基于移动通信仿真的城市主干路行程车速手机数据采样效果研究

摘要

在我国城市化和城镇化发展过程中，交通拥堵已经成为普遍现象，显著影响城市功能的正常发挥，通过建设智能交通体系挖掘现有交通基础设施的运营潜力已经成为缓解交通拥堵的重要手段;智能交通体系中，交通数据采集与提取是首要环节，是系统可靠性的重要保障。
　　既有交通数据采集提取技术包括传统的环形线圈及新兴的GPS定位、视频识别、雷达探测等技术，但这些技术在不同程度上都存在一定的局限性。相比较而言，基于移动运营商的已有通信网络的手机定位技术可以弥补既有采集技术的局限性，具备投资成本较低、手机用户渗透率高、覆盖范围广等优势，已经成为当前智能交通领域的研究热点，近年来国内外许多研究机构和企业都积极开展相关理论研究与项目实践。但是，在实际中由于受到移动运营商的商业利益、网络安全及手机用户隐私等敏感问题的影响，难以从网络运营商方面获取大量真实的手机通信网络数据开展技术研究工作，对一些技术问题的剖析、认识还不够清晰，手机数据获取的困难成为制约该项技术研发和应用的主要障碍之一。因此，为了克服手机数据获取造成的障碍，近年来，学术研究领域开始转向以仿真为重要手段开展研究，运用仿真手段的优势，能够在控制某些重要系统参数的环境下分析其对技术造成的影响，有助于全面深入探索手机定位技术的应用效果。总体上来看，过去的手机定位仿真研究大都缺乏与移动通信特征因素相结合，采用的假设通常较大程度地偏离手机通信实际特征，这使得通过仿真获取的手机数据与真实情况存在较大差距，失真数据不能够切实揭示技术的真实应用效果。
　　基于无线通信仿真的城市主干路行程车速采样效果研究主要是基于交通流仿真与手机无线通信仿真集成的思路，运用Vissim软件作为微观交通仿真实现工具，获取在不同交通状态下的车载手机移动位置轨迹，运用Matlab软件作为手机无线通信仿真实现工具，将车载手机移动位置轨迹作为集成衔接导入通信仿真模块，并按照真实的切换流程、通信协议和切换控制准则进行仿真建模，从而真实地仿真生成通信网络中记录的切换样本数据，并据此通过手机切换路网标定匹配算法获取道路行程采样车速。同时，本研究通过调整仿真参数，如通话时长、样本采样率、交通状态、信号延误等，重点研究了城市主干路上出行者不同的通话行为对手机切换速度计算、路段样本量提取以及路段行程车速发布准确率造成的影响。本研究能够为验证手机切换定位技术用于城市主要道路行程车速采集的可行性和应用效果提供重要支持。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 研究目的

1．3 主要研究内容

1．3．1 构建无线通信与交通流集成仿真模型

1．3．2 基于手机切换的道路行程车速采集算法

1．3．3 城市主干路环境下的技术应用效果评估

1．4 研究技术路线

1．5 论文章节安排

第2章 基于手机切换定位的路段行程车速研究综述

2．1 手机定位技术的类型与特点

2．1．1 时间到达差技术

2．1．2 辅助卫星定位技术

2．1．3 结合时间提前量的小区定位技术

2．2 国外研究现状

2．2．1 实地测试项目

2．2．2 仿真试验研究

2．2．3 总结

第3章 无线通信相关理论和基础

3．1 无线通信背景简介

3．1．1 GSM网络的基本结构

3．1．2 移动通信呼叫过程

3．2 移动通信电波传播理论

3．2．1 阴影效应

3．2．2 多径传播

3．2．3 大尺度路径损耗特性

3．2．4 小尺度信号衰落特性

3．3 手机切换控制理论

3．3．1 手机切换类型与特征

3．3．2 切换流程

3．3．3 切换策略和常用切换准则

3．3．4 切换延迟

3．3．5 目标基站评估与选择

3．4 切换扰动对行程车速采集影响

3．4．1 切换序列扰动对道路匹配的影响

3．4．2 切换位置扰动对切换速度精度的影响

3．5 本章小结

第4章 基于无线通信与交通流集成仿真的路段行程车速提取技术

4．1 手机切换定位采集路段行程车速原理

4．2 手机切换定位采集路段行程车速方法

4．2．1 手机切换样本数据提取

4．2．2 切换路网标定

4．2．3 道路匹配

4．2．4 切换车速计算

4．2．5 信息发布路段行程车速整合计算

4．3 移动通信与微观交通流集成仿真平台建设的必要性

4．4 移动通信与微观交通流集成仿真平台构建思路

4．5 仿真平台框架和模块说明

4．5．1 手机切换数据平台构建框架

4．5．2 微观交通仿真系统模块功能说明

4．5．3 无线通信仿真系统模块功能说明

4．6 本章小结

第5章 城市道路仿真实例与技术应用效果评估

5．1 城市道路实例仿真参数配置

5．1．1 手机无线通信网络构建和参数配置说明

5．1．2 道路设施特征和交通流基础数据说明

5．1．3 基站小区信号覆盖分布规律仿真结果

5．2 手机切换模式识别与样本匹配率分析

5．3 切换路段车速误差分布评估

5．3．1 样本抽样率对切换车速误差影响分析

5．3．2 交通状态对切换车速误差影响分析

5．4 交叉口信号延误对车速精度的影响

5．5 信息发布路段样本量与精度评估

5．6 本章小结

结论

致谢

参考文献