变化的关系,使得轨迹匹配更贴近于真实路网环境；IVM 算法6在 T 的基本上,运用投票机制强化了点间距离的影响,使得匹配效果提高;但是同步此类算法对点间的信息运用并不完全,导致在低密度下匹配的体现不好。 但是此类算法仍然存在着缺陷，此类算法是通过运用多点信息来进行匹配的,算法的设计使得匹配的质量与信息量密切有关，gps 的密度越大，gps 轨迹信息的时间跨度越大，匹配效果越好；这导致此类算法无法做到实时匹配，仅能使用在历史匹配的场合；同步此类算法的容错能力非常差，也就是当浮现了一种匹配错误的点的时候，往往会使一整条线都匹配错误；此类算法需
