GPS 和GIS 在智能交通系统中的应用完整Word文档下载推荐.docx

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系统还具有以下功能:

a.未关好车门时,控制中心显示报警,及时通知驾驶员,以确保车辆安全;

b.天气预报;

c.车钥匙锁在车内时,可与控制中心联系将门锁打开;

d.提供信息服务,中心控制系统具有丰富、全面的数据信息,根据需要在确认身份后可提供各种服务.如车辆信息查询,地理信息查询,路况交通信息、酒店住宿登记、航班和铁路时刻查询及其它信息查询.

2　应用举例

作者设计的系统利用GPS,GIS及通信技术,对在空间上移动的车辆进行实时监控.系统由车载部分和主控中心两大部分组成（图1）,这两部分通过无线通信相互联系.

图1　车辆实时监控系统总体结构图

车载部分中GPS接收机接收Cö

A码,该码经差分技术处理后,精度达20m左右;

调制解调器用来控制GPS卡的数据采集工作并将数字信号转换成模拟信号再通过电台发往主控中心.系统采用的是125.SMHz的VHF电台,电台有效覆盖半径为30km.

主控中心中电台用来接收汽车上电台发送的位置信息,同时也可反控（即发送命令）汽车,调制解调器负责反控命令和GPS信息的数ö

模转换工作,微机在接收到汽车的位置信息后,进行简单的预处理,然后按事先确定的通信协议,包装该信息并通过RS2232送往工作站,工作站则在矢量GIS数据上显示汽车的位置,并提供空间查询功能.

主控中心与汽车的通信过程中由于多个汽车共用一个信道,当有多个汽车同时发送GPS信息时,将造成信道碰撞,传输错误.为此,系统中主控中心与各汽车采用主从结构.主控中心维护整个通信网的操作,它首先根据系统配置,顺序地和每辆汽车建立联接关系并进行数据交换,如果不成功则标记出错原因,最后断开联接.当每辆汽车被查询一次以后,就完成一个周期,这样整个系统就避免了信道碰撞问题.主控中心及车载电台的通信管理模块的流程图见图2,3.

图2　主控中心通信控制流程图

图3　车辆通信控制流程图

仅有汽车的位置信号还无法表达汽车周围的地物,更谈不上对汽车周围地物特征的查询,因此GIS在本系统中起着画龙点睛的作用.目前市场上与此类似的系统,大多采用扫描的图像数据作为显示汽车的背景,无任何地物信息可以查询.之所以采取图像方法,一是由于显示大量的GIS图形数据速度较慢,二是图形数据的输入,编辑及拓扑关系的建立比较复杂,本系统则充分利用工作站强大的图形处理功能、UNIX多任务处理功能及ARCö

INFO图形数据输入、编辑、拓扑建立功能,基本上解决了上述问题.ARCö

INFO作为最早的地理信息系统软件之一,它在各个领域得到了广泛的应用,是一个优秀的以矢量数据为基础的地理信息系统软件.

本系统用北京市1∶25000地图进行数字化、编辑和建立拓扑关系.根据地形图将该图坐标转换成北京54坐标,并加入与有关地物相关的属性数据,在此基础上,凭借多年使用ARCö

INFO的经验,开发了显示、查询ARCö

INFO空间及属性数据的软件包,并在此软件中嵌入了与汽车监控有关的功能,如显示窗口的选车功能（只有被选的车辆才能在此窗口内显示）、汽车轨迹的回放功能.系统基本的图形显示功能包括中心放大或缩小、点放大或缩小、开窗及漫游.查询功能包括距离量算、面积量算、半径量算、点搜索、线搜索、圆搜索、矩形搜索以及多边形搜索,从属性查询空间信息的功能正在完善之中.汽车的位置信息（经纬度）经高斯一克吕格投影（中央经线为117.）变换后,直接在GIS图形数据上实时、动态显示.

车载导航系统还有如下功能.

a.GIS图形操作功能.电子地图的放大、缩小,分层显示,移动,属性显示,模糊查询,由图查找属性或由属性查图,图上量距,地图的多级显示,分窗口显示等功能都可完成.

b.GPS定位与组合定位功能.为满足定位精度要求,采用了GPS与三个陀螺仪和三个加速度计,对它们的静态和动态进行定位测试.

c.车辆信息管理功能.实现了驾驶员、车辆信息的动态管理,如信息入库、删除、添加、查询等.

d.地图匹配功能.用位置精度较高并能表达充分路网的地图,加上地图匹配算法.关于电子地图的制作方法和精度,利用GIS的功能和拓扑网层这两个条件.

e.最优路径规划功能（图4）.一是静态最优路径规划,它的路权主要是道路长度、历史交通信息或其它信息,存储路权可以采用二维关系表,这样数据的提取非常方便,可以使计算效率大大提高.二是动态最优路径规划,其特点是系统能够实时接收和处理动态道路交通信息,并且将其按时间先后存储到数据库中.在规划路径时,再将这些动态交通信息按某种方式分配到路网上,作为最优路径规划时的路权,然后基于这种路权计算出满足旅客某种准则的最优路径.当经过一定时间后,系统再对最优路径重新规划,所用的交通信息总是最新的,从而保证在规划时刻,所得结果是可靠的.

图4　基于综合路阻双向搜索的最优路径规划

基于动态最优路径规划的实际需要,开发了一套最优路径规划算法（图4）.该算法通过综合路阻双向搜索技术,使得其时间复杂度降低,提高了搜索速度,把时间留给动态交通分配和其它算法.这种算法虽然有时得不到最优结果,但可以得到次优结果,因此仍然具有一定的实用性.

另外,还有车辆调度监控功能,具体包括群呼、单呼、监听及通话功能.通过GSM数字蜂窝移动通信网实现监控中心与车辆间的信息交互,对车辆的调度指令通过发出.

3　存在的问题

GPS应用于车辆定位虽具有非常好的前景,但是GPS系统也有缺陷需改进,一些具体技术问题仍需解决.例如城市的电磁干扰、信号反射、楼房遮挡、树木对信号的减弱,以及接收机的价格等.卫星信号被遮挡而导致跟踪定位失准是GPS的致命弱点,尤其在城市高楼区.然而在交通管理中,车辆跟踪的多数用途需要精确、连续的定位,这只能借助另外的传感器来补充GPS的缺陷.目前,解决车辆在卫星信号被遮挡的“信号盲区”无法定位的问题主要采用相对推断定位装置来完成,比如罗盘、速度表及里程表等,这些装置可以以所行距离的1%～2%的精确度确定水平坐标.惯性系统能用来更准确地确定相对平面坐标,但目前其价格太昂贵,因而难以应用于普通车辆的自动定位导航系统.在系统的实施过程中,仍有一些问题有待于进一步研究.

a.主控中心与汽车通信的效率不高,而且主从结构对被监控的车辆数目限制较大.

b.矢量数据的显示速度仍希望提高,造成图形显示速度较慢的原因一是Sunl作站在图形显示硬件方面功能不是很强,二是XIib图形剪裁的算法效率不高,三是没有利用GIS的空间索引.

4　结　论

GPS,GIS及通信技术的联合应用,使人类对空间信息的应用和理解进入了前所未有的深度.目前,我国GPS产业尚处于起步阶段,市场上的GPS产品主要来自美国、日本和中国的台湾地区.根据统计资料显示,西方发达国家由于公路堵塞而造成的直接和间接经济损失十分惊人.所以为了满足提高运输效率和安全保障的需要,开展对车载导航系统的研究,以开发适合我国特点的ITS系统,将在技术和市场方面具有重要意义.

参考文献

[1]　福勒　芮.实时管理[R].北京:

中国2西班牙智能交

通研讨会,2003.

[2]　MarJ.Simulationsofthepositioningaccuracyof

integratedvehiclenavigationsystems[J].IEE

ProceedingsofRadarSonarNavigation,1996,

（2）:

26228.

[3]　张伟宏,胡劲松,王力强.GPS系统在交通领域中的应

用及展望[J].黑龙江交通科技,2003,

（2）:

61262.

[4]　刘功农.卫星定位车辆管理系统的应用[J].中国设

备工程,2003,（4）:

18219.

[5]　虞　明,翟羽健,方　涛,等.基于GPS和地图匹配

的试验场汽车可靠性试验监控管理系统[J].汽车

技术,2003,（3）:

24228.

[6]　李新功,邱　方,詹舒波.GPS、GIS在车辆实时监控中

的应用[J].遥感技术与应用,1995,10

（2）:

33238.

[7]　刘志伟.全球定位系统GPS在ITS中的应用[J].

苏州大学学报（工科版）,2003,23（4）:

68272.

郑州打造30分钟交通圈

　　制图/方毅夫两条快速路将形成“十”字交通格局

京广路—沙口路、陇海路快速路系统即将动工兴建，这两条快速路多长多宽？

在哪设置上下匝道？

市民出行能享受到哪些便利？

4月5日至6日，《郑州

市京广路—沙口路、陇海路快速路系统交通工程规划方案》接受了清华大学教授文国玮、深圳

市市政设计院总工程师徐波等8位知名专家的论证。

郑州市规划局局长王鹏说，这次专家论证会目的在于听取专家的意见和建议，规划设计部门将认真研究和讨论这些观点，进一步修订和完善两条快速路的设计方案并尽快实施。

【方案设想】

打造30分钟市区交通圈

为加快郑州市区的通行速度，2007年下半年，郑州市借鉴国外经验，提出兴建京广路—沙口路、陇海路快速路系统。

快速路系统的另一个解释是，将高速公路接进市区。

很快，郑州市规划勘测设计研究院和东南大学交通学院，各自设计了京广路—沙口路、陇海路快速路系统工程规划方案。

方案设想，如果京广路—沙口路、陇海路快速路完工，郑州将形成一个“十”字形交通格局。

这种格局的形成，正是郑州市综合交通规划基本思路的体现：

主城区布局“一环两横一纵”快速路系统。

一环为三环环城快速路，两横为金水路—建设路、陇海路，一纵为京广路—沙口路。

“一环两横一纵”路网建设实现后，市区快速路与外围高速公路有效衔接，可实现30分钟市区交通圈的规划目标，即主城区内车辆15分钟内上快速路，快速路上的车辆15分钟内上高速。

京广路—沙口路快速路，使得郑州多了一条南北向的大动脉。

根据规划，京广路—沙口路快速路系统全长13.3公里，高架和下穿隧道规划为双向六车道，设计时速为60公里。

陇海路（西三环至中州大道）将设置全程高架，全长13.5公里，红线规划为50至60米，双向六车道，设计时速为60公里。

【京广路—沙口路快速路】

郑州市规划勘测设计研究院方案：

走向：

快速通道沿着沙口路一直往北，上连霍高速。

建立交成为连接该路与相交道路的首选，这个方案中，该路与绕城高速、南四环、农业路三个交叉口将设立互通式立交，而与南三环、陇海路、建设路、金水路、东风路、北三环交叉处设置部分互通式立交。

中原路至连霍高速，即中原路以北实行全程高架。

这套方案中还将建立4处下穿隧道，分别位于该路与佛岗路、长江路、淮河路等相交处。

另外7个位置将设立上下匝道，分别是长江路、陇海路、中原路、黄河路、东风路、富达路、新柳路口。

东南大学方案：

京广路—沙口路高架路延伸至东风路后右拐进入南阳路，然后将高架路与南阳路—北环立交相连接。

只在高架路与南三环、北三环交叉处设置互通式立交，部分互通式立交也减少为5个，分别位于该路与建设路、金水路、农业路、东风路和北四环相交处。

这套方案倾向于高架而非下穿隧道。

根据设计，自南四环到陇海路、中原路至北四环将全程采用高架，仅中原路附近路段设置下穿隧道。

方案中的上下匝道达到9处，分别位于该路与长江路、航海路、金水路、黄河路、农业路、东风路、沙门路和新柳路相交处。

建设资金：

根据测算，第一套方案需建设资金（不包括拆迁费用）26亿元。

而第二套方案，如果路面宽度为45米，则需20.4亿元；

路面宽度为60米，则需33亿元。

【陇海路快速路】

107国道处将设置全互通式立交，中州大道、京港澳高速处设置部分互通式立交。

陇海路与秦岭路、嵩山路、大学路、敦睦路、未来路、中州大道等相交处将设置上下匝道，与陇海高架路实现连接。

陇海高架路与西三环、中州大道相交处设置两个互通式立交。

上下匝道的设置显得较为密集，相距不远的秦岭路和桐柏路，预设了4个匝道，该路与嵩山路、大学路、紫荆山路和未来路相交处也设置了4个匝道，只有一马路和乔家门路各设置了1个匝道。

两个设计方案的投资金额有较大的差别，方案一显示，从西三环至中州大道，需费用19.8亿元。

而方案二则提出，如果红线宽为45米，则需25亿元；

宽为60米，则需29亿元。

方案暂未成定局

昨日，专家组形成了对这几个方案的专家意见，郑州市规划局并未透露意见的正式文本，也没有透露会议纪要的具体内容。

郑州市规划局局长王鹏说，这次专家论证会，并不是要确定哪一个方案，专家们的意见对规划修改特别重要，毕竟这两条快速路是一项重大工程，需要不断考察和摸索。

【观点PK】

首先应做环境影响评价

专家们经过两天的讨论后，形成了一个基本意见，认为京广路—沙口路、陇海路快速路的修建是有必要的，能大大缓解郑州的交通拥堵困局。

但是，不少专家对一些细节问题持有不同、甚至相反的意见。

这4套方案中，设计部门明显倾向于采用高架桥，而少采用下穿隧道形式。

换句话说，这两条快速路的绝大多数路面将会以高架桥的形式出现，郑州市区内将多出两条既长且宽的水泥路面。

“车辆一旦走上高架路，路两旁居民的夜间休息将受到很大的干扰。

”深圳市市政设计院总工程师徐波说，“还有汽车尾气等影响。

”高架桥的修建如果得不到市民的支持和理解，将很难进行下去。

因而，修建快速路的第一步，就是做环境影响评价。

对此，设计部门的解释是，下穿隧道虽会减少对环境的影响，但是根据实践情况看，下穿隧道往往更容易造成堵车，交通管理也颇为不便。

而针对专家提出的如何消除噪声污染、尾气污染等问题，设计单位提出可对路段封闭，或安装隔音板等，并利用有限空间进行绿化，尽量减少高架桥带来的负面影响。

快速公交系统到底建不建？

另一个让专家们十分关心的话题就是快速公交系统的建设问题。

4个方案中，设计方都提出了BRT公交系统（快速公交系统，全封闭式道路）的设计，表示将充分预留BRT空间，大力发展公共交通。

可不少专家对这一做法也表示了质疑。

他们认为，目前，京广路沙口路、陇海路沿线的客流量并不是很大，如果在快速路上专门预留BRT空间，不仅耗资巨大，而且营运可能亏本，也不利于快速路作用的发挥。

专家认为，应在规划中预留BRT空间，而不是立即兴建。

如何梳理好地面交通？

数据显示，目前郑州市的机动车保有量已达107万辆，而且机动车的增长率仍持续走高，出行难和停车难的现象日益明显。

那么，修建了这两条快速路之后，郑州的交通难问题是不是就从此解决了呢？

昨日，部分专家坦言，这两条快速路的修建，对郑州的交通状况很难起到决定性作用。

有可能出现的情况是，在快速路上行车很快，但在下匝道和上匝道时占用大量时间。

“关键是解决好各个节点的问题。

”专家指出，在一些关键性的路段，比如陇海路高架和嵩山路交叉口，虽然会修建立交和匝道，但如果车辆增多，加之不遵守交通规则，大批车辆可能聚集在匝道上，延伸至路面，那么路面的交通也会受到影响。

桥下商户该如何应对？

两条快速路建成之后，大部分车辆将从高架桥通行，那么桥下商户的生意无疑将受到影响。

昨日，不少专家提出，政府应在这次大规模的交通整改之前，合理引导这些商户，使桥下产业得到更好地发展。

两家设计单位都提到了桥下的设计，都认为桥下部分应好好利用起来，将其建设成为一条景观带、花带。

“我们认为商户只要自觉转换经营理念，还是能消除不利影响的。

”有专家指出，大型交通改造肯定会对商户造成影响，只有政府和商户通力合作，才能将这种损失降到最低。

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自动化专业：

主要研究的是自动控制原理和方法，自动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用，它以自动控制理论为基础，以电子技术、电力电子技术、传感器技术、计算机技术、网络与通讯技术为主要工具，面向工业生产过程及各行业、各部门的自动化。

它具有“控管结合，强弱并重，软硬兼施”的鲜明特点，是理、工、文、管等多学科交叉的宽口径工科专业。

现代意义的自动化：

（用人工传感器）各种环境变量的感知的机械化和集成。

（感知）

（用计算机）数据处理和决策。

（分析和控制）

（用装置进行）机械动作或以处理信息对人通信的“信息动作”。

（执行）

存储的信息机械执行器=>

对环境的动作

计算机化的处理和决策

人工传感器显示=>

对人的建议

物联网：

（Internetofthings）4用

存储的信息3知机械存储对环境的动作

1感计算机化的处理和决策

人工传感器2传显示对人的建议

CPS（cyberphysicssociety）信息与物理社会

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一、课程概况

课程性质：

工科本科电类自动化、物流工程等专业等年纪学生一门专业前沿课程。

课程目的与任务：

了解智能交通系统的概念和关键技术；

掌握典型的交通信息检测、交通信息传播、交通系统决策和控制等技术；

以交通系统智能化为例，理解本专业相关技术有实际领域应用前沿，为进一步开展相关领域的学习和科研打下基础。

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一智能交通系统的概况

一、背景问题

交通基础设施发展有限制，投资巨大，作用都发挥了吗？

交通问题决定区域竞争力，如何减少经济损失？

面向人和物的移动、输送、如何培育现代服务业？

交通问题日趋严峻——拥堵、事故、环境、能源

背景：

城市道