基于移動計算的實時路況信息采集系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)*

曹永軍 陶瑞巖 鐘震宇 黃翔

1 概述

智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transport System，ITS）作為解決城市交通問題的“法寶”已成為社會的共識。近年來，隨著政府在ITS領(lǐng)域的支持和建設(shè)力度不斷加大，交通數(shù)據(jù)企業(yè)在交通信息獲取方面的研發(fā)力度也不斷推陳出新。交通事件信息作為智能交通系統(tǒng)重要的元素，在動態(tài)交通信息發(fā)布中是不可缺少的一部分，它為公眾提供實時、詳細的交通信息，因此交通事件信息的處理也是當前智能交通系統(tǒng)的重要構(gòu)成之一。

移動計算是近幾年發(fā)展起來的技術(shù)，它使計算機或其他信息設(shè)備在未能與固定的物理連接設(shè)備相連的情況下，將有用、準確、及時的信息與中央信息系統(tǒng)相互作用，分擔其計算壓力，使信息能夠提供給任何時間、任何地點需要它的任何用戶。移動計算技術(shù)在GIS (Geographic Information System)中的應用即為移動GIS，它使得GIS信息以數(shù)字地圖格式顯示在功能強大的移動計算機中，并被帶到戶外，為戶外環(huán)境下工作的地理信息訪問者提供了條件[1]。

目前人工事件數(shù)據(jù)采集主要通過信息員實地采集獲得，存在的主要問題有：復雜立交橋采用文字方式描述困難，數(shù)據(jù)采集效率不高；如電話、短信方式上報路況，數(shù)據(jù)整理成本高，效率不高；目前采用B/S的錄入系統(tǒng)，錄入流程以人工錄入服務器為主，數(shù)據(jù)錄入處理效率不高。

為此，本文的目的是設(shè)計開發(fā)高效、直觀的基于移動計算技術(shù)的實時路況數(shù)據(jù)采集專用軟件系統(tǒng)，并在PDA上進行部署應用，以提高人工事件數(shù)據(jù)錄入效率。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 總體結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)總的目標是設(shè)計開發(fā)一套基于移動計算技術(shù)的人工路況采集軟件系統(tǒng)，并部署到PDA上應用。設(shè)計原則是系統(tǒng)智能、便攜[2]。設(shè)計策略考慮了擴展性和復用性，目前軟件實現(xiàn)的僅僅是上行數(shù)據(jù)的發(fā)送，即路況數(shù)據(jù)由終端發(fā)送到服務器，在設(shè)計上預留了相應接口，以備后期實現(xiàn)接收由服務器發(fā)送的下行路況數(shù)據(jù)，及其在本地進行顯示更新的擴展[3]。同時軟件的GPS接收與解析模塊可作為一個獨立的功能模塊加以復用。軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2 系統(tǒng)功能與數(shù)據(jù)流分析

2.2.1 系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)和軟件的功能要求為界面樸實、操作簡便、流程科學、部署簡易、安全可靠、方便擴展。系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能大體上可以分為本地操作的實現(xiàn)和后臺服務的請求響應兩部分[4]，主要包括用戶登錄、地圖操作、GPS定位、天氣與采集方式設(shè)置、路況采編、車輛狀態(tài)發(fā)送、日志保存以及系統(tǒng)配置等。具體分配主要包含：

① 用戶登錄模塊：設(shè)置用戶登錄對話框，接收用戶數(shù)據(jù)輸入；初始數(shù)據(jù)處理，讀取系統(tǒng)配置信息，初始化相關(guān)系統(tǒng)對象等；

② GPS接收模塊：完成數(shù)據(jù)接收，讀取 GPS串口，接收GPS信息等；

③ 坐標加密與數(shù)據(jù)發(fā)送模塊：負責發(fā)送數(shù)據(jù)到加密服務程序，以及接收加密后的坐標信息等；

④ 地圖操作與路況采編模塊：設(shè)計地圖操作相關(guān)控件，負責圖層創(chuàng)建，路鏈選擇與定位點顯示等；進行軟件主界面對話框，負責程序框架消息的傳遞與處理；

⑤ 系統(tǒng)配置模塊：設(shè)置系統(tǒng)配置對話框，提供用戶輸入界面，保存配置信息；

⑥ 日志保存模塊：進行數(shù)據(jù)處理，提供寫日志文件等功能。

2.2.2 系統(tǒng)輸入、輸出數(shù)據(jù)分析

軟件輸入數(shù)據(jù)包括用戶登錄信息、地圖數(shù)據(jù)、停車數(shù)據(jù)以及GPS位置信息等。軟件輸入數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 軟件輸入數(shù)據(jù)

軟件輸出數(shù)據(jù)包括路況信息，GPS位置信息以及停車數(shù)據(jù)等。軟件輸出數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 軟件輸出數(shù)據(jù)

2.3 處理流程

系統(tǒng)的工作流程分以下幾個步驟，如圖2所示。用戶登錄后進行設(shè)置，然后進行路況采編與車輛狀態(tài)發(fā)送等操作，系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)組織與處理后進行發(fā)送，同時完成數(shù)據(jù)保存。

圖2 系統(tǒng)處理流程圖

3 系統(tǒng)開發(fā)與應用

本軟件系統(tǒng)采用Visual Studio 2005集成開發(fā)工具，使用C++語言，在Windows Mobile 5.0 SDK +MapX Mobile 5.05 SDK平臺上進行二次開發(fā)[5]。網(wǎng)絡通信配置支持GSM、GPRS或EDGE。應用以上的設(shè)計原則和框架，經(jīng)過反復的調(diào)試，在現(xiàn)有的GPRS網(wǎng)絡的基礎(chǔ)上完成了基于PDA的廣東省交通路況信息采集平臺，系統(tǒng)可以實現(xiàn)地圖的各項基本操作，即地圖的顯示、移動、放大、縮小等基本瀏覽功能；實現(xiàn)良好的人機交互界面，簡約、美觀、高效，合理利用PDA的顯示區(qū)域，且操作簡單方便,實現(xiàn)了與后臺服務層的連接以及服務請求的響應。

單條或批量路鏈路況采編如圖3、圖4所示，車輛狀態(tài)信息發(fā)送如圖5、圖6所示。

圖3 批量選擇路鏈

圖4 選擇路況

圖5 天氣采集設(shè)置

圖6 路況信息上報

4 結(jié)束語

本文分析了傳統(tǒng)交通路況人工數(shù)據(jù)采集方式的局限性，設(shè)計開發(fā)基于移動計算技術(shù)的實時路況信息采集系統(tǒng)，并分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，介紹系統(tǒng)軟件的運行流程與應用情況。目前，該系統(tǒng)作為2009年粵港關(guān)鍵領(lǐng)域重點突破項目“廣東省主干高速公路及穗、深城市多源交通信息服務平臺”的配套子系統(tǒng)，已在廣州、深圳城市及京珠高速公路等路段進行應用。實際應用表明，該系統(tǒng)具有易用、直觀、準確、高效、便攜等特點，大大節(jié)省了人員工作的時間；數(shù)據(jù)的輸入、輸出方式既保障了數(shù)據(jù)的可靠性，也減少了物品的攜帶量，進而降低了工作強度，簡化了記錄方式。人性化界面使得操作方便易用，提高了人工數(shù)據(jù)錄入效率和數(shù)據(jù)采集的效率。

[1] 何啟海,方鈺.基于 PDA 的上海市交通信息網(wǎng)格發(fā)布平臺[J].計算機工程,2006,32(1):242-244.

[2] 陳城,杜豫川,孫立軍.基于PDA 的便攜式交通量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究[J].交通與計算機,2006(04):127-129.

[3] 羅學強,何斌.基于 Web 的遠程數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的應用[J].自動化與信息工程,2006(04):21-23.

[4] 鄒國平,黃錚,郝國昌.基于PDA的高速公路養(yǎng)護數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].交通標準化,2007(09):97-100.

[5] 王國英,陳長,崔鵬等.PDA 在城市交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)采集中的應用研究[J].交通與計算機,2006,24(5):51-53.