目前高速公路监控系统建设已成为高速公路建设的一个重要组成部分,而交通流参数作为高速公路交通管理与控制的基础数据有着重要的使用价值。基于手机浮动车的高速公路交通流参数的有效提取,可以有效的反映高速公路的交通状态,为改善高速公路的交通状况提供理论基础。手机定位技术是随着移动通信技术发展而发展起来的一种新型定位技术。由于手机使用非常广泛,且移动通信网络无缝覆盖,手机定位基本不存在信号遗失的情况,因此,将其应用于高速公路监控系统,是实现高速公路交通流监控的新途径,对于改善以往检测交通流的手段不能很好的反映高速公路的交通状态,具有十分重要的意义。论文在综述了国内外各种交通参数检测方法的基础上,比较了手机浮动车检测方法与其他检测方法的优势和不足。从理论上分析了3G网络的移动定位技术,选择了一种适合高速公路场景的AOA/TOA联合定位方法。对采集到的定位数据进行交通流信息处理,得到交通流的关键参数,对高速公路路网进行了抽象,建立了结点-弧段模型。并且运用聚类算法对手机浮动车进行独立车辆识别,阐述了多手机融合定位,进一步减小计算误差。同时对高速公路的交通流模型进行了详细的研究,为高速公路交通流监控系统的研究与设计提供理论基础。在此基础上,对监控系统的体系结构进行了设计,分析了监控系统的主要设备组成,并监控系统的软件进行了设计,为以后的编程提供了理论基础。本文的研究成果不仅能为高速公路监控系统的建设工作提供理论依据,而且能为高速公路管理者提供技术支持。同时,本文的研究方法对于深入探讨基于手机浮动车的交通流参数的提取具有一定的学术价值。