Как обновить маркер, используя местоположение в реальном времени вдоль полилинии?

Вы можете привязать маркер к пути, проецируя маркер на ближайший сегмент пути. Ближайший сегмент вы можете найти через PolyUtil.isLocationOnPath():

PolyUtil.isLocationOnPath(carPos, segment, true, 30)

и проекции маркера на этот сегмент, которые вы можете найти путем преобразования геодезических сферических координат в ортогональные экранные координаты, вычисления ортогональных координат проекции и преобразования его обратно в сферический (WGS84 LatLng → Screen x,y → WGS84 LatLng):

Point carPosOnScreen = projection.toScreenLocation(carPos);
Point p1 = projection.toScreenLocation(segment.get(0));
Point p2 = projection.toScreenLocation(segment.get(1));
Point carPosOnSegment = new Point();

float denominator = (p2.x - p1.x) * (p2.x - p1.x) + (p2.y - p1.y) * (p2.y - p1.y);
// p1 and p2 are the same
if (Math.abs(denominator) <= 1E-10) {
    markerProjection = segment.get(0);
} else {
    float t = (carPosOnScreen.x * (p2.x - p1.x) - (p2.x - p1.x) * p1.x
            + carPosOnScreen.y * (p2.y - p1.y) - (p2.y - p1.y) * p1.y) / denominator;
    carPosOnSegment.x = (int) (p1.x + (p2.x - p1.x) * t);
    carPosOnSegment.y = (int) (p1.y + (p2.y - p1.y) * t);
    markerProjection = projection.fromScreenLocation(carPosOnSegment);
}

С полным исходным кодом:

public class MainActivity extends AppCompatActivity implements OnMapReadyCallback {

    private GoogleMap mGoogleMap;
    private MapFragment mapFragment;

    private Button mButton;

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        mapFragment = (MapFragment) getFragmentManager()
                .findFragmentById(R.id.map_fragment);
        mapFragment.getMapAsync(this);

        mButton = (Button) findViewById(R.id.button);
        mButton.setOnClickListener(new View.OnClickListener() {
            @Override
            public void onClick(View v) {

            }
        });
    }

    @Override
    public void onMapReady(GoogleMap googleMap) {
        mGoogleMap = googleMap;
        mGoogleMap.setOnMapLoadedCallback(new GoogleMap.OnMapLoadedCallback() {
            @Override
            public void onMapLoaded() {
                List<LatLng> sourcePoints = new ArrayList<>();
                PolylineOptions polyLineOptions;
                LatLng carPos;

                sourcePoints.add(new LatLng(-35.27801,149.12958));
                sourcePoints.add(new LatLng(-35.28032,149.12907));
                sourcePoints.add(new LatLng(-35.28099,149.12929));
                sourcePoints.add(new LatLng(-35.28144,149.12984));
                sourcePoints.add(new LatLng(-35.28194,149.13003));
                sourcePoints.add(new LatLng(-35.28282,149.12956));
                sourcePoints.add(new LatLng(-35.28302,149.12881));
                sourcePoints.add(new LatLng(-35.28473,149.12836));

                polyLineOptions = new PolylineOptions();
                polyLineOptions.addAll(sourcePoints);
                polyLineOptions.width(10);
                polyLineOptions.color(Color.BLUE);
                mGoogleMap.addPolyline(polyLineOptions);

                carPos = new LatLng(-35.281120, 149.129721);
                addMarker(carPos);
                mGoogleMap.moveCamera(CameraUpdateFactory.newLatLngZoom(sourcePoints.get(0), 15));

                for (int i = 0; i < sourcePoints.size() - 1; i++) {
                    LatLng segmentP1 = sourcePoints.get(i);
                    LatLng segmentP2 = sourcePoints.get(i+1);
                    List<LatLng> segment = new ArrayList<>(2);
                    segment.add(segmentP1);
                    segment.add(segmentP2);

                    if (PolyUtil.isLocationOnPath(carPos, segment, true, 30)) {
                        polyLineOptions = new PolylineOptions();
                        polyLineOptions.addAll(segment);
                        polyLineOptions.width(10);
                        polyLineOptions.color(Color.RED);
                        mGoogleMap.addPolyline(polyLineOptions);
                        LatLng snappedToSegment = getMarkerProjectionOnSegment(carPos, segment, mGoogleMap.getProjection());
                        addMarker(snappedToSegment);
                        break;
                    }
                }
            }
        });
        mGoogleMap.animateCamera(CameraUpdateFactory.newLatLngZoom(sourcePoints.get(0), 15));
    }

    private LatLng getMarkerProjectionOnSegment(LatLng carPos, List<LatLng> segment, Projection projection) {
        LatLng markerProjection = null;

        Point carPosOnScreen = projection.toScreenLocation(carPos);
        Point p1 = projection.toScreenLocation(segment.get(0));
        Point p2 = projection.toScreenLocation(segment.get(1));
        Point carPosOnSegment = new Point();

        float denominator = (p2.x - p1.x) * (p2.x - p1.x) + (p2.y - p1.y) * (p2.y - p1.y);
        // p1 and p2 are the same
        if (Math.abs(denominator) <= 1E-10) {
            markerProjection = segment.get(0);
        } else {
            float t = (carPosOnScreen.x * (p2.x - p1.x) - (p2.x - p1.x) * p1.x
                    + carPosOnScreen.y * (p2.y - p1.y) - (p2.y - p1.y) * p1.y) / denominator;
            carPosOnSegment.x = (int) (p1.x + (p2.x - p1.x) * t);
            carPosOnSegment.y = (int) (p1.y + (p2.y - p1.y) * t);
            markerProjection = projection.fromScreenLocation(carPosOnSegment);
        }    
        return markerProjection;
    }

    public void addMarker(LatLng latLng) {
        mGoogleMap.addMarker(new MarkerOptions()
                .position(latLng)
        );
    }
}

вы получите что-то подобное:

Но лучший способ - это вычислить расстояние до начала пути и найти его положение на пути с помощью SphericalUtil.interpolate() потому что, если несколько отрезков пути расположены близко друг к другу (например, на разных полосах одной и той же дороги), вот так:

К текущей позиции автомобиля может быть ближайший "неправильный" сегмент. Итак, рассчитайте расстояние до начала маршрута и используйте SphericalUtil.interpolate() для точного определения точки на пути.