論無線網絡技術在智能交通系統中的應用

蘇舟

【摘 要】無線網絡是一種融合短程無線通訊技術、逐漸被用于智能交通系統等需要數據采集與檢測的相關領域。可為智能交通系統的信息采集提供一種有效手段，可監測路口各個方向上的車輛，根據監測結果，改進簡化、改進信號控制算法，提升通行速率，減少城市擁堵，提高交通效率。

【關鍵詞】無線網絡；智能交通系統；技術應用

一、系統設計

（一）設計目的

2014年，云南省人民政府出臺了《關于城市優先發展公共交通的實施意見》（云政發〔2014〕48號），提出“1、推行智能服務管理，由省交通運輸廳牽頭建設全省統一的集出行查詢、運營調度、運行監控、站點和停車場（站）管理、應急處置于一體的城市公共交通綜合信息平臺，實現智能化公共交通服務，提升行業整體服務水平。到2015年，全省公交車輛安裝GPS車載終端實現全覆蓋。2、‘一卡通服務，各級城市人民政府要加快建設城市公共交通移動支付系統，力爭到‘十二五末建成‘一卡通統一結算平臺，并加快推廣普及‘一卡通在城市公共交通、軌道交通、出租汽車等交通方式中的應用，方便乘客出行，逐步實現跨城市域‘一卡通的互聯互通”。在此環境下，開展無線網絡技術在智能交通系統中的應用研究迫在眉睫。本文擬通過對云南省昆明市的實際研究分析，設計一個依賴城市現有公交網絡，基于GPS提供路況信息、公交站牌預報，并能進行交通信號燈的實時控制、交警指導、最佳路徑推薦、大屏顯示、短消息提醒等的智能交通系統。同時結合云南省“七彩云南智慧出行”系統，推進城市公共交通與其他運輸方式間的信息共享和互聯互通工作，通過行業公開標準接口支持公共交通以及與公路、民航、火車等其他交通形式的信息交換共享，拓展城市公共出行信息發布手段，實現在鐵路、民航、公路運輸樞紐和場站實時發布綜合運輸運營動態信息，為公眾提供全方位的出行信息服務。

近年來，國內外學者對智能交通系統的研究較多，取得了一定成果。然而國內的科研成果大多集中在公交監控管理領域，目的是提供公共交通信息的發布與控制，在智能分流、智能控制和干預上稍顯不足；而實際運營的城市交通網絡，大多以安裝在路口的高清探頭、設在監控中心的大型監控設備為基礎收集路況信息，然后進行堵情分析，其缺點是人力、物力等各方面開支較大、系統分析代價較高。我單位一直從事公路、橋梁的科研、設計、檢測及汽車運用，計算機技術和交通工程等方面的研究，在公路建設和智能運輸領域擁有較高的專業技術水準和一支高水平的科研隊伍，本人開展無線網絡技術在智能交通系統中的應用，為云南省交通運輸行業的發展提供理論基礎及強有力的技術保障，也為全國提供借鑒的經驗。

（二）總體設計

主控中心可將分流解堵信號發送到交警手持設備，指導交警排堵，也可按照道路優化方案直接控制交通信號燈以疏導交通，通過短消息模塊將路況信息發布到全市司機手機上，將實時路況信息顯示到設置在全市主要路段的顯示大屏上，并將相關服務提供到Internet上，從而達到指導公眾選擇路徑、提高路網利用率的目的。

二、硬件設計

（一）公交車模塊設計

公交車模塊主要是根據GPS測量出位置、速度等信息，并通過無線方式發送到ITS主控中心，公交車模塊是主控中心主要的數據來源。公交車系統涵蓋城市主要交通網絡，而且線路穩定，所以通過公交車收集數據經濟、有效、可靠，較之高清探頭的定點方式，其具有成本低、易于安裝、覆蓋面廣的特點。

嵌入式微控制器是公交車模塊的核心。一方面對GPS接收模塊收到的GPS定位測速信息進行處理打包，并將位置、速度等數據通過無線通信模塊發送到主控中心；另一方面，對無線通信模塊從主控中心收到的信息進行處理后交LED顯示模塊、語音提示模塊使用。

（二）公交站牌模塊設計

公交站牌模塊用于公交車站，通過LED顯示本站各線路公交車的預計到站時間等信息。無線通信模塊用來接收從ITS主控中心發送來的路況信息、公交車輛運營信息等。

（三）顯示大屏模塊

本模塊設計類似于公交站牌模塊，不同之處在于顯示大屏并非安裝在公交車站，而是放置在全市主要路段，供公眾了解當前全市主要的路況信息以及該大屏所在位置附近的路況信息。通過它達到指導交通、分流疏導的目的。

（四）其他設備接入

目前我國很多地區的公安、交警、消防都配有專用手持設備或通信設備。本系統利用現有設備，并在此基礎上進行功能擴展設計。

1.交警手持設備：交警通過手持設備與ITS主控中心相連，主控中心根據交警所在位置，將路況信息、解堵優化方案等顯示給交警，指導交警指揮交通。

2.交通信號燈：每一個交通信號燈的時間設置，都可能影響車流的急緩，影響道路交通的暢通。所以，ITS主控中心可以直接將分析優化的解堵方案顯示為某個或某幾個信號燈的控制。通過主控中心的數據來進行相關交通信號燈的設置是非常高效的。

3.特殊通道設備：為119消防車、120急救車、110警車等開設的特殊通道設備。這些車輛具有很強的時間約束性，晚一分鐘，損失就不可想象。當前的車輛讓行制度無法避免消防車、急救車運行途中因闖紅燈等原因出現交通事故，而且一旦遇堵，這些車輛也無法前進。

4.短消息模塊：根據實時路況情況，將主要線路信息發送給出租車、本市私家車車主，目前武漢等地已開展此服務，有很好的指導分流作用。

三、ITS主控中心軟件設計

ITS主控中心是本系統的核心所在，它接收來自公交車模塊的信息，結合GIS地圖信息，通過分析處理，形成路況信息、最佳路徑推薦、道路優化排堵方案等，ITS主控中心采用經典三層架構設計，即分為表示層、邏輯層和數據層。

表示層主要負責顯示應用，這里主要包括通過Internet接入的公眾瀏覽器訪問、公交車模塊的車載應用、公交站牌信息顯示、顯示大屏顯示、短消息提醒，還包括交警手持設備、特殊通道設備等的接入應用以及信號燈控制等。

邏輯層是三層架構的關鍵，該層通過數據層獲取數據資源，完成整個系統所需的業務邏輯計算能力，并為表示層提供服務。其核心是通過通信模塊進行數據收集與處理，形成路況信息，并依據路況信息形成優化排堵方案、兩地之間最佳路徑等。

四、系統功能實現

（一）數據收集分析功能實現

數據收集功能主要是從公交車模塊收集位置、速度等信息以供ITS主控中心分析路況信息，并據此形成道路優化方案、最佳路徑推薦等功能，是其他分析應用功能的基礎。

（二）道路優化功能實現

道路優化功能主要是為防堵排堵設計，依據路況信息進行動態分析，采取遺傳算法進行路況優化，并按照優化結果通過信號燈控制、交警手持設備通知、顯示大屏顯示、短消息提醒等方式疏導人流、車流，也將實時信息發布到Internet以及公交站牌。

（三）其他功能實現

運行時間預測功能主要是根據數據庫中的即時路況信息、當前車輛的速度及歷史速度數據，結合GIS數據庫的路程信息，計算出公交車運行到下一站所需的時間。

最佳路徑推薦是根據GIS數據庫的地圖信息，在運行時間預測功能的基礎上，結合用戶提供的約束條件等，根據優化算法計算出時間、路程長度不同的多種組合方案供用戶選擇。

五、結束語

綜上所述，無線網絡技術應用在交通信號控制領域既靈活又方便，組網型式也多樣，基本不受環境的影響。甚至可以在移動交通指揮車上借助無線網絡對路口交通信號進行控制。

【參考文獻】

[1]陳軼博.智能視頻監控系統的設計與實現[D].大連海事大學，2008.