通流、密度等。交通参数在交通规划，设计、运营、管理和研究等方面有着广泛的用途，对现代交通工程技术有着重要的意义。
1.2 交通参数采集技术
目前交通参数的采集方法可以分为固定型采集技术和移动型采集技术两种。固定型采集技术是指运用安装在固定地点的交通检测设备对移动的车辆进行监测和采集交通参数数据的方法总称。目前主要包括磁频、波频和视频三种采集技术。
下面对几种固定型采集技术的检测设备进行对比，如表1.1所示：
表1．1固定型采集技术对比表
采集技术 环形感应线圈检测器 检测参数 交通流量、占有量、车辆存在信息和点速度 特点 点测量技术，设备安装和维护不便，会影响道路及交通。 点测量技术，设备安装需增加道路设施，易受天气影响。 点测量技术，设备安装需增加道路设施，易受天气影响。 点测量技术，设备安装需增加道路设施，会损害人体健康。 数据计算量大，设备安装需增加道路设施，空间覆盖面有限。 超声波检测器 交通流量、占有量、车辆存在信息和排队长度 红外线检测器 交通流量、占有率、车辆分类、车辆存在信息和点速度 微波检测器 视频检测器 交通流量、车辆存在信息和点速度 交通流量、占有率、车辆分类、车辆存在信息和点速度 如表所示，固定采集技术采集的交通参数主要包括交通流量、占有率、点速度等，基本上都是点测量技术，检测覆盖面较小，检测设备的安装都需要改造或增设道路设施，维护时会影响道路及交通。这种采集技术适用于对固定点、某一交叉路口或特定路段的交通状态检测。当要实现整个道路路网的交通状态检测时，采用这种技术就意味着在要在路网中安装大量的检测设备，不仅安装和维护费用高，而且会影响交通环境。同时，考虑天气对检测效果的影响，后期的维护费用会更大。
移动采集技术指运用安装有特定设备的移动车辆(Floating Car)接收卫星信号或检测道路上的固定标识物来采集交通参数数据的方法总称。目前主要有基于GPS的采集技术、基于电子标签的采集技术和基于汽车牌照自动识别的采集技术。
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下面对移动型交通数据采集技术的性能进行比较，如表1.2所示。
表1.2移动型采集技术对比表 采集技术 基于GPS的采集技术 采集的交通参数 直接提供交通流量、瞬时车速；间接提供行程时间、行程速度； 基于电子标签的采集技术 直接提供交通流量；间接提供行程优点 采集的数据有很强的连续性；可全天通信息多样； 采集的数据有很强的连续性；可全天动收费； 缺点 要获得全路网的精确交通信息必须有接收设备的车辆运行在道路网络中。 必须有足够的安装有电子标签的车辆运行在路网中才能获得精确的路网交通信息；数据处理时要运用良好的滤波算法，消除个别车辆运行故障引起的数据误差。 基于汽车牌照自动识别的采集技术 直接提供交通流量；间接提供行程采集的数据有很强的连续性；可全天安装其他设备； 通过综合比较各种采集技术的特点，本文采用基于GPS浮动车的交通信息采集技术进行交通参数采集。
检测精度易受天气和光源影响；检测精度汽车牌照清晰度影响。 候工作；提供的交足够多的装有GPS时间、行程速度； 候工作；可用于自时间、行程速度； 候工作；车辆不需1.3 国内外浮动车技术现状
近年来，浮动车交通信息采集与处理技术在世界范围内得到了积极的研究开发和推广应用，其中，国际上比较典型的浮动车项目有美国的ADVANCE和PATH，德国的XFCD和DDG，英国的FVD和Trafficmaster，日本的JARI和IPCar等。
其中英国的FVD是目前世界上最典型的GPS浮动车数据系统。其运用范围覆盖英格兰的主要路网。它采用了一个优化的数据采集模式，在系统中，浮动车除安装GPS 接收机外还安装了数据采集部件(DCU)，可存储350h的浮动车位置数据。通常，数据中心每周定期对各浮动车的DCU通信，采集数据，并自动对数据进行
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地图匹配，记录特定时间段行驶在特定路段的浮动车。当需要对路网中某一路段进行实时交通参数检测时，根据车辆出行具有规律性这一经验事实，数据中心与系统挑选出的当时可能行驶于该路段的浮动车通信，连续采集数据进行实时交通参数估计，从而有效地提高了系统的运行效率并节约了通信费用。
日本的JARI项目利用出租车集团车辆实现实时的浮动车信息处理的方法。浮动车与信息中心之间通过Intemet连接，主要提供出行时间信息服务、车辆管理和天气信息服务等。IPCar浮动车系统利用出租车和公交车作为浮动车，通过车辆轨迹和状态参数的分析区别出道路交通的状态模式，并可根据出租车乘客起讫点数据估计出OD流量。
归纳起来主要是浮动车的样本量和覆盖率问题及浮动车数据应用两个方面的研究。在GPS浮动车数据应用方面，国外大部分是运用GPS浮动车数据对行程时间进行估计和交通事件进行检测，并逐步进行了验证和补充完善。
浮动车技术在我国起步比较晚，同样也在经历一个数据应用研究在先、数据采集优化研究在后的过程。目前我们在应用浮动车采集交通数据方面取得了显著的成绩。2004 年10月由北京市交通委开始浮动车研发，己自主研发了浮动车数据采集发布系统，目前有1．2万辆车浮动车在运行，是国内外城市应用方面最大规模的一套系统，并且这套系统申请了多项专利。经过国家软件质量监督检测中心的评测，系统在五环内可导航道路的覆盖率已经达到了74．23％，路况的信息准确率接近85％。2007年11月，建设了动态导航示范系统，实现了动态交通信息向车载导航的发布和接收，同时与国内外汽车厂商导航仪厂商和信息服务商开展了一年的测试工作，已经达到可推广使用的条件。目前该系统已成为北京市交通委进行路网运行速度、拥堵点段和拥堵程度、出租车运营状况、路网可靠性、大型活动路网运行的分析工具，为北京市交通委及时采取交通管理和保障措施、制定年度疏堵方案提供了依据，并为交通信息发布和辅助决策支持系统开发提供了良好的平台。
除此之外上海、杭州等城市也在利用GPS浮动车积极建立实时交通信息系统平台。在浮动车的行程时间预测研究方面，我国吉林大学、天津大学和北京交通大学的一些学者教授取得了较为卓越的成就。但我们也要清醒地认识到，我们对浮动车的研究深度和系统性都不如发达国家，尤其在交通信息的采集优化和处理方面。因此需要借鉴国外经验进一步深入研究，推广普及GPS浮动车的应用。
1.4本论文研究内容
本论文主要研究的是以GPS浮动车为依托，实时地采集动态路况信息，将采集的数据信息经过处理，快速准确的判断出道路中是否有拥挤发生，为城市道路的
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管理者和出行者提供及时可靠的信息。
主要内容如下：
（1）绪论部分阐述GPS浮动车采集信息技术在国内外的发展历程及现状，说明本论文研究的意义及主要内容；
（2）第二章介绍了GPS浮动车交通信息采集系统的构成，采集交通信息的原理；
（3）第三章研究了GPS浮动车数据信息采集方法，以及数据预处理； （4）第四章研究了道路交通状态判别算法模型；
（5）第五章介绍如何根据研究结果进行实验，利用已有的采集到的GPS浮动车数据，并用本文的方法对数据进行分析处理，验证本文提出的判别方法是否能准确判别交通状态；
（6）最后对全文进行总结，说明文章的不足之处，展望进一步的研究工作。
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第二章 GPS浮动车采集交通信息技术
2.1 GPS浮动车交通信息采集系统构成
基于GPS技术的浮动车系统，利用GPS技术、GIS技术和一定的数据通讯传 输手段，能够对数量众多的移动车辆目标实现有效监控，并在此基础上实现车辆 信息服务等功能。
这种系统的基本依据是车辆的实时地理坐标和行驶速度。这些数据受行驶路 段的道路状况、拥挤程度、交通流量的影响，反映了车辆在城市中的相对位置以 及运行状态。由此采用模型可推测道路交通信息。
系统的研究目的在于:实时采集城市实时道路交通信息，建立基于GPS技术 的浮动车数据处理系统，为城市交通管理提供有效的支持。
GPS浮动车交通信息采集系统的目的是通过分析浮动车采集的交通信息，预测整个路网的交通状况，为交通管理者和出行者提供可靠的信息依据。主要由三部分构成：装配有GPS接收和通信装置的浮动车、现有的无线通信网络和交通信息控制中心。如图2.1所示：
图2.1 GPS浮动车交通信息采集系统组成图
浮动车通过车载设备控制各部件的操作，将GPS接收机接收到的数据先存储在数据存储器中，再按照一定的周期通过无线通信网络将数据发送给交通信息控制中心。交通信息控制中心利用各种数据分析处理模型及相应的软件对采集数据进行综合分析以获取实时信息和道路网交通状态，并通过无线通信网络发布信息，为交通出行者和管理者提供诱导信息和指挥调度信息。
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