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智能公交系统中GPS信息质量问题解析研究

作　者: 马芳
导　师: 杨晓光
学　校: 同济大学
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 智能公交系统 GPS 数据融合卡尔曼滤波地图匹配
分类号: U495
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 335次
引　用: 7次
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内容摘要

智能公交系统是智能交通系统的重要研究内容。用GPS定位技术改进公交系统的指挥调度和信息服务是提高公交服务水平的重要手段,是智能公交系统的主要研究领域之一。本论文首先对GPS技术在智能公交系统中的应用进行探讨,系统地分析了公交定位系统的信息需求、信息属性和信息质量要求,全面解析GPS信息在采集、处理、传输和应用四个环节中可能产生的误差,针对各种误差分别提出改进方法。文中采用模糊评判算法获得定位系统的实时定位状态的可信度值,对实际应用中的GPS信息质量做出科学、合理的评价,为后边部分提出信息质量改善技术提供科学依据和数据支撑。为改善GPS信息质量,用Kalman滤波对GPS信息进行数据预处理和信息融合,并给出了处理静态、动态定位数据的Kalman滤波模型的参数选取方法。通过Kalman滤波,去除原始GPS数据中的噪音数据和不合理数据,为下一步的地图匹配提供可靠的数据基础。Matlab仿真试验表明,采用数据融合算法后GPS定位精度明显优于GPS初始定位精度。利用电子地图的地理数据对经过数据融合的公交车辆定位数据进行配准纠正即地图匹配,来协调GPS定位信息和电子地图的道路信息所造成的显示误差,最后,通过实验对地图匹配算法的性能进行了验证。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章引言  10-16
  1.1 课题来源  10
  1.2 研究背景  10-11
  1.3 研究目的及意义  11-12
    1.3.1 研究目的  11
    1.3.2 研究意义  11-12
  1.4 研究内容与技术路线  12-14
  1.5 论文结构安排  14-16
第2章研究综述  16-28
  2.1 智能公交国内外研究现状  16-17
  2.2 定位技术国内外研究概况  17-20
    2.2.1 美国GPS系统  17-18
    2.2.2 俄罗斯GLONASS系统  18
    2.2.3 欧洲GALILEO卫星系统  18-19
    2.2.4 中国北斗系统  19
    2.2.5 惯性导航系统(INS)  19
    2.2.6 航位推算系统(DR)  19
    2.2.7 地面无线电传呼技术(TRF)  19-20
  2.3 GPS定位技术发展概况  20-22
  2.4 GPS信息融合技术国内外研究现状  22-24
    2.4.1 卡尔曼滤波  22-23
    2.4.2 基于小波分析的非线性滤波方法  23-24
    2.4.3 神经网络技术  24
  2.5 GPS地图匹配技术国内外研究现状  24-28
第3章智能公交中GPS信息质量分析  28-46
  3.1 智能公交系统信息特征分析  28-31
    3.1.1 智能公交系统总体框架概述  28-29
    3.1.2 智能公交系统信息体系结构及其特征属性  29-30
    3.1.3 智能公交系统对定位信息的要求  30-31
  3.2 GPS技术在智能公交系统中的应用  31-32
  3.3 公交车辆定位系统的组成  32-34
  3.4 公交GPS定位信息分析  34-38
    3.4.1 GPS信息误差源分析  34-36
    3.4.2 公交GPS数据分析  36-38
  3.5 公交GPS数据的预处理  38-41
    3.5.1 公交GPS数据描述  38
    3.5.2 公交GPS数据准备  38-39
    3.5.3 公交GPS数据清洗  39-40
    3.5.4 GPS数据的筛选  40-41
  3.6 公交GPS数据的模糊评价  41-46
第4章 GPS信息融合技术研究  46-62
  4.1 信息融合的必要性分析  46-47
  4.2 常用交通信息融合方法  47-50
    4.2.1 基于卡尔曼滤波技术的基础交通信息融合方法  47-48
    4.2.2 基于人工神经网络的基础交通信息融合方法  48
    4.2.3 基于综合统计分析的基础交通信息融合方法  48-50
  4.3 基于Kalman滤波算法的GPS数据融合技术研究  50-54
    4.3.1 Kalman滤波理论  50
    4.3.2 车辆定位的Kalman滤波模型  50-52
    4.3.3 Kalman滤波的递推算法  52-54
  4.4 GPS数据融合算法仿真实验及结果分析  54-62
    4.4.1 数据融合仿真  54-60
    4.4.2 数据融合结果分析  60-62
第5章 GPS地图匹配算法研究  62-92
  5.1 GPS地图匹配算法概述  62-67
    5.1.1 地图匹配的定义  62-63
    5.1.2 地图匹配的必要性分析  63
    5.1.3 地图匹配算法的影响因素  63-64
    5.1.4 常用地图匹配算法简介  64-67
  5.2 GPS地图匹配技术  67-81
    5.2.1 初始路段的快速筛选  67-70
    5.2.2 待匹配路段的确定  70-79
    5.2.3 路段确定情况下的地图匹配  79
    5.2.4 匹配过程中的异常处理  79-80
    5.2.5 车辆在所选取路段上的投影  80-81
  5.3 基于模糊逻辑的地图匹配可信度评判  81-88
    5.3.1 地图匹配可信度的定义  81-87
    5.3.2 地图匹配算法可信度的模糊综合评判  87-88
  5.4 地图匹配算法验证  88-92
第6章研究结论与展望  92-94
致谢  94-96
参考文献  96-98
个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果  98

智能公交系统中GPS信息质量问题解析研究

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