【正文】 關(guān)鍵點即收費點進行定義，并提出了一種專門用于收費的地圖匹配算法。如果條件成立，就可以把定位數(shù)據(jù)和車輛運行軌跡同數(shù)字化地圖所提供的道路位置信息相比較，通過適當(dāng)?shù)钠ヅ溥^程確定出車輛最可能的行駛路段以及車輛在該路段中的最大可能位置。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 地圖匹配技術(shù) 16 圖 21 地圖匹配示意圖 1） 點到點的匹配 點到點的匹配就是搜索地圖數(shù)據(jù)庫中的節(jié)點、形狀點或自定義的點距離 GPS觀測點最近的點作為匹配點。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 地圖匹配技術(shù) 17 圖 23點到線段的匹配 在圖 43中， P P P P4是連續(xù)的 GPS觀測點，它們的匹配結(jié)果是這樣的：（ P1— B1），（ P2— A1），（ P3— A2或 P3— B2），（ P4— B3） 。 圖 24（ b） 線到線的匹配 在圖 24（ b）中，待匹配路段 A的坐標為（ 6t， 6），待匹配路段 B的坐標為（ 3，6t）， GPS觀測點連線的線段 P的坐標為（ 6t， 3）。該方法根據(jù)道路屬性，預(yù)先設(shè)置一個匹配閾值，在數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫中的所有或部分路段中，計算當(dāng)前獲取的 GPS數(shù)據(jù)與各道路路段之間的距離以及 GPS數(shù)據(jù)在該道路路段上的最短距離點，將在閾值范圍內(nèi)各路段的匹配距離進行比較，得到一條距離最短的路段，則該道路為 GPS點的匹配路段，該最短距離點為 GPS點的 匹配點。誤差橢圓的定義如圖 25所示。 4） 面：由若干弧線相連的封閉曲線圍成的區(qū)域稱為面，面以弧線的形式表示，但通過代碼與弧線區(qū)別，且其內(nèi)部填充方式可以設(shè)置。在一段時間內(nèi)，車輛行駛的區(qū)域是有限的，而且這個區(qū)域的道路也是有限的，因此在區(qū)域中建立的道路實體對也是有限的。 基于拓撲關(guān)系的算法對電子地圖的精確度依賴性太高，而且該算法僅僅建立了結(jié)點與結(jié)點、結(jié)點與道路、道路與道路之間的拓撲關(guān)系。例如，地圖匹配可以應(yīng)用于車輛巡航控制（ Vehicle Cruise Control）系統(tǒng)中，具有地圖匹配模塊的系統(tǒng)可以根據(jù)電子地圖所表現(xiàn)的路網(wǎng)中道路的曲率和拐點來自動的調(diào)整車輛的巡航速度。程序在接收到 GPS 定位數(shù)據(jù)信息后，先做譯碼處理，在提取位置、方向、速度及其他一些環(huán)境數(shù)據(jù)信息，最后將車輛位置信息和收費地圖上路段通過一定的匹配方法進行精確地匹配，從而可以清晰區(qū)分收費路段和非收費路段，達到較準確地收費效果。 收費電子地圖根據(jù)存放位置的不同分為兩部分：一是存儲于車載單元中，對這部分的要求是盡可能的精簡屬性信息，以節(jié)約成本； 二是存儲在管理中心數(shù)據(jù)庫中，此部分中包括了 GPS 定位收費所需要的詳細全面的地理信息、包括路段編號、路段名稱、路段長度、路段類型、限速、有節(jié)點編號、左節(jié)點編號、高速公路名稱、高速公路公司代碼、收費類型等。 收費關(guān)鍵點和收費路段屬性值的定義 關(guān)鍵點屬性值的定義是為了區(qū)分出入口關(guān)鍵點，不能用來區(qū)分 判斷出入口，對于車輛進出收費道路起到輔助識別作用，入口關(guān)鍵點屬性值為 0；出口關(guān)鍵點屬性值為1；經(jīng)過點屬性值為 2。 圖 31黃島到濟南行程路段定義圖 圖中各關(guān)鍵點的名稱、屬性及對應(yīng)的屬性值如下表 31 所示。 胖客戶端收費地圖數(shù)據(jù) 的定義要考慮增加收費類型表和費率表，根據(jù)收費類型，查詢費率表內(nèi)相關(guān)費率，基本表包括：路段編號，路段名稱，路段長度，路段左節(jié)點坐標，路段右節(jié)點坐標，路段類型，收費類型。本文采用根據(jù)車輛行駛速度動態(tài)收 本文采用根據(jù)車輛行駛速度動態(tài)調(diào)整搜索范圍的方法。隨車速增加 ,判斷范圍增大 ,車速減小 ,判斷范圍減小。匹配范圍分為兩個部分，基本值和變化值，實際搜索范圍為兩者之和。 當(dāng)速度 V＜ 36km/h，搜索范圍不變，為基本值， bound=search_scope。 當(dāng) v36km/h,bound=search_scope； s c o p es e a r c hvb o u n dhkmv _3 6 0 0/1 0 0 0,/36 ????當(dāng) 。 2）當(dāng) fee_status 為 1 時 ,進入收費路段后接著判斷是否通過節(jié)點號 ,判斷該節(jié)點Node_Fee（ j）和上個收費節(jié)點 Node_Fee（ j1）是否存在鄰接關(guān)系 ,如果存在 ,車輛當(dāng)前行駛在這個收費路段上 ,進行計費 ,最后判斷該收費路段是出口 等于 1,之后設(shè)置fee_status=0,車輛離開收費路段 ,收費結(jié)束 ,返回步驟 2。 濟青高速公路一直是山東最繁忙的高速公路，但也成為山東最為擁擠的高速公路，山東省的車禍大約一半發(fā)生濟青高速上，追尾事件時有發(fā)生，因此我國交通部決定開通濟青南線，但是南線并未起到分流作用，北線依舊車滿為患，雖有過將北線拓寬的提議并得到各方的同意，但由于牽涉面較廣，何時拓寬并沒有確切的時間。 如果 ),()1(_)(_ vuS e g me n tjF e eN o d ejF e eN o d e i?? ）和（ ； 如果 iSegment （ type） =1； 置 fee_status=0。和車輛已經(jīng)行駛在收費路段上即 fee_status=1 的情況。 衛(wèi)星收費地圖匹配算法描述 下面是搜索范圍方法的詳細描述。二是搜索范圍必須完全覆蓋關(guān)鍵點所在道路同向所有車道。 搜索匹配范圍是車輛行駛時，以車輛 GPS 定位點為中心點，一個值為半徑的區(qū)域內(nèi)在收費電子地圖上搜索關(guān)鍵點進行匹配。這樣才能保證所有節(jié)點都不會遺漏。 基于 GPS 的不停車收費系統(tǒng)的地圖匹配方法 地圖匹配中搜索范圍的確定 在電子地圖的精度和 GPS 定位精度在目 前的技術(shù)水平下難以有較大提升的條件下，對匹配方法進行優(yōu)化是能否成功實現(xiàn)衛(wèi)星收費的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于考慮到車載系統(tǒng)受成本限制，其硬件資源非常有限，因此要求在滿足收費功能要求的條件下盡量縮小 存儲地圖的數(shù)據(jù)量， 即車載設(shè)備只存儲必要的用于收費的基礎(chǔ)信息，大量的時效性數(shù)據(jù)的查詢和計算量較大的操作都放到后臺服務(wù)器上進行，因而需要對電子地圖數(shù)據(jù)進行裁剪，以便節(jié)省車載單元內(nèi)存資源，提高運行效率。路段識別屬性值：出入口的識別是收費路段識別最重要的部分，出入口識別靠設(shè)置路段識別屬性值來實現(xiàn)，路段識別屬性值定義為 3種，收費路段入口識別屬性值為 0；收費路段出口識別屬性值為 1；中間路段識別屬性值為 2。通過對現(xiàn)有高速公路布局和收費情況的分析，我們定義 3 種類型的關(guān)鍵點和 3種類型的路段。而只有在兩者都達到一定精度條件下才能進行準確無誤的匹配。雖然基于圖像識別的車道保持技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是由于惡劣天氣對該系統(tǒng)的嚴重影響使得重新考慮一種新的 方法成為一種必要。兩條道路如果僅僅是物理上連通是不夠的，車輛是否能夠從一條道路運動到另一條道路還要遵守交通規(guī)則。 由于受車輛速度的限制，在一定的時間內(nèi)，車輛只能駛經(jīng)有限的路段上。 2） 結(jié)點匹配：建立點、弧段關(guān)聯(lián)關(guān)系。 基于拓撲關(guān)系的算法 拓撲空間關(guān)系是一種對空間結(jié)構(gòu)進行明確定義的數(shù)學(xué)方法。 概率統(tǒng)計算法 基于概率統(tǒng)計的地圖匹配同樣是一種基礎(chǔ)的匹配方法。按照匹配方法，就要選擇 B為匹配路段了，但從圖上直觀的看，選擇 A作為匹配路段似乎更為合理。 點到點的匹配、點到線的匹配都是僅僅利用了當(dāng)前觀測點位置進行匹配，沒有充分利用歷史和未來的觀測點位置，有很大的局限性。匹配形式如圖 22顯示。一般認為用于匹配的數(shù)字地圖誤差不應(yīng)超過 15m。 2. 系統(tǒng)的提出各種地圖地圖匹配技術(shù)。 4）對一個較大范圍的路網(wǎng)進行收費，基于 GPS 的不停車收費技術(shù)則可能較合適。在城市道路中 GPS 定位信號容易受到建筑物的阻擋，影響車輛的定位，需要輔助系統(tǒng)支持。 4）車載裝置不僅是用作支付收費 道路通行費的工具，它只要載人相關(guān)的應(yīng)用軟體，即可產(chǎn)生多用途，如：車載導(dǎo)航，車隊管理，移動商務(wù)，車輛保全，交通信息等。在日本超過 60%的新車出廠時就已安裝了車輛導(dǎo)航系統(tǒng) , 可以預(yù)見 , 隨著更多汽車企業(yè)的介入 ,導(dǎo)航產(chǎn)品市場將逐漸成熟 , 導(dǎo)航產(chǎn)品前景廣闊 , 與 GPS相關(guān)的其它服務(wù)功能正在悄然興起 , 基于 GPS的收費系統(tǒng)與 GPS 服務(wù)產(chǎn)品共同開發(fā)將更能調(diào)動道路使用者的積極性。 4. 系統(tǒng)特點 （ 1）適用性好 基于 GPS的不停車收費系統(tǒng)利用現(xiàn)有車道即可 , 不需要對車道改進 , 不受道路擴寬 , 增加車道等的影響 ,為采用該收費方式的汽車專留一個車道 , 未安裝該種收費系統(tǒng)的車輛走人工收費車道 , 隨著該收費方式的普及 , 逐漸取消所有人工收費車道。 3. 工作原理 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 緒論 10 基于衛(wèi)星定位和無線接入技術(shù)的新一代收費系統(tǒng)，通過自動記錄車輛行駛的位置和里程，綜合考慮道路收費車輛參數(shù)和道路收費因素，自動計算車輛的通行費，由無線傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞召M管理中心，根據(jù)相關(guān)公路收費政策，對車輛收取通行費。同樣，車牌識別技術(shù)在我國道路收費的應(yīng)用主要是輔助收費系統(tǒng)的執(zhí)法功能，在半自動收費和電子收費中都是利用 ANRP 來實現(xiàn)逃青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 緒論 9 費抓拍系統(tǒng)。預(yù)付手段有 4 種：路側(cè)自助付費，因特網(wǎng)付費 ，手機付費和特約銀行付費。用戶的配合問題也是該系統(tǒng)有效實施的關(guān)鍵。 2）技術(shù)成熟， 系統(tǒng)完整性好。正常收費信息可以積累 匯總，產(chǎn)生相應(yīng)的收入報告，青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 緒論 7 同時，事后付款方式的收費數(shù)據(jù)將定時（或?qū)崟r）遞送給后臺系統(tǒng)，以便生成轉(zhuǎn)帳清單向金融機構(gòu)請求支付。 2. DSRC 電子收費系統(tǒng)的構(gòu)成 DSRC 電子收費系統(tǒng)包括前端系統(tǒng)和后臺系統(tǒng)組成：其中前端系統(tǒng)包括 OBU 車載單元、 DSRC 路邊設(shè)備、車輛分類系統(tǒng)、執(zhí)法系統(tǒng)等；后臺系統(tǒng)主要實現(xiàn)車輛通行費的結(jié)算、清分等功能。 3）國內(nèi)己建的收費站中，大多數(shù)的入口收費站和出口收費站的交通量小，車道數(shù)量少，如果考慮單獨辟出一條專用的 ETC 車道在建設(shè)上比較困難，在利用率上又不夠經(jīng)濟。如今國內(nèi)的 ETC 系統(tǒng)采用的基本都是基于 DSRC 技術(shù)的不停車收費系統(tǒng)。它包括三種技術(shù)：基于 DSRC（ Dedicated Short— Range Communication，短程無線通信）電子收費技術(shù)、基于 ANPR（ Automatic Number Plat Recognition，車牌識別）電子收費技術(shù)及基于 GPS（ Global Positioning System 全球定位系統(tǒng)）電子收費技術(shù)。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 緒論 4 道路收費的發(fā)展歷程 自從道路收費開始應(yīng)用與人們的日常生活中以來，收費技術(shù)經(jīng)歷了從低級到高級，從功能簡單到功能完善豐富的過程。作為電子不停車收費中最具廣泛應(yīng)用前景的 GPS 不停車收費系統(tǒng)正 逐漸受到人們的青睞。 關(guān)鍵詞： GPS，不停車收費，收費電子地圖，地圖匹配 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） ABSTRACT II ABSTRACT Do parking charge based on GPS technology represents the future development direction of road map matching decided to achieve precise charging of the success of the charging system. This article outlined the various monly used map matching algorithm, and a variety of map matching algorithm for system analysis and parison, based on the theory, put forward the no parking charge system based on GPS map matching algorithm. Taking selfdriving from Huangdao to Jinan as an example, this route in charge with the points on the map— the charge points are defined, and a new map matching algorithm is designed to charge. The algorithm is proved to be feasible. Key Words: GPS,no parking charge, electronic map,map matching 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）