GPS技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用分析(doc10)-5頁word資料

1、GP限術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用分析交通系統(tǒng)是一個(gè)人、車、路及其環(huán)境綜合作用的復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)，因此，僅分別從人、車、路方面考慮以期徹底解決交通擁擠問題是不切實(shí)際的?，F(xiàn)在，人們開始從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，將人、車、路等因素綜合考慮，將現(xiàn)代通訊技術(shù)、控制技術(shù)等綜合運(yùn)用于運(yùn)輸系統(tǒng)管理：一方面使人、車等交通系統(tǒng)中的“節(jié)點(diǎn)”對系統(tǒng)狀況有充分了解，從而做出靈活的反映；另一方面使交通管理者能夠動態(tài)、實(shí)時(shí)地了解和監(jiān)控交通系統(tǒng)，使系統(tǒng)發(fā)揮最高效率，使“節(jié)點(diǎn)”和系統(tǒng)能夠智能交互，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的智能化，這就是智能交通系統(tǒng)（ ITS ，Intelligent Transportation System） 1 。車輛的位置是

2、ITS的重要信息。全球定位系統(tǒng)（GPS和地理信息（GPS相 結(jié)合可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地提供位置信息，可見GP混實(shí)現(xiàn)交通智能化的關(guān)鍵技術(shù)。隨著信息化進(jìn)程的加快，智能交通系統(tǒng)將在現(xiàn)代化交通工程中發(fā)揮越來越重要的 作用。一、GPSK術(shù)概述全球定位系統(tǒng)（GPS Global PoitioningSystem）是由美國建立了一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，一般由空間部分、地面監(jiān)控部分以及用戶接收機(jī)三大部分組成，包括 24 顆衛(wèi)星（ 21 顆主用， 3 顆備用） ，利用該系統(tǒng)，用戶可以在全球范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)全體候、連續(xù)、實(shí)時(shí)的三維導(dǎo)航定位和測速。接收器通過GPSZE星發(fā)送的數(shù)據(jù)計(jì)算二維（經(jīng)度、緯度）或三維（經(jīng)度、緯度、高度）位

3、置2 。GPSt位技術(shù)具有精度高、速度快、成本低的顯著優(yōu)點(diǎn)，成為目前世界上應(yīng)用 范圍最廣泛、實(shí)用性最強(qiáng)的全球精密授時(shí)、測距、導(dǎo)航、定位系統(tǒng)。我國GPS支術(shù)也在測量、?？諏?dǎo)航、車輛引行、導(dǎo)彈制導(dǎo)、精密定位、動態(tài)觀測、時(shí)間傳遞、 速度測量等方面加以應(yīng)用。二、GPS ITS中的應(yīng)用目前，隨著GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位技術(shù)與無線電通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，GP碓ITS中的應(yīng)用主要分為兩大類。1、基于GPStJ術(shù)實(shí)現(xiàn)的導(dǎo)航系統(tǒng)如圖1所示，基于GPS現(xiàn)的車輛導(dǎo)航系統(tǒng)由 GPS收機(jī)、微處理機(jī)、導(dǎo)航 軟件、顯示器、地理信息系統(tǒng)組成。GP或收機(jī)可同時(shí)接收四顆以上衛(wèi)星信號，確定三維坐標(biāo)，用以確定車輛位置。導(dǎo)航軟件用于整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)

4、處理和管理。顯示器可用于實(shí)體運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)顯示。地理信息系統(tǒng)用于存放地圖和有關(guān)導(dǎo)航信息。主要典型應(yīng)用包括:（ 1）車輛導(dǎo)航GP蚱輛監(jiān)控中心則為實(shí)時(shí)為其提供導(dǎo)航及其他增值服務(wù)，如：“前方路口右 轉(zhuǎn)”、“您已經(jīng)偏離航線”、“前方lkm 堵車，請選擇其他路線”等信息提示。車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的原理如圖 1 所示。（ 2）行人導(dǎo)航GPSffi個(gè)人旅游中能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)衛(wèi)星定位，幫助旅游者獲得正確地理位置及路 線，位置誤差可控制在10m以內(nèi)，確保不迷失方向，保障旅游者玩得快樂也安全。2、基于GPSfe術(shù)實(shí)現(xiàn)的車輛運(yùn)營管理系統(tǒng)車輛運(yùn)營管理系統(tǒng)是由GPS GIS、無線電通信網(wǎng)絡(luò)、多媒體、遙測遙控集成為一體的一種新型車輛運(yùn)

5、營管理系統(tǒng)，如圖 2 所示，它主要是為了使車輛運(yùn)營管理部門、安全保衛(wèi)部門及時(shí)掌握車輛的運(yùn)行狀況，便于對車輛進(jìn)行指揮調(diào)度，同時(shí)為駕駛員提供交通、公安和服務(wù)信息。根據(jù)不同要求，該系統(tǒng)管理的車輛可安裝車輛導(dǎo)航系統(tǒng)，也可只裝GP牖收機(jī)，以提供車輛位置信息。車輛監(jiān)控中心有多臺微型計(jì)算機(jī)、一臺工作站與大屏幕顯示器。為了對車輛進(jìn)行監(jiān)測與管理，在計(jì)算機(jī)內(nèi)裝有城市道路信息庫、車輛運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測軟件、重要車輛運(yùn)行路線優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件、車輛運(yùn)營調(diào)度管理系統(tǒng)軟件、車輛報(bào)警緊急處理 軟件等。主要典型應(yīng)用包括：（ 1）急救工交車監(jiān)控和調(diào)度系統(tǒng)3急救部門、工交車和出租汽車可以采用GP游動目標(biāo)監(jiān)控系統(tǒng)對各車輛發(fā)口的信息進(jìn)行綜合分析

6、，再將調(diào)度命令發(fā)送給司機(jī)，及時(shí)調(diào)整車輛運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn) 有效管理。同時(shí)，還可以推廣使用電子站牌，電子站牌通過無線數(shù)據(jù)鏈路接收即 將到站車輛發(fā)出的位置和速度信息，顯示車輛運(yùn)行信息，并預(yù)測到站時(shí)間，為乘 客提供方便。（ 2）的士叫車服務(wù)系統(tǒng)的士叫車服務(wù)系統(tǒng)和 GP喘控系統(tǒng)互聯(lián)互通，它在客戶用電話請求服務(wù)時(shí)， 快速通過GPS位找到離乘客最近的空載車，馬上答復(fù)客戶載客的士的車牌號和 到達(dá)時(shí)間，并同時(shí)通知該車前往接送客人，從而實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)的優(yōu)質(zhì)叫車服務(wù)。3）長途運(yùn)輸貨運(yùn)系統(tǒng)主要集中體現(xiàn)在車主能夠?qū)囕v行使?fàn)顟B(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)管理和貨主實(shí)現(xiàn)對貨物流動運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)時(shí)在線查詢。運(yùn)輸公司可以通過監(jiān)控中心或網(wǎng)上查詢了解車輛工作

7、狀態(tài)，同時(shí)，對于貨物的委托用戶，可以進(jìn)行電話、手機(jī)短信或網(wǎng)上查詢，及時(shí)了 解貨物運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。三、ITS對GPSf勺精度要求根據(jù) ISP 標(biāo)準(zhǔn)， ITS 的服務(wù)可氛圍六大類，其中包括：旅行和交通管理，商業(yè)車輛管理，公共運(yùn)輸管理，電子收費(fèi)，緊急情況處理和車輛安全系統(tǒng)，這六大類服務(wù)又可細(xì)化為相應(yīng)的 28 個(gè)服務(wù)種類，其中至少有8 種需要進(jìn)行車輛的實(shí)時(shí)定位，它們對車輛定位的性能要求如表1 所示。從表中可以看出，除了極少的情況外，GP繇統(tǒng)基本上能夠滿足ITS對車輛定位精度的要求。四、PS在ITS應(yīng)用中存在的問題及解決方案在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)存在以下幾個(gè)問題：GPS位精度，GPSW區(qū)，GPSB據(jù)時(shí)空特性的應(yīng)用

8、。1、GPS定位精度GPSig差主要來源于 GPSE星、衛(wèi)星信號的傳播過程和地面接受設(shè)備，造成的后果是移動車輛在控制中心的電子地圖上顯示混亂。表2 給出了采用標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)的GPSM量誤差來源的分類及各項(xiàng)誤差對距離測量的影響。對GP淀位而言，GPSE星的空間幾何分布也會對定位精度產(chǎn)生一定程度的影 響。在不計(jì)算美國SA政策的情況下，普通 GP牖收機(jī)定位精度約為30m左右。加 上美國實(shí)行SA政府對定位精度的影響，用戶單點(diǎn)實(shí)時(shí)的精度只有100米左右，美國取消SA政策以后，擁護(hù)單點(diǎn)定時(shí)定位的精度可提升到30米左右。在電子地圖上實(shí)時(shí)顯示時(shí)仍很可能出現(xiàn)前面提到的情況。消除定位精度帶來的影響一般是采用差分GP

9、，S 差分技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能夠消除公共誤差。對GPS定位而言，差分是通過位置精度確認(rèn)的，GPS8準(zhǔn)站與定位點(diǎn)的GPSg收機(jī)同時(shí)接收GPS衛(wèi)星信號，通過差分來消除公共誤差，從而提高定位點(diǎn)的定位精度。有效的差分可以完全消除共有誤差（包括SA 技術(shù)誤差） ，大部分消除傳播路徑延遲誤差。實(shí)時(shí)差分GPS（DGP$定位的精度可以達(dá)到 2-5米。2、GPS盲區(qū)GPS盲區(qū)是指GP牖收機(jī)可接收到信號的衛(wèi)星數(shù)量小于4的地區(qū)。有時(shí)由于道路兩旁地物特征復(fù)雜，又受密集的高大建筑物、隧道、立交橋、樹木等地物的反 射和遮蔽等影響，車載 GP牖收機(jī)接收到的衛(wèi)星信號存在嚴(yán)重的多路徑效應(yīng)，在 某些區(qū)域內(nèi)甚至?xí)纬?GP淀位盲區(qū)。俄羅

10、斯的GLONASS組成和功能上與美國的 GP相似，在定位、測速及定時(shí) 精度上則優(yōu)于施加 SA之后的GPSo GLONASS可以提供獨(dú)立的導(dǎo)航服務(wù)，又可與 GPS吉合。將GLONASS合到GPSM勾成GNSS主要有三個(gè)方面的優(yōu)勢：（ 1）有效性在有遮擋的情況下，仍可能接收到滿足定位要求的可見星數(shù)，從而大大提高導(dǎo)航系統(tǒng)的有效性；（ 2）完整性在定位數(shù)據(jù)出錯(cuò)時(shí)給用戶提供報(bào)警信息，用戶能得到比單獨(dú)GPS高出一倍的概率來實(shí)現(xiàn)完整性算法；（ 3）精度：由于GLONASS沒有SA在非差分的情況下，GNSS的定位精度比單獨(dú)的 GPS 高出 5-10 倍。GPS GLONASS然有著較高的定位精度，但仍存在自主

11、性差，抗干擾能力不強(qiáng)，動態(tài)性能有限等缺點(diǎn)。因此，在需要高精度定位的應(yīng)用場合，衛(wèi)星定位系統(tǒng)也不能作為唯一的導(dǎo)航設(shè)備，而需要與其它導(dǎo)航定位技術(shù)相互結(jié)合起來，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢并進(jìn)行互補(bǔ)，才能獲得滿意的定位導(dǎo)航精度。車輛航位推算設(shè)備一般由角度傳感器和位移傳感器構(gòu)成，角度傳感器主要有磁羅盤、差動里程儀和角速率陀螺等，位移傳感器主要有加速度計(jì)、里程儀和多普勒雷達(dá)等。一般采用角速率陀螺和里程儀組成航位推算設(shè)備。3、GPSa據(jù)時(shí)延誤差由于GPSa據(jù)存在一定的誤差，而且具有一定的時(shí)延性，同時(shí)地圖也存在誤 差，因此GPSa據(jù)時(shí)延誤差主要表現(xiàn)為與導(dǎo)航地圖的實(shí)時(shí)匹配問題。要解決實(shí)時(shí)匹配精度，一是提高GPSa據(jù)和電子

12、地圖的精度。二是利用算法提高準(zhǔn)確度，將誤差的概率降到最低。三是改善網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，提高GPSa據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)乃俣群屯暾?，盡量減少時(shí)延誤差并且保證數(shù)據(jù)的完整。目前，關(guān)于地 圖實(shí)時(shí)匹配的研究是車輛導(dǎo)航系統(tǒng)中的研究熱點(diǎn)。五、結(jié)論與展望GPSffi ITS應(yīng)用中得到其功能的有效發(fā)展，就要有效的解決數(shù)據(jù)融合、傳輸及 相關(guān)技術(shù)，其中包括定位精度、地圖匹配技術(shù)，GPS言號盲區(qū)處理，還應(yīng)有控制平臺的數(shù)據(jù)融合及分布式數(shù)據(jù)庫等技術(shù)7 ，以此實(shí)現(xiàn)各相關(guān)技術(shù)的有效集成。本文一方面論述了 GP威術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了 ITS的發(fā)展；另一方面，指出了在 ITS 應(yīng)用中存在的問題并給出解決方案，但事物總是發(fā)展變化的，其方法還會有不斷改進(jìn)、提高。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和其它計(jì)算科學(xué)的發(fā)展，GPS勺各項(xiàng)