GPS在智能交通場(chǎng)景的應(yīng)用研究

摘 要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，人們的生活水平也得到了很大的提高，車輛日益增多，公共交通的發(fā)展也成為了越來(lái)越受關(guān)注的問(wèn)題。傳統(tǒng)交通管理系統(tǒng)的通訊方式主要是無(wú)線電通信，由調(diào)度員向駕駛員發(fā)出相應(yīng)的指令，而駕駛員在夜間或相對(duì)陌生的地方可能會(huì)出現(xiàn)迷路的情況，所以其在一定的程度上存在著很大的缺陷。目前，我國(guó)GPS在智能交通系統(tǒng)中得到成功應(yīng)用，提高了車輛運(yùn)行的安全性，增強(qiáng)處理突發(fā)事件的能力，具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：GPS；智能交通場(chǎng)景；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TN948.6；P228.4；U495 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2096-4706（2018）01-0010-04

Research on the Application of GPS in Intelligent Traffic Scene

ZHENG Zhiyong，SHEN Yiming，CHEN Lingfeng

（Guangdong Televehicle Information Technology Service Co.，Ltd.，Guangzhou 510510，China）

Abstract：With the continuous development of society，people's living standard has also been greatly improved，and the development of public transport has also become an increasing concern.The traditional traffic management system，the communication is the main way of radio communication，the dispatcher of the instructions issued to the driver，and the driver may be lost in place at night or relatively unfamiliar，so to a certain extent there exist defects. At present，China's GPS has been successfully applied in intelligent transportation system，which improves the safety of vehicle operation and enhances the ability of dealing with emergencies，which has significant social and economic benefits.

Keywords：GPS；intelligent traffic scene；application

0 引 言

GPS在智能交通場(chǎng)景中的應(yīng)用，推動(dòng)交通事業(yè)的快速發(fā)展。智能交通在我國(guó)有著很好的發(fā)展前景。智能交通采用先進(jìn)的電子信息技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、GPS技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、GIS技術(shù)、智能信號(hào)控制技術(shù)等，對(duì)傳統(tǒng)的交通運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行改造，從而使得運(yùn)輸設(shè)備系統(tǒng)化、信息交流的交互性和服務(wù)的廣泛化，從而使新型現(xiàn)代交通系統(tǒng)信息化、智能化。本文從多個(gè)方面來(lái)討論GPS在智能交通場(chǎng)景中的應(yīng)用，例如：從車輛的跟蹤系統(tǒng)、出行的規(guī)劃和導(dǎo)航、行程的線路設(shè)計(jì)、信息的查詢、緊急救援等方面來(lái)論述。

1 智能交通目前在我國(guó)的發(fā)展?fàn)顩r和未來(lái)的發(fā)展前景

我國(guó)的智能交通已經(jīng)發(fā)展20多年了，其在軟件開發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)造、技術(shù)創(chuàng)新上已經(jīng)有了很大程度的突破。在21世紀(jì)初期，在國(guó)家政策和政府管理的扶持下，智能交通已經(jīng)形成了多元化的投資體系和多角度的建設(shè)體系，在2008年的北京奧運(yùn)會(huì)中、2010年的上海世博會(huì)中，及其后開的廣州亞運(yùn)會(huì)中都廣泛的應(yīng)用到智能交通，并對(duì)其進(jìn)行了相應(yīng)的推廣，我國(guó)在與外國(guó)進(jìn)行交流中不斷的產(chǎn)生新的技術(shù)，也創(chuàng)造出多種合作模式，這也為智能交通的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的發(fā)展保障。

目前從各大城市發(fā)展的整體上來(lái)看，很多一線大城市的智能交通已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步。北京已經(jīng)建立了完善的交通管理系統(tǒng)，上海也實(shí)施了高架橋管理，青島也建立了公交的調(diào)度系統(tǒng)，以廣州智能交通為例，廣州建立了交通信息的溝通平臺(tái)，將各種型號(hào)的車都連接起來(lái)，利用每一輛車中的GPS系統(tǒng)，將所有的信息都傳輸?shù)浇煌ňC合溝通平臺(tái)中，也可以分析每一路段的實(shí)際情況，提供給每一位司機(jī)每條路的路況。廣州還建立了公路綜合管理示范項(xiàng)目，可以實(shí)時(shí)的對(duì)道路中的信息進(jìn)行收集、監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)危險(xiǎn)品運(yùn)輸車輛、長(zhǎng)途客運(yùn)以及城市公交、出租車和軌道交通的全過(guò)程監(jiān)控。

雖然當(dāng)前我國(guó)的智能交通已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，但其在實(shí)際發(fā)展的過(guò)程中仍然存在著很大的問(wèn)題，在技術(shù)上也存在著很大的缺陷，在產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)調(diào)上也存在著很多問(wèn)題。在具體應(yīng)用上可以借鑒西方成果的案例，取其精華，還可以通過(guò)與外國(guó)合作的方式去促進(jìn)其發(fā)展，一起探索智能交通發(fā)展的新模式。從另一個(gè)方面來(lái)說(shuō)，智能交通的發(fā)展也帶動(dòng)了導(dǎo)航的發(fā)展，隨著導(dǎo)航市場(chǎng)的發(fā)展，越來(lái)越多的企業(yè)都開始從事其發(fā)展和研究。如圖1所示。

總而言之，我國(guó)對(duì)智能交通的重視度不斷增強(qiáng)，我國(guó)的技術(shù)部也將其正式列為中國(guó)高技術(shù)開發(fā)和產(chǎn)業(yè)計(jì)劃的行列中，而且在未來(lái)會(huì)在多種領(lǐng)域上一起協(xié)調(diào)促進(jìn)其發(fā)展。

2 GPS在智能交通場(chǎng)景中的應(yīng)用

GPS的首要功能就是三維導(dǎo)航，GPS可以在海、路、空三個(gè)區(qū)域內(nèi)使用，無(wú)論是在汽車上還是在自行車中，甚至是步行者都可以使用GPS進(jìn)行導(dǎo)航。而汽車的導(dǎo)航定位系統(tǒng)也是以GPS為基礎(chǔ)發(fā)展出來(lái)的。

GPS的接收機(jī)去接收GPS衛(wèi)星的信號(hào)，從而形成GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，便可以得到精確的坐標(biāo)緯度、時(shí)間和速度等。為了使汽車的導(dǎo)航定位更準(zhǔn)確，一般會(huì)采用差分GPS技術(shù)。如果汽車行駛在隧道、高樓等由于遮擋物無(wú)法捕捉到GPS衛(wèi)星信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)就可以自動(dòng)的導(dǎo)入自律導(dǎo)航系統(tǒng)，這樣車速的感應(yīng)器就可以感知車輛的現(xiàn)行速度，通過(guò)微數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，利用速度和時(shí)間就可以算出其具體的位置，陀螺傳感器也可以直接感知到前方的方位，而陀螺儀還可以收集各種數(shù)據(jù)，哪怕車輛因?yàn)楦鼡Q輪胎而導(dǎo)致暫時(shí)性的停車，也可以正確的判斷出它所處的位置。

利用GPS衛(wèi)星導(dǎo)航和自律導(dǎo)航所測(cè)出的位置、時(shí)間、方向都會(huì)與實(shí)際的情況有一定的誤差，如果想要降低他們兩者的誤差，使地圖與實(shí)際情況的位置相符，就應(yīng)該采用地圖匹配的技術(shù)再加上一個(gè)地圖匹配的線路，在汽車行駛的過(guò)程中將路線和地圖上所顯示位置的誤差進(jìn)行相應(yīng)的匹配，并做出及時(shí)的修正。其次，地圖匹配線路還可以通過(guò)微調(diào)單元，對(duì)其程序進(jìn)行整理從而進(jìn)行快速的調(diào)整，使汽車中的電子圖得到正確的位置，并向駕駛員提供正確的行駛路線，而汽車中的LCD顯示器也是被用于顯示導(dǎo)航信息的顯示器。

如果可以將GPS系統(tǒng)與智能交通緊密的結(jié)合，與其內(nèi)部的電子地圖、無(wú)線通信系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，主要會(huì)涉及下面這些功能。如圖2所示。

2.1 車輛的跟蹤系統(tǒng)

汽車在行駛的過(guò)程中可以利用GPS定位系統(tǒng)和電子地圖確定出車輛的具體位置，也可以對(duì)其進(jìn)行任意的縮放，還原、換圖，還可以跟著車輛的行駛軌跡而移動(dòng)，使軌跡可以實(shí)時(shí)的顯示在屏幕中，可以實(shí)現(xiàn)多窗口、多車輛、多方位全面跟蹤，利用這些功能可以對(duì)重要的車輛和運(yùn)輸貨物進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。

2.2 路線的規(guī)劃和導(dǎo)航功能

在汽車導(dǎo)航中有一個(gè)重要的輔助功能就是計(jì)劃出行的道路，在這一輔助功能中最主要的是自動(dòng)線路規(guī)劃，其具體的操作過(guò)程是：駕駛員將自己行程的起點(diǎn)和終點(diǎn)輸入導(dǎo)航中，計(jì)算機(jī)軟件可以根據(jù)你輸入的目的地，根據(jù)你當(dāng)前的情況自動(dòng)設(shè)計(jì)出一條行駛最優(yōu)的路線，最優(yōu)路線中一般包括的行程標(biāo)準(zhǔn)有：用時(shí)最少，線路最簡(jiǎn)短，需要通過(guò)交叉交通的路口最少或者需等待紅綠燈數(shù)量最少等。

2.3 路程設(shè)計(jì)功能

這個(gè)功能主要的使用者是駕駛員，駕駛員可以根據(jù)自己的實(shí)際需求，自定義起點(diǎn)、終點(diǎn)、途經(jīng)點(diǎn)等，并設(shè)計(jì)出一條最優(yōu)路線，并且可以在多套方案中選擇自己喜歡的道路，自動(dòng)建立起線路庫(kù)。當(dāng)駕駛員把線路規(guī)劃好之后，顯示器就會(huì)把駕駛員設(shè)計(jì)好的線路顯示到電子地圖中，與此同時(shí)，它也會(huì)同步顯示出汽車行駛的途徑和行駛方法。

2.4 實(shí)時(shí)信息查詢功能

汽車的信息查詢功能非常實(shí)用，可以查詢與生活息息相關(guān)的地理位置，比如：旅游的觀光景點(diǎn)、當(dāng)?shù)氐馁e館、和一些醫(yī)院、建筑物等，使用者可以根據(jù)自己的需要選擇自己要查詢的地點(diǎn)。而查詢到的資料可能以文字或圖案或數(shù)字等方式展示出來(lái)，并會(huì)在電子地圖中顯示出其準(zhǔn)確的位置。與此同時(shí)，檢測(cè)中心可以利用其檢測(cè)查詢平臺(tái)對(duì)某一位置內(nèi)任意一個(gè)目標(biāo)所在的具體位置進(jìn)行查詢，而汽車需要的這些相關(guān)信息也會(huì)以數(shù)字的方式展現(xiàn)在電子地圖中，讓人們一目了然的了解其具體的位置，這一功能的應(yīng)用更方便了人們的出行，即使在陌生的地方也可以很快找到目的地。

2.5 緊急援助功能

當(dāng)駕駛員在行使的過(guò)程中出現(xiàn)險(xiǎn)情或發(fā)生一些緊急情況的時(shí)候，車輛所安裝的GPS定位系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)就會(huì)發(fā)揮他的作用，對(duì)車輛的現(xiàn)狀進(jìn)行緊急援助。在總監(jiān)控臺(tái)中其電子地圖會(huì)及時(shí)的顯示出需要求助的車輛的具體位置和相關(guān)的信息，與此同時(shí)，會(huì)及時(shí)自動(dòng)策劃出一個(gè)最優(yōu)的援助計(jì)劃，并做出相應(yīng)的報(bào)警和提示，讓值班的人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并給予相應(yīng)的救援，緊急援助功能在智能交通中的應(yīng)用使交通事故所產(chǎn)生的災(zāi)難性大大降低，為人們的駕駛又增加了一層保障。

2.6 交通信息實(shí)時(shí)采集功能

在智能交通管理數(shù)據(jù)中有一個(gè)重要的組成部分就是交通實(shí)時(shí)信息的采集功能。對(duì)于交通運(yùn)輸中的具體信息，比如：交通道路上的紅綠燈和行駛過(guò)程中的信號(hào)燈，步行街，轉(zhuǎn)向標(biāo)，禁止停車等圖標(biāo)，公路交通中的路況，車輛行駛的行道數(shù)，限速等關(guān)于汽車行駛的專項(xiàng)信息，他們?cè)谏钪薪?jīng)常會(huì)發(fā)生變化，掌握好這些交通基礎(chǔ)設(shè)施的位置和實(shí)時(shí)的變化，對(duì)交通管理和出行的道路規(guī)劃也要非常重要，在必要的時(shí)候就可以利用GPS準(zhǔn)確的采集信息，并對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)充。

2.7 交通流量的監(jiān)控功能

利用GPS定位系統(tǒng)實(shí)時(shí)的去收集道路發(fā)生的現(xiàn)狀和信息，還可以通過(guò)結(jié)合其他信息來(lái)分析當(dāng)前道路交通的情況，也為交通的態(tài)勢(shì)進(jìn)行多角度、多方面的分析，通過(guò)對(duì)其相關(guān)資料的分析，可以了解當(dāng)前路段實(shí)時(shí)車輛的流量，也可以為控制臺(tái)提供每一條路段的道路交通狀況，這樣可以使控制者更好的管理道路交通，大大避免了堵車等現(xiàn)象的發(fā)生，使行車更通暢。如圖3所示。

2.8 行車安全管理功能

通過(guò)GPS的定位，相關(guān)單位可以清楚的了解并分析出有哪些車輛有不安全的行為，它會(huì)對(duì)這些車輛進(jìn)行相應(yīng)的行車記錄。在這個(gè)基礎(chǔ)上，交管部門就會(huì)很方便對(duì)其加以批評(píng)和改教，對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的糾正。比如：壓線行駛，逆行，不按規(guī)定轉(zhuǎn)彎，超速等一些違反交通規(guī)則的事情發(fā)生，還有某些路段會(huì)限制某些車輛行駛等情況。還可以在每輛長(zhǎng)途運(yùn)輸車輛上安裝數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，時(shí)刻記錄車輛的位置數(shù)據(jù)，定期將數(shù)據(jù)下載到控制中心，可以查看車輛是否按預(yù)定軌跡接送貨物，以及途中停歇情況。

2.9 交通事故分析功能

利用GPS還可實(shí)現(xiàn)路況信息實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，電子安全保護(hù)，報(bào)警防劫等功能。在運(yùn)用系統(tǒng)中會(huì)保存GPS的相關(guān)信息，它可以將以前發(fā)生的交通事故重現(xiàn)出來(lái)，管理人員可利用當(dāng)時(shí)車輛的行駛路線、方向、速度等得出事故發(fā)生的原因，并且也加快了事故的確認(rèn)和處理，使受阻的路段盡快恢復(fù)通行，提高道路交通運(yùn)營(yíng)能力。交通事故分析功能大大解決了傳統(tǒng)的調(diào)監(jiān)控解決問(wèn)題時(shí)的不足，提高了交通事故評(píng)判的科學(xué)性和合理性。

2.10 話務(wù)指揮調(diào)度的功能

指揮中心可以監(jiān)測(cè)某一區(qū)域內(nèi)每一輛車輛的運(yùn)行狀況，并對(duì)被監(jiān)控車輛進(jìn)行合理調(diào)度和指揮。指揮中心也可隨時(shí)與被跟蹤目標(biāo)進(jìn)行通話并實(shí)行管理。通過(guò)話務(wù)指揮調(diào)度功能使更多車輛更規(guī)范的進(jìn)行駕駛，對(duì)出現(xiàn)的駕駛問(wèn)題也可以及時(shí)的進(jìn)行糾正。

3 結(jié) 論

總而言之，GPS的發(fā)展為智能交通的發(fā)展提供了很大的幫助，小到一個(gè)步行者，大到飛機(jī)、輪船，運(yùn)用GPS可以讓使用者快速到達(dá)目的地，可以減少不必要的繞行，提高效率以減少行程時(shí)間。當(dāng)一輛車安裝上GPS定位系統(tǒng)，便可以通過(guò)交通管理中心監(jiān)管到每一輛車的行駛，在這樣的管理下，也可以提高其車輛管理者的工作效率，并且還具有報(bào)警的功能，這也為人們安全出行提供相應(yīng)的保障，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和科技的進(jìn)步，GPS在智能交通中更進(jìn)一步的得到應(yīng)用，在未來(lái)GPS會(huì)在智能交通中發(fā)揮更大的作用。

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作者簡(jiǎn)介：鄭治勇（1978-），男，漢族，廣東梅州人，副主任，副高，碩士。研究方向：交通信息化；沈益明（1971-），男，漢族，江蘇無(wú)錫人，總經(jīng)理，工程師，經(jīng)濟(jì)師，本科。研究方向：交通信息化；陳凌峰（1971-），男，漢族，碩士，廣東技術(shù)師范學(xué)院工業(yè)中心工程師兼廣東道路信息發(fā)展有限公司技術(shù)顧問(wèn)。研究方向：交通信息化。