【正文】 當(dāng)速度V≧36km/h，實(shí)際搜索范圍 （32）所以在V≧36km/h的情況下，若在時(shí)速為80km/h，上例的實(shí)際搜索范圍bound=V1000/3600+search_scope=801000/3600+35=通過(guò)對(duì)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況分析，這種匹配范圍的定義是比較合理的。下面是搜索范圍方法的詳細(xì)描述。參數(shù)定義如下：i,j — i為任意路段號(hào)；j為任意一節(jié)點(diǎn)號(hào)。fee_status — 當(dāng)前路段收費(fèi)標(biāo)志值1：行駛在收費(fèi)路段；當(dāng)前路段收費(fèi)標(biāo)志值0：沒(méi)有行駛在收費(fèi)路段；search_scope — GPS位置點(diǎn)：初始搜索范圍值；bound — 實(shí)際變化的搜索范圍； — 當(dāng)前i位置的行駛速度； — GPS位置i的坐標(biāo)； — 任意搜索到的節(jié)點(diǎn)i的位置坐標(biāo)； — 收費(fèi)路段i上的節(jié)點(diǎn)位置坐標(biāo)； — 收費(fèi)路段i,左節(jié)點(diǎn)號(hào)為u,右節(jié)點(diǎn)號(hào)為v； — i收費(fèi)路段類型，入口值為0，出口值為1； — i收費(fèi)路段長(zhǎng)度/km；Fee（all） —總通行費(fèi)用/元；Node_Fee（j） — 收費(fèi)路段上的節(jié)點(diǎn)號(hào)；Fee（i） ——收費(fèi)路段費(fèi)率/（元/km）；設(shè)定收費(fèi)標(biāo)志值fee_status區(qū)分當(dāng)前車輛是否在收費(fèi)路段上：fee_status=0 —— 不在收費(fèi)道路上；標(biāo)志值fee_status=1 —— 在收費(fèi)道路上。下面是匹配方法的詳細(xì)描述：方法:步驟1初始化 fee_status=0,i=0,j=0,Fee（all）=0,search_scope= 35m。步驟2接收GPS定位信息,坐標(biāo)值,速度v,接收頻率為1次/秒。步驟3根據(jù)當(dāng)前車輛的行駛速度v確定搜索范圍bound。當(dāng)v36km/h,bound=search_scope；。步驟4以GPS位置點(diǎn)為中心，搜索范圍bound為半徑，在收費(fèi)地圖上搜索路段數(shù)據(jù)，判斷收費(fèi)點(diǎn)和收費(fèi)路段；如果有節(jié)點(diǎn)Node（i）在點(diǎn)搜索范圍bound內(nèi)，首先，判斷是否是收費(fèi)路段上的節(jié)點(diǎn)；再判斷是否是收費(fèi)路段上的節(jié)點(diǎn)：進(jìn)入步驟5；步驟5如果是收費(fèi)節(jié)點(diǎn)，這里分兩個(gè)情況處理,車輛當(dāng)前未在收費(fèi)路段上，即fees_tatus=0。和車輛已經(jīng)行駛在收費(fèi)路段上即fee_status=1的情況。1）當(dāng)fee_status=0時(shí)，判斷該點(diǎn)Node_feei（x,y）屬于哪一個(gè)收費(fèi)路段，接著再判斷是否該收費(fèi)路段的路段類型是入口路段0，如果是,進(jìn)入收費(fèi)道路開(kāi)始計(jì)費(fèi)過(guò)程。否則返回前面，繼續(xù)判斷。置fee_status=1。記錄入口路段ID：返回步驟2。否則返回步驟2。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,車輛離開(kāi)收費(fèi)路段,收費(fèi)結(jié)束,返回步驟2。否則返回步驟2。如果；如果（type）=1；置fee_status=0。記錄路段出口ID號(hào)；計(jì)費(fèi)Fee（all）=Fee（all）+（L）Fee（i）；收費(fèi)結(jié)束,返回步驟2；否則計(jì)費(fèi)Fee（all）=Fee（all）+（L）Fee（i）；返回步驟2；否則返回步驟2；程序結(jié)束。上述流程中費(fèi)用計(jì)算是按里程收費(fèi)的計(jì)算方法,對(duì)于按路段出入口收費(fèi)的情況下,只需在收費(fèi)路段出口處,將記錄的入口ID和出口ID在費(fèi)率表中匹配,即可得到入口到出口整條路段的通行費(fèi)用Fee（all）。下圖32即為上數(shù)算法的程序框圖。圖32 地圖匹配的程序框圖濟(jì)青高速公路（現(xiàn)為國(guó)家高速公路網(wǎng)規(guī)劃的一條東西橫向線，編號(hào)G20青銀高速公路，是青島—銀川高速公路的東段）是中國(guó)高速公路15年15項(xiàng)最具影響力重大工程候選項(xiàng)目之一。濟(jì)青高速公路全長(zhǎng)318公里，西起濟(jì)南市大橋路，東至青島市北郊的西袁莊，橫貫山東半島17個(gè)市、縣（區(qū)）連接濟(jì)南、淄博、濰坊、青島等重要工業(yè)城市，穿越5條國(guó)道、15條省道。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。濟(jì)青高速在各個(gè)出入口出收費(fèi)站一般都有基于DSRC的ETC車道，雖大大解決了擁擠的程度，但依舊不能很好地解決道路擁堵問(wèn)題，如果基于GPS的ETC能夠應(yīng)用在濟(jì)青高速上，將大大緩解擁擠程度，減少交通事故量。下面以濟(jì)青高速為例，研究分析上述地圖匹配算法是否能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確收費(fèi)。下圖33為濟(jì)青高速公路的北線和南線地圖。圖33濟(jì)青高速南北線從青島濟(jì)南有多個(gè)收費(fèi)站，基于GPS的不停車收系統(tǒng)要想成功實(shí)現(xiàn)不停車收費(fèi)，就要對(duì)車載地圖進(jìn)行一些處理，首先是路線上個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的定義，青島到濟(jì)南橫貫山東半島17個(gè)市、縣（區(qū)），所以至少要定義17個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，所謂收費(fèi)關(guān)鍵點(diǎn)，就是定義高速公路上的收費(fèi)點(diǎn)，從而可實(shí)現(xiàn)車輛在經(jīng)過(guò)該點(diǎn)時(shí)成功實(shí)現(xiàn)扣費(fèi)，達(dá)到收費(fèi)的目的，除此之外還要對(duì)地圖進(jìn)行一些精簡(jiǎn)，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，以便符合嵌入式節(jié)省車載單元內(nèi)存資源，提高運(yùn)行效率，同時(shí)其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也必須增加。此功能的實(shí)現(xiàn)可以在GIS GAS平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。進(jìn)行完上述操作后，便開(kāi)始進(jìn)行車輛的實(shí)際行駛路線與地圖上的虛擬收費(fèi)站進(jìn)行匹配收費(fèi)，假設(shè)自駕車從青島到濟(jì)南，途中經(jīng)過(guò)若干個(gè)收費(fèi)站，其基本流程算法如下：車輛行駛在在路上，車載GPS接收機(jī)接收GPS信號(hào)，通過(guò)前面的計(jì)算可知以GPS定位點(diǎn)G（x,y）為中心，若形式在該路線上的車輛的速度低于36km/h，則使用靜態(tài)的搜索范圍，若使用前面的計(jì)算數(shù)據(jù)，若速度高于36km/h，則使用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，計(jì)算公式見(jiàn)本節(jié)前面所給公式,。在地圖上搜索路段數(shù)據(jù)，判斷收費(fèi)路段和收費(fèi)節(jié)點(diǎn)，若為入口路段，則開(kāi)始收費(fèi)。若為經(jīng)過(guò)節(jié)點(diǎn)，如果該節(jié)點(diǎn)與前一收費(fèi)節(jié)點(diǎn)存在鄰接關(guān)系，則在收費(fèi)路段上繼續(xù)進(jìn)行收費(fèi)，若為出口點(diǎn)，則路徑收費(fèi)完成。實(shí)現(xiàn)扣費(fèi)，路程結(jié)束。 該算法可行性實(shí)驗(yàn)基于GPS不停車費(fèi)技術(shù)作為一項(xiàng)新技術(shù)，雖并沒(méi)有在中國(guó)廣泛應(yīng)用，但是中國(guó)相關(guān)方面的專家對(duì)此做了大量研究和試驗(yàn)，在京津塘高速公路搭建的衛(wèi)星定位收費(fèi)試驗(yàn)系統(tǒng)中，通過(guò)采用本文描述的車載收費(fèi)地圖的定義方法能夠大大的節(jié)省了存儲(chǔ)空間和提高計(jì)算效率和匹配的可靠性 ，由北京到塘沽，跨北京，河北和天津3 個(gè)省市，共有11個(gè)收費(fèi)站。普通電子地圖實(shí)際路段有上千個(gè)，采用本方法共定義70個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)和85個(gè)關(guān)鍵路段。如馬駒橋收費(fèi)站到采育收費(fèi)站只需判斷識(shí)別 4個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)、3個(gè)路段，即可完成收費(fèi)過(guò)程和得到路徑信息大大減少識(shí)別失誤率，提高計(jì)算效率和識(shí)別的準(zhǔn)確性。在此次衛(wèi)星定位收費(fèi)試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行中，進(jìn)行了共有300多臺(tái)車輛參與，歷時(shí) 6個(gè)月的運(yùn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)系統(tǒng)運(yùn)行初期，路段識(shí)別方面出現(xiàn)的錯(cuò)誤基本是由于車載地圖關(guān)鍵點(diǎn)位置選擇不當(dāng)引起的，主要集中在收費(fèi)站和橋梁附近，GPS 信號(hào)容易受到遮擋，特別在車速較快的情況 實(shí)驗(yàn)運(yùn)行后期由于京津塘高速公路部分收費(fèi)廣場(chǎng)擴(kuò)建造成關(guān)鍵點(diǎn)處于匹配范圍之外，關(guān)鍵點(diǎn)丟失，造成匹配錯(cuò)誤 這些問(wèn)題在采用本文部分的方法對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行修正，出現(xiàn)的問(wèn)題得到了很好的解決 收費(fèi)電子地圖和與之對(duì)應(yīng)的路段識(shí)別方法組成的系統(tǒng)軟件部分通過(guò)了國(guó)家權(quán)威部分的軟件測(cè)試，得到了認(rèn)可。所以本論文中所用的地圖匹配算法是具有可行性的。青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 總結(jié)4 總結(jié)基于GPS的不停車收費(fèi)技術(shù)的地圖匹配技術(shù)是當(dāng)前應(yīng)用比較熱門的一項(xiàng)技術(shù)，直接決定了衛(wèi)星收費(fèi)技術(shù)能否成功實(shí)現(xiàn)收費(fèi)。當(dāng)下各國(guó)收費(fèi)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)相當(dāng)激烈，中國(guó)有必要站在技術(shù)前列，掌握該技術(shù)的主動(dòng)權(quán)。本文概述了各種常用的地圖匹配算法，并就各種地圖匹配算法進(jìn)行系統(tǒng)的分析和對(duì)比，在此理論基礎(chǔ)上，提出基于GPS的不停車收費(fèi)系統(tǒng)的地圖匹配算法，本文以自駕車從黃島到濟(jì)南為例，對(duì)收費(fèi)用地圖中的關(guān)鍵點(diǎn)即收費(fèi)點(diǎn)進(jìn)行定義，并提出了一種專門用于收費(fèi)的地圖匹配算法。此算法已被證實(shí)具有可行性。以下是對(duì)本論文的總結(jié)：1）對(duì)道路收費(fèi)技術(shù)的發(fā)展歷程做出簡(jiǎn)介；2）對(duì)各種電子收費(fèi)技術(shù)的原理及各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)行了分析和對(duì)比，得出結(jié)論，基于GPS的不停車收費(fèi)系統(tǒng)具有最大的發(fā)展前景和發(fā)展空間；3）系統(tǒng)的分析了各種地圖匹配算法并進(jìn)行比對(duì)；4）針對(duì)GPS不停車收費(fèi)的地圖匹配算法中的地圖進(jìn)行了重新的定義，并對(duì)該地圖進(jìn)行了精簡(jiǎn)；5）不足之處是對(duì)GPS收費(fèi)地圖的從匹配到收費(fèi)整個(gè)收費(fèi)流程并沒(méi)有完全把握，不過(guò)我會(huì)在以后的工作中努力研究，并向老師請(qǐng)教?；贕PS的不停車收費(fèi)技術(shù)有望在不久的將來(lái)占領(lǐng)中國(guó)市場(chǎng)，因此車載電子地圖匹配的研究可以在本文的基礎(chǔ)上進(jìn)行進(jìn)一步的研究和改進(jìn)，使該技術(shù)能夠應(yīng)用與中國(guó)未來(lái)道路收費(fèi)中。青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 致謝致 謝首先誠(chéng)摯的感謝我的論文指導(dǎo)老師高志彬老師。他在忙碌的教學(xué)工作中擠出時(shí)間來(lái)審查、修改我們的論文。導(dǎo)師淵博的專業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚師德，嚴(yán)以律己、寬以待人的崇高風(fēng)范，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹(shù)立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)、掌握了基本的研究方法，還使我明白了許多待人接物與為人處事的道理。再感謝我的班主任劉尊民老師以及教過(guò)我的所有老師們，你們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；你們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。最后要感謝四年中陪伴在我身邊四年的同學(xué)、朋友。尤其是我的舍友徐俊玲、許艷芳等，她們?cè)谖易稣撐牡倪^(guò)程中給與我極大的幫助并提出了較多的寶貴建議，有了她們的支持、鼓勵(lì)和幫助，我才能順利完成論文，并充實(shí)的度過(guò)了四年的學(xué)習(xí)生活！最后再感謝我的父母，是他們的細(xì)心養(yǎng)育和教導(dǎo)才成就今天的我，我定會(huì)在結(jié)束大學(xué)生涯踏入社會(huì)后辛勤工作，報(bào)答他們也報(bào)答社會(huì)！青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1] 胡松利,徐國(guó)軍,（IETC）系統(tǒng)的研究[J].交通與計(jì)算機(jī)，2005，23 （4）：1416.[2] 楊繼成,[C].上海市公路學(xué)會(huì)第6屆年會(huì)學(xué)術(shù)論文集,2003:242245.[3] 郇鵬,[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2004，4（2）:121124.[4] BorShenn Jeng, etc. An integrated service for backend systems in taiwan electronic toll collection project [C] .Proc. of International Conference on ITS2000, 2000. Intelligent Transportation System Conference, 2001, 8.[5] 王笑京．國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃“國(guó)家高速公路聯(lián)網(wǎng)不停車收費(fèi)和服務(wù)系統(tǒng)”可行性研究報(bào)告[R]．IIs．：交通部公路科學(xué)研究院，2006.[6] Operational Benefits of Electronic Toll Collection: Case Study J. Tramps. Engorge, 1997, 123（6）:467477 [7] ,2005（6）:110.[8] :電子工業(yè)出版社,2003:253270.[9] 朱書(shū)善,李亞檬,宋向輝,[J].交通信息與安全，2009,27（5）:127130.[10] 王東柱，朱書(shū)善，李亞檬，劉 [J]. 交通信息與安全 2010年3（28） :1229