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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:張惠汶
研究生(外文):Hui-Wen Chang
論文名稱:利用公車GPS定位資料推估路段行車速率之研究
論文名稱(外文):The Study of Using GPS Data of Buses to Estimate the Average Speed in a Link
指導教授:王晉元王晉元引用關係
指導教授(外文):Jin-Yuan Wang
學位類別:碩士
校院名稱:國立交通大學
系所名稱:運輸科技與管理學系
學門:運輸服務學門
學類:運輸管理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:73
中文關鍵詞:旅行時間預估速率推估探針車
外文關鍵詞:Travel Time EstimationSpeed EstimationProbe vehicle
相關次數:
  • 被引用被引用:27
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  在智慧型運輸系統的發展中,即時的路況資訊是其子系統先進用路人資訊系統(Advanced Traveler Information Systems, ATIS)一項基本的需求。國內不論是在都會區中或是在城際間的各項活動都很頻繁,對於路況資訊需求日切。為了提供這項最基本的資訊,世界各國無不利用各種方法來收集此類資訊。其中一種方法是,利用在交通流(traffic flow)中行駛之裝有GPS配備之車輛來收集資料。考慮國內環境,利用探針車輛收集路況資訊,可說是一個在短期內可行,同時既有效率又即時的方式。
  本研究利用公車的在行駛中傳回之GPS定位資料,發展一套資料處理方式,推估路段中之速率,做為路段速率資訊提供之用。然而公車並非專屬的探針車輛,有其主要的載客任務需執行,所傳回來的速率資料必需加以處理,才能提供正確資訊。本研究發展資料處理模式,主要包括兩個部份,一為資料過濾模式,主要是在公車站牌與路口位置設定停等區,配合公車速率資料型態,自訂過濾規則,以濾除公車上下客、路口紅燈停等之低速資料。另一為資料切割模式,此模式主要以統計上改變點分析方法,找出一切割點,使切割點至目前更新時間之間的資料是相似的。
  為了解本研究所發展模式之效果,本研究進行實例之測試,以新竹市光復路往市區方向建新路口至建中路口為例,進行完整的模式分析,包括資料的收集、資料過濾模式的處理、資料切割模式的處理、路段中速率的推估。分析的結果,在資料過濾模式與資料切割模式方面均能達到所期望之功能。然而以公車做為探針車輛,在速率推估方面,有低估或高估的現象,較不穩定,而由於實例調查所記錄的資訊並不完整,無從推測其造成原因。
  本研究所發展之模式,有助於提升現有裝有GPS車隊以及來將加裝GPS之車隊之GPS的附加價值,取代偵測器的設置並增加路況收集的涵蓋率。
  Real-time travel information is becoming increasingly important in many intelligent transportation system (ITS) applications. There are many approaches used to collect real-time travel information. One of them relies on instrumented vehicles traveling in the traffic stream, also known as probe vehicles. Consider the situations of Taiwan, using probe vehicles to collect real-time travel information is an effective and efficient approach.
  This thesis proposes a data processing model to process the real-time travel data collected by the buses instrumented with GPS, and estimate the average speed in a link. However the buses have their main missions to do, such as carrying passengers, we must filter out the unneeded data to provide accurate travel information. The data processing model includes two parts. One is the data filtering model to filter out the un-normal low speeds resulted from stops for collecting passengers or red light. The other is the data-cutting model. This model using the change point analysis of statistic theory to find a cutting point where the data has significant difference.
  In order to evaluate the model, a case study concerning the Guang-Fu Rd. a major road in Hsin-Chu is performed. The result shows that the data filtering model and the data-cutting model can work well.
第一章 緒論 1
 1.1 研究背景與動機 1
 1.2 研究目的 3
 1.3 研究範圍與限制 3
 1.4 研究流程 3
第二章 文獻回顧 5
 2.1 探針車輛樣本大小相關文獻 5
  一、以休斯頓經驗探討提供即時資訊所需探針車樣本大小之研究 5
  二、評估探針車旅行時間報導之期望正確性 6
 2.2 旅行時間估計相關文獻 7
  一、隨機性動態旅行時間 7
  二、以探針車輛預估旅行時間 9
  三、透過車輛歷史旅行資料預估車輛旅行時間 10
 2.3 文獻回顧小結 10
第三章 系統架構 12
 3.1問題特性分析 12
 3.2 系統架構 14
 3.3 「資料過濾模式」研究架構 15
 3.4 「資料切割模式」研究架構 16
第四章 資料過濾模式 17
 4.1 卡門濾波器(Kalman Filter)之資料過濾模式 17
  一、卡門濾波器理論簡介 17
  二、卡門濾波器法之資料過濾模式 20
 4.2 平均數平滑法之資料過濾模式 21
 4.3 自訂規則法之資料過濾模式 21
 4.4 資料過濾模式評選 24
  一、資料收集 24
  二、卡門濾波器法過濾結果 25
  三、平均數平滑法過濾結果 26
  四、規則法過濾結果 27
  五、過濾模式評選小結 28
第五章 資料切割模式 29
 5.1 改變點(Change Point)分析理論介紹 29
  一、「沒有改變點」之假設檢定 30
  二、改變點位置的估計 34
 5.2 資料切割模式之擬定 36
  一、「沒有改變點」假設檢定 36
  二、改變點位置估計 37
 5.3 改變點分析方法論測試 38
  一、實驗設計 38
  二、模擬資料之產生 39
  三、測試結果 39
  四、改變點分析方法論測試結果小結 42
第六章 實例測試 44
 6.1資料收集 44
 6.2資料處理與分析 45
 6.3測試結果說明 67
第七章 結論與建議 69
 7.1結論 69
 7.2建議 69
參考文獻 72
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Hall , F. L. (1987), “An Interpretation of Speed-Flow-     Concentration Relationships Using Catastrophe Theory”,     Transportation Research A, Volume 21A, No. 3, pp.191-120
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Okutani, Iwao. (1987). “ The Kalman Filtering Approaches in   Some Transportation and Traffic Problems.” Pp397-416
Sen, A., Thakuriah, P. V., Zhu X. Q., and Karr A. (1997).     “Frequency of Probe Reports and Variance of Travel Time    Estimates.” Journal of Transportation Engineering, 123 (4),  290-297.
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卓明君(1996),”突變理論應用在交通車流模式之研究”,國立交通大學 交通運輸研究所碩士論文。
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冷家豪(2001),「擴展式卡門濾波應用至水層參數之檢定」,交通大學環 境工程研究所碩士論文。
李宗恩 (1994),「卡門濾波在水文地質參數鑑定之應用」,成功大學水 利及海洋工程學系碩士論文。
范心怡 (1999),「卡門濾波在台灣外匯市場泡沫現象檢定之應用」,私 立淡江大學財務金融學系碩士論文。
曾美瑩 (1999),「台灣股票市場泡沫現象之檢定─卡門濾淨器之應   用」,淡江大學財務金融學系碩士論文。
李俊賢(1996),「在靜態模型中運用傅立葉轉換分析隨機性動態旅行時間 之研究」,國立台灣大學土木工程學研究所博士論文。
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