基于無線定位技術(shù)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)及應(yīng)用

隨著城市經(jīng)濟(jì)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(qiáng)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(duì)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(tǒng)主要完成交通信息和數(shù)據(jù)的采集、融合、處理、分析判斷、輔助決策、執(zhí)行和控制、交通信息的發(fā)布，以及執(zhí)行和控制效果的評(píng)估等功能，靜態(tài)交通數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)交通信息和交通態(tài)勢(shì)是系統(tǒng)重要輸入，其采集和處理的完整性、實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性是系統(tǒng)的關(guān)鍵。

目前的交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息的采集一般采用交通車輛檢測(cè)器，主要包括環(huán)形線圈檢測(cè)器、超聲多普勒檢測(cè)器、紅外檢測(cè)器、微波交通檢測(cè)器和視頻車輛檢測(cè)器等，通過對(duì)檢測(cè)區(qū)域或斷面車輛的檢測(cè)進(jìn)行交通流量、點(diǎn)車速、路段平均車速、道路占有率以及交通擁擠和事故等的測(cè)量、預(yù)測(cè)和計(jì)算，由交通控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)、線、面等層面的交通控制和協(xié)調(diào)，最終體現(xiàn)在路口交通信號(hào)參數(shù)的微調(diào)，進(jìn)而影響路段車輛運(yùn)行時(shí)間;然而，對(duì)于中國城市混合交通的現(xiàn)狀，這些檢測(cè)手段存在數(shù)據(jù)誤差/偏差大、響應(yīng)周期長(zhǎng)、使用條件適應(yīng)性差等問題，特別是難以滿足提供交通控制效果評(píng)估的參數(shù)需求。

本文提出的基于無線定位技術(shù)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)將通過在實(shí)用道路交通設(shè)施頻率高、能反映交通特征的出租車和公交車上部署車載移動(dòng)定位裝置，將其作為動(dòng)態(tài)交通參數(shù)采集車輛，測(cè)量車輛實(shí)時(shí)地理坐標(biāo)，計(jì)算車輛行駛速度，并結(jié)合智能交通地理信息系統(tǒng)，為交通控制提供實(shí)時(shí)交通信息、交通態(tài)勢(shì)和交通評(píng)估參數(shù)等。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于無線定位技術(shù)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)主要由安裝在動(dòng)態(tài)檢測(cè)車輛車載設(shè)備、城市交通指揮平臺(tái)、交通運(yùn)輸管理中心(出租車、公交)的管理平臺(tái)，以及數(shù)據(jù)通信平臺(tái)等組成，車載設(shè)備設(shè)計(jì)為具有定位和通信功能的嵌入系統(tǒng)終端設(shè)備。本系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要包括無線定位技術(shù)、地理信息技術(shù)、交通控制技術(shù)、無線通信技術(shù)、嵌入系統(tǒng)和嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)等。

定位方案選擇

目前主要無線定位系統(tǒng)包括：以歐洲伽利略系統(tǒng)、美國GPS系統(tǒng)、俄羅斯GLONASS系統(tǒng)，以及中國北斗系統(tǒng)為代表的空間定位系統(tǒng);(2)以主要移動(dòng)通信運(yùn)營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(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)(3);基于無線廣播技術(shù)智能開發(fā)的交通信息導(dǎo)航定位平臺(tái)，例如歐洲RDS-TMC(Traffic Message Channel)系統(tǒng)。

從系統(tǒng)的實(shí)用性、成熟性和技術(shù)先進(jìn)性，項(xiàng)目投資成本以及長(zhǎng)期使用成本等方面考慮，建議本系統(tǒng)選擇TMC(Traffic Message Channel)定位方案，同時(shí)在廣播系統(tǒng)的配合下完成城市智能交通定位導(dǎo)航系統(tǒng)的建立。另外，從定位精度、響應(yīng)周期和車輛運(yùn)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(xiàn)慣性定位作為補(bǔ)充手段。

通信方案選擇

車載設(shè)備與交通運(yùn)營管理中心、交通指揮中心之間的通信可以通過公共移動(dòng)通信平臺(tái)、專用無線集群通信平臺(tái)，或者改造現(xiàn)有的車載通信設(shè)備，建議采用后兩者;交通運(yùn)營管理中心和交通指揮中心之間應(yīng)采用專用的或租用的高速通信鏈路。

車載設(shè)備的設(shè)計(jì)

車載設(shè)備主要由CPU、RDS模塊、加速度傳感器、顯示和輸入單元、數(shù)據(jù)交換單元和電源管理單元等組成。應(yīng)用軟件主要完成RDS數(shù)字廣播信息的解碼、信息提取、車輛定位、車輛運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算、交通信息和調(diào)度信息顯示、輸出等功能。

交通指揮中心

為實(shí)現(xiàn)TMC(Traffic Message Channel)系統(tǒng)功能，交通管理部門應(yīng)協(xié)調(diào)相關(guān)單位，進(jìn)行城市調(diào)頻廣播系統(tǒng)智能升級(jí)改造，建立城市智能交通定位導(dǎo)航系統(tǒng)平臺(tái)，同時(shí)應(yīng)完成：

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

·建立數(shù)據(jù)處理平臺(tái)，完成交通參數(shù)采集車輛的實(shí)時(shí)地理坐標(biāo)、車輛行駛速度等的數(shù)據(jù)采集，采用智能搜索和多策略數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，結(jié)合城市交通地理信息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)交通控制系統(tǒng)所需的實(shí)時(shí)交通信息、交通態(tài)勢(shì)和交通評(píng)估參數(shù)等的提取、分析、處理等;

·建立綜合接入平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)與城市調(diào)頻廣播系統(tǒng)、交通運(yùn)輸管理中心(出租車、公交)的調(diào)度和通信平臺(tái)，以及城市交通控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信、信息交換和發(fā)布等;

·建立綜合信息顯示系統(tǒng)。

系統(tǒng)應(yīng)用

基于無線定位技術(shù)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)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(shì)和交通評(píng)估參數(shù)等，同時(shí)經(jīng)過適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展設(shè)計(jì)，也可以應(yīng)用于如下方面：

·動(dòng)態(tài)路徑誘導(dǎo)，基于主動(dòng)引導(dǎo)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，從而使車輛行走更方便、快捷;對(duì)交通設(shè)施利用者的行為進(jìn)行合理的分析和預(yù)測(cè)，從而有利于實(shí)現(xiàn)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，通過對(duì)城市公交車輛的定位和運(yùn)營管理監(jiān)控，對(duì)接近路口的公共交通工具實(shí)行優(yōu)先信號(hào)，保證其行駛的連續(xù)性，提高路網(wǎng)的交通容量;

·交通信號(hào)優(yōu)化和智能控制，通過實(shí)時(shí)交通控制效果評(píng)估，優(yōu)化信號(hào)控制參數(shù)，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(chǔ)設(shè)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的選擇，使他們能夠快捷、方便、安全地到達(dá)出行目的地;

·本系統(tǒng)還可應(yīng)用于交通運(yùn)營管理的車輛動(dòng)態(tài)調(diào)度、車輛安全管理、被盜車輛搜索定位，以及車輛行駛狀況的動(dòng)態(tài)記錄等。

結(jié)論

本文簡(jiǎn)要分析了交通車輛檢測(cè)技術(shù)和交通控制基本參數(shù)，介紹了基于無線定位技術(shù)的車輛檢測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思路，并研究了其在智能交通控制領(lǐng)域的基本應(yīng)用，相信隨著動(dòng)態(tài)交通信息系統(tǒng)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(shè)備的研究開發(fā)?？梢灶A(yù)見，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(yīng)用前景。