【正文】 關(guān)鍵點(diǎn)即收費(fèi)點(diǎn)進(jìn)行定義，并提出了一種專(zhuān)門(mén)用于收費(fèi)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(chē)輛運(yùn)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(guò)適當(dāng)?shù)钠ヅ溥^(guò)程確定出車(chē)輛最可能的行駛路段以及車(chē)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(jì)（論文） 2 地圖匹配技術(shù) 16 圖 21 地圖匹配示意圖 1） 點(diǎn)到點(diǎn)的匹配 點(diǎn)到點(diǎn)的匹配就是搜索地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中的節(jié)點(diǎn)、形狀點(diǎn)或自定義的點(diǎn)距離 GPS觀測(cè)點(diǎn)最近的點(diǎn)作為匹配點(diǎn)。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 地圖匹配技術(shù) 17 圖 23點(diǎn)到線段的匹配 在圖 43中， P P P P4是連續(xù)的 GPS觀測(cè)點(diǎn)，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(biāo)為（ 6t， 6），待匹配路段 B的坐標(biāo)為（ 3，6t）， GPS觀測(cè)點(diǎn)連線的線段 P的坐標(biāo)為（ 6t， 3）。該方法根據(jù)道路屬性，預(yù)先設(shè)置一個(gè)匹配閾值，在數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有或部分路段中，計(jì)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(diǎn)，將在閾值范圍內(nèi)各路段的匹配距離進(jìn)行比較，得到一條距離最短的路段，則該道路為 GPS點(diǎn)的匹配路段，該最短距離點(diǎn)為 GPS點(diǎn)的 匹配點(diǎn)。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(chēng)為面，面以弧線的形式表示，但通過(guò)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(shí)間內(nèi)，車(chē)輛行駛的區(qū)域是有限的，而且這個(gè)區(qū)域的道路也是有限的，因此在區(qū)域中建立的道路實(shí)體對(duì)也是有限的。 基于拓?fù)潢P(guān)系的算法對(duì)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(diǎn)與結(jié)點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)與道路、道路與道路之間的拓?fù)潢P(guān)系。例如，地圖匹配可以應(yīng)用于車(chē)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(diǎn)來(lái)自動(dòng)的調(diào)整車(chē)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(chē)輛位置信息和收費(fèi)地圖上路段通過(guò)一定的匹配方法進(jìn)行精確地匹配，從而可以清晰區(qū)分收費(fèi)路段和非收費(fèi)路段，達(dá)到較準(zhǔn)確地收費(fèi)效果。 收費(fèi)電子地圖根據(jù)存放位置的不同分為兩部分：一是存儲(chǔ)于車(chē)載單元中，對(duì)這部分的要求是盡可能的精簡(jiǎn)屬性信息，以節(jié)約成本； 二是存儲(chǔ)在管理中心數(shù)據(jù)庫(kù)中，此部分中包括了 GPS 定位收費(fèi)所需要的詳細(xì)全面的地理信息、包括路段編號(hào)、路段名稱(chēng)、路段長(zhǎng)度、路段類(lèi)型、限速、有節(jié)點(diǎn)編號(hào)、左節(jié)點(diǎn)編號(hào)、高速公路名稱(chēng)、高速公路公司代碼、收費(fèi)類(lèi)型等。 收費(fèi)關(guān)鍵點(diǎn)和收費(fèi)路段屬性值的定義 關(guān)鍵點(diǎn)屬性值的定義是為了區(qū)分出入口關(guān)鍵點(diǎn)，不能用來(lái)區(qū)分 判斷出入口，對(duì)于車(chē)輛進(jìn)出收費(fèi)道路起到輔助識(shí)別作用，入口關(guān)鍵點(diǎn)屬性值為 0；出口關(guān)鍵點(diǎn)屬性值為1；經(jīng)過(guò)點(diǎn)屬性值為 2。 圖 31黃島到濟(jì)南行程路段定義圖 圖中各關(guān)鍵點(diǎn)的名稱(chēng)、屬性及對(duì)應(yīng)的屬性值如下表 31 所示。 胖客戶端收費(fèi)地圖數(shù)據(jù) 的定義要考慮增加收費(fèi)類(lèi)型表和費(fèi)率表，根據(jù)收費(fèi)類(lèi)型，查詢費(fèi)率表內(nèi)相關(guān)費(fèi)率，基本表包括：路段編號(hào)，路段名稱(chēng)，路段長(zhǎng)度，路段左節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，路段右節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)，路段類(lèi)型，收費(fèi)類(lèi)型。本文采用根據(jù)車(chē)輛行駛速度動(dòng)態(tài)收 本文采用根據(jù)車(chē)輛行駛速度動(dòng)態(tài)調(diào)整搜索范圍的方法。隨車(chē)速增加 ,判斷范圍增大 ,車(chē)速減小 ,判斷范圍減小。匹配范圍分為兩個(gè)部分，基本值和變化值，實(shí)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(shí) ,進(jìn)入收費(fèi)路段后接著判斷是否通過(guò)節(jié)點(diǎn)號(hào) ,判斷該節(jié)點(diǎn)Node_Fee（ j）和上個(gè)收費(fèi)節(jié)點(diǎn) Node_Fee（ j1）是否存在鄰接關(guān)系 ,如果存在 ,車(chē)輛當(dāng)前行駛在這個(gè)收費(fèi)路段上 ,進(jìn)行計(jì)費(fèi) ,最后判斷該收費(fèi)路段是出口 等于 1,之后設(shè)置fee_status=0,車(chē)輛離開(kāi)收費(fèi)路段 ,收費(fèi)結(jié)束 ,返回步驟 2。 濟(jì)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(chē)禍大約一半發(fā)生濟(jì)青高速上，追尾事件時(shí)有發(fā)生，因此我國(guó)交通部決定開(kāi)通濟(jì)青南線，但是南線并未起到分流作用，北線依舊車(chē)滿為患，雖有過(guò)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(shí)拓寬并沒(méi)有確切的時(shí)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(chē)輛已經(jīng)行駛在收費(fèi)路段上即 fee_status=1 的情況。 衛(wèi)星收費(fèi)地圖匹配算法描述 下面是搜索范圍方法的詳細(xì)描述。二是搜索范圍必須完全覆蓋關(guān)鍵點(diǎn)所在道路同向所有車(chē)道。 搜索匹配范圍是車(chē)輛行駛時(shí)，以車(chē)輛 GPS 定位點(diǎn)為中心點(diǎn)，一個(gè)值為半徑的區(qū)域內(nèi)在收費(fèi)電子地圖上搜索關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行匹配。這樣才能保證所有節(jié)點(diǎn)都不會(huì)遺漏。 基于 GPS 的不停車(chē)收費(fèi)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(duì)匹配方法進(jìn)行優(yōu)化是能否成功實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星收費(fèi)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于考慮到車(chē)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(fèi)功能要求的條件下盡量縮小 存儲(chǔ)地圖的數(shù)據(jù)量， 即車(chē)載設(shè)備只存儲(chǔ)必要的用于收費(fèi)的基礎(chǔ)信息，大量的時(shí)效性數(shù)據(jù)的查詢和計(jì)算量較大的操作都放到后臺(tái)服務(wù)器上進(jìn)行，因而需要對(duì)電子地圖數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪，以便節(jié)省車(chē)載單元內(nèi)存資源，提高運(yùn)行效率。路段識(shí)別屬性值：出入口的識(shí)別是收費(fèi)路段識(shí)別最重要的部分，出入口識(shí)別靠設(shè)置路段識(shí)別屬性值來(lái)實(shí)現(xiàn)，路段識(shí)別屬性值定義為 3種，收費(fèi)路段入口識(shí)別屬性值為 0；收費(fèi)路段出口識(shí)別屬性值為 1；中間路段識(shí)別屬性值為 2。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有高速公路布局和收費(fèi)情況的分析，我們定義 3 種類(lèi)型的關(guān)鍵點(diǎn)和 3種類(lèi)型的路段。而只有在兩者都達(dá)到一定精度條件下才能進(jìn)行準(zhǔn)確無(wú)誤的匹配。雖然基于圖像識(shí)別的車(chē)道保持技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，但是由于惡劣天氣對(duì)該系統(tǒng)的嚴(yán)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(chē)輛是否能夠從一條道路運(yùn)動(dòng)到另一條道路還要遵守交通規(guī)則。 由于受車(chē)輛速度的限制，在一定的時(shí)間內(nèi)，車(chē)輛只能駛經(jīng)有限的路段上。 2） 結(jié)點(diǎn)匹配：建立點(diǎn)、弧段關(guān)聯(lián)關(guān)系。 基于拓?fù)潢P(guān)系的算法 拓?fù)淇臻g關(guān)系是一種對(duì)空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行明確定義的數(shù)學(xué)方法。 概率統(tǒng)計(jì)算法 基于概率統(tǒng)計(jì)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(diǎn)到點(diǎn)的匹配、點(diǎn)到線的匹配都是僅僅利用了當(dāng)前觀測(cè)點(diǎn)位置進(jìn)行匹配，沒(méi)有充分利用歷史和未來(lái)的觀測(cè)點(diǎn)位置，有很大的局限性。匹配形式如圖 22顯示。一般認(rèn)為用于匹配的數(shù)字地圖誤差不應(yīng)超過(guò) 15m。 2. 系統(tǒng)的提出各種地圖地圖匹配技術(shù)。 4）對(duì)一個(gè)較大范圍的路網(wǎng)進(jìn)行收費(fèi)，基于 GPS 的不停車(chē)收費(fèi)技術(shù)則可能較合適。在城市道路中 GPS 定位信號(hào)容易受到建筑物的阻擋，影響車(chē)輛的定位，需要輔助系統(tǒng)支持。 4）車(chē)載裝置不僅是用作支付收費(fèi) 道路通行費(fèi)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(chē)載導(dǎo)航，車(chē)隊(duì)管理，移動(dòng)商務(wù)，車(chē)輛保全，交通信息等。在日本超過(guò) 60%的新車(chē)出廠時(shí)就已安裝了車(chē)輛導(dǎo)航系統(tǒng) , 可以預(yù)見(jiàn) , 隨著更多汽車(chē)企業(yè)的介入 ,導(dǎo)航產(chǎn)品市場(chǎng)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(fèi)系統(tǒng)與 GPS 服務(wù)產(chǎn)品共同開(kāi)發(fā)將更能調(diào)動(dòng)道路使用者的積極性。 4. 系統(tǒng)特點(diǎn) （ 1）適用性好 基于 GPS的不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)利用現(xiàn)有車(chē)道即可 , 不需要對(duì)車(chē)道改進(jìn) , 不受道路擴(kuò)寬 , 增加車(chē)道等的影響 ,為采用該收費(fèi)方式的汽車(chē)專(zhuān)留一個(gè)車(chē)道 , 未安裝該種收費(fèi)系統(tǒng)的車(chē)輛走人工收費(fèi)車(chē)道 , 隨著該收費(fèi)方式的普及 , 逐漸取消所有人工收費(fèi)車(chē)道。 3. 工作原理 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 10 基于衛(wèi)星定位和無(wú)線接入技術(shù)的新一代收費(fèi)系統(tǒng)，通過(guò)自動(dòng)記錄車(chē)輛行駛的位置和里程，綜合考慮道路收費(fèi)車(chē)輛參數(shù)和道路收費(fèi)因素，自動(dòng)計(jì)算車(chē)輛的通行費(fèi)，由無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞召M(fèi)管理中心，根據(jù)相關(guān)公路收費(fèi)政策，對(duì)車(chē)輛收取通行費(fèi)。同樣，車(chē)牌識(shí)別技術(shù)在我國(guó)道路收費(fèi)的應(yīng)用主要是輔助收費(fèi)系統(tǒng)的執(zhí)法功能，在半自動(dòng)收費(fèi)和電子收費(fèi)中都是利用 ANRP 來(lái)實(shí)現(xiàn)逃青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 9 費(fèi)抓拍系統(tǒng)。預(yù)付手段有 4 種：路側(cè)自助付費(fèi)，因特網(wǎng)付費(fèi) ，手機(jī)付費(fèi)和特約銀行付費(fèi)。用戶的配合問(wèn)題也是該系統(tǒng)有效實(shí)施的關(guān)鍵。 2）技術(shù)成熟， 系統(tǒng)完整性好。正常收費(fèi)信息可以積累 匯總，產(chǎn)生相應(yīng)的收入報(bào)告，青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 7 同時(shí)，事后付款方式的收費(fèi)數(shù)據(jù)將定時(shí)（或?qū)崟r(shí)）遞送給后臺(tái)系統(tǒng)，以便生成轉(zhuǎn)帳清單向金融機(jī)構(gòu)請(qǐng)求支付。 2. DSRC 電子收費(fèi)系統(tǒng)的構(gòu)成 DSRC 電子收費(fèi)系統(tǒng)包括前端系統(tǒng)和后臺(tái)系統(tǒng)組成：其中前端系統(tǒng)包括 OBU 車(chē)載單元、 DSRC 路邊設(shè)備、車(chē)輛分類(lèi)系統(tǒng)、執(zhí)法系統(tǒng)等；后臺(tái)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)車(chē)輛通行費(fèi)的結(jié)算、清分等功能。 3）國(guó)內(nèi)己建的收費(fèi)站中，大多數(shù)的入口收費(fèi)站和出口收費(fèi)站的交通量小，車(chē)道數(shù)量少，如果考慮單獨(dú)辟出一條專(zhuān)用的 ETC 車(chē)道在建設(shè)上比較困難，在利用率上又不夠經(jīng)濟(jì)。如今國(guó)內(nèi)的 ETC 系統(tǒng)采用的基本都是基于 DSRC 技術(shù)的不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)。它包括三種技術(shù)：基于 DSRC（ Dedicated Short— Range Communication，短程無(wú)線通信）電子收費(fèi)技術(shù)、基于 ANPR（ Automatic Number Plat Recognition，車(chē)牌識(shí)別）電子收費(fèi)技術(shù)及基于 GPS（ Global Positioning System 全球定位系統(tǒng)）電子收費(fèi)技術(shù)。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 緒論 4 道路收費(fèi)的發(fā)展歷程 自從道路收費(fèi)開(kāi)始應(yīng)用與人們的日常生活中以來(lái)，收費(fèi)技術(shù)經(jīng)歷了從低級(jí)到高級(jí)，從功能簡(jiǎn)單到功能完善豐富的過(guò)程。作為電子不停車(chē)收費(fèi)中最具廣泛應(yīng)用前景的 GPS 不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)正 逐漸受到人們的青睞。 關(guān)鍵詞： GPS，不停車(chē)收費(fèi)，收費(fèi)電子地圖，地圖匹配 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)（論文）