GPS和射頻識(shí)別兩種技術(shù)在智能公交管理中的結(jié)合應(yīng)用

一、概述

　　隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模與日俱進(jìn)，城市交通問(wèn)題日益凸顯，已成為嚴(yán)重制約許多大中城市發(fā)展的重點(diǎn)問(wèn)題之一。大力、優(yōu)先發(fā)展公共交通．實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、智能化城市交通管理，提高公共交通運(yùn)營(yíng)管理效率和社會(huì)服務(wù)水平，符合目前中國(guó)國(guó)情下的現(xiàn)代化大城市發(fā)展趨勢(shì)。

　　目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)大城市的公交車(chē)智能管理調(diào)度模式單一采用車(chē)載GPS衛(wèi)星定位技術(shù)，也有少部分城市單一采用了射頻識(shí)別技術(shù)。這兩種技術(shù)的采用都是由靜態(tài)監(jiān)管向動(dòng)態(tài)監(jiān)管，人工管理向自動(dòng)管理的轉(zhuǎn)變，是公共交通管理進(jìn)步的表現(xiàn)，但是這兩種技術(shù)的采用都存在各自鮮明的優(yōu)勢(shì)與不足之處，應(yīng)用效果并不十分理想。

　　下面分別通過(guò)對(duì)GPS、射頻識(shí)別兩種技術(shù)在公交領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行分析，并討論兩種技術(shù)結(jié)合使用，從而試想提高公交智能化管理的可能性。
　　

二、GPS技術(shù)及其在公交領(lǐng)域引用的優(yōu)缺點(diǎn)

　　GPS又稱(chēng)為全球定位系統(tǒng)(Global PositioningSystemGPS)，由空間星座、地面控制和用戶(hù)設(shè)備等三部分構(gòu)成，其基本定位原理是：衛(wèi)星不問(wèn)斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時(shí)間，信息用戶(hù)接收到這些信息后經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)輔助，求出接收機(jī)的三維位置、三維方向以及運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間信息。GPS系統(tǒng)具有以下主要特點(diǎn)：全天候、多功能、操作簡(jiǎn)便和應(yīng)用范圍廣泛等。

　　(一)在公交領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

　　GPS技術(shù)目前在車(chē)載方面的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，已具備了快速、高效、準(zhǔn)確地提供點(diǎn)、線、面要素的精確三維坐標(biāo)，且具有全天候、高精度、自動(dòng)化、效益高等優(yōu)點(diǎn)。公交智能化管理對(duì)GPS技術(shù)的運(yùn)用主要體現(xiàn)在車(chē)輛自動(dòng)定位、行駛信息引導(dǎo)和電子站牌等子系統(tǒng)上面，前面闡述的GPS主要特點(diǎn)正符合公交智能化管理技術(shù)運(yùn)用的需求。對(duì)于新發(fā)展起來(lái)的大中城市，公共交通基礎(chǔ)設(shè)施比較完善，城市道路、樓距比較寬，高架橋和隧道相應(yīng)也就比較少，GPS系統(tǒng)調(diào)度靈活，知情能力和應(yīng)變能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)就充分地體現(xiàn)了出來(lái)，完全可以達(dá)到實(shí)時(shí)掌握車(chē)輛行為狀態(tài)的管理要求。

　(二)在公交領(lǐng)域應(yīng)用的缺點(diǎn)

　　我國(guó)目前歷史比較悠久而且經(jīng)濟(jì)水平比較高的大城市，例如北京、上海、廣州等，經(jīng)過(guò)三十多年來(lái)的城市建設(shè)后，市區(qū)高層建筑林立，高架路橋密集，隧道也越來(lái)越多，公交車(chē)作為城市公共交通主力軍，穿梭于這些地方是必須的，而GPS衛(wèi)星定位在碰到高層建筑比較多和密集的路段時(shí)信號(hào)衰弱嚴(yán)重，在有高架路橋或者隧道遮擋時(shí)沒(méi)信號(hào)，都會(huì)導(dǎo)致GPS系統(tǒng)信號(hào)不穩(wěn)定甚至無(wú)法正常工作。舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，廣州市是建筑密度大、樓層高，高架路橋和隧道非常多的典型大城市，目前廣州市部分公交公司建設(shè)使用的公交GPS智能調(diào)度管理系統(tǒng)，一旦行使經(jīng)過(guò)高架路橋底層、隧道，或者?？吭诟呒苈窐蚋浇徽军c(diǎn)上客，進(jìn)入分層人車(chē)分流樞紐公交站場(chǎng)的公交車(chē)輛，就碰到過(guò)這種信號(hào)不穩(wěn)定或者沒(méi)信號(hào)的問(wèn)題，也就使得調(diào)度中心無(wú)法得知公交車(chē)此時(shí)的行為狀態(tài)了。
　　

三、射頻識(shí)別技術(shù)及其在公交領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)

　　射頻識(shí)別技術(shù)[Radio Frequency[dentification，縮寫(xiě)簡(jiǎn)稱(chēng)為III)(欲了解更多?請(qǐng)見(jiàn)本期【科技“生詞”解釋】)1是通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，由射頻卡、讀卡器和信號(hào)發(fā)射天線三個(gè)基本部分組成。其工作原理是：當(dāng)射頻卡進(jìn)入收發(fā)天線區(qū)域后，發(fā)出的加密載波信號(hào)被天線接收，經(jīng)RFID射頻讀卡器裝置接收處理后，向通信模塊發(fā)送獲取的卡信息。

　　(一)在公交領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)

　　采用射頻識(shí)別技術(shù)主要目的在于實(shí)現(xiàn)不停車(chē)遠(yuǎn)距離自動(dòng)識(shí)別，實(shí)時(shí)定點(diǎn)采集公交車(chē)輛進(jìn)出站和通過(guò)信息采集點(diǎn)，快速確定公交車(chē)輛所處位置。其主要優(yōu)點(diǎn)有：車(chē)載射頻卡與讀卡器基本都采用了雙向交互的無(wú)線數(shù)據(jù)通信方式，通信技術(shù)穩(wěn)定、可靠，誤碼率極低。載波信號(hào)穿透力、繞射力極強(qiáng)和信息防沖撞功能非常好，車(chē)載射頻卡可固定安裝在車(chē)輛的金屬、非金屬、玻璃等物體表面，安裝位置基本不受限制，讀卡器可同時(shí)識(shí)別多輛并排、串道、跨線、爬頭等不按規(guī)定行走的車(chē)載卡。車(chē)載射頻卡和讀卡設(shè)備的感應(yīng)范圍和通過(guò)速度也可根據(jù)管理需要進(jìn)行靈活調(diào)整。

　　(二)在公交領(lǐng)域應(yīng)用的缺點(diǎn)

　　射頻識(shí)別技術(shù)在公交領(lǐng)域應(yīng)用的缺點(diǎn)主要體現(xiàn)于只能在固定點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，其技術(shù)的“點(diǎn)式定位”方式具有較強(qiáng)的局限性，相對(duì)于采用GPS技術(shù)來(lái)說(shuō)，在靈活性方面就落后了。如果密集安裝數(shù)據(jù)采集設(shè)備，資金投入將相當(dāng)大，建成后的維護(hù)成本也非常昂貴；如果數(shù)據(jù)采集設(shè)備太少，感應(yīng)范圍沒(méi)有全面覆蓋，也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)感知車(chē)輛在道路上行駛的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。

　　
四、通過(guò)GPS和RFID兩種技術(shù)的結(jié)合來(lái)提高公交智能調(diào)度管理系統(tǒng)的可靠程度

　　公交智能調(diào)度管理系統(tǒng)可以采用GPS技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案。因?yàn)槟壳癎PS信號(hào)的覆蓋范圍已經(jīng)比較廣，所以可采用以GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)為主，射頻識(shí)別技術(shù)為輔的方式。根據(jù)上面這兩種技術(shù)在公交領(lǐng)域應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)的分析，可以利用射頻識(shí)別技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)來(lái)彌補(bǔ)GPS技術(shù)運(yùn)用的缺點(diǎn)。調(diào)度指揮中心后臺(tái)管理子系統(tǒng)第一采用數(shù)據(jù)信息來(lái)自于GPS子系統(tǒng)，第二采用數(shù)據(jù)信息則來(lái)自于射頻識(shí)別子系統(tǒng)。在有充分?jǐn)?shù)據(jù)信息來(lái)源的前提下，公交智能調(diào)度管理系統(tǒng)的可靠性也將得到較好的提高。系統(tǒng)主要框架構(gòu)成設(shè)想大致如下：

　　(一)公交車(chē)載設(shè)備

　　公交車(chē)上面同時(shí)安裝一套GPS設(shè)備和一張射頻卡，目前市場(chǎng)上一張射頻卡的價(jià)格大概在50～80元不等，相對(duì)于車(chē)載GPS設(shè)備的價(jià)格，是非常低廉的，對(duì)于提高系統(tǒng)可靠性來(lái)說(shuō)，這筆投資是非常值得的。

　　(二)射頻信息采集傳輸設(shè)備

　　主要安裝在GPS信號(hào)無(wú)法覆蓋或者比較弱區(qū)域的適當(dāng)位置，設(shè)備由射頻收發(fā)天線、讀卡器和通信模塊構(gòu)成。其工作原理是：當(dāng)車(chē)載射頻卡進(jìn)入收發(fā)天線區(qū)域后，車(chē)載射頻卡發(fā)出的加密載波信號(hào)被天線接收，經(jīng)RFID射頻讀卡器裝置接收處理后，向通信模塊發(fā)送獲取的車(chē)載射頻卡信息。通信模塊通過(guò)GSM／GPRS／CDMA無(wú)線網(wǎng)絡(luò)方式與遠(yuǎn)端的讀卡服務(wù)器建立通信連接，將接收到的卡號(hào)、時(shí)間、地址信息傳送到調(diào)度中心。

　　通信模塊主要依托GsM／GPRs／CDMA等數(shù)字公眾網(wǎng)通信，具有IP地址設(shè)置、讀卡數(shù)據(jù)緩存／比對(duì)
E本地卡號(hào)限制過(guò)濾、遠(yuǎn)程通信超時(shí)／異常告警、時(shí)鐘／卡號(hào)集／異常告警短信遠(yuǎn)程設(shè)置等功能。鑒于數(shù)據(jù)通信的重要性，為確保無(wú)線通信的穩(wěn)定性和可靠性，這里的通信模塊要求提供熱備份的GSM／GPRS／CDMA工作模塊為第二信道。

　　(三)調(diào)度指揮中心系統(tǒng)

　　調(diào)度指揮中心系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備、數(shù)據(jù)接收、存儲(chǔ)、分析、管理、發(fā)布服務(wù)器、大屏幕電視墻、客戶(hù)端管理計(jì)算機(jī)等設(shè)備組成。后臺(tái)管理子系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時(shí)收到的各線路公交車(chē)輛運(yùn)行的定位數(shù)據(jù)及狀態(tài)信息加以甄別和分析之后呈現(xiàn)出來(lái)，調(diào)度指揮中心管理人員可即時(shí)作出快速、合理的調(diào)度指令，同時(shí)往信息發(fā)布等子系統(tǒng)發(fā)布及時(shí)服務(wù)信息。對(duì)采集到的數(shù)據(jù)，后臺(tái)管理子系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行匯總、統(tǒng)計(jì)，生成各種營(yíng)運(yùn)報(bào)表等。

　
五、總結(jié)

　　針對(duì)我國(guó)目前一些大城市的公交車(chē)智能管理調(diào)度模式，在這里提出的通過(guò)GPS和RFID兩種技術(shù)的結(jié)合來(lái)提高公交智能調(diào)度管理系統(tǒng)的可靠程度，是嘗試將高科技手段更好地服務(wù)于城市公共交通數(shù)字化的一種設(shè)想。針對(duì)目前一些城市已經(jīng)建設(shè)的GPS公交智能調(diào)度管理系統(tǒng)。采用基于射頻識(shí)別技術(shù)的“點(diǎn)式定位”系統(tǒng)作為補(bǔ)充，既能提高車(chē)輛定位精度，提升公交系統(tǒng)企業(yè)的運(yùn)營(yíng)效率和服務(wù)水平。又能克服GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)在公交應(yīng)用中的不足．減少資金投入。
　　交通是經(jīng)濟(jì)的動(dòng)脈，要用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)改造傳統(tǒng)的公交產(chǎn)業(yè)，以信息化帶動(dòng)現(xiàn)代化。建設(shè)新型智能化。自動(dòng)化的公交調(diào)度管理系統(tǒng)，“公交優(yōu)先”政策符合我國(guó)目前國(guó)情，代表著大多數(shù)人民群眾的利益，能最大限度地挖掘現(xiàn)有城市道路潛力，是政府交通管理部門(mén)解決城市交通問(wèn)題的重要途徑。把公交系統(tǒng)的管理和服務(wù)工作提高到新的水平，同時(shí)也就能夠協(xié)助政府職能部門(mén)實(shí)現(xiàn)對(duì)公交系統(tǒng)整體運(yùn)行狀況進(jìn)行有效管理和總體規(guī)劃。