基于GPS的高速公路车速监控与管理系统研究

发布时间：2017-03-22 09:13

  本文关键词：基于GPS的高速公路车速监控与管理系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会经济的发展,我国高速公路发展迅猛,不可避免的造成了交通事故频发。高速公路事故发生的原因包括超速行驶、逆行、车辆超载、疲劳驾驶和外部环境影响等,其中超速行驶是导致高速公路交通事故发生的主要原因。为了对高速公路车辆超速行驶行为进行监测,交管部门使用的测速方式主要有移动测速、定点测速和区间测速。这些测速方式都有一定的弊端,如定点测速时,驾驶员只要熟悉测速具体位置或借用“电子狗”,便可以在经过测速点前时通过提前减速来躲避超速抓拍；区间测速测得的是固定区间的平均速度,驾驶员可以通过驶入服务区延迟行驶时间来逃避超速处罚。针对传统测速方法的弊端,研究实现全程监控车速的管理系统,对减少交通事故和改善交通执法具有重要的意义。本文研究基于GPS的高速公路车辆车速监控与管理系统实现,其核心思想是在机动车上安装GPS接收机芯片,接收并记录卫星观测数据,在卡口处及时解算其全程的行驶速度和位置信息,通过车辆位置信息与高速公路电子地图匹配出对应位置的限速值,同时与GPS解算速度值相比较,实现高速公路车速的监控与管理。论文取得了如下成果：1、通过三组实测数据评定测速噪声,结果显示原始多普勒观测值测速精度约为1.3dm/s且与数据采样间隔无关；位置差测速精度与采样间隔有关,1s、5s和15s采样间隔测速精度分别为8.1cm/s、3.5cm/s和3.2cm/s；伪距导出多普勒观测值测速和相位导出多普勒观测值测速精度与采样间隔无关,测速精度分别约为4cm/s和2cm/s。2、动态试验结果显示,位置差测速、伪距导出多普勒观测值测速和相位导出多普勒观测值测速与车辆运行状态有关,原始多普勒观测值测速与车辆运行状态无关,测速稳定。引入车速仪速度,统计分析表明原始多普勒测速最有效,测速结果有97.9%在车速仪指示误差范围内；伪距导出多普勒观测值测速和相位导出多普勒观测值测速次之,测速结果有80%在车速仪指示误差范围内；位置差测速最差,其结果只有63.2%在车速仪指示误差范围内。原始多普勒观测值测速稳定,能满足高速公路车速监控对速度的精度要求。3、通过对高速公路道路特征进行分析,明确了高速公路的道路拓扑关系,给出了基于网络拓扑的车辆位置信息、速度信息与高速公路路网数字地图的匹配方法。4、基于Visual Studio平台,选用原始多普勒观测值测速模型、基于网络拓扑的地图匹配算法设计高速公路的车速监控与管理系统软件,通过实测数据分析表明,其能有效、可靠地对车辆进行车速的全程实时监控与管理,验证了本课题的正确性。
【关键词】：GPS 高速公路 多普勒测速 车速监控 测速精度
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U495;P228.4
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-16
• 1.1 课题研究意义11-12
• 1.2 国内外现状12-14
• 1.2.1 GPS测速12-13
• 1.2.2 车速监控系统13-14
• 1.3 本文主要研究内容14
• 1.4 本文的组织结构14-16
• 第2章 基于GPS的车速提取方法16-28
• 2.1 GPS观测值16-18
• 2.1.1 GPS伪距观测量16
• 2.1.2 载波相位观测量16-17
• 2.1.3 多普勒观测量17-18
• 2.2 GPS测速数学模型18-21
• 2.2.1 位置差测速18-19
• 2.2.2 原始多普勒观测值测速19-20
• 2.2.3 伪距导出多普勒观测值测速20-21
• 2.2.4 相位导出多普勒观测值测速21
• 2.3 GPS测速误差分析21-28
• 2.3.1 与卫星相关的误差21-24
• 2.3.2 与接收机相关的误差24-27
• 2.3.3 与信号传播相关的误差27-28
• 第3章 车辆信息与高速公路道路信息匹配28-41
• 3.1 地图匹配28-38
• 3.1.1 高速公路数字地图与道路数据模型28-29
• 3.1.2 地图匹配基本方法29-30
• 3.1.3 基于网络拓扑的地图匹配算法30-33
• 3.1.4 地图匹配算法设计33-38
• 3.2 实际车速与高速公路限速标准匹配38-41
• 3.2.1 车辆行驶状态判断38-39
• 3.2.2 拟处罚方案39-41
• 第4章 实例分析及系统验证41-54
• 4.1 静态试验分析41-44
• 4.2 动态试验分析44-49
• 4.3 高速公路车速监控与管理系统设计与实例分析49-54
• 4.3.1 总体框架49-51
• 4.3.2 实测数据分析51-54
• 结论及展望54-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-60

【参考文献】

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本文编号：261264