高速公路的通信技術的特點

高速公路的通信技術的特點摘要：高速公路是衡一個國家公路交通現(xiàn)代化水平的重要標志之一我國高速公路起步較晚.但發(fā)展速度較快.到2016年底我國高速公路通車里程己達到5.3萬公里。位居世界前列。所謂移動通信，是指移動體與固定體或另一移動體之間的信息交換，因此他必須采用無線方式。在高速公路的運營管理中，無論是養(yǎng)護管理,路政管理還是交通管理，都離不開移動通信技術，所以建立高速公的專用移動通信系統(tǒng)十分必要。本文就移動通信技術應用的具體方面作出詳細的分析，對于現(xiàn)在移動通信技術在高速公路中的不足作出一定思考，希望能夠改進現(xiàn)階段還不太成熟的情況。使它在高速公路日常管理的指揮調度、路政執(zhí)法、收費稽查、排障搶險等方面都發(fā)揮了更大作用，取得了更顯著的社會和經(jīng)濟效益。

關鍵詞：高速公路：通信；技術Abstract:highwayisoneoftheimportantsymbolofthelevelofmodernizationofanationalhighwaytrafficbalanceofExpresswayinChinastartedlate.Butthedevelopmentspeedisquick.Bytheendof2016,China'shighwaymileagehasreached53thousandkilometers.Rankingintheworld.Mobilecommunicationreferstotheexchangeofinformationbetweenamobilebodyandafixedbodyoranothermovingbody.Intheoperationandmanagementofhighway,whetheritismaintenancemanagement,roadmanagementortrafficmanagement,cannotbeseparatedfromthemobilecommunicationtechnology,itisnecessarytoestablishahigh-speeddedicatedmobilecommunicationsystem.Makeadetailedanalysisofthespecificaspectsoftheapplicationofmobilecommunicationtechnology,tomakecertainthinkingnowforthelackofmobilecommunicationtechnologyinexpressway,hopetobeabletoimprovethepresentsituationisnotmature.Makeitplayagreaterroleinthedailymanagementofthehighwaycommandandcontrol,highwaylawenforcement,inspectionfees,emergencyrescueandotheraspects,andachievedmoresignificantsocialandeconomicbenefits.Keywords:highway;communication;Technology目錄TOC\o"1-3"\h\u10949摘要 I9084Abstract II24211

引言 1210621關鍵技術應用

126151.1手機定位技術

1254661.2無線視頻監(jiān)控技術

1260791.3車載GPS技術

2163401.4短信通知技術

2111343方案設計

3258783.1系統(tǒng)選型

318170

3.1.1系統(tǒng)功能

4102293.1.2呼叫功能

463933.1.3

介入系統(tǒng)特性

4210583.1.4

系統(tǒng)可靠性特性

426846

3.2

系統(tǒng)設計

4264543.4系統(tǒng)升級

5184244

存在問題及未來展望

526910

4.1存在問題

530458總結

72607參考文獻:

8引言:移動通信技術在高速公路信息化方面的應用包含多個方面。主要包括高速公路應急指揮聯(lián)動系統(tǒng)，路政管理系統(tǒng)，機電管理系統(tǒng)幾個方面，此外，移動通信技術在高速公路信息化上的其他業(yè)務應用如：高速公路自動化系統(tǒng)，ETC電子不停車收費系統(tǒng)等也在發(fā)揮著重要作用。

1關鍵技術應用

1.1手機定位技術

無線移動通信技術的飛速發(fā)展，無線通信實時性，穩(wěn)定性的提高，使得移動通信業(yè)務除了移動電話，短信息等業(yè)務，給予無線通信歐諾的移動定位應用技術也隨之成熟。手機定位技術在高速公路上具體應用及

實現(xiàn)方法如下：

首先在各個地市監(jiān)控分中心值班監(jiān)控室配置一臺12122（求助電話）電話介入服務器，他監(jiān)控撥入的12122求助電話，判斷接入的電話若是手機用戶，則系統(tǒng)通過MQ（Message

Queue）自動將接入的電話號碼等信息傳輸?shù)浇y(tǒng)一的定位接口前置機。定位接口前置機再通過網(wǎng)閘以及專網(wǎng)網(wǎng)絡將定位請求傳遞給移動通訊前置機的Web

Service接口。移動通訊前置機收到相關定位請求后，則將該手機定位請求傳給后臺移動LCS（Location

Services）定位平臺，LCS定位平臺這時則根據(jù)手機接入的各相關基站地理位置以及手機信號到達時間等信息實時計算出具體的位置信息，并將該位置信息返回給移動通信前置機。這樣，高速公路方的定位接口前置機就可以收到相關手機定位的具體位置信息（如：經(jīng)緯度坐標等信息），此時定位接口前置機返回到前臺客戶端，客戶端收到相關定位信息信息并結合GIS電子地圖便可以直觀顯示手機定位具體的高速公路樁號位置，這樣完成了整個定位流程。手機定位技術與工作原理框架如圖1所示。圖1

手機定位技術在高速公路運行示意圖

1.2無線視頻監(jiān)控技術

無線移動視頻監(jiān)控技術是基于移動通信網(wǎng)絡基礎上進行實現(xiàn)現(xiàn)場視頻圖像上傳，目前可選的無線網(wǎng)絡有CDMA及GPRS兩種。無線監(jiān)控與光纖監(jiān)控相比，具有工程實施簡單、周期短、造價低，特別是無線監(jiān)控可以到達任何出事現(xiàn)場等優(yōu)勢，因此其應用范圍更加廣泛，利用無線技術卻很容易實施，例如在行駛中的車輛里面實施現(xiàn)場監(jiān)控等。無線視頻監(jiān)控中的無線除了監(jiān)控系統(tǒng)的前端采集單元用無線方式及MPEG

4

視頻壓縮標準進行數(shù)據(jù)上傳以外，它還包含了另外一層意義，即視頻監(jiān)控圖像的無線下發(fā)，無線監(jiān)控系統(tǒng)的

圖像下發(fā)除了可以下發(fā)到監(jiān)控客戶端計算機以外，還可以下發(fā)到手持智能便攜式監(jiān)控儀或車截接收顯示端上。無線視頻監(jiān)控技術與工作原理框架如圖2所示。圖2無線視頻監(jiān)控技術與工作原理框架圖1.3車載GPS技術

GPS(Global

Positioning

System)即全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，它真正實現(xiàn)了全球、全天候、連續(xù)、實時、以空中衛(wèi)星為基礎的高精度無線電導航系統(tǒng)。在全球任何地方以及近地空間能夠給出準確三維位置、速度和精確的時間信息；GPS由地面控制站、空間設備、GPS用戶接收機和地面通信網(wǎng)組成。利用GPS對實現(xiàn)高速公路上的路政巡邏車、清障車、工程車等實現(xiàn)24小時時不間斷監(jiān)控。根據(jù)使用高速公路車輛的特點以及目前擁有無線通信平的狀況和未來發(fā)展趨勢，方案所選用的通信平臺是GPRS通信網(wǎng)，基于GPRS通信網(wǎng)的系統(tǒng)設計方案具有比較明顯的優(yōu)勢，即GPRS通信網(wǎng)具有覆蓋區(qū)域廣，網(wǎng)絡穩(wěn)定、費用低廉等特點。本系統(tǒng)采用的GPS技術與工作原理。

1.4短信通知技術

短信通知技術是目前比較成熟的移動通信技術之一，現(xiàn)在已廣泛應用于銀行、證券、電力、稅務等相關行業(yè)。短信通知技術也是高速公路信息化建設應用到的主要移動通信技術之一，應急指揮聯(lián)動、路政管理、機電管理、養(yǎng)護管理以及辦公自動化管理等系統(tǒng)現(xiàn)在均已用到短信通知..

(群發(fā))技術，現(xiàn)在它已成為高速公路信息化不可或缺的技術手段之一。結合高速公路信息化的特點，我們把短信通知..

(群發(fā))技術進行整體封裝，采用統(tǒng)一的Web

Service接口，使之可以為各個系統(tǒng)使用。通過短信通知..

(群發(fā))具體工作原理與技術實現(xiàn)的。

應用成效

：我們通過在福建省高速公路信息化與移動通信技術相結合的具體應用實踐，以及在相關功能上逐步豐富和完善，現(xiàn)在移動通信技術應用效果已逐步顯現(xiàn)，特別在對高速公路緊急救援、路政管理、機電管理、養(yǎng)護管理等方面正在發(fā)揮著重要作用。目前包括手機定位、無線視頻監(jiān)控、短信群發(fā)等相關技術的應用已經(jīng)成為高速公路信息化應用不可或缺的技術手段，并產(chǎn)生了比較明顯的經(jīng)濟與社會效益。下面介紹幾個比較典型的移動通信技術在高速公路信息化的應用案例：

一、高速公路應急指揮及聯(lián)動管理系統(tǒng)通過有關手機定位技術的應用使得值班監(jiān)控人員及時了解求助人員的具體方位，提高了高速公路應急救援的快速反應能力，為處理各種突發(fā)事件贏得寶貴時間。

二、高速公路路政管理系統(tǒng)通過有關GPS及無線視頻監(jiān)控的應用使得路政值班監(jiān)控人員和路政領導能夠及時掌握各外業(yè)路政巡查人員的位置，便于及時調度相關巡查人員前往突發(fā)事件現(xiàn)場，并能夠通過無線視頻監(jiān)控及時了解路政人員處理相關路政案件及突發(fā)事件的現(xiàn)場處理情況。

三、機電管理系統(tǒng)通過全面結合短信通知(群發(fā))技術和“PDA+GPRS”技術的應用，較大地提高了機電故障及時反應能力和機電故障問題解決能力，有力保證了高速公路機電管理系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、可靠運行。

四、在車載的GPS終端上有GPRS模塊，數(shù)據(jù)監(jiān)控中心通過移動得GPRS網(wǎng)絡主動或被動對車載終端發(fā)出定位或控制指令，車載終端接收到指令后，或將自己的定位信息通過GPRS傳到監(jiān)控中心，或應答控制指令。

GPS終端可以將浮動車的坐標位置、時間、行駛速度、行駛方向等數(shù)據(jù)通過移動網(wǎng)絡傳輸?shù)胶笈_的數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺，監(jiān)控平臺根據(jù)這些數(shù)據(jù)與GIS相結合就可以得出當前道路實時地狀況。

五、該技術是近年興起的基于移動網(wǎng)絡實現(xiàn)的智能交通技術，通過采集手機信號指令的切換時間和地點來判斷各個地區(qū)的大致交通狀況。該系統(tǒng)一般分為兩部分，第一部分為無線信令采集部分，即采集特定道路上所有的手機信令的部分；第二部分為數(shù)據(jù)分析部分，該部分利用所采集到的無線信令，根據(jù)交通道路測速原理，與GIS系統(tǒng)結合實時分析道路狀況。該系統(tǒng)首先采集道路上的手機無線信令，然后根據(jù)交通測速原理計算當前道路上用戶的速度從而達到分析道路的狀況。交通測速系統(tǒng)的基本原理是利用手機信令切換過程發(fā)生的時間和地點來計算行駛速度。切換地點通過已知的基站位置和事先進行的路測來得到的。由于切換原因的多樣性和個體行車速度與道路速度的不一致性，如果僅使用單個用戶的切換信息來估算交通速

度，那一定是不準確的，一般會統(tǒng)計某一路段上的所有用戶的信令信息來統(tǒng)計平均得到該路段上的平均速度。這種大數(shù)據(jù)量的統(tǒng)計計算，在大部分信令是有規(guī)律的情況下，是可以比較準確的反映道路速度的。

3方案設計

交通是國民經(jīng)濟發(fā)展的命脈，滬寧高速公路就是這樣一條黃金通道，它的建成對長江三角洲經(jīng)濟的騰飛起到了極大的推動作用。當人們乘車經(jīng)過滬寧高速公路，感嘆其一流的工程質量和優(yōu)美的風景時，也許不會在意在高速公路沿線黃栗墅、仙人山、陽澄湖三個服務區(qū)內巍峨屹立著三座鐵塔，它們的作用是什么呢？當交通事故發(fā)生或車輛拋錨后，救援和排障車輛如何能在很短的時間里到達現(xiàn)場處理事故的呢？如此種種，都成了人們的疑問。答案是滬寧高速公路在管理中采用了具有世界先進水平的通信指揮系統(tǒng)—摩托羅拉800MHZ集群調度系統(tǒng)。上述服務區(qū)內的三座鐵塔就是為該通信系統(tǒng)而建造的。依靠它高速公路各管理部門可以得到及時而有序的聯(lián)系，在更好地發(fā)揮高速公路的優(yōu)勢方面發(fā)揮了重要的作用。

3.1系統(tǒng)選型

按照交通部（91）交計字603號文《全國交通專用通信網(wǎng)總體規(guī)劃》的要求，對高速公路的移動通信網(wǎng)應采用國家無線電管理委員會指定的800MHZ專用頻率。我們通過設備性能比較，并根據(jù)高速公路具體的管理體制和需要，最終選定目前國際上最先進的美國MOTOROLA800MHZ智慧型單站五信道集群系統(tǒng)作為高速公路指揮調度系統(tǒng)。

摩托羅拉的集群系統(tǒng)采用最佳的數(shù)據(jù)速率，最快的入網(wǎng)時間，最先進的數(shù)碼地址技術和分組分級編隊方法，能使大量的用戶共享相對有限的頻率資源，能最大限度地提高工作效率，完全滿足高速公路管理的需要。同時其系統(tǒng)用戶機均按美國軍用標準設計生產(chǎn)，具有防水、防腐、抗震能力。

MOTOROLA所設計的單站集群系統(tǒng)采用的是數(shù)字識別技術及頻率轉換系統(tǒng)來優(yōu)化用戶靈活性以方便地介入信道。其單站系統(tǒng)大致包括以下幾個部分：

（1）一個系統(tǒng)中央控制器。它不斷與用戶機聯(lián)系來執(zhí)行信道分配任務；

（2）五臺信道中繼臺，其配置如下：

1、其中一臺為控制信道，中央控制器利用此信道與用戶機取得聯(lián)系。

2、其余中繼臺負責處理用戶機的通話量。

3、三臺配備有線電話互連功能，通過中央電話互連終端來提供無線與有線的通訊聯(lián)系；

4、系統(tǒng)管理終端用于系統(tǒng)操作員將系統(tǒng)參數(shù)輸送到系統(tǒng)中央控制器上，還可完成設備狀態(tài)、告警報告、系統(tǒng)管理及診斷等功能；

5、多頻合成車臺及手機。每臺單機都包含有一塊可編碼的電子芯片，用于存貯該單機的標示碼和規(guī)定的單機特性。

6、一套完整的現(xiàn)場編程軟件，以便在現(xiàn)場進行編程工作。

同時MOTOROLA800MHZ集群系統(tǒng)的特性及功能的多種多樣性也是其它廠家及當今的常規(guī)系統(tǒng)所不能比擬的。系統(tǒng)中有48000個用戶號，可分為4000個小組。其重要特性主要有以下幾方面：

3.1.1系統(tǒng)功能

1、系統(tǒng)管理通過計算機即可完成。

2、有序擴容允許更多手機與車臺加入通訊網(wǎng)而不影響現(xiàn)有的單機。3、靈活的編組圖/通話組劃分。

3.1.2呼叫功能

1、雙模式運行及脫網(wǎng)工作。2、

選呼（呼叫提示/私密通話）。

3、電話互連。

3.1.3

介入系統(tǒng)特性

1、快捷介入系統(tǒng)。

2、禁止通話提示音。

3、遇忙排隊及回叫。

4、自動重發(fā)。

5、新近用戶優(yōu)先。

6

、誤導防護。

7、連續(xù)（信道）配置更新。

3.1.4

系統(tǒng)可靠性特性

1、多話音信道。2、備份控制信道并定時倒換。3、接收機遇擾關閉。4、發(fā)射機功率故障關閉。

5、系統(tǒng)自我診斷。

6、故障弱化。

3.2

系統(tǒng)設計

滬寧高速公路江蘇段全線總長約258公里左右，途經(jīng)蘇州、無錫、常州、鎮(zhèn)江、南京五個大中城市，其道路管理任務是按市劃分，分段管理。單靠一套系統(tǒng)設備又根本不可能覆蓋全線，那么如何選擇站址及系統(tǒng)數(shù)量，采用最省的投資并滿足管理的需要，建立高速公路通信指揮調度網(wǎng)呢根據(jù)MOTOROLA800MHZ集群系統(tǒng)的性能及工程經(jīng)驗，當系統(tǒng)天線高度為80m時，其單站系統(tǒng)的覆蓋半徑約30km左右。結合滬寧高速公路的地理分布，并通過現(xiàn)場測試和技術論證，滬寧高速公路移動通信指揮調度網(wǎng)采用了以下方案：盡可能利用沿線城市天線架設制高點，最大限度的節(jié)省建設資金，同時利用江蘇省交通廳現(xiàn)有的南京基站，在滬寧沿線上架設另外三套800MHZ摩托羅拉集群調度系統(tǒng)，并設立兩個系統(tǒng)直放站，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)全線覆蓋。

1、蘇州基站

。站址選擇于蘇州陽澄湖服務區(qū)內，其天線高度為80m，該站可完全覆蓋滬寧高速公路蘇州段。

2、無錫基站。站址選擇于無錫市惠山無錫廣播電視發(fā)射塔上，其發(fā)射天線高度約為320m，該站可覆蓋滬寧高速公路無錫段和常州段，并可延伸覆蓋到蘇州段和鎮(zhèn)江段部分路段。

3、鎮(zhèn)江基站。站址選擇于鎮(zhèn)江仙人山服務區(qū)內，該系統(tǒng)天線高度為80m，該站用于覆蓋高速公路鎮(zhèn)江段，并可延伸覆蓋南京段部分路段。

4、南京基站

該站利用江蘇省交通廳現(xiàn)有MOTOROLA智慧網(wǎng)10信道系統(tǒng)，該系統(tǒng)覆蓋南京段。該站天線高度約200m，但由于南京段為多山丘陵地帶，南京基站不能完全覆蓋此區(qū)域，為解決這一區(qū)域覆蓋問題，我們分別在高速公路馬群主線收費站及黃栗墅服務區(qū)設立了兩座直放站。

這樣省公司和南京管理處人員無論在市區(qū)還是在高速公路路段都可很方便地進行管理調度。

3.3系統(tǒng)應用

高速公路的管理結構通常主要分為以下幾個職能部門：收費、路政、排障、養(yǎng)護、工程、服務區(qū)等，而各部門日常工作均是獨立開展的。比如當交通事故發(fā)生后，需要多部門之間相互合作、協(xié)同作戰(zhàn)，所有這些工作能否順利進行就需要一個科學而實用的通信體制作后盾。摩托羅拉集群系統(tǒng)靈活方便的分組編隊特性為此提供了保證，根據(jù)各管理部門的工作性質劃分了若干個通話小組，在滬寧高速公路江蘇段五個市管理處均采用了如圖1的通信分組編隊方案：

由圖1所示，在通信調度時各管理處領導可直接調度其下屬每個部門，其下屬各部門內部也可直接調度，而各部門之間的調度可通過總值班室進行。同時根據(jù)各部門的工作性質，為保證工作更加方便的進行，對于聯(lián)系密切部門，其部門負責人用的手機上也增加了其他相關部門的通話組，使他在緊急情況下能直接聯(lián)絡其他相關部門，如路政科與排障隊，路政科與收費站等。

以上分組編隊使得各管理處內部的通信可以得到有序的進行，但由于滬寧高速公路集群指揮調度系統(tǒng)均采用了單站系統(tǒng)，這使得相鄰城市管理處之間由于使用不同的系統(tǒng)（無錫、常州除外），均不能進行直接調度通信。而當萬一有交通事故發(fā)生，需要相鄰管理處的支援，或因其他原因需要通信聯(lián)絡時，如何解決呢為此在各市管理處均設立了一專用電臺用于解決這一問題，即充分利用無錫基站的高度及系統(tǒng)覆蓋交叉區(qū)，發(fā)揮集群車臺通信距離遠的優(yōu)勢，蘇州、無錫、常州、鎮(zhèn)江通過無錫基站取得聯(lián)系，鎮(zhèn)江、南京通過鎮(zhèn)江基站聯(lián)系，如蘇州管理處總值班室設立一專用電臺使用無錫系統(tǒng)并有無錫管理處總值班通話組，反之亦然，他們之間聯(lián)系通過這一方式即可直接實現(xiàn)。

摩托羅拉800MHZ集群系統(tǒng)每種用戶機均有不少于4種系統(tǒng)的選擇，用戶機在不同系統(tǒng)中使用時，可以通過選擇系統(tǒng)實現(xiàn)通信需求。利用這一特點，對江蘇寧滬高速公路股份有限公司的集群用戶機除進行獨立編組外，為工作方便，其用戶機上還編有各市管理處的相應部門的通話組，這就使得工作更加方便的開展進行。

3.4系統(tǒng)升級

滬寧高速公路江蘇段集群移動通信指揮調度網(wǎng)中四套系統(tǒng)均選用摩托羅拉智慧型系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有很強的升級功能，可在原有系統(tǒng)基礎上，通過增加部分設備，系統(tǒng)可升級為SMARTZONE，實行用戶機自動漫游，從而更能方便高速公路管理人員的使用。

在滬寧高速公路光纖通信網(wǎng)建成后，各基站可與最近的交換機端口相接，有線與無線互補組成完整的高速公路專用通信網(wǎng)。

4

存在問題及未來展望

4.1存在問題

盡管移動通信技術在高速公路信息化應用中發(fā)揮著重要作用，但在實際應用過程中也存在一些問題，主要有以下幾點：

一、是手機定位精度和手機定位成功率仍然有待增加。目前在福建省內僅實現(xiàn)了省籍移動手機定位，對與外省移動手機用戶尚無法定位，這在一定程度上降低了手機定位的成功率。此外，在手機定位精度上，由于目前手機定位普遍是采取基于基站的定位方式，特別是在郊外由于基站密度偏低，因此手機定位精度偏差較大。根據(jù)統(tǒng)計，在郊外一般會存在1-2公里左右的偏差。

二、無線移動視頻監(jiān)控的視頻清晰度仍然偏低，偶爾會發(fā)生馬賽克的現(xiàn)象。這是由于無線移動視頻監(jiān)控上傳的網(wǎng)絡是基于GPRS／CDMA的模式，目前移動網(wǎng)絡的帶寬普遍較窄，尚難以滿足大量的無線視頻圖像的上傳，特別是在同一地點同時上傳多個場面的視頻時就更容易發(fā)生此現(xiàn)象，這在一定程度上也影響了使用效果。

三、目前基于“PDA+GPRS”的應用仍屬于在比較初級階段，由于GPRS帶寬及費用等原因，無法上傳或訪問大批量的數(shù)據(jù)特別是聲音、視頻、圖像等相關的數(shù)據(jù)，此外，在利用.“PDA+GPRS”訪問各業(yè)務系統(tǒng)的響應速度上仍然偏低，這也在一定程度上影響使用。

4.2

應用前景

綜合以上存在的問題分析，結合移動通信技術的發(fā)展趨勢特別是3G的推出以及高速公路信息化推進，移動通信技術在高速公路信息化上的應用前景廣闊，具體有以下幾個方面：

一、手機定位精度和定位成功率將較現(xiàn)有的精度有大幅度的提高，將來各種新式的手機特別是智能手機的推出，普遍都帶有GPS功能，這將改變現(xiàn)有的基于基站定位的模式，取而代之的是以GPS為主導