高速公路的通信技术的特点.docx

1、高速公路的通信技术的特点高速公路的通信技术的特点摘要：高速公路是衡一个国家公路交通现代化水平的重要标志之一我国高速公路起步较晚.但发展速度较快.到2016年底我国高速公路通车里程己达到5.3万公里。位居世界前列。所谓移动通信，是指移动体与固定体或另一移动体之间的信息交换，因此他必须采用无线方式。在高速公路的运营管理中，无论是养护管理,路政管理还是交通管理，都离不开移动通信技术，所以建立高速公的专用移动通信系统十分必要。本文就移动通信技术应用的具体方面作出详细的分析，对于现在移动通信技术在高速公路中的不足作出一定思考，希望能够改进现阶段还不太成熟的情况。使它在高速公路日常管理的指挥调度、路政执法

2、、收费稽查、排障抢险等方面都发挥了更大作用，取得了更显著的社会和经济效益。关键词：高速公路：通信；技术Abstract: highway is one of the important symbol of the level of modernization of a national highway traffic balance of Expressway in China started late. But the development speed is quick. By the end of 2016, Chinas highway mileage has reached 53 t

3、housand kilometers. Ranking in the world. Mobile communication refers to the exchange of information between a mobile body and a fixed body or another moving body. In the operation and management of highway, whether it is maintenance management, road management or traffic management, can not be sepa

4、rated from the mobile communication technology, it is necessary to establish a high-speed dedicated mobile communication system. Make a detailed analysis of the specific aspects of the application of mobile communication technology, to make certain thinking now for the lack of mobile communication t

5、echnology in expressway, hope to be able to improve the present situation is not mature. Make it play a greater role in the daily management of the highway command and control, highway law enforcement, inspection fees, emergency rescue and other aspects, and achieved more significant social and econ

6、omic benefits. Key words: highway; communication; Technology引言:移动通信技术在高速公路信息化方面的应用包含多个方面。主要包括高速公路应急指挥联动系统，路政管理系统，机电管理系统几个方面，此外，移动通信技术在高速公路信息化上的其他业务应用如：高速公路自动化系统，ETC电子不停车收费系统等也在发挥着重要作用。1关键技术应用1.1手机定位技术无线移动通信技术的飞速发展，无线通信实时性，稳定性的提高，使得移动通信业务除了移动电话，短信息等业务，给予无线通信欧诺的移动定位应用技术也随之成熟。手机定位技术在高速公路上具体应用及实现方法如下：首先

7、在各个地市监控分中心值班监控室配置一台12122（求助电话）电话介入服务器，他监控拨入的12122求助电话，判断接入的电话若是手机用户，则系统通过MQ（MessageQueue）自动将接入的电话号码等信息传输到统一的定位接口前置机。定位接口前置机再通过网闸以及专网网络将定位请求传递给移动通讯前置机的WebService接口。移动通讯前置机收到相关定位请求后，则将该手机定位请求传给后台移动LCS（LocationServices）定位平台，LCS定位平台这时则根据手机接入的各相关基站地理位置以及手机信号到达时间等信息实时计算出具体的位置信息，并将该位置信息返回给移动通信前置机。这样，高速公路方的

8、定位接口前置机就可以收到相关手机定位的具体位置信息（如：经纬度坐标等信息），此时定位接口前置机返回到前台客户端，客户端收到相关定位信息信息并结合GIS电子地图便可以直观显示手机定位具体的高速公路桩号位置，这样完成了整个定位流程。手机定位技术与工作原理框架如图1所示。 图1手机定位技术在高速公路运行示意图1.2无线视频监控技术无线移动视频监控技术是基于移动通信网络基础上进行实现现场视频图像上传，目前可选的无线网络有CDMA及GPRS两种。无线监控与光纤监控相比，具有工程实施简单、周期短、造价低，特别是无线监控可以到达任何出事现场等优势，因此其应用范围更加广泛，利用无线技术却很容易实施，例如在行驶

9、中的车辆里面实施现场监控等。无线视频监控中的无线除了监控系统的前端采集单元用无线方式及MPEG4视频压缩标准进行数据上传以外，它还包含了另外一层意义，即视频监控图像的无线下发，无线监控系统的图像下发除了可以下发到监控客户端计算机以外，还可以下发到手持智能便携式监控仪或车截接收显示端上。无线视频监控技术与工作原理框架如图2所示。图2无线视频监控技术与工作原理框架图1.3车载GPS技术GPS(GlobalPositioningSystem)即全球卫星定位系统，它真正实现了全球、全天候、连续、实时、以空中卫星为基础的高精度无线电导航系统。在全球任何地方以及近地空间能够给出准确三维位置、速度和精确的时

10、间信息；GPS由地面控制站、空间设备、GPS用户接收机和地面通信网组成。利用GPS对实现高速公路上的路政巡逻车、清障车、工程车等实现24小时时不间断监控。根据使用高速公路车辆的特点以及目前拥有无线通信平的状况和未来发展趋势，方案所选用的通信平台是GPRS通信网，基于GPRS通信网的系统设计方案具有比较明显的优势，即GPRS通信网具有覆盖区域广，网络稳定、费用低廉等特点。本系统采用的GPS技术与工作原理。1.4短信通知技术短信通知技术是目前比较成熟的移动通信技术之一，现在已广泛应用于银行、证券、电力、税务等相关行业。短信通知技术也是高速公路信息化建设应用到的主要移动通信技术之一，应急指挥联动、路

11、政管理、机电管理、养护管理以及办公自动化管理等系统现在均已用到短信通知.(群发)技术，现在它已成为高速公路信息化不可或缺的技术手段之一。结合高速公路信息化的特点，我们把短信通知.(群发)技术进行整体封装，采用统一的WebService接口，使之可以为各个系统使用。通过短信通知.(群发)具体工作原理与技术实现的。应用成效：我们通过在福建省高速公路信息化与移动通信技术相结合的具体应用实践，以及在相关功能上逐步丰富和完善，现在移动通信技术应用效果已逐步显现，特别在对高速公路紧急救援、路政管理、机电管理、养护管理等方面正在发挥着重要作用。目前包括手机定位、无线视频监控、短信群发等相关技术的应用已经成为

12、高速公路信息化应用不可或缺的技术手段，并产生了比较明显的经济与社会效益。下面介绍几个比较典型的移动通信技术在高速公路信息化的应用案例：一、高速公路应急指挥及联动管理系统通过有关手机定位技术的应用使得值班监控人员及时了解求助人员的具体方位，提高了高速公路应急救援的快速反应能力，为处理各种突发事件赢得宝贵时间。二、高速公路路政管理系统通过有关GPS及无线视频监控的应用使得路政值班监控人员和路政领导能够及时掌握各外业路政巡查人员的位置，便于及时调度相关巡查人员前往突发事件现场，并能够通过无线视频监控及时了解路政人员处理相关路政案件及突发事件的现场处理情况。三、机电管理系统通过全面结合短信通知(群发)

13、技术和“PDA+GPRS”技术的应用，较大地提高了机电故障及时反应能力和机电故障问题解决能力，有力保证了高速公路机电管理系统的安全、稳定、可靠运行。四、在车载的GPS终端上有GPRS模块，数据监控中心通过移动得GPRS网络主动或被动对车载终端发出定位或控制指令，车载终端接收到指令后，或将自己的定位信息通过GPRS传到监控中心，或应答控制指令。GPS终端可以将浮动车的坐标位置、时间、行驶速度、行驶方向等数据通过移动网络传输到后台的数据监控平台，监控平台根据这些数据与GIS相结合就可以得出当前道路实时地状况。五、该技术是近年兴起的基于移动网络实现的智能交通技术，通过采集手机信号指令的切换时间和地点

14、来判断各个地区的大致交通状况。该系统一般分为两部分，第一部分为无线信令采集部分，即采集特定道路上所有的手机信令的部分；第二部分为数据分析部分，该部分利用所采集到的无线信令，根据交通道路测速原理，与GIS系统结合实时分析道路状况。该系统首先采集道路上的手机无线信令，然后根据交通测速原理计算当前道路上用户的速度从而达到分析道路的状况。交通测速系统的基本原理是利用手机信令切换过程发生的时间和地点来计算行驶速度。切换地点通过已知的基站位置和事先进行的路测来得到的。由于切换原因的多样性和个体行车速度与道路速度的不一致性，如果仅使用单个用户的切换信息来估算交通速度，那一定是不准确的，一般会统计某一路段上的

15、所有用户的信令信息来统计平均得到该路段上的平均速度。这种大数据量的统计计算，在大部分信令是有规律的情况下，是可以比较准确的反映道路速度的。3方案设计交通是国民经济发展的命脉，沪宁高速公路就是这样一条黄金通道，它的建成对长江三角洲经济的腾飞起到了极大的推动作用。当人们乘车经过沪宁高速公路，感叹其一流的工程质量和优美的风景时，也许不会在意在高速公路沿线黄栗墅、仙人山、阳澄湖三个服务区内巍峨屹立着三座铁塔，它们的作用是什么呢？当交通事故发生或车辆抛锚后，救援和排障车辆如何能在很短的时间里到达现场处理事故的呢？如此种种，都成了人们的疑问。答案是沪宁高速公路在管理中采用了具有世界先进水平的通信指挥系统摩

16、托罗拉800MHZ集群调度系统。上述服务区内的三座铁塔就是为该通信系统而建造的。依靠它高速公路各管理部门可以得到及时而有序的联系，在更好地发挥高速公路的优势方面发挥了重要的作用。3.1系统选型按照交通部（91）交计字603号文全国交通专用通信网总体规划的要求，对高速公路的移动通信网应采用国家无线电管理委员会指定的800MHZ专用频率。我们通过设备性能比较，并根据高速公路具体的管理体制和需要，最终选定目前国际上最先进的美国MOTOROLA800MHZ智慧型单站五信道集群系统作为高速公路指挥调度系统。摩托罗拉的集群系统采用最佳的数据速率，最快的入网时间，最先进的数码地址技术和分组分级编队方法，能使

17、大量的用户共享相对有限的频率资源，能最大限度地提高工作效率，完全满足高速公路管理的需要。同时其系统用户机均按美国军用标准设计生产，具有防水、防腐、抗震能力。MOTOROLA所设计的单站集群系统采用的是数字识别技术及频率转换系统来优化用户灵活性以方便地介入信道。其单站系统大致包括以下几个部分：（1）一个系统中央控制器。它不断与用户机联系来执行信道分配任务；（2）五台信道中继台，其配置如下：1、其中一台为控制信道，中央控制器利用此信道与用户机取得联系。2、其余中继台负责处理用户机的通话量。3、三台配备有线电话互连功能，通过中央电话互连终端来提供无线与有线的通讯联系；4、系统管理终端用于系统操作员将

18、系统参数输送到系统中央控制器上，还可完成设备状态、告警报告、系统管理及诊断等功能；5、多频合成车台及手机。每台单机都包含有一块可编码的电子芯片，用于存贮该单机的标示码和规定的单机特性。6、一套完整的现场编程软件，以便在现场进行编程工作。同时MOTOROLA800MHZ集群系统的特性及功能的多种多样性也是其它厂家及当今的常规系统所不能比拟的。系统中有48000个用户号，可分为4000个小组。其重要特性主要有以下几方面：3.1.1系统功能1、系统管理通过计算机即可完成。2、有序扩容允许更多手机与车台加入通讯网而不影响现有的单机。3、灵活的编组图/通话组划分。3.1.2呼叫功能1、双模式运行及脱网工

19、作。2、选呼（呼叫提示/私密通话）。3、电话互连。3.1.3介入系统特性1、快捷介入系统。2、禁止通话提示音。3、遇忙排队及回叫。4、自动重发。5、新近用户优先。6、误导防护。7、连续（信道）配置更新。3.1.4系统可靠性特性1、多话音信道。2、备份控制信道并定时倒换。3、接收机遇扰关闭。4、发射机功率故障关闭。5、系统自我诊断。6、故障弱化。3.2系统设计沪宁高速公路江苏段全线总长约258公里左右，途经苏州、无锡、常州、镇江、南京五个大中城市，其道路管理任务是按市划分，分段管理。单靠一套系统设备又根本不可能覆盖全线，那么如何选择站址及系统数量，采用最省的投资并满足管理的需要，建立高速公路通信

20、指挥调度网呢根据MOTOROLA800MHZ集群系统的性能及工程经验，当系统天线高度为80m时，其单站系统的覆盖半径约30km左右。结合沪宁高速公路的地理分布，并通过现场测试和技术论证，沪宁高速公路移动通信指挥调度网采用了以下方案：尽可能利用沿线城市天线架设制高点，最大限度的节省建设资金，同时利用江苏省交通厅现有的南京基站，在沪宁沿线上架设另外三套800MHZ摩托罗拉集群调度系统，并设立两个系统直放站，从而实现了系统全线覆盖。1、苏州基站。站址选择于苏州阳澄湖服务区内，其天线高度为80m，该站可完全覆盖沪宁高速公路苏州段。2、无锡基站。站址选择于无锡市惠山无锡广播电视发射塔上，其发射天线高度约

21、为320m，该站可覆盖沪宁高速公路无锡段和常州段，并可延伸覆盖到苏州段和镇江段部分路段。3、镇江基站。站址选择于镇江仙人山服务区内，该系统天线高度为80m，该站用于覆盖高速公路镇江段，并可延伸覆盖南京段部分路段。4、南京基站该站利用江苏省交通厅现有MOTOROLA智慧网10信道系统，该系统覆盖南京段。该站天线高度约200m，但由于南京段为多山丘陵地带，南京基站不能完全覆盖此区域，为解决这一区域覆盖问题，我们分别在高速公路马群主线收费站及黄栗墅服务区设立了两座直放站。这样省公司和南京管理处人员无论在市区还是在高速公路路段都可很方便地进行管理调度。3.3系统应用高速公路的管理结构通常主要分为以下几

22、个职能部门：收费、路政、排障、养护、工程、服务区等，而各部门日常工作均是独立开展的。比如当交通事故发生后，需要多部门之间相互合作、协同作战，所有这些工作能否顺利进行就需要一个科学而实用的通信体制作后盾。摩托罗拉集群系统灵活方便的分组编队特性为此提供了保证，根据各管理部门的工作性质划分了若干个通话小组，在沪宁高速公路江苏段五个市管理处均采用了如图1的通信分组编队方案：由图1所示，在通信调度时各管理处领导可直接调度其下属每个部门，其下属各部门内部也可直接调度，而各部门之间的调度可通过总值班室进行。同时根据各部门的工作性质，为保证工作更加方便的进行，对于联系密切部门，其部门负责人用的手机上也增加了其

23、他相关部门的通话组，使他在紧急情况下能直接联络其他相关部门，如路政科与排障队，路政科与收费站等。以上分组编队使得各管理处内部的通信可以得到有序的进行，但由于沪宁高速公路集群指挥调度系统均采用了单站系统，这使得相邻城市管理处之间由于使用不同的系统（无锡、常州除外），均不能进行直接调度通信。而当万一有交通事故发生，需要相邻管理处的支援，或因其他原因需要通信联络时，如何解决呢为此在各市管理处均设立了一专用电台用于解决这一问题，即充分利用无锡基站的高度及系统覆盖交叉区，发挥集群车台通信距离远的优势，苏州、无锡、常州、镇江通过无锡基站取得联系，镇江、南京通过镇江基站联系，如苏州管理处总值班室设立一专用电

24、台使用无锡系统并有无锡管理处总值班通话组，反之亦然，他们之间联系通过这一方式即可直接实现。摩托罗拉800MHZ集群系统每种用户机均有不少于4种系统的选择，用户机在不同系统中使用时，可以通过选择系统实现通信需求。利用这一特点，对江苏宁沪高速公路股份有限公司的集群用户机除进行独立编组外，为工作方便，其用户机上还编有各市管理处的相应部门的通话组，这就使得工作更加方便的开展进行。3.4系统升级沪宁高速公路江苏段集群移动通信指挥调度网中四套系统均选用摩托罗拉智慧型系统，该系统具有很强的升级功能，可在原有系统基础上，通过增加部分设备，系统可升级为SMARTZONE，实行用户机自动漫游，从而更能方便高速公路

25、管理人员的使用。在沪宁高速公路光纤通信网建成后，各基站可与最近的交换机端口相接，有线与无线互补组成完整的高速公路专用通信网。4存在问题及未来展望4.1存在问题尽管移动通信技术在高速公路信息化应用中发挥着重要作用，但在实际应用过程中也存在一些问题，主要有以下几点：一、是手机定位精度和手机定位成功率仍然有待增加。目前在福建省内仅实现了省籍移动手机定位，对与外省移动手机用户尚无法定位，这在一定程度上降低了手机定位的成功率。此外，在手机定位精度上，由于目前手机定位普遍是采取基于基站的定位方式，特别是在郊外由于基站密度偏低，因此手机定位精度偏差较大。根据统计，在郊外一般会存在1-2公里左右的偏差。二、无

26、线移动视频监控的视频清晰度仍然偏低，偶尔会发生马赛克的现象。这是由于无线移动视频监控上传的网络是基于GPRSCDMA的模式，目前移动网络的带宽普遍较窄，尚难以满足大量的无线视频图像的上传，特别是在同一地点同时上传多个场面的视频时就更容易发生此现象，这在一定程度上也影响了使用效果。三、目前基于“PDA+GPRS”的应用仍属于在比较初级阶段，由于GPRS带宽及费用等原因，无法上传或访问大批量的数据特别是声音、视频、图像等相关的数据，此外，在利用.“PDA+GPRS”访问各业务系统的响应速度上仍然偏低，这也在一定程度上影响使用。4.2应用前景综合以上存在的问题分析，结合移动通信技术的发展趋势特别是3

27、G的推出以及高速公路信息化推进，移动通信技术在高速公路信息化上的应用前景广阔，具体有以下几个方面：一、手机定位精度和定位成功率将较现有的精度有大幅度的提高，将来各种新式的手机特别是智能手机的推出，普遍都带有GPS功能，这将改变现有的基于基站定位的模式，取而代之的是以GPS为主导的手机定位模式。该手机定位就不仅应用与高速公路应急救援上，同时还将应用在对高速公路外业人员的管理和调度上的应用；二、随着移动通信3G(第三代移动通信技术)的实施，移动通信带宽的瓶颈将得到彻底解决，这将促使高速公路的无线移动视频监控应用的推广和普及，甚至可改变现有高速公路有线视频通信以及外场设备的通信模式；三、基于3G网络

28、的PDA应用将给高速公路外业作业带来新的变革，将来外业作业人员.(包括机电维修人员、养护人员、检测人员、巡查人员等)将利用PDA智能手机进行快速、高效地外业作业，实现前台作业与后台诊断实时交互以及相关知识经验共享；四、目前高速公路路况信息上报系统和信息上报制度正在逐步完善，届高速公路运营管理部门将拥有及时、准确、完整的路况信息，这些路况信息对于司乘人员、运输企业等具有很高的出行参考价值。这样，服务于公众出行的路况信息短信定制和高速公路沿线小区短信群发的需求也将随之而来，通过短信定制和小区短信技术的应用也将极大便利社会公众出行。总结随着4G时代的到来，移动通信技术在高速公路信息化上的应用具有广阔

29、前景，可以肯定的说，移动通信技术在高速公路信息化上的应用将是下一阶段高速公路信息化应用重点和方向，我们应尽早做好相关前瞻性的移动通信技术储备与应用研究，以便移动通信技术在高速公路信息化中发挥应有作用，最大程度地向社会公众出行提供安全、舒适和便捷服务。参考文献:1林雪华.高速公路通信网发展趋势www.C2002.22黄强.佛开高速公路通信系统的构成与特点J交通信息产业杂志，2003第三期3陆化普.智能运输系统J人民交通出版社,20024黄卫.智能运输系统概论J人民交通出版社,20015李峻利.交通工程设施设计R人民交通出版社,20016张月中.高速公路交通工程及沿线设施R人民交通出版社,19997贾元华.高速公路建设与管理M北方交通大学出版社20028董如平.高速公路运营管理M人民交通出版社，20039杨兆升.智能运输系统概论M人民交通出版社200310陈景谦.电工学M华南理工大学出版社