基于GPS技術(shù)的實時路況系統(tǒng)設(shè)計

王燚堂

摘 要

本文主要研究內(nèi)容為對汽車GPS數(shù)據(jù)在道路上的數(shù)量、空間分布及速度數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，然后對車輛數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，做出租車道路匹配，周期性地按道路路段對汽車數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算，得到道路的實時路況信息，達(dá)到了解某一道路上汽車的運行情況，從而得到道路的通行路況情況。

【關(guān)鍵詞】GPS 交通流量 實時路況

基于GPS技術(shù)的實時路況系統(tǒng)可以針對道路交通情況進(jìn)行實時的檢測，根據(jù)實際情況，本實時路況系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)為：

（1）根據(jù)目前各大城市大多數(shù)汽車裝載了GPS設(shè)備，這些GPS數(shù)據(jù)由相關(guān)單位進(jìn)行收集匯總，然后發(fā)送給本系統(tǒng)。

（2）把有效數(shù)據(jù)與地圖道路數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，把每輛汽車進(jìn)行準(zhǔn)確的道路定位。

（3）把汽車數(shù)據(jù)匹配到地圖數(shù)據(jù)完成后，需要對某一道路的汽車數(shù)量進(jìn)行計算。計算得出汽車在道路上的數(shù)量，進(jìn)而得出某些道路的交通情況。

（4）將計算得到的結(jié)果發(fā)布給汽車公司或需要這些數(shù)據(jù)的交通管理服務(wù)等部門。

根據(jù)上文對系統(tǒng)設(shè)定的目標(biāo)，系統(tǒng)主要完成下面一些功能。本系統(tǒng)是實時將汽車GPS數(shù)據(jù)接入，并周期性地進(jìn)行分析運算，得到道路汽車流量信息并發(fā)布。系統(tǒng)體系圖如圖1所示。

1 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

本系統(tǒng)的體系主要有如下一些方面組成：分別是汽車GPS數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送，汽車數(shù)據(jù)的接收服務(wù)器、數(shù)據(jù)計算服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲服務(wù)器，汽車數(shù)據(jù)發(fā)布，發(fā)布對象對有線網(wǎng)絡(luò)用戶、手機(jī)用戶和交管中心等部門。

體系的流程為汽車GPS接收器通過GPS衛(wèi)星發(fā)出的定位數(shù)據(jù)，對汽車本身的數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，然后通過GPS發(fā)送裝置把之前接收的數(shù)據(jù)發(fā)送給本系統(tǒng)的服務(wù)器。通過本系統(tǒng)對汽車數(shù)據(jù)在道路交通流量中定位與計算，得出汽車的路況流量信息。

系統(tǒng)模塊主要由三大部分組成，如圖2所示。

2 系統(tǒng)模塊詳細(xì)設(shè)計

2.1 汽車數(shù)據(jù)接收模塊設(shè)計

汽車數(shù)據(jù)接收模塊中實現(xiàn)了汽車數(shù)據(jù)發(fā)送、轉(zhuǎn)換與接收接口，采用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，通過標(biāo)準(zhǔn)的接口進(jìn)行統(tǒng)一格式數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

汽車數(shù)據(jù)接收模塊采用汽車數(shù)據(jù)源支持的方式接收數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)規(guī)格進(jìn)行解析，然后將接收的汽車數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為通用的格式在內(nèi)存中緩存，并采用固定的格式協(xié)議，發(fā)送給實時路況計算軟件。

汽車流量計算系統(tǒng)采用Socket在線接受方式。Socket在線接入服務(wù)，網(wǎng)絡(luò)連接方式包括TCP傳輸控制協(xié)議的Socket連接的方式通訊，通常采用用戶現(xiàn)行的方式。

完成接收模塊流程設(shè)計之后，對接收模塊的算法進(jìn)行設(shè)計，解析數(shù)據(jù)格式，判斷解析數(shù)據(jù)是否正確。如果解析正確的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，提取有效數(shù)據(jù)，因為只有有效數(shù)據(jù)才會參與運算。對有效的數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的加密，存儲備份，為下一階段的數(shù)據(jù)計算做好準(zhǔn)備。

2.2 汽車數(shù)據(jù)計算模塊設(shè)計

實時路況計算軟件采用內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)通訊方式，接收汽車數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式數(shù)據(jù)，做汽車道路匹配，周期性地對汽車進(jìn)行分析計算，得到道路的交通狀態(tài)信息，用于后面的發(fā)布應(yīng)用。

根據(jù)整體結(jié)構(gòu)圖中數(shù)據(jù)計算模塊的功能，對數(shù)據(jù)計算模塊進(jìn)行了如下設(shè)計。包括汽車數(shù)據(jù)與地圖數(shù)據(jù)匹配、匹配后數(shù)據(jù)計算、汽車路況數(shù)據(jù)緩存、汽車計算完成后的數(shù)據(jù)存儲。

交通狀態(tài)判別部分是系統(tǒng)的核心，最主要是保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性。道路匹配根據(jù)汽車的GPS位置、歷史的行駛情況，在道路中確定當(dāng)前行駛的最大可能性的道路，并確定汽車在當(dāng)前道路中的位置。

模式包括：正常行駛、等待紅綠燈、堵車等。積累一些通常的模式模型樣本，做篩選和匹配，符合模式特征的，進(jìn)入相應(yīng)的處理環(huán)節(jié)，提高路況的計算精度。

汽車數(shù)據(jù)計算的流程設(shè)計主要原則是保證汽車數(shù)據(jù)與道路匹配的準(zhǔn)確性，按照道路分組汽車數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，道路上汽車數(shù)量計算的準(zhǔn)確性。然后進(jìn)行計算后數(shù)據(jù)的存儲。

路況的結(jié)果計算后，可以參考?xì)v史路況數(shù)據(jù)，其它路況數(shù)據(jù)源的路況數(shù)據(jù)，或者結(jié)合人工干預(yù)的信息，對計算結(jié)果進(jìn)行再次判別和糾正。

2.3 汽車數(shù)據(jù)發(fā)布模塊設(shè)計

把汽車原始數(shù)據(jù)進(jìn)行計算后，把數(shù)據(jù)以統(tǒng)一的格式發(fā)布給需求方。并把數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。同時能對歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行條件查詢。實時路況發(fā)布，支持歷史數(shù)據(jù)的查詢發(fā)布、實時路況的發(fā)布兩種。歷史數(shù)據(jù)的查詢發(fā)布，根據(jù)用戶請求，在數(shù)據(jù)庫或歷史文件中取出相應(yīng)的路況發(fā)布出去。

3 汽車流量計算系統(tǒng)整體數(shù)據(jù)流程設(shè)計

根據(jù)上面的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，下面設(shè)計出系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流程，按照接收數(shù)據(jù)以后，系統(tǒng)完成數(shù)量流向的順序，主要完成從數(shù)據(jù)的接收，到數(shù)據(jù)的計算，最后數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)布的流程進(jìn)行了如下的設(shè)計。

3.1 汽車數(shù)據(jù)的接收

汽車數(shù)據(jù)接收軟件采用汽車數(shù)據(jù)源支持的方式接收數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)規(guī)格進(jìn)行解析，并經(jīng)過數(shù)據(jù)的初步篩選，然后將接收的汽車數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為通用的格式在內(nèi)存中緩存，并轉(zhuǎn)換為自定義的固定格式協(xié)議，用自定義的標(biāo)準(zhǔn)Socket通訊的方式發(fā)送給系統(tǒng)計算模塊。

3.2 汽車數(shù)據(jù)計算

汽車數(shù)據(jù)計算模塊根據(jù)數(shù)據(jù)接收模塊得到的有效數(shù)據(jù)，對這些有效數(shù)據(jù)與電子地圖進(jìn)行匹配，通過有效的算法，使得匹配結(jié)果更加準(zhǔn)確。然后對某一道路上的汽車的速度進(jìn)行計算。得出計算結(jié)果保存到數(shù)據(jù)庫中。

3.3 汽車路況發(fā)布

實時路況發(fā)布，支持歷史數(shù)據(jù)的查詢發(fā)布、實時路況的發(fā)布。歷史數(shù)據(jù)的查詢發(fā)布，根據(jù)用戶請求，在數(shù)據(jù)庫或歷史文件中取出相應(yīng)的路況發(fā)布出去。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)流過程如圖2所示。

4 結(jié)論

基于GPS技術(shù)的實時路況系統(tǒng)的設(shè)計為主要模塊設(shè)計及數(shù)據(jù)流程設(shè)計，并對系統(tǒng)分析設(shè)計總體思路做了簡單的描述。整體的分析設(shè)計分成三個階段：數(shù)學(xué)模型建立階段、業(yè)務(wù)邏輯模型建立階段和模型整合與完善階段。并對數(shù)據(jù)的汽車數(shù)據(jù)接收、汽車數(shù)據(jù)計算、汽車數(shù)據(jù)發(fā)布三個模塊內(nèi)容分別進(jìn)行了闡述。

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作者單位

北京衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院 北京市 100053endprint