표제지
연구개요
목차
제1장 연구개요 10
1.1. 연구 필요성 및 목적 12
1.1.1. 연구 필요성 12
1.1.2. 연구 목적 14
1.2. 연구 범위 14
1.3. 연구내용 및 방법 15
1.3.1. GPS의 오차특성 분석 15
1.3.2. GPS를 이용한 교통정보수집 관련기술 현황조사 16
1.3.3. 구간통행속도 산출 알고리즘 설계 16
1.3.4. 현장실험 및 평가 17
1.3.5. GPS에 의한 구간통행속도 수집 데이터의 가공 18
제2장 GPS의 기술특성 및 운영현황 20
2.1. GPS의 기술특성 22
2.2. 서울지방청 종합교통정보센터 GPS 수집시스템 28
제3장 GPS의 오차특성 검토 38
3.1. 개요 40
3.2. GPS별 오차특성 실험 41
3.3. 실험결과 분석 47
제4장 구간통행속도 수집 알고리즘 개발 64
4.1. 개요 66
4.2. GPS 위치좌표의 변환 68
4.3. 수치지도의 적용 70
4.4. 구간통행속도 산출 알고리즘 74
4.5. 프로그램 개발 79
4.6. 현장실험 및 평가 94
4.6.1. 실험개요 94
4.6.2. 속도대역별 분석 97
4.6.3/4.6.2. 링크길이별 분석 109
4.6.4/4.6.3. 통계적 검증 115
제5장 GPS 데이터의 필터링 방법 122
5.1. 개요 124
5.2. GPS 수집 데이터의 이상치 정의 및 특성 125
5.3. 이상치 데이터 제거 알고리즘 개발 128
5.4. 데이터의 평활화 및 결과 분석 142
제6장 결론 및 향후 추진사항 148
6.1. 결론 150
6.1.1. GPS 오차특성 150
6.1.2. 수치지도의 오차특성 151
6.1.3. 구간통행속도 알고리즘 개발 및 평가 152
6.1.4. GPS 수집데이터의 이상치 제거 및 평활화 154
6.2. 향후 추진사항 154
참고문헌 155
판권기
〈표 2.1〉 오차의 종류와 오차거리 25
〈표 2.2〉 WGS84와 Bessel 타원체의 제원 비교 26
〈표 2.3〉 GPS 신호특성 분석 27
〈표 2.4〉 GPS 단말기 단계별 확장 현황 28
〈표 3.1〉 GPS 칩셋을 개발하는 주요업체의 동향 41
〈표 3.2〉 GPS 관련 규격 42
〈표 3.3〉 NMEA 0183 GPS 통신프로토콜 44
〈표 3.4〉 장소별 GPS 오차특성 조사 및 분석방법 45
〈표 3.5〉 DGPS 기지국 위치에서 GPS 종류별 오차특성 조사 분석 46
〈표 3.6〉 DGPS 기지국 위치 46
〈표 3.7〉 N_Chipset 수집자료 48
〈표 3.8〉 X_Chipset 수집자료 50
〈표 3.9〉 M_Chipset 수집자료 52
〈표 3.10〉 S_Chipset 수집자료 54
〈표 3.11〉 데이터 수집시간동안 수신위성 수 비교 56
〈표 3.12〉 평균위치좌표를 중심으로 수집된 데이터의 거리분포 비교 56
〈표 3.13〉 S_Chipset의 좌표를 기준으로 3개의 GPS의 거리분포 비교 57
〈표 3.14〉 GPS 신호 수신이 불량 실험 대상지점 57
〈표 3.15〉 데이터 수집시간동안 평균 수신위성 수(시계불량지점) 58
〈표 3.16〉 GPS 신호 불량지점에서 GPS-칩셋별 거리오차 특성 59
〈표 3.17〉 GPS 신호 불량지점에서 GPS-칩셋별 거리오차 특성 60
〈표 3.18〉 데이터 수집시간동안 수신위성 수 비교 61
〈표 4.1〉 수치지도 링크-노드 길이 오차특성(오착특성) 조사대상 구간 71
〈표 4.2〉 수치지도 링크길이별 거리오차 조사 결과 73
〈표 4.3〉 구배가 없는 구간링크와 구배구간 링크길이의 실측치와의 비교 73
〈표 4.4〉 GPS에 의한 구간통행속도 산출 프로그램 절차 80
〈표 4.5〉 노드 Data File Header 83
〈표 4.6〉 노드 Data 84
〈표 4.7〉 인접노드 Data 85
〈표 4.8〉 인접노드 저장 순서 86
〈표 4.9〉 링크 Data File Header 86
〈표 4.10〉 링크 Data 87
〈표 4.11〉 형상 데이터 87
〈표 4.12〉 GIS S/W(엔진) 기능정의 92
〈표 4.13〉 GPS 구간통행속도수집 알고리즘별 평가 조사 대상구간 96
〈표 4.14〉 GPS에 의한 구간통행속도 산출방식별 속도오차 분석(혼잡구간) 98
〈표 4.15〉 GPS에 의한 구간통행속도 산출방식별 속도오차 분석(서행구간) 100
〈표 4.16〉 GPS에 의한 구간통행속도 산출방식별 속도오차 분석(원활구간) 102
〈표 4.17〉 GPS에 의한 구간통행속도 산출방식별 속도오차 분석(한산구간) 104
〈표 4.18〉 교문사거리~서대문 링크의 평균, 표준편차 및 오차분석 107
〈표 4.19〉 소구간 링크(150m 이하)에서 구간통행속도 산출방법 비교 110
〈표 4.20〉 중구간 링크(150 ~ 300m)에서 구간통행속도 산출방법별 속도오차 분석 111
〈표 4.21〉 대구간 링크(300m 이상)에서 구간통행속도산출방법별 속도오차 분석 113
〈표 4.22〉 링크길이별 구간통행속도산출방법별 속도오차 분석 종합 114
〈표 4.23〉 순간속도평균방식을 적용한 구간통행속도 산출방식의 T-검증 길과 120
〈표 4.24〉 누적거리산출방식을 적용한 구간통행속도 산출방식의 T-검증 결과 121
〈표 4.25〉 수치지도 링크길이를 적용한 구간통행속도 산출방식의 T-검증 결과 121
〈표 5.1〉 신호검지기와 GPS 데이터 간의 안정성 비교 127
〈표 5.2〉 강남대로 링크(신사역→쌍방울) 속도 데이터에 대한 기초통계량 130
〈표 5.3〉 사분위편차에 의한 이상치 제거 134
〈표 5.4〉 개별측정값 관리도에 의한 GPS 데이터 이상치 제거 138
〈표 5.5〉 사분위편차 및 관리도 방법에 의한 이상치 제거 개수 및 비율 140
〈표 5.6〉 사분위편차 및 관리도 방법 적용 시 이상치 제거 링크 144
〈표 5.7〉 이상치 제거 및 이동편균 적용에 의한 구간통행속도 산출결과 비교 146
[그림 2.1] DGPS 측위 원리 23
[그림 2.2] 상대측위의 원리 24
[그림 2.3] 잡음, 편기, 실수의 GPS 오차 예 25
[그림 2.4] GPS 좌표를 TM 좌료로 변환 과정 27
[그림 2.5] TM 좌표를 GPS 좌표로 변환 과정 27
[그림 2.6] GPS 시스템 구성도 30
[그림 2.7] GPS에 의한 교통정보 생성 DFD 31
[그림 2.8] GPS 순간속도평균에 의한 구간통행속도 산출 방법 33
[그림 2.9] GPS에 의해 수집된 서울시 전역 시간대별 통행속도의 변화 추이 34
[그림 2.10] GPS에 의해 수집된 서울시 주요도로 시간대별 통행속도의 변화 추이 34
[그림 2.11] GPS와 신호제어검지기 시간대별 통행속도의 변화 추이 비교 35
[그림 2.12] 교통류별(강남대로) GPS와 검지기 교통정보 수집특성 비교 36
[그림 2.13] 교통류별(봉은사로) GPS와 검지기 교통정보 수집특성 비교 37
[그림 2.14] 교통류별(북부간선) GPS와 검지기 교통정보 수집특성 비교 37
[그림 2.15] 교통류별(내부순환로) GPS와 검지기 교통정보 수집특성 비교 37
[그림 3.1] GPS의 구성 40
[그림 3.2] GPS에 의한 속도산출 실험장치 구성 43
[그림 3.3] GPS 장치 프로그램 구성 44
[그림 3.4] N_Chipset의 수집된 좌표의 분포도(WGS84) 48
[그림 3.5] N_Chipset의 수집된 좌표의 분포도(UTM) 49
[그림 3.6] N_Chipset의 이전 좌표와 거리 차 분포도 49
[그림 3.7] X_Chipset의 수집된 좌표의 분포도(WGS84) 50
[그림 3.8] X_Chipset의 수집된 좌표의 분포도(UTM) 51
[그림 3.9] X_Chipset의 이전 좌표와 거리 차 분포 51
[그림 3.10] M_Chipset의 수집된 좌표의 분포도(WGS84) 53
[그림 3.11] M_Chipset의 수집된 좌표의 분포도(UTM) 53
[그림 3.12] M_Chipset의 이전 좌표와 거리 차 분포 53
[그림 3.13] S_Chipset의 수집된 좌표의 분포도(WGS84) 55
[그림 3.14] S_Chipset의 이전 좌표와의 거리 차 분포도 55
[그림 3.15] S_Chipset의 수집된 좌표의 분포도(UTM) 55
[그림 3.16] S_Chipset의 좌표를 기준으로 3개의 GPS의 거리분포 비교 57
[그림 3.17] 서울산업대 GPS 기준점과 거리오차(S-Chipset) 61
[그림 3.18] 서울산업대 GPS 기준점과 거리오차(N-Chipset) 61
[그림 3.19] 서울산업대 GPS 기준점과 거리오차(X-Chipset) 62
[그림 3.20] 서울산업대 GPS 기준점과 거리오차(M-Chipset) 62
[그림 3.21] 서울산업대 GPS 기준점과 칩셋별 거리오차 종합 62
[그림 4.1] 알고리즘 개발 과정 67
[그림 4.2] WGS84좌표체계를 UTM좌표체계로 변환하는 함수(Visual C++) 69
[그림 4.3] 링크길이별 수치지도와 실측치 간 링크길이 차 73
[그림 4.4] 노드 검색범위 설정 74
[그림 4.5] 노드 검색 방식에서의 오류 예 74
[그림 4.6] GPS의 오차를 고려한 링크정보 판정 및 구간통행속도 산출방법 75
[그림 4.7] 노드 검색범위 설정에 의한 노드 진출(이탈) 확인 방법 75
[그림 4.8] 링크길이-통과시간에 의한 구간통행속도 산출 개념도 76
[그림 4.9] 순간속도평균에 의한 구간통행속도 산출 개념도 78
[그림 4.10] 이동거리누적 및 통행시간에 의한 구간통행속도 산출 개념도 78
[그림 4.11] GPS 장치 프로그램 DFD 79
[그림 4.12] GPS에 의한 구간통행속도 산출 프로그램 흐름도 81
[그림 4.13] 방향정보에 의한 링크 매칭방법 88
[그림 4.14] 맵-매칭을 위한 수선의 교점 산출방법 89
[그림 4.15] 링크 통행속도 산출 프로그램 흐름도 90
[그림 4.16] 링크 통행속도 산출 프로그램 모듈 91
[그림 4.17] GIS엔진을 이용한 수치지도상에 GPS 위치데이터 표시 예 93
[그림 4.18] GPS에 의한 속도산출 실험장치 구성 94
[그림 4.19] GPS 장치 프로그램 구성 95
[그림 4.20] GPS에 의한 구간통행속도 산출방식별 속도오차 분석(혼잡구간) 99
[그림 4.21] GPS에 의한 구간통행속도 산출방식별 속도오차 분석(서행구간) 101
[그림 4.22] GPS에 의한 구간통행속도 산출방식별 속도오차 분석(원활구간) 103
[그림 4.23] GPS에 의한 구간통행속도 산출방식별 속도오차 분석(한산구간) 105
[그림 4.24] 순간속도펑균방식에 의한 구간통행속도 수집결과 108
[그림 4.25] 누적거리산출방식에 의한 구간통행속도 수집결과 108
[그림 4.26] 링크길이적용방식에 의한 구간통행속도 수집결과 108
[그림 4.27] 소구간 링크(150m 이하)에서 구간통행속도 산출방법 비교 110
[그림 4.28] 중구간 링크(150 ~ 300m)에서 구간통행속도 산출방법별 속도오차 112
[그림 4.29] 대구간 링크(300m 이상)에서 구간통행속도산출방법별 속도오차 113
[그림 4.30] 실측속도 데이터의 정규성 검증결과 116
[그림 4.31] 수치지도 링크길이 적용방식 데이터의 정규성 검증결과 116
[그림 4.32] 순간속도평균방식 데이터의 정규성 검증결과 117
[그림 4.33] 누적거리산출방식 데이터의 정규성 검증결과 117
[그림 4.34] 순간속도평균방식 데이터 등분산성 T-test 결과 118
[그림 4.35] 수치지도링크길이적용방식 데이터 등분산성 T-test 결과 118
[그림 4.36] 누적거리산출방식 데이터 등분산성 T-test 결과 119
[그림 4.37] 순간속도평균방식 데이터 평균 T-test 결과 119
[그림 4.38] 누적거리산출방식 데이터 평균 T-test 결과 120
[그림 4.39] 수치지도링크길이적용방식 데이터 평균 T-test 결과 120
[그림 5.1] 압구정로(한양PB→성수대교남단) 시간대별 GPS 수집특성 126
[그림 5.2] 압구정로(한양PB→성수대교남단) 시간대별 신호검지기 수집특성 126
[그림 5.3] 강남대로 링크(신사역→쌍방울) 시간대별 평균속도 131
[그림 5.4] 링크(신사역→쌍방울) 속도 데이터 히스토그램(23~04시) 132
[그림 5.5] 링크(신사역→쌍방울) 속도 데이터 히스토그램(17~22시) 132
[그림 5.6] 04시대에 사분위편차에 의한 이상치 제거 135
[그림 5.7] 19시대 사분위편차에 이상치 제거 135
[그림 5.8] 04시간대에 개별 측정값 관리도에 의한 이상치 제거 139
[그림 5.9] 오후 7시대에 개별 측정값 관리도에 의한 이상치 제거 139
[그림 5.10] 04시대 사분위편차(좌측) 및 관리도(우측) 방법에 의한 이상치 제거 141
[그림 5.11] 19시대 사분위편차(좌측) 및 관리도(우측) 방법에 의한 이상치 제거 141
[그림 5.12] 사분위편차 및 관리도에 의한 이상치 제거 후 GPS 데이터 특성 142
[그림 5.13] 사분위편차 및 관리도 방법 적용 시 이상치 제거 145
[그림 5.14] 이상치 제거 및 이동평균 적용에 의한 구간통행속도 산출결과 비교 147