基于無線定位技術的車輛檢測系統(tǒng)及應用

隨著城市經(jīng)濟的發(fā)展、城市化進程的推進，以及城市交通需求的密度、強度以及時空分布特性的變化，利用先進的智能交通控制技術和方法對城市交通流進行整體優(yōu)化、全面控制和管理已經(jīng)成為重要課題。

智能交通控制系統(tǒng)主要完成交通信息和數(shù)據(jù)的采集、融合、處理、分析判斷、輔助決策、執(zhí)行和控制、交通信息的發(fā)布，以及執(zhí)行和控制效果的評估等功能，靜態(tài)交通數(shù)據(jù)、動態(tài)交通信息和交通態(tài)勢是系統(tǒng)重要輸入，其采集和處理的完整性、實時性和準確性是系統(tǒng)的關鍵。

目前的交通基礎數(shù)據(jù)和信息的采集一般采用交通車輛檢測器，主要包括環(huán)形線圈檢測器、超聲多普勒檢測器、紅外檢測器、微波交通檢測器和視頻車輛檢測器等，通過對檢測區(qū)域或斷面車輛的檢測進行交通流量、點車速、路段平均車速、道路占有率以及交通擁擠和事故等的測量、預測和計算，由交通控制系統(tǒng)實現(xiàn)點、線、面等層面的交通控制和協(xié)調(diào)，最終體現(xiàn)在路口交通信號參數(shù)的微調(diào)，進而影響路段車輛運行時間;然而，對于中國城市混合交通的現(xiàn)狀，這些檢測手段存在數(shù)據(jù)誤差/偏差大、響應周期長、使用條件適應性差等問題，特別是難以滿足提供交通控制效果評估的參數(shù)需求。

本文提出的基于無線定位技術的車輛檢測系統(tǒng)將通過在實用道路交通設施頻率高、能反映交通特征的出租車和公交車上部署車載移動定位裝置，將其作為動態(tài)交通參數(shù)采集車輛，測量車輛實時地理坐標，計算車輛行駛速度，并結(jié)合智能交通地理信息系統(tǒng)，為交通控制提供實時交通信息、交通態(tài)勢和交通評估參數(shù)等。

系統(tǒng)設計

基于無線定位技術的車輛檢測系統(tǒng)主要由安裝在動態(tài)檢測車輛車載設備、城市交通指揮平臺、交通運輸管理中心(出租車、公交)的管理平臺，以及數(shù)據(jù)通信平臺等組成，車載設備設計為具有定位和通信功能的嵌入系統(tǒng)終端設備。本系統(tǒng)的關鍵技術主要包括無線定位技術、地理信息技術、交通控制技術、無線通信技術、嵌入系統(tǒng)和嵌入式實時操作系統(tǒng)等。

定位方案選擇

目前主要無線定位系統(tǒng)包括：以歐洲伽利略系統(tǒng)、美國GPS系統(tǒng)、俄羅斯GLONASS系統(tǒng)，以及中國北斗系統(tǒng)為代表的空間定位系統(tǒng);(2)以主要移動通信運營商提供的幾乎覆蓋我國領土的基于位置服務(LBS)為基礎的網(wǎng)絡定位系統(tǒng)(3);基于無線廣播技術智能開發(fā)的交通信息導航定位平臺，例如歐洲RDS-TMC(Traffic Message Channel)系統(tǒng)。

從系統(tǒng)的實用性、成熟性和技術先進性，項目投資成本以及長期使用成本等方面考慮，建議本系統(tǒng)選擇TMC(Traffic Message Channel)定位方案，同時在廣播系統(tǒng)的配合下完成城市智能交通定位導航系統(tǒng)的建立。另外，從定位精度、響應周期和車輛運動姿態(tài)等方面考慮，可以使用陀螺儀(加速度傳感器)實現(xiàn)慣性定位作為補充手段。

通信方案選擇

車載設備與交通運營管理中心、交通指揮中心之間的通信可以通過公共移動通信平臺、專用無線集群通信平臺，或者改造現(xiàn)有的車載通信設備，建議采用后兩者;交通運營管理中心和交通指揮中心之間應采用專用的或租用的高速通信鏈路。

車載設備的設計

車載設備主要由CPU、RDS模塊、加速度傳感器、顯示和輸入單元、數(shù)據(jù)交換單元和電源管理單元等組成。應用軟件主要完成RDS數(shù)字廣播信息的解碼、信息提取、車輛定位、車輛運動參數(shù)的計算、交通信息和調(diào)度信息顯示、輸出等功能。

交通指揮中心

為實現(xiàn)TMC(Traffic Message Channel)系統(tǒng)功能，交通管理部門應協(xié)調(diào)相關單位，進行城市調(diào)頻廣播系統(tǒng)智能升級改造，建立城市智能交通定位導航系統(tǒng)平臺，同時應完成：

·建立城市交通地理信息系統(tǒng)，融合空間要素的幾何信息、基本屬性、增強屬性，以及社會經(jīng)濟信息、交通狀況信息等;

·建立數(shù)據(jù)處理平臺，完成交通參數(shù)采集車輛的實時地理坐標、車輛行駛速度等的數(shù)據(jù)采集，采用智能搜索和多策略數(shù)據(jù)挖掘技術，結(jié)合城市交通地理信息系統(tǒng)實現(xiàn)交通控制系統(tǒng)所需的實時交通信息、交通態(tài)勢和交通評估參數(shù)等的提取、分析、處理等;

·建立綜合接入平臺，實現(xiàn)與城市調(diào)頻廣播系統(tǒng)、交通運輸管理中心(出租車、公交)的調(diào)度和通信平臺，以及城市交通控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信、信息交換和發(fā)布等;

·建立綜合信息顯示系統(tǒng)。

系統(tǒng)應用

基于無線定位技術的車輛檢測系統(tǒng)的主要功能是為交通控制提供實時交通信息、交通態(tài)勢和交通評估參數(shù)等，同時經(jīng)過適當?shù)臄U展設計，也可以應用于如下方面：

·動態(tài)路徑誘導，基于主動引導的需求，向交通出行者或者潛在的交通出行者提供到單一或多個目的地的最短路徑或最優(yōu)路徑鏈，從而使車輛行走更方便、快捷;對交通設施利用者的行為進行合理的分析和預測，從而有利于實現(xiàn)交通流量的時空分布均衡，緩解擁擠和環(huán)境污染;

·公共交通優(yōu)先，通過對城市公交車輛的定位和運營管理監(jiān)控，對接近路口的公共交通工具實行優(yōu)先信號，保證其行駛的連續(xù)性，提高路網(wǎng)的交通容量;

·交通信號優(yōu)化和智能控制，通過實時交通控制效果評估，優(yōu)化信號控制參數(shù)，改進交通控制模型，并改善交通路口和路段的智能渠化功能，提高道路基礎設施和資源的利用率，減少交通擁擠;

·交通信息發(fā)布，為出行者提供各種交通信息，以便出行者進行出行時間、交通方式和交通路線的選擇，使他們能夠快捷、方便、安全地到達出行目的地;

·本系統(tǒng)還可應用于交通運營管理的車輛動態(tài)調(diào)度、車輛安全管理、被盜車輛搜索定位，以及車輛行駛狀況的動態(tài)記錄等。

結(jié)論

本文簡要分析了交通車輛檢測技術和交通控制基本參數(shù)，介紹了基于無線定位技術的車輛檢測系統(tǒng)的總體設計思路，并研究了其在智能交通控制領域的基本應用，相信隨著動態(tài)交通信息系統(tǒng)的發(fā)展和推廣，以及業(yè)界在交通控制理論、模型、技術和設備的研究開發(fā)。可以預見，本文所述的技術在智能交通控制領域中具有廣闊的應用前景。