基于GPS浮動車的高速公路行程車速動態(tài)估計方法研究.pdf

1、高速公路行程車速是進行高速公路交通狀態(tài)識別、行程時間估計、交通事件檢測和交通協(xié)調控制的基礎數(shù)據(jù),可以為高速公路規(guī)劃、運營管理、實時控制和構建出行信息數(shù)據(jù)庫提供數(shù)據(jù)支持。隨著GPS設備的普及應用,研究基于GPS浮動車的高速公路行程車速估計方法可以豐富高速公路交通調查技術,為高速公路管理者和用戶提供更高質量的行程車速信息。
　　 考慮高速公路管理者和使用者對能在時空二維上實時覆蓋全部高速公路路段的動態(tài)行程車速信息的需求,以及GPS浮

2、動車數(shù)據(jù)來源的變化趨勢、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浮動車數(shù)據(jù)特點的基礎上,構建適應高速公路幾何特征和GPS浮動車采樣頻率的地圖匹配算法,結合高速公路動態(tài)交通流理論提出基于GPS浮動車的高速公路行程車速估計模型,形成檢驗基于GPS浮動車數(shù)據(jù)的高速公路行程車速估計值質量的綜合評價方法。
　　 首先對高速公路既有車速檢測方法進行了比較研究,綜合分析各種方法的優(yōu)缺點以及可獲取的檢測參數(shù)。

3、比較結果顯示GPS浮動車檢測技術具有能夠檢測研究區(qū)域所有路段的連續(xù)信息,信息完備性好的優(yōu)點。研究了GPS浮動車檢測技術的系統(tǒng)構成,GPS浮動車與控制中心之間的通信方式,以及不同檢測精度要求下對應的GPS浮動車抽樣數(shù)標準。提出實際應用中浮動車抽樣數(shù)受資金等因素約束較強屬于不可控參數(shù),對可獲取的浮動車抽樣數(shù)所能達到的置信度水平進行了研究并給出對應的置信度標準查詢表。
　　 采用Planner和基于Oracle Spatial技術的空

4、間數(shù)據(jù)模型,研究了道路空間數(shù)據(jù)庫、道路網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫和GPS位置數(shù)據(jù)庫的創(chuàng)建、存儲與分析查詢,并探索了GPS數(shù)據(jù)預處理技術。將車輛行駛軌跡概念引入高速公路地圖匹配過程,即地圖匹配的核心過程是找出對象浮動車在特定時間和空間內的行駛路徑。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)絡模型對海量GPS位置數(shù)據(jù)和高速公路之間的空間關系進行分析,建立了可有效尋找GPS位置點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、進行浮動車行駛路徑匹配的判斷,通過投影確定特定時刻浮動車所處的空間位置。
　　 從行程車速在相鄰時間窗口和上下游路段之間的時空關系以及連續(xù)流模型兩個層面研究了高速公路動態(tài)交通模型。GPS浮動車檢測技術所不能直接獲得的模型輸入?yún)?shù)通過速度、密度和流量基本關系模型計算獲得?；趧討B(tài)狀態(tài)-空間模型和上述高速公路動態(tài)交通模型構建了三種高速公路行程車速估計模型,并分別采用標準卡爾曼濾波和擴展卡爾曼濾波對模型實現(xiàn)上述算法。
　　 提

6、出了衡量地圖匹配算法和行程車速估計模型準確程度的評價方法和指標。對地圖匹配模型所得結果的評價方法主要分為隨機抽樣檢查法和速度比對法。行程車速估計值的評價主要從準確性、可靠性和時空覆蓋率這三個方面進行相應的指標選取和標準的制定。為從出行者體驗角度來評價行程車速估計值的質量水平,提出使用報告率這一指標來評價行程車速估計值的數(shù)據(jù)質量。
　　 構建了應用測試平臺并以實地采集的數(shù)據(jù)對論文所提算法進行了檢驗。測試結果顯示地圖匹配模型的正確匹