论文部分内容阅读
我国高速公路现有收费模式主要包括人工收费、人工半自动收费和电子不停车收费。目前,全国范围内正大力推动ETC收费模式,但ETC收费仍存在路径二义性、邻道干扰等技术问题。为了解决这类问题,我国开始研究基于北斗高精度定位技术的高速公路自由流收费系统,可实现对车辆的精准跟踪定位并扣除通行费。对于基于北斗高精度定位技术的高速公路自由流收费系统来说,其功能有效发挥的一个重要前提是实现自由流车辆的精确连续定位。本文主要对北斗高精度定位、BDS/INS组合导航等高精度定位技术在高速公路自由流收费系统中的应用进行了详尽的研究。本文主要完成了以下工作:(1)根据北斗自由流收费系统的应用需求,以及对北斗高精度定位技术深入的研究,选取网络RTK技术应用于自由流终端中,可实现对自由流车辆的厘米级定位。另外,本文对网络RTK技术实现的重要基础设施,即北斗自由流CORS系统,展开研究与设计。(2)网络RTK定位技术定位精度高,但在遮挡环境下,存在定位中断不连续的问题。针对此问题,本文对BDS/INS组合导航定位展开详尽的研究,并选取BDS/INS松组合方式,再基于扩展卡尔曼滤波算法和输出校正,设计适用于本文北斗高速公路自由流收费环境下的BDS/INS组合导航不间断定位系统。经验证,该系统在RTK信号短时间丢失期间,可保证连续、车道级的车辆定位。(3)基于以上网络RTK技术与BDS/INS组合导航不间断定位技术对自由流终端进行软硬件设计,包括硬件设计以及连接北斗自由流CORS服务器程序设计等。同时,结合高速公路自由流收费站高精度地图,设计车辆位置识别算法获取车辆在自由流收费站中的位置信息并上传至云平台请求抬杆。(4)对自由流终端的定位性能和功能进行测试分析。结果表明,自由流车辆以50km/h,最大达到60km/h的时速通过北斗自由流试验车道时,可达到误差小于0.4m的车道级定位精度。借助收费站区域高精度地图,可成功识别车道和请求抬杆功能,收费正确率可达100%。