论文总字数：32132字

摘 要

在近几年有一个研究热点那就是从手机信令数据中获取道路数据，与定点检测器和GPS技术相比，基于手机信令技术获取道路数据不需要高额的安装费用以及维护费用，不需要时常对终端进行升级和改造，所以相比较之下该技术就具有投资少、数据多、全天候采集等特点，并且，采集到的交通信息覆盖整个道路，而不是仅局限于预定的地点。基于手机信令的车速提取技术能够不依赖于GPS的无线导航与定位技术就可以获取信息，是一种较为创新的信息采集方法所以它具有广阔的研究和应用前景。同时基于手机信令的收据采集技术也有缺点，如数据中含有较长时间内未进行位置改变的非运动数据，数据采样间隔大、随机性强、定位精度低等，不利于道路网的匹配以及路段行程车速的计算。因此，面对大量的数据如何从中提取出有用的信息如行程车速就十分重要了，这也是是当前急需解决的问题。

本文先是介绍了基于手机信令提取城市快速路行程车速的研究背景以及国内外的研究现状，并介绍了GSM无线通信网络、移动通信定位技术等相关理论基础。以某城市若干用户的手机定位数据、GSM基站数据以及交通道路网数据为基础，在对以上数据进行预处理的基础上，对处理完的数据进行道路匹配，完成匹配之后在进行速度提取。并且本文还对行程车速估计的质量评价作出了相关的研究，以此来证明得到的行程车速是真实有效的。

最后，对全文的研究工作和研究成果进行了总结和展望。

关键词：通信原理；通信定位技术；数据预处理；地图匹配；行程车速

Nanjing Transit Share Rate Index Analysis And Modeling Calculation

ABSTRACT

There is a hot research topic in recent years that is obtained from the cell phone signal data road data, compared with the fixed point detector and GPS technology, based on the mobile phone signal path of technology acquisition data does not need high cost of installation and maintenance, don"t need to often terminal for upgrading and transformation, so in contrast the technology has less investment, more data, all-weather acquisition etc, and the collected traffic information across the road, not limited to a predetermined location. Speed of extraction technique based on mobile phone signal can not rely on GPS navigation and wireless location technology can obtain information, is a more innovative information collection method so it has wide research and application prospects. Receipt at the same time, based on the mobile phone signal collection technology also has disadvantages, such as data is contained in a long time without changing the location of motion data, data sampling interval is big, strong randomness, low accuracy of positioning, matching, and unfavorable to the road network travel speed calculation. So, faced with a large amount of data to extract useful information such as travel speed is very important, this is also the current is an urgent need to solve the problem.

This paper first introduces the mobile phone signal extraction of urban expressway travel speed research background and research status at home and abroad, and introduced the GSM wireless communication network, mobile positioning technology and related theoretical basis. A number of users in a city, GSM mobile phone positioning data base station data and the road network traffic data as the foundation, based on the above data preprocessing, the processed data path matching, finish after the match in the extract rate. And this paper is to evaluate the quality of travel speed estimation made relevant research, in order to prove that the travel speed is real and effective.

Finally, the full text of the research work and research results are summarized and prospected.

Key words: communication principle communication positioning technology data preprocessing map matching road travel speed

目录

基于手机信令的城市快速路动态行程车速提取方法研究 I

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1.研究的背景 1

1.2国内外研究现状 2

1.3研究内容及思路 3

1.3.1研究目的 3

1.3.2研究内容 3

1.3.3技术路线 4

第二章 基于手机信令的城市快速路动态行程车速提取原理 4

2.1移动通信原理 4

2.1.1GSM通信原理 4

2.1.2移动台 5

2.1.3基站子系统 6

2.1.4网络与交换子系统 7

2.2移动通信定位技术 8

2.2.1定位技术的类型和特点 8

2.2.2手机切换定位法 10

第三章 基于手机信令的城市快速路地图匹配模型 14

3.1数据预处理 14

3.1.1数据库建立 14

3.1.2数据存储 14

3.1.3数据查询 14

3.1.4数据筛选 14

3.2地图匹配 15

3.3N-最短路算法 17

3.4模糊逻辑推理算法 18

第四章城市快速路行程车速动态估计模型 18

4.1快速路动态交通模型 19

4.1.1快速路一阶交通模型 19

4.1.2快速路二阶连续流模型 19

4.2动态-状态空间模型 20

4.2.1基于状态-空间模型的动态估计模型 20

4.2.2行程车速一阶估计模型 21

4.2.3行程车速二阶估计模型 21

4.3标准卡尔曼滤波估计模型 22

4.4扩展卡尔曼滤波估计模型 23

第五章行程车速估计值质量评价研究 25

5.1行程车速质量评价方法及指标 25

5.1.1动态行程车速质量特征 25

5.1.2数据准确性指标 25

5.1.3数据可靠性指标 27

5.1.4数据时空覆盖率指标 27

5.2评价标准 28

第六章 结论与展望 29

6.1论文主要成果 29

6.2研究展望 30

致谢 31

参考文献 32

第一章 绪论

1.1.研究的背景

现在许多城市都面临着交通拥堵等问题，这些交通问题严重影响了城市功能的正常发挥，而解决城市交通问题的方式正逐步由新建道路设施向提高交通基础设施运营效率转变，其中智能交通体系是提高交通基础设施运营效率的主要手段之一。在智能交通系统的构建中，动态行程车速的获取是最为核心的环节，直接影响到智能交通信息平台的可靠性。

目前，城市快速路动态行程车速的采集方式主要有两种：

1. 定点检测器，例如埋在路面之下的环形线圈，树立在路边的雷达探测器和红外检测器等；
2. 动态的方式采集，如通过不断运动的车辆以及配套的设施来提取动态行程车速和旅行时间等交通信息，它的典型方式包括车载GPS以及移动通信网络定位等。

静态的交通信息采集方式虽然在上面介绍了三种，但主要是采用在需要采集的重要路段下面埋环形线圈的方式进行，这种方式相较于其他两种方式来说不容易损坏，维护话费较少，所以适用性较高。但是它也有许多局限性，主要包括：在施工时要进行挖路，埋设线圈会对已建道路造成破坏，造成交通拥堵和人力、物力、财力的损失，与此同时线圈损坏率高、维护成本高，采集的交通流范围也具有一定的局限性。相比较动态信息采集技术，这些因素直接影响了交通信息采集的完整性，稳定性和经济性，所以在路面之下埋环形线圈这种方法只能局限于一些特殊的路段，非常不利于大规模的应用。

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