一种适用于复杂城市路网的浮动车实时地图匹配技术

地图匹配技术是浮动车系统从数据接收到结果展示各个环节中最为关键的一项内容,但是目前国际上浮动车系统多用于路网结构简单的高速公路系统,而将匹配技术应用于立交遍布、主辅路交错的复杂城市道路系统时往往得不到满意的匹配效果.文章通过对现有各种地图匹配方法的分析比较,针对大采集时间间隔GPS数据在北京市复杂路网结构中遇到的实际问题,提出了一种局部节点匹配的改进的最优路径选择算法,将该算法应用于实验系统后,获得了令人满意的匹配速度与准确度,证实了这一地图匹配算法能较好地适用于现代复杂城市路网的实时浮动车计算系统.     

基于大规模浮动车数据的城市道路网复杂度分析

针对现有浮动车技术应用研究中缺乏道路网络复杂度的定量分析,引入置信点的概念,提出了一种基于大规模浮动车数据的城市路网复杂度分析方法.利用该方法统计了路网中各路段的置信点分布情况和置信点的平均匹配距离,建立了城市路网复杂度模型.结合浮动车数据的预处理,提出了城市路网复杂度的分析流程.以广州市为例,分析了广州市全局路网和4类典型城市道路代表路段的复杂度.对于地图匹配算法实证研究中的指定路径,具体分析了其各组成路段的复杂度及其主要影响因素.     

浮动车数据中零速度点数据地图匹配方法

浮动车数据中存在大量的由于车辆频繁停车引起瞬时速度为零的停车点记录,这些零速度点由于方向角不准确,常规的投影和几何地图匹配的算法不能有效地将其匹配到路段上。通过对浮动车辆停车原因进行分析,提出了1种基于浮动车停车点数据过滤筛选的地图匹配方法,可以将能够表示路段交通状态的交叉口车辆排队零速度点提取出来,匹配到路段上,同时过滤掉和交通状态无关的零速度点,从而增加了有效样本数量,为进一步对整个路网运行状态的全面评估提供数据支持。     

基于车联网的城市路网实时行程时间预测

近年来,车联网技术快速发展,其不仅具备车辆对车辆和车辆对路侧的联网通讯功能,而且还能提供交通信息的实时交换功能。在车联网条件下,假设所有车辆均为浮动车,则基于浮动车和交通检测器信息可构建城市路网的行程时间预测模型。该模型针对路网行程时间进行预测,并对浮动车实时和历史数据进行比较和分析。分析结果表明:使用浮动车实时数据预测的行程时间误差最小,但变异系数很高;而使用融合模型,则误差和变异系数都较低。     

基于地图匹配的城市道路实时交通状态模糊综合判别方法

依托于浮动车数据,基于地图匹配对城市道路交通状态模糊综合判别方法进行深入研究.首先根据浮动车数据特点和道路交通信息,基于Mapbasic编程对数据进行地图匹配,并进行MapInfo二次开发,通过相关模型计算指定时段内的道路交通参数.建立模糊综合评价判别模型,对判别结果量化处理,以最大隶属度原则确定道路交通状态.最后,选...     

城市路网中浮动车数据和线圈数据的融合

交通信息是 ATMS 的基础和核心,从实时交通数据中准确估计交通参数、判断和预测交通状态是 ATMS 的重要内容.文中在信息融合理论的基础上,介绍了交通数据融合的基本内容.分析了浮动车数据和线圈数据的特点后得出:在城市路网环境中,虽然浮动车采集和线圈采集方式各有优劣,但他们在时间和空间上具有很强的互补和冗余.为充分利用已获取的交通信息,应实现这两类数据的融合,并对浮动车数据和线圈数据的一般融合模型和基本融合方法进行了论述,明确了交通融合问题的2种研究方法,即通过仿真手段得到的数据和现场采集数据作为融合的数据源来验证融合模型.     

基于矢量道路栅格化的海量浮动车数据快速处理

针对海量浮动车数据特点和快速处理要求,提出了一种基于矢量道路地图栅格化的海量浮动车数据方法,该算法的关键是矢量道路栅格化过程中包括了道路缓冲区和属性信息。道路缓冲区的宽度由一个与浮动车数据位置误差和道路宽度相关的置信区域决定;矢量道路缓冲区转换成栅格图后,栅格图中像素的位置对应着实际地理坐标,而像素值的灰度值表示道路的等级、名称、编号等属性或方向等信息;然后将海量浮动车数据与栅格道路地图进行叠加处理。这种方法不仅可以精确地计算出城市道路地图坐标系与浮动车数据坐标系之间的变换参数,而且还能够快速地获取区域路网以及特定道路的行驶速度。最后,通过超过一千万个真实的武汉市浮动车数据,并与经典的浮动车数据处理算法进行比较,验证了矢量道路栅格化方法处理海量浮动车数据的可行性和有效性。     

基于手机基站定位数据的地图匹配研究

研究如何利用手机基站定位数据信息进行地图匹配,其基本原理是通过采集车载手机通过道路的基站切换序列,在剔除冗余数据后,利用初始蜂窝小区定位算法实现每一个切换点在电子地图上的匹配,再利用路网的连通性实现路径的匹配。选取广州市到中山古镇路段作为实验路网进行实地实验,对所获得的基站信息进行数据处理和地图匹配的结果进行分析,证明通过手机基站定位数据来进行地图匹配的可行性和有效性。     

城市交通拥塞辐射模型及其对路网服务能力损伤研究

为预防和治理城市路网系统中交通拥塞的辐射扩散以及由此造成的路网系统服务能力损伤，从新的视角对交通拥塞辐射扩散规律进行研究。将毒气在有限空间内的泄漏扩散抽象为交通拥塞的辐射蔓延，首先运用Python软件对高德地图API的WEB服务进行实时路况数据爬取，并对爬取的数据、浮动车数据、SCATS监测的流量数据以及其他交通信息数据进行预处理。在此基础上建立基于高斯烟雨模型的城市道路拥塞辐射时空模型并且充分考虑邻居节点和路段的交通运行状态以及不同道路等级对拥塞传播范围的影响。对模型调节参数U进行标定，得出快速路、主干路U值均为1，次干路U值为0.7。然后通过实例进行验证，结合实际值将模型计算结果与高德地图预测值进行比较，所建立模型的拥塞最大辐射边界、拥塞辐射时间预测精度要更准确，整个拥塞过程模型拟合度较高，模型适用性强。最后在城市道路拥塞辐射时空模型的基础上利用材料力学中切应力对材料的损伤原理，以拥塞某传播方向为研究对象，计算出拥塞辐射传播给路网中的某路段造成的通行能力失效值。分析路网中路段通行能力下降对路网服务能力的损伤影响，进而给出路段重要性识别方法。研究成果可为交通管理部门加强关键路段治理以及制定缓堵政策提供参考。     

基于蚁群优化算法与出租车GPS数据的公众出行路径优化

以出租车GPS采集的浮动车数据为依据,研究出租车驾驶员路径选择的认知及类蚂蚁的行为特征。根据城市道路功能等级与出租车的通行频率等信息素,建立出租车驾驶员路径选择信息素等级路网,并以此作为路网初始信息素,综合考虑路径通行时间、通行距离、路径信息素等级等多个因素,提出了基于蚁群优化算法的公众出行路径规划优化算法。以武汉市路网和浮动车为试验数据,将模型规划的道路与浮动车数据库中的轨迹进行了比较。结果表明:基于蚁群优化算法与出租车GPS数据的公众出行路径同出租车驾驶员选择的出行路径相似度很高,能为公众出行提供出租车驾驶员选择的行车路径。     

A weight-based map-matching algorithm for vehicle navigation in complex urban networks

A map-matching algorithm is an integral part of every navigation system and reconciles raw and inaccurate positional data (usually from a global positioning system [GPS]) with digital road network data. Since both performance (speed) and accuracy are equally important in real-time map-matching, an accurate and efficient map-matching algorithm is presented in this article. The proposed algorithm has three steps: initialization, same-segment, and next-segment. Distance between the GPS point and road segments, difference between the heading of the GPS point and direction of road segments, and difference between the direction of consecutive GPS points and direction of road segments are used to identify the best segment among candidates near intersections. In contrast to constant weights applied in existing algorithms, the weight of each criterion in this algorithm is dynamic. The weights of criteria are calculated for each GPS point based on its: (a) positional accuracy, (b) speed, and (c) traveled distance from previous GPS point. The algorithm considers a confidence level on the assigned segment to each GPS point, which is calculated based on the density and complexity of roads around the GPS point. The evaluation results indicate 95.34% correct segment identification and 92.19% correct segment assignment. The most important feature of our algorithm is that the high correct segment identification percentage achieved in urban areas is through a simple and efficient weight-based method that does not depend on any additional data or positioning sensors other than digital road network and GPS.     

卫星定位不停车收费中基于决策圈的路径识别方法

首次提出在复杂区域使用决策圈的方法进行地图匹配,并提出一种GPS地图匹配和设置决策圈结合的新的路段识别方法,用于解决高速公路卫星收费系统或车栽导航中复杂路段地图匹配不准确的问题.对常规地图匹配算法GPS由于精度难以匹配的路段区域设定决策圈,对决策圈内路段进行特殊匹配处理.在处理方法上利用预先采集到的路段上的准确点代替电...     

基于浮动车移动检测与感应线圈融合技术的行程时间估计模型

综合考虑到浮动车检测技术与感应线圈检测技术的优缺点,为了提高道路行程时间估计的精度及完备性,提出基于浮动车与感应线圈的融合检测技术的行程时间估计模型。该模型利用神经网络技术对两种检测技术同一路段的检测数据进行融合,从而达到提高道路行程时间估计精度和完备性的目的。最后,以广州市7 000多辆装有GPS装置的出租车所提供的浮动车数据、100多个安装在广州市各主要道路口上的感应线圈检测器提供的感应线圈数据以及广州市交通电子地图为基础,在10条道路上分别随机选取的500个两种检测数据对提出的模型进行了验证,试验结果表明,此模型在道路行程时间估计的精度方面较浮动车移动检测技术与感应线圈技术有较大提高。     

一种基于无人机倾斜摄影的三维路网提取方法

三维路网是重要的基础地理信息数据，为了快速高效地获取包括路网在内的地表三维模型，可以采用无人机倾斜摄影技术，并设计相应的三维路网提取方法。在对无人机倾斜摄影三维模型、道路特性分析的基础上，提出一种基于无人机倾斜摄影的三维路网提取方法。首先，对无人机倾斜摄影和三维建模方法进行了分析，设计了针对三维路网提取的航空摄影策略和数据处理流程。分析了真实三维模型的构成，并结合道路在材质、形态等方面的特殊性提出了可用于道路提取的三维模型特征。然后，以三维模型中的三角面片为处理对象，开展了相关分割方法研究，消除存在混合地物的面片。利用支持向量机方法和面片的多种特征，进行了道路面片识别。最后，设计了道路面片三维连接方法和道路边缘三维修正方法，实现了面片间的连接以及道路边缘的有效修正。此外，还以北京某地区为例开展实际数据采集、三维建模和三维路网提取试验，介绍了倾斜摄影、控制点验证点数据采集以及三维模型的采集和生产过程；利用所提出的方法进行路网提取试验，得到了该区域的三维路网数据成果，并从定性和定量2个角度对成果进行评价。试验结果表明：所提出的方法可以有效地从倾斜摄影三维模型上提取路网信息，其平面和高程的精度均可满足一般导航等应用的要求。     

城市车路协同系统下实时交通状态评价方法

交通状态评价方法能够为交通管理系统提供可量化的实时路网信息，为动态引导交通流、缓解交通拥堵提供依据。受限于交通路网的时变性和评价过程的主观性，目前传统评价方法的精度时常无法满足需求。基于城市车路协同系统动态获取路网信息优势，提出一种利用车路信息融合的实时交通状态评价方法。首先，定义了一种网联汽车与路侧终端间的无线交互方式，并确定数据协议以保证实时车辆数据的准确性；其次，从实时数据中选取平均通过时间、平均停车次数、平均停怠时间作为一级评价指标进行模糊综合，应用多算子对计算的一级评价结果构成二级交通状态评价指标，并根据层次分析法确立指标权重，同时根据仿真和试验结果建立适用于各级道路参数的可变隶属度规则，从而融合动态车辆数据与静态路段参数，计算得出交通状态评价结果与评分；最后，由网联汽车、车载终端、路侧终端和无线通信模块搭建实际协同测试系统对该方法进行了试验验证。试验结果表明：测试系统所得到的路段实时交通状态评价得分与对应的交通状态变化趋势一致，能够准确体现城市车路协同环境下的交通状态特点。该评价方法运用信息融合方法提高了交通状态评价结果的实时性与客观性，同时为车路协同技术应用于实时交通诱导，缓解城市交通拥堵提供了理论依据。     

Efficiency of routing and scheduling system for small and medium size enterprises utilizing vehicle location data

The routing and scheduling for trucks and vans in an urban road network depends critically on the state of the road network. Trucks and vans impose significant costs on other road users and the environment, so improved routing and scheduling benefits more than just the logistics industry. However, small and medium size enterprises (SMEs) in the logistics business cannot justify investment in planning systems. In this paper, an autonomous routing and scheduling system which is available to SMEs is proposed and the efficiency of the system is investigated. The proposed system accumulates vehicle location data in a central server and uses it to generate traffic information. Test simulations using a grid network demonstrate the effects of utilizing and sharing vehicle location data on delivery efficiency. The simulation results show that the improvement of delivery efficiency is mainly due to the reduction of penalty cost for early and late arrival at the customer location. It is also shown that the system leads to the buffer effect from variations in traffic conditions on delivery cost and this effect is enhanced by taking travel time uncertainty into consideration. It is further shown that the presence of measurement periods with insufficient data results in unreliable routing and scheduling. For a reliable system, data collection over a wider area is required rather than dense data in a subset of links.     

Towards lane-level traffic monitoring in urban environment using precise probe vehicle data derived from three-dimensional map aided differential GNSS

Today's urban road transport systems experience increasing congestion that threatens the environment and transport efficiency. Global Navigation Satellite System (GNSS)-based vehicle probe technology has been proposed as an effective means for monitoring the traffic situation and can be used for future city development. More specifically, lane-level traffic analysis is expected to provide an effective solution for traffic control. However, GNSS positioning technologies suffer from multipath and Non-Line-Of-Sight (NLOS) propagations in urban environments. The multipath and NLOS propagations severely degrade the accuracy of probe vehicle data. Recently, a three-dimensional (3D) city map became available on the market. We propose to use the 3D building map and differential correction information to simulate the reflecting path of satellite signal transmission and improve the results of the commercial GNSS single-frequency receiver, technically named 3D map-aided Differential GNSS (3D-DGNSS). In this paper, the innovative 3D-DGNSS is employed for the acquisition of precise probe vehicle data. In addition, this paper also utilizes accelerometer-based lane change detection to improve the positioning accuracy of probe vehicle data. By benefitting from the proposed method, the lane-level position, vehicle speed, and stop state of vehicles were estimated. Finally, a series of experiments and evaluations were conducted on probe data collected in one of the most challenging urban cities, Tokyo. The experimental results show that the proposed method has a correct lane localization rate of 87% and achieves sub-meter accuracy with respect to the position and speed error means. The accurate positioning data provided by the 3D-DGNSS result in a correct detection rate of the stop state of vehicles of 92%.     

面向动态导航的城市路网实时交通信息服务系统研究

结合国内外的研究现状，基于实时GPS数据和高架线圈检测数据的数据融合处理技术，给出了面向动态导航的实时交通信息服务系统的总体框架，实现了城市路网的实时交通流状态估计；通过构建实时交通信息系统，借助无线通讯方式为车辆提供实时交通信息和动态路径规划服务，实现了在动态路径规划基础上的车辆动态导航。     

移动交通检测系统中探测车的样本数量

基于各国移动交通检测系统中探测车样本数量问题的研究现状,分析了现有成果存在的不足。在考虑探测车速度、计算时间间隔、数据精度要求等因素基础上,针对交通流密度均匀分布和非均匀分布两种情况,利用数理统计方法建立了道路网上探测车样本数量的双层模型。结果表明:当计算时间间隔为5 min时,若道路网上交通流密度均匀分布,则探测车比例至少为5.0%;若道路网上交通流密度非均匀分布,则探测车比例至少为7.0%。     

基于大样本浮动车数据的武汉市车辆行驶速度获取与分析

采用基于浮动车行进方向与道路方向约束的道路匹配算法,将浮动车数据准确地匹配到城市道路上;在此基础上分析了大样本浮动车平均瞬时速度与路段平均行驶速度的关系,提出了用大样本浮动车的平均瞬时速度快速评估道路行驶速度.最后利用武汉市约1万辆出租车的GPS数据,对武汉市道路车辆行驶速度情况进行了计算和分析.