基于北斗/GPS的浮動車交通信息采集技術浮動車安裝有定位和無線通信裝置的普通車輛(如出租車、公交車、警車等)，這種車輛能夠與交通信息中心進行信息交換。浮動車系統通過交通流中一定比例的浮動車輛與交通信息中心實時交換數據的一種新型交通信息采集系統。當浮動車在道路上行駛時，來自路網縱剖面的交通流數據將被收集，這樣可以直接和方便地測得可靠、準確的車輛行駛速度、路段行程時間等參數。基于北斗/GPS的浮動車交通信息采集系統利用北斗/GPS定位技術、GIS技術和一定的數據通訊傳輸手段，能夠對數量眾多的移動車輛目標實現有效監控，并在此基礎上實現車輛信息服務等功能。第一節工作原理覆蓋面廣采集數據多樣、準確節省投資第一節工作原理第一節工作原理第一節工作原理觀測值計算導航電文衛星軌道和鐘差參數主控站監測站注入站浮動車北斗/GPS衛星第一節工作原理浮動車數據采集浮動車數據采集主要指通過北斗/GPS車載終端獲取浮動車的實時定位數據，并進行相應的數據格式轉換。所采集的數據一般包括了時間、位置坐標、瞬時速度、行駛方向、回傳時間、運行狀態及其他數據。為了使數據有效，設計時需要綜合考慮浮動車的覆蓋率、采集頻率和傳輸頻率等因素。第二節工作流程每個時間間隔內通過檢測斷面的浮動車數量基本滿足式：

第二節工作流程采樣間隔樣本容量一般的采樣周期為1min城市道路覆蓋率為5%高速公路覆蓋率為3%第二節工作流程第二節工作流程數據預采集由于信號盲區、通信故障等原因，浮動車采集的交通數據不可避免的存在一些故障：部分字段數據缺失重復數據錯誤數據第二節工作流程數據預采集由于北斗/GPS信號盲區和通信延遲的影響，浮動車采集和傳輸數據過程中會造成數據丟失故障。一般情況下，可以通過把在一定時間內得到的數據定義成某一時段的數據，可以實現對丟失數據的識別。當北斗/GPS接收機或通信網絡出現故障時，采集到的數據通常也是錯誤的，不能反映真實的交通狀況，這種情況下，可以預先給出檢測器參數的合理范圍，然后檢查所采集的數據是否在合理范圍之內。例如：如果將數據采集的時間間隔設置為一分鐘，那么可以將19:30:00--19:31:00這一時段內的數據均看作是19:30:00這一時段內的數據，根據這一原則，對所有時段的數據進行掃描和判斷，如果在某一時段內沒有得到數據，或者得到的數據個數不對，則認為該時段的數據存在問題，需要進行修復和補充處理。丟失及錯誤數據識別第二節工作流程數據預采集根據所采集到的交通信息數據的具體情況以及處理數據要求，采用以下所述方法進行數據的彌補和修復：采用歷史趨勢數據進行修復。當某一路段的某一時段采集的數據與相同路段同一時段的歷史數據存在較大偏差時，可用歷史趨勢數據對該段數據進行修復。采用歷史數據與實測數據的加權估計值進行修復。具體的權值大小需要人工實驗，如無同時段的數據，也可將相鄰時段的數據進行平均得到所需的數據。數據彌補及修復第二節工作流程數據預采集由于雙向車道兩個方向的路段交通狀態不一定相同，需要對每個路段兩個方向的車輛進行判斷。利用車輛行駛方向角和電子地圖上路段本身方向角信息來判斷車輛的行駛方向。判斷方向的基本思想是：通過對車輛行駛方向角A1和電子地圖上路段方向角A2分析可知，車輛在正常行駛情況下，如果車輛行駛方向與道路方向一致，那么|A1-A2|≤40°，如果車輛行駛方向與道路方向相反，那么||A1-A2|-180°|≤40°，根據這兩種情況可以判斷車輛的行駛方向。車輛行駛方向判斷第二節工作流程浮動車信息處理航跡推算信息處理地圖匹配第二節工作流程浮動車信息處理地圖匹配數據預處理：包括對GIS數據和地圖數據預處理兩方面。由于GIS數據一般是以向量格式存儲，且所有路段都是以曲線形式表現，為此，先將路段曲線預分割成多條的有向線段，從而使每條路段變成一些線段的集合，這樣可以大大提高后續地圖匹配的速度和效率。為了縮小匹配路段的范圍和針對性（方向），還要對地圖數據進行預處理。首先，進行地理坐標系轉換，使浮動車定位數據和地圖庫數據所采用的地理坐標系一致；其次，通過一定算法確定候選路段，常用的算法有網格法、概率統計法、誤差橢圓法、條帶分割反等。例如網格法，該方法的原理是將電子地圖按照一定的網格進行劃分，然后找到GPS點所在網格，該網格內所包含的路段就是候選路段。第二節工作流程浮動車信息處理地圖匹配匹配路段選定：采用分類模型的算法，通過建立一個道路網絡拓撲結構，針對道路的實際情況，設計出不同的道路匹配算法。算法有GPS航跡匹配法、模糊邏輯法、A*算法、雙向搜索法等。正常匹配道路模型、異常匹配模型、待定匹配模型。在設計以上模型的基礎上，可以采用最小距離算法實現地圖匹配，原理就是通過計算定位數據點到各個候選路段的距離，選擇距離最小的那條路段作為匹配路段，定位數據點到該路段的投影即為匹配點。第二節工作流程浮動車信息處理航跡推算航跡推算是車輛定位數據經過地圖匹配處理后，對浮動車數據匹配結果的后續處理。利用浮動車在不同道路上連續運動的軌跡點搜尋車輛正確行駛路徑的技術。經過路徑推測的計算，浮動車數據就可以和城市道路關聯起來，由車輛定位點信息得到車輛在城市道路上的行駛狀態，從而反映出車輛正在行駛道路上的交通狀況。浮動車數據在路徑推測處理后，生成每輛車的行駛路線數據，反映車輛正在行駛道路上的交通情況，之后進行綜合的道路交通路況信息處理后，可獲得城市實時的交通路況信息。第二節工作流程浮動車信息處理道路交通路況信息處理經過地圖匹配和行車路線推測之后，系統需要根據所有浮動車的行車路線計算其道路旅行的時間，以便將車輛信息與道路交通信息進行對應，并通過融合其他的交通信息，計算出城市道路網絡當前實時的交通路況信息。由于每一輛浮動車提供的數據只能反映其獨自行駛路線的交通路況，而一條道路同一時間可能有多輛浮動車行駛，因此需要將這些車輛反映的路況信息進行融合，以便獲取給定道路的全面準確的交通路況信息。第二節工作流程浮動車信息處理道路交通路況信息處理建立交通流模型：由于采集的信息中包含大量車輛，可能會產生一些錯誤和干擾信息，為了保證所采集的信息盡可能有效，必須對樣本進行必要的篩選。首先將這些數據按照車輛ID進行區分，由于每個浮動車的ID在系統中是唯一的，所以根據車輛ID將數據進行分類是有效的。其次，設定一個閾值，當路段上某車輛的定位數據點數突破一定閾值時，如速度高于閾值，就認為是干擾數據，該車輛的數據將被刪除。最后，將符合條件篩選出的浮動車的定位數據作為交通流樣本模型，并以此樣本模型計算每輛獨立車輛的行程時間和平均速度。第二節工作流程浮動車信息處理道路交通路況信息處理交通流參數估算：是在計算出獨立車輛的行程時間和平均速度的基礎上，確定浮動車的樣本數，并從中采樣進行交通流分析的。樣本數越大，估算結果的可靠性越高，但同時估算速度和效率也就越低。平均速度估算：平均速度估算可以用時間平均速度和空間平均速度計算。行程時間計算：行程時間計算的方法有直接測量法和間接測量法兩種。交通流量估算：交通流量估算是指在單位時間內通過道路某一地點、某一斷面或某一條道路的車輛數。第二節工作流程杭州市道路和交通管理應用浮動車技術示范工程第三節應用案例需求說明獲取杭州市裝載GPS車輛的信息（杭州市公交總公司69條線路1200輛車，杭州市交通衛星定位應用有限公司管理的出租車、客運旅游車等3300輛車。實時采集城市路網動態交通數據，建立路網動態交通數據庫和軟件平臺，建立GPS信息處理總中心。通過浮動車數據實時傳輸和存儲記錄技術、動態交通數據融合、OD數據獲取、動態交通數據管理技術、動態交通數據分析等技術對出租車動態交通數據進行分析、處理。實現以下主要使用功能：路段車輛行駛速度監測；旅行時間估算；路網交通狀況分析與查詢；路段交通異常事件探查；出租車乘客時空分布分析；特殊車輛行駛路徑優化；動態交通信息發布與示范工程建設。第三節應用案例物理拓撲圖第三節應用案例結構示意圖第三節應用案例軟件界面