GPS和射頻識別兩種技術(shù)在智能公交管理中的結合應用

一、概述

　　隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，城市建設規模與日俱進(jìn)，城市交通問(wèn)題日益凸顯，已成為嚴重制約許多大中城市發(fā)展的重點(diǎn)問(wèn)題之一。大力、優(yōu)先發(fā)展公共交通．實(shí)現數字化、智能化城市交通管理，提高公共交通運營(yíng)管理效率和社會(huì )服務(wù)水平，符合目前中國國情下的現代化大城市發(fā)展趨勢。

　　目前，國內大多數大城市的公交車(chē)智能管理調度模式單一采用車(chē)載GPS衛星定位技術(shù)，也有少部分城市單一采用了射頻識別技術(shù)。這兩種技術(shù)的采用都是由靜態(tài)監管向動(dòng)態(tài)監管，人工管理向自動(dòng)管理的轉變，是公共交通管理進(jìn)步的表現，但是這兩種技術(shù)的采用都存在各自鮮明的優(yōu)勢與不足之處，應用效果并不十分理想。

　　下面分別通過(guò)對GPS、射頻識別兩種技術(shù)在公交領(lǐng)域的應用進(jìn)行分析，并討論兩種技術(shù)結合使用，從而試想提高公交智能化管理的可能性。
　　

二、GPS技術(shù)及其在公交領(lǐng)域引用的優(yōu)缺點(diǎn)

　　GPS又稱(chēng)為全球定位系統(Global PositioningSystemGPS)，由空間星座、地面控制和用戶(hù)設備等三部分構成，其基本定位原理是：衛星不問(wèn)斷地發(fā)送自身的星歷參數和時(shí)間，信息用戶(hù)接收到這些信息后經(jīng)過(guò)計算機輔助，求出接收機的三維位置、三維方向以及運動(dòng)速度和時(shí)間信息。GPS系統具有以下主要特點(diǎn)：全天候、多功能、操作簡(jiǎn)便和應用范圍廣泛等。

　　(一)在公交領(lǐng)域應用的優(yōu)點(diǎn)

　　GPS技術(shù)目前在車(chē)載方面的應用已經(jīng)比較成熟，已具備了快速、高效、準確地提供點(diǎn)、線(xiàn)、面要素的精確三維坐標，且具有全天候、高精度、自動(dòng)化、效益高等優(yōu)點(diǎn)。公交智能化管理對GPS技術(shù)的運用主要體現在車(chē)輛自動(dòng)定位、行駛信息引導和電子站牌等子系統上面，前面闡述的GPS主要特點(diǎn)正符合公交智能化管理技術(shù)運用的需求。對于新發(fā)展起來(lái)的大中城市，公共交通基礎設施比較完善，城市道路、樓距比較寬，高架橋和隧道相應也就比較少，GPS系統調度靈活，知情能力和應變能力強的優(yōu)勢就充分地體現了出來(lái)，完全可以達到實(shí)時(shí)掌握車(chē)輛行為狀態(tài)的管理要求。

　(二)在公交領(lǐng)域應用的缺點(diǎn)

　　我國目前歷史比較悠久而且經(jīng)濟水平比較高的大城市，例如北京、上海、廣州等，經(jīng)過(guò)三十多年來(lái)的城市建設后，市區高層建筑林立，高架路橋密集，隧道也越來(lái)越多，公交車(chē)作為城市公共交通主力軍，穿梭于這些地方是必須的，而GPS衛星定位在碰到高層建筑比較多和密集的路段時(shí)信號衰弱嚴重，在有高架路橋或者隧道遮擋時(shí)沒(méi)信號，都會(huì )導致GPS系統信號不穩定甚至無(wú)法正常工作。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，廣州市是建筑密度大、樓層高，高架路橋和隧道非常多的典型大城市，目前廣州市部分公交公司建設使用的公交GPS智能調度管理系統，一旦行使經(jīng)過(guò)高架路橋底層、隧道，或者?？吭诟呒苈窐蚋浇徽军c(diǎn)上客，進(jìn)入分層人車(chē)分流樞紐公交站場(chǎng)的公交車(chē)輛，就碰到過(guò)這種信號不穩定或者沒(méi)信號的問(wèn)題，也就使得調度中心無(wú)法得知公交車(chē)此時(shí)的行為狀態(tài)了。
　　

三、射頻識別技術(shù)及其在公交領(lǐng)域應用的優(yōu)缺點(diǎn)

　　射頻識別技術(shù)[Radio Frequency[dentification，縮寫(xiě)簡(jiǎn)稱(chēng)為III)(欲了解更多?請見(jiàn)本期【科技“生詞”解釋】)1是通過(guò)射頻信號自動(dòng)識別目標對象并獲取相關(guān)數據，由射頻卡、讀卡器和信號發(fā)射天線(xiàn)三個(gè)基本部分組成。其工作原理是：當射頻卡進(jìn)入收發(fā)天線(xiàn)區域后，發(fā)出的加密載波信號被天線(xiàn)接收，經(jīng)RFID射頻讀卡器裝置接收處理后，向通信模塊發(fā)送獲取的卡信息。

　　(一)在公交領(lǐng)域應用的優(yōu)點(diǎn)

　　采用射頻識別技術(shù)主要目的在于實(shí)現不停車(chē)遠距離自動(dòng)識別，實(shí)時(shí)定點(diǎn)采集公交車(chē)輛進(jìn)出站和通過(guò)信息采集點(diǎn)，快速確定公交車(chē)輛所處位置。其主要優(yōu)點(diǎn)有：車(chē)載射頻卡與讀卡器基本都采用了雙向交互的無(wú)線(xiàn)數據通信方式，通信技術(shù)穩定、可靠，誤碼率極低。載波信號穿透力、繞射力極強和信息防沖撞功能非常好，車(chē)載射頻卡可固定安裝在車(chē)輛的金屬、非金屬、玻璃等物體表面，安裝位置基本不受限制，讀卡器可同時(shí)識別多輛并排、串道、跨線(xiàn)、爬頭等不按規定行走的車(chē)載卡。車(chē)載射頻卡和讀卡設備的感應范圍和通過(guò)速度也可根據管理需要進(jìn)行靈活調整。

　　(二)在公交領(lǐng)域應用的缺點(diǎn)

　　射頻識別技術(shù)在公交領(lǐng)域應用的缺點(diǎn)主要體現于只能在固定點(diǎn)進(jìn)行數據采集，其技術(shù)的“點(diǎn)式定位”方式具有較強的局限性，相對于采用GPS技術(shù)來(lái)說(shuō)，在靈活性方面就落后了。如果密集安裝數據采集設備，資金投入將相當大，建成后的維護成本也非常昂貴；如果數據采集設備太少，感應范圍沒(méi)有全面覆蓋，也就無(wú)法實(shí)現感知車(chē)輛在道路上行駛的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。

　　
四、通過(guò)GPS和RFID兩種技術(shù)的結合來(lái)提高公交智能調度管理系統的可靠程度

　　公交智能調度管理系統可以采用GPS技術(shù)和射頻識別技術(shù)相結合的設計方案。因為目前GPS信號的覆蓋范圍已經(jīng)比較廣，所以可采用以GPS衛星定位系統為主，射頻識別技術(shù)為輔的方式。根據上面這兩種技術(shù)在公交領(lǐng)域應用優(yōu)缺點(diǎn)的分析，可以利用射頻識別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)來(lái)彌補GPS技術(shù)運用的缺點(diǎn)。調度指揮中心后臺管理子系統第一采用數據信息來(lái)自于GPS子系統，第二采用數據信息則來(lái)自于射頻識別子系統。在有充分數據信息來(lái)源的前提下，公交智能調度管理系統的可靠性也將得到較好的提高。系統主要框架構成設想大致如下：

　　(一)公交車(chē)載設備

　　公交車(chē)上面同時(shí)安裝一套GPS設備和一張射頻卡，目前市場(chǎng)上一張射頻卡的價(jià)格大概在50～80元不等，相對于車(chē)載GPS設備的價(jià)格，是非常低廉的，對于提高系統可靠性來(lái)說(shuō)，這筆投資是非常值得的。

　　(二)射頻信息采集傳輸設備

　　主要安裝在GPS信號無(wú)法覆蓋或者比較弱區域的適當位置，設備由射頻收發(fā)天線(xiàn)、讀卡器和通信模塊構成。其工作原理是：當車(chē)載射頻卡進(jìn)入收發(fā)天線(xiàn)區域后，車(chē)載射頻卡發(fā)出的加密載波信號被天線(xiàn)接收，經(jīng)RFID射頻讀卡器裝置接收處理后，向通信模塊發(fā)送獲取的車(chē)載射頻卡信息。通信模塊通過(guò)GSM／GPRS／CDMA無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )方式與遠端的讀卡服務(wù)器建立通信連接，將接收到的卡號、時(shí)間、地址信息傳送到調度中心。

　　通信模塊主要依托GsM／GPRs／CDMA等數字公眾網(wǎng)通信，具有IP地址設置、讀卡數據緩存／比對
E本地卡號限制過(guò)濾、遠程通信超時(shí)／異常告警、時(shí)鐘／卡號集／異常告警短信遠程設置等功能。鑒于數據通信的重要性，為確保無(wú)線(xiàn)通信的穩定性和可靠性，這里的通信模塊要求提供熱備份的GSM／GPRS／CDMA工作模塊為第二信道。

　　(三)調度指揮中心系統

　　調度指揮中心系統由網(wǎng)絡(luò )通訊設備、數據接收、存儲、分析、管理、發(fā)布服務(wù)器、大屏幕電視墻、客戶(hù)端管理計算機等設備組成。后臺管理子系統根據實(shí)時(shí)收到的各線(xiàn)路公交車(chē)輛運行的定位數據及狀態(tài)信息加以甄別和分析之后呈現出來(lái)，調度指揮中心管理人員可即時(shí)作出快速、合理的調度指令，同時(shí)往信息發(fā)布等子系統發(fā)布及時(shí)服務(wù)信息。對采集到的數據，后臺管理子系統自動(dòng)進(jìn)行匯總、統計，生成各種營(yíng)運報表等。

　
五、總結

　　針對我國目前一些大城市的公交車(chē)智能管理調度模式，在這里提出的通過(guò)GPS和RFID兩種技術(shù)的結合來(lái)提高公交智能調度管理系統的可靠程度，是嘗試將高科技手段更好地服務(wù)于城市公共交通數字化的一種設想。針對目前一些城市已經(jīng)建設的GPS公交智能調度管理系統。采用基于射頻識別技術(shù)的“點(diǎn)式定位”系統作為補充，既能提高車(chē)輛定位精度，提升公交系統企業(yè)的運營(yíng)效率和服務(wù)水平。又能克服GPS衛星定位系統在公交應用中的不足．減少資金投入。
　　交通是經(jīng)濟的動(dòng)脈，要用現代化科學(xué)技術(shù)改造傳統的公交產(chǎn)業(yè)，以信息化帶動(dòng)現代化。建設新型智能化。自動(dòng)化的公交調度管理系統，“公交優(yōu)先”政策符合我國目前國情，代表著(zhù)大多數人民群眾的利益，能最大限度地挖掘現有城市道路潛力，是政府交通管理部門(mén)解決城市交通問(wèn)題的重要途徑。把公交系統的管理和服務(wù)工作提高到新的水平，同時(shí)也就能夠協(xié)助政府職能部門(mén)實(shí)現對公交系統整體運行狀況進(jìn)行有效管理和總體規劃。