基于GPS浮動(dòng)車的高速公路行程車速動(dòng)態(tài)估計(jì)方法研究.pdf

1、高速公路行程車速是進(jìn)行高速公路交通狀態(tài)識(shí)別、行程時(shí)間估計(jì)、交通事件檢測(cè)和交通協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),可以為高速公路規(guī)劃、運(yùn)營(yíng)管理、實(shí)時(shí)控制和構(gòu)建出行信息數(shù)據(jù)庫(kù)提供數(shù)據(jù)支持。隨著GPS設(shè)備的普及應(yīng)用,研究基于GPS浮動(dòng)車的高速公路行程車速估計(jì)方法可以豐富高速公路交通調(diào)查技術(shù),為高速公路管理者和用戶提供更高質(zhì)量的行程車速信息。
　　 考慮高速公路管理者和使用者對(duì)能在時(shí)空二維上實(shí)時(shí)覆蓋全部高速公路路段的動(dòng)態(tài)行程車速信息的需求,以及GPS浮

2、動(dòng)車數(shù)據(jù)來(lái)源的變化趨勢(shì)、GPS位置數(shù)據(jù)向低采樣頻率發(fā)展以及總體抽樣率不夠高的特征,論文旨在分析GPS浮動(dòng)車數(shù)據(jù)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,構(gòu)建適應(yīng)高速公路幾何特征和GPS浮動(dòng)車采樣頻率的地圖匹配算法,結(jié)合高速公路動(dòng)態(tài)交通流理論提出基于GPS浮動(dòng)車的高速公路行程車速估計(jì)模型,形成檢驗(yàn)基于GPS浮動(dòng)車數(shù)據(jù)的高速公路行程車速估計(jì)值質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)方法。
　　 首先對(duì)高速公路既有車速檢測(cè)方法進(jìn)行了比較研究,綜合分析各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)以及可獲取的檢測(cè)參數(shù)。

3、比較結(jié)果顯示GPS浮動(dòng)車檢測(cè)技術(shù)具有能夠檢測(cè)研究區(qū)域所有路段的連續(xù)信息,信息完備性好的優(yōu)點(diǎn)。研究了GPS浮動(dòng)車檢測(cè)技術(shù)的系統(tǒng)構(gòu)成,GPS浮動(dòng)車與控制中心之間的通信方式,以及不同檢測(cè)精度要求下對(duì)應(yīng)的GPS浮動(dòng)車抽樣數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。提出實(shí)際應(yīng)用中浮動(dòng)車抽樣數(shù)受資金等因素約束較強(qiáng)屬于不可控參數(shù),對(duì)可獲取的浮動(dòng)車抽樣數(shù)所能達(dá)到的置信度水平進(jìn)行了研究并給出對(duì)應(yīng)的置信度標(biāo)準(zhǔn)查詢表。
　　 采用Planner和基于Oracle Spatial技術(shù)的空

4、間數(shù)據(jù)模型,研究了道路空間數(shù)據(jù)庫(kù)、道路網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)和GPS位置數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建、存儲(chǔ)與分析查詢,并探索了GPS數(shù)據(jù)預(yù)處理技術(shù)。將車輛行駛軌跡概念引入高速公路地圖匹配過(guò)程,即地圖匹配的核心過(guò)程是找出對(duì)象浮動(dòng)車在特定時(shí)間和空間內(nèi)的行駛路徑。提出了一種基于空間數(shù)據(jù)模型的地圖匹配模型。模型選取Oracle道路網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)海量GPS位置數(shù)據(jù)和高速公路之間的空間關(guān)系進(jìn)行分析,建立了可有效尋找GPS位置點(diǎn)之間合理候選行駛路徑的N-最短路模型,并用模糊邏輯模型

5、進(jìn)行浮動(dòng)車行駛路徑匹配的判斷,通過(guò)投影確定特定時(shí)刻浮動(dòng)車所處的空間位置。
　　 從行程車速在相鄰時(shí)間窗口和上下游路段之間的時(shí)空關(guān)系以及連續(xù)流模型兩個(gè)層面研究了高速公路動(dòng)態(tài)交通模型。GPS浮動(dòng)車檢測(cè)技術(shù)所不能直接獲得的模型輸入?yún)?shù)通過(guò)速度、密度和流量基本關(guān)系模型計(jì)算獲得?；趧?dòng)態(tài)狀態(tài)-空間模型和上述高速公路動(dòng)態(tài)交通模型構(gòu)建了三種高速公路行程車速估計(jì)模型,并分別采用標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波和擴(kuò)展卡爾曼濾波對(duì)模型實(shí)現(xiàn)上述算法。
　　 提

6、出了衡量地圖匹配算法和行程車速估計(jì)模型準(zhǔn)確程度的評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)。對(duì)地圖匹配模型所得結(jié)果的評(píng)價(jià)方法主要分為隨機(jī)抽樣檢查法和速度比對(duì)法。行程車速估計(jì)值的評(píng)價(jià)主要從準(zhǔn)確性、可靠性和時(shí)空覆蓋率這三個(gè)方面進(jìn)行相應(yīng)的指標(biāo)選取和標(biāo)準(zhǔn)的制定。為從出行者體驗(yàn)角度來(lái)評(píng)價(jià)行程車速估計(jì)值的質(zhì)量水平,提出使用報(bào)告率這一指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)行程車速估計(jì)值的數(shù)據(jù)質(zhì)量。
　　 構(gòu)建了應(yīng)用測(cè)試平臺(tái)并以實(shí)地采集的數(shù)據(jù)對(duì)論文所提算法進(jìn)行了檢驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果顯示地圖匹配模型的正確匹