基于無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)的車(chē)輛檢測系統及應用

隨著(zhù)城市經(jīng)濟的發(fā)展、城市化進(jìn)程的推進(jìn)，以及城市交通需求的密度、強度以及時(shí)空分布特性的變化，利用先進(jìn)的智能交通控制技術(shù)和方法對城市交通流進(jìn)行整體優(yōu)化、全面控制和管理已經(jīng)成為重要課題。

智能交通控制系統主要完成交通信息和數據的采集、融合、處理、分析判斷、輔助決策、執行和控制、交通信息的發(fā)布，以及執行和控制效果的評估等功能，靜態(tài)交通數據、動(dòng)態(tài)交通信息和交通態(tài)勢是系統重要輸入，其采集和處理的完整性、實(shí)時(shí)性和準確性是系統的關(guān)鍵。

目前的交通基礎數據和信息的采集一般采用交通車(chē)輛檢測器，主要包括環(huán)形線(xiàn)圈檢測器、超聲多普勒檢測器、紅外檢測器、微波交通檢測器和視頻車(chē)輛檢測器等，通過(guò)對檢測區域或斷面車(chē)輛的檢測進(jìn)行交通流量、點(diǎn)車(chē)速、路段平均車(chē)速、道路占有率以及交通擁擠和事故等的測量、預測和計算，由交通控制系統實(shí)現點(diǎn)、線(xiàn)、面等層面的交通控制和協(xié)調，最終體現在路口交通信號參數的微調，進(jìn)而影響路段車(chē)輛運行時(shí)間;然而，對于中國城市混合交通的現狀，這些檢測手段存在數據誤差/偏差大、響應周期長(cháng)、使用條件適應性差等問(wèn)題，特別是難以滿(mǎn)足提供交通控制效果評估的參數需求。

本文提出的基于無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)的車(chē)輛檢測系統將通過(guò)在實(shí)用道路交通設施頻率高、能反映交通特征的出租車(chē)和公交車(chē)上部署車(chē)載移動(dòng)定位裝置，將其作為動(dòng)態(tài)交通參數采集車(chē)輛，測量車(chē)輛實(shí)時(shí)地理坐標，計算車(chē)輛行駛速度，并結合智能交通地理信息系統，為交通控制提供實(shí)時(shí)交通信息、交通態(tài)勢和交通評估參數等。

系統設計

基于無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)的車(chē)輛檢測系統主要由安裝在動(dòng)態(tài)檢測車(chē)輛車(chē)載設備、城市交通指揮平臺、交通運輸管理中心(出租車(chē)、公交)的管理平臺，以及數據通信平臺等組成，車(chē)載設備設計為具有定位和通信功能的嵌入系統終端設備。本系統的關(guān)鍵技術(shù)主要包括無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)、地理信息技術(shù)、交通控制技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)、嵌入系統和嵌入式實(shí)時(shí)操作系統等。

定位方案選擇

目前主要無(wú)線(xiàn)定位系統包括：以歐洲伽利略系統、美國GPS系統、俄羅斯GLONASS系統，以及中國北斗系統為代表的空間定位系統;(2)以主要移動(dòng)通信運營(yíng)商提供的幾乎覆蓋我國領(lǐng)土的基于位置服務(wù)(LBS)為基礎的網(wǎng)絡(luò )定位系統(3);基于無(wú)線(xiàn)廣播技術(shù)智能開(kāi)發(fā)的交通信息導航定位平臺，例如歐洲RDS-TMC(Traffic Message Channel)系統。

從系統的實(shí)用性、成熟性和技術(shù)先進(jìn)性，項目投資成本以及長(cháng)期使用成本等方面考慮，建議本系統選擇TMC(Traffic Message Channel)定位方案，同時(shí)在廣播系統的配合下完成城市智能交通定位導航系統的建立。另外，從定位精度、響應周期和車(chē)輛運動(dòng)姿態(tài)等方面考慮，可以使用陀螺儀(加速度傳感器)實(shí)現慣性定位作為補充手段。

通信方案選擇

車(chē)載設備與交通運營(yíng)管理中心、交通指揮中心之間的通信可以通過(guò)公共移動(dòng)通信平臺、專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)集群通信平臺，或者改造現有的車(chē)載通信設備，建議采用后兩者;交通運營(yíng)管理中心和交通指揮中心之間應采用專(zhuān)用的或租用的高速通信鏈路。

車(chē)載設備的設計

車(chē)載設備主要由CPU、RDS模塊、加速度傳感器、顯示和輸入單元、數據交換單元和電源管理單元等組成。應用軟件主要完成RDS數字廣播信息的解碼、信息提取、車(chē)輛定位、車(chē)輛運動(dòng)參數的計算、交通信息和調度信息顯示、輸出等功能。

交通指揮中心

為實(shí)現TMC(Traffic Message Channel)系統功能，交通管理部門(mén)應協(xié)調相關(guān)單位，進(jìn)行城市調頻廣播系統智能升級改造，建立城市智能交通定位導航系統平臺，同時(shí)應完成：

·建立城市交通地理信息系統，融合空間要素的幾何信息、基本屬性、增強屬性，以及社會(huì )經(jīng)濟信息、交通狀況信息等;

·建立數據處理平臺，完成交通參數采集車(chē)輛的實(shí)時(shí)地理坐標、車(chē)輛行駛速度等的數據采集，采用智能搜索和多策略數據挖掘技術(shù)，結合城市交通地理信息系統實(shí)現交通控制系統所需的實(shí)時(shí)交通信息、交通態(tài)勢和交通評估參數等的提取、分析、處理等;

·建立綜合接入平臺，實(shí)現與城市調頻廣播系統、交通運輸管理中心(出租車(chē)、公交)的調度和通信平臺，以及城市交通控制系統的數據通信、信息交換和發(fā)布等;

·建立綜合信息顯示系統。

系統應用

基于無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)的車(chē)輛檢測系統的主要功能是為交通控制提供實(shí)時(shí)交通信息、交通態(tài)勢和交通評估參數等，同時(shí)經(jīng)過(guò)適當的擴展設計，也可以應用于如下方面：

·動(dòng)態(tài)路徑誘導，基于主動(dòng)引導的需求，向交通出行者或者潛在的交通出行者提供到單一或多個(gè)目的地的最短路徑或最優(yōu)路徑鏈，從而使車(chē)輛行走更方便、快捷;對交通設施利用者的行為進(jìn)行合理的分析和預測，從而有利于實(shí)現交通流量的時(shí)空分布均衡，緩解擁擠和環(huán)境污染;

·公共交通優(yōu)先，通過(guò)對城市公交車(chē)輛的定位和運營(yíng)管理監控，對接近路口的公共交通工具實(shí)行優(yōu)先信號，保證其行駛的連續性，提高路網(wǎng)的交通容量;

·交通信號優(yōu)化和智能控制，通過(guò)實(shí)時(shí)交通控制效果評估，優(yōu)化信號控制參數，改進(jìn)交通控制模型，并改善交通路口和路段的智能渠化功能，提高道路基礎設施和資源的利用率，減少交通擁擠;

·交通信息發(fā)布，為出行者提供各種交通信息，以便出行者進(jìn)行出行時(shí)間、交通方式和交通路線(xiàn)的選擇，使他們能夠快捷、方便、安全地到達出行目的地;

·本系統還可應用于交通運營(yíng)管理的車(chē)輛動(dòng)態(tài)調度、車(chē)輛安全管理、被盜車(chē)輛搜索定位，以及車(chē)輛行駛狀況的動(dòng)態(tài)記錄等。

結論

本文簡(jiǎn)要分析了交通車(chē)輛檢測技術(shù)和交通控制基本參數，介紹了基于無(wú)線(xiàn)定位技術(shù)的車(chē)輛檢測系統的總體設計思路，并研究了其在智能交通控制領(lǐng)域的基本應用，相信隨著(zhù)動(dòng)態(tài)交通信息系統的發(fā)展和推廣，以及業(yè)界在交通控制理論、模型、技術(shù)和設備的研究開(kāi)發(fā)?？梢灶A見(jiàn)，本文所述的技術(shù)在智能交通控制領(lǐng)域中具有廣闊的應用前景。