基于手機探測器的交通信息探測系統研究
論文關鍵詞：智能 交息探測系統 手機探測系統
論文摘要：本文以交通信息采集系統的研究為主線，論述了手機探測系統的概念框架，詳細分析了基于手機探測器的交通信息探測系統的軟件設計、硬件設計和關鍵技術等內容，考慮了該系統的優缺點及其適用范圍，并說明了該系統的組成、各部分的用途及信息傳輸方式等。
在現今中，積極調研道路交通狀況、縝密分析城市現有道路交通流量、隨時掌握精確的交通信息，不僅能減少城市道路交通問題的發生，而且對改善城市居民的出行條件和城市的發展有著重要的現實意義。
隨著手機的滲透率的不斷增加，手機定位技術的不斷成熟，國內外的專家開始考慮用手機作為探測器完成交通信息的采集�；谑謾C探測器的交通信息采集方法就是通過行駛在道路網上的移動探測車輛中的手機，利用先進的手機定位技術和交通信息估計技術，獲得整個路網上的交通信息。
一、框架設計
基于手機探測器的交通信息探測系統集定位、通信、數據檢測、信息服務等多種功能于一體，承擔了數據采集、數據處理、事件判別、信息發布的一個完整的功能，主要由在路上的車輛及其車載手機、移動通信網絡、交通信息中心、信息發布平臺幾個主要部分組成。數據采集通過車載手機和移動通信網絡完成；手機位置估計在定位中心進行；移動通信網絡進行數據傳遞；交通信息管理中心承擔數據處理的職能。各組成部分的主要工作流程是：移動定位中心將手機進行定位，然后將手機的位置傳送給交通信息管理中心，由交通信息管理中心對這些數據進行分析處理后，將其相應的交通狀況信息通過移動通信網絡向公眾發布。
二、 硬件設計
該方法不需要在道路網上安裝任何硬件設備，只需要安裝中心定位計算服務器和交通信息處理服務器。前者被安裝在移動定位中心，主要負責計算探測車輛的定位數據。后者被安裝在信息提供中心，主要負責整理交通事件信息、道路的匹配、路段識別、速度和行程時間。
三、軟件設計
本探測系統需要兩個軟件，其中一個安裝在移動公司，作為定位中心，負責在網絡中提取有關交通信息，對探測器所在方位進行判斷，并將處理后的信息傳遞給交通信息供應商。供應商處安裝另外的軟件，負責將交通數據與道路情況進行對比，篩選出可用的數據樣本，計算出行程時間等內容。
四、與移動運營商的合作機制
與一般的交通信息采集方式不同，本系統需要多個部門的聯合協調運作，才能完成交通信息的順利采集。從公眾的立場而言，該方法是有益的，因為它不需要任何額外的基礎設施就可以獲得整個路網的交通信息，同時還可以增加有檢測設施區域的數據精度；從移動運營商的立場而言，他們必須從中獲得足夠的利潤才能維持整個公司的運營。如果系統的運營需要占用很多容量來處理探測器數據以及他們不能從探測器研發中得到回報的話，他們是不愿意參與合作的。實驗證明，探測器占用很少的系統容量，所以該系統可行。
五、關鍵技術
1．手機定位技術
移動通信網絡的手機定位是通過檢測手機和多個固定裝置收發信機之間信號的特征參數來估計出手機的幾何位置，主要是提供手機的位置坐標信息及定位精度估計、時間等輔助信息。手機定位技術是基于手機探測器交通信息采集方法的關鍵，它的定位精度直接影響著所采集的交通信息的精度。
2．地圖匹配技術
手機定位在技術方面仍存有缺陷，會出現車載手機定位位置與實際地點不相符的情況。為解決這一問題，電子地圖匹配技術應運而生，它是一種能把車輛定位軌跡與數字地圖中的道路網信息聯接起來的軟件技術定位修正法，它把由手機定位數據提供的信息與數字化地圖提供的道路信息進行比較和匹配，從而確定手機在某路段上的最大可能位置。
3．探測器樣本量
車載手機為此系統中的探測器，美國相關研究表明，在整個道路網中，如果有4%至5%的車輛駕駛員能夠使用手機，那么探測系統就可以得到整個道路網中的交通信息。我國機動車駕駛員基本都使用手機，具有足夠的探測器數量。
4．道路匹配技術
道路匹配技術就是將手機定位數據匹配在道路網上。它首先識別出離數據點一定距離的所有路段，并形成一個車輛可能行駛的路段集。然后利用當前探測位置點和它的上一個位置點確定該探測車輛是否到達該路段。無法到達的道路就被從可能路段集中刪除。然后再根據路網拓撲關系和管制信息判斷是否能到達，無法到達者亦刪除。
5．錯誤數據檢測與更正技術
由于手機定位精度不高，所以常常會出現一些壞點數據影響估計交息的精度�？梢杂命c序列的位置對比或者額外信息（包括信號強度等）作為準則來判斷并過濾壞點數據。
6．路段平均速度估計技術
根據目前的研究情況，路段平均速度的估計方法有兩種。一是通過一系列定位數據的最小二乘擬合獲得，速度的方差與定位數據的方差、測量定位數據點數量、測量的時間間隔有關。另外一種是根據路段長度和路段的行程時間的比值獲得路段平均速度。
7．路段行程時間估計技術
路段行程時間是流誘導系統所必須的交通信息之一。根據目前手機探測器方法的研究情況，有兩種方法來預測路程的行程時間：一種是用已經估計出的路段長度除以路段的平均速度求出路段的行程時間；第二種是測量車輛經過道路各節點的時間差得出路段的行程時間。
8．事件檢測技術
當行駛車輛受到交通事件的影響，會出現減速或停車等行為，手機位置也隨之變化，這一特性可用于研究交通事件的性質。手機的位置分布和速度變化可以幫助相關部門更快更準確的采集到事發地點的信息，這不僅避免了求解交通流參數的復雜程序，降低工作量，又可以對事件進行自動檢測。
六、數據分析與預處理
在擁有很好的交通流參數估計模型和數據質量保證的前提下，移動通信網絡的手機定位技術才能夠獲得高精度的交通流參數。從獨立車輛運行特性著手來分析交通運行狀態可避免事件發生條件和無事件發生條件下車輛運行規律存在較大差別的問題。每部車載手機的ID號及其位置參數都可由手機定位技術提供，數據經過處理后可獲得反映不同交通運行狀態的參數，包括平均速度、行程時間、停車時間、加速度、延遲時間等參數。手機定位技術還可提供手機的平均行程速度、平均行程時間等。這些值與車載手機的數量有關，若車輛與手機滿足一對一的映射關系，則該參數的估計比較準確；一旦車輛上存在多部固定手機，則必須先進行車輛與手機的匹配，否則該估計值不夠精確。
對手機位置進行地圖匹配，求解相對路段某特定點的位置，即可獲得每個采樣時刻手機在路段上的位置分布。
結論：較好的利用交通信息探測系統是解決當前交通堵塞、交通事故和污染等矛盾的有效途徑。手機的普及率不斷提高和手機定位技術研究工作的不斷開展，為基于手機探測器的手機探測系統提供了契機,同時也逐步完善了原有交通信息探測系統的不足。相信隨著移動通信技術和我國智能交通系統的發展，手機定位系統將會有進一步的發展和提高，也一定會更好的運用到未來的交通信息探測系統之中。
參考文獻
[1] 鄭穎.《常用移動定位技術的研究和應用》[J].通信技術，2001年第8期.
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