論實用GPS系統在智能交通運輸中的應用

公衍海

一個實用的GPS智能車輛監控系統在硬件上分為基礎監控中心加上全部移動車臺兩大部分；在環境上分為連系中心和移動車臺的集群移動通訊網加上監控中心局域網兩大部分；在軟件上分為基地中心包括向量地圖。GIS車輛監控系統可以分成三個部分：移動單元.中央控制單元和監控平臺。移動單元負責接收GPS衛星定位信號，解算出其定位信息，然后在中央控制單元的控制下，把信息編碼發往監控中心；中央控制單元負責控制整個無線通訊網的運行，接收移動單元傳來的信息，并把信息送到監控平臺。監控平臺則是主要以電子地圖為基礎的監視和控制操作平臺，具有很方便的信息數據庫和強大的電子地圖操作功能.。

GPS智能車輛監控系統的總體設計涉及綜合性的高科技研制開發，從技術上看主要是融合全球衛星定位系統（GPS）交通地理信息系統（GIS）和無線數字通信技術（GMS）三項高新技術為一體的最新高科技研制任務，當然設計試驗過場中離不開巨量的計算機軟件編程及調試優化工作。我們認為，在這一高科技研制過程中，當前急需解決的有三項技術問題。

一是監控系統的速度，亦即監控系統的容量工程驗證的效果表現為最快速的巡視速度，在使用已內含向量地圖的中心監控軟件基礎上，決定全系統快速響應，即該報警的關鍵是發展為監控目的專用的無線數字通信技術，其次是壓縮數據處理技術.。

二、是智能化監控軟件。工程驗證的效果表現為監控中心顯示界面的向量化地圖結構和多層次的供用戶管理的GIS數據庫。特別應含有能與美國政府人為設立的100米民用GPS隨機定位偏差政策對抗，能對車輛位置與實際運行路面之間的偏差進行實時修正的智能軟件，避免目前國內外車輛監控中心普遍存在的所謂“車在路外跑”的現象。

三、是研制能自動生成城市車輛導航監控用向量地圖并能利用現場GPS定位數據快速修正的GIS環境支持平臺軟件，使得實用于中等城市的一幅導航監控用向量地圖的生成周期，由一般數百天縮短為數天。

公路測量：

公路路線—般處在一條帶狀走廊內。其平面控制測量往往采用導線形式，包括附合導線、閉合導線、結點導線等導線網形式。對于重要構造物如大橋。特大橋、長大隧道等，也有布設成三角網，線形鎖等形式.

GPS測量主要有以下特點：（1）測站之間無需通視。測站間相互通視一直是測量學的難題。GPS這一特點，使得選點更加靈活方便。但測站上空必須開闊，以使接收GPS衛星信號不受干擾。（2）定位精度高。一般雙頻GPS接收機基線解精度為5mm+1ppm，而紅外儀標稱精度為5mm+5ppm。GPS測量精度與紅外儀相當，但隨著距離的增長，GPS測量優越性愈加突出。大量實驗證明，在小于50公里的基線上，其相對定位精度可達12 x 10的負6次方，而在100～500公里的基線上可達10的負6次～10的負7次。（3）觀測時間短。在小于20公里的短基線上，快速相對定位一般只需5分鐘觀測時間即可。（4）提供三維坐標。GPS測量在精確測定觀測站平面位置的同時，可以精確測定觀測站的大地高程。（5）操作簡便。GPS測量的自動化程度很高。在觀測中測量員的主要任務是安裝并開關儀器，量取儀器高和監視儀器的工作狀態，而其它觀測工作如衛星的捕獲.跟蹤觀測等均由儀器自動完成。（6）全大候作業。GPS觀測可在任何地點，任何時間連續地進行，一般不受天氣狀況的影口向.。

京珠國道主干線粵境高速公路湯塘至廣州北二環段長約60公里，所處地形為重丘區，路線設計為6車道。該段有㈠個各種系統的平面控制點。經過實地尋找，找出了7個，有4個被破壞，破壞中有2個國家11等點。在已找出的7個控制點中，國家測繪局系統1等點1個，111等點1個；城市測量系統點2個；總參軍控點3個。這些平面控制點分屬不同測量系統，且等級不同。為提高京珠國道粵境高速公路湯塘至廣州北二環段測設質量，決定在國家測繪系統基礎進行控制點的加密。加密的控制點布市方案是：沿公路路線每10km布設一對點，加密點的精度要達到四等控制網的要求。

從GPS測量中，可以看出GPS具有很大的發展前景。首先，GPS作業有著極高的精度。它的作業不受距離限制，非常適合于國家大地點破壞嚴重的地區。它不受人為因素的影響。整個作業過程全由微電子技術，計算機技術控制，自動記錄、自動數據預處理、自動平差計算。第三、GPSRTK技術將徹底改變公路測量模式。RTK能實時地得出所在位置的空間三維坐標。這種技術非常適合路線，橋、隧勘察。它可以直接進行實地實時放樣。中樁測量、點位測量等。第四，GPS測量可以極大地降低勞動作業強度，減少野外砍伐工作量，提高作業效率。一般GPS測量作業效率為常規測量方法的3倍以上。第五，GPS高精度高程測量同高精度的平面測量一樣，是GPS測量應用的重要領域。特別是在當前高等級公路逐漸向山嶺重丘區發展的形勢下，往往由于這些地區地形條件的限制，實施常規的幾何水準測量有困難，GPS高程測量無疑是一種有效的手段。

導航系統與電子地圖，無線電通信網絡及計算機車輛管理信息系統相結合，可以實現車輛跟蹤和交通管理等許多功能，如車輛跟蹤、出行路線的規劃和導航、信息查詢、話務指揮、緊急援助等.

車輛跟蹤：利用GPS和電子地圖可以實時顯示出車輛的實際位置，并任意放大、縮小、還原、換圖；可以隨目標移動，使目標始終保持在屏幕上還可以實現多窗口、多車輛、多屏幕同時跟蹤，利用該功能可對重要車輛和貨物進行跟蹤服務。

出行路線的規劃和導航：規劃出行路線是汽車導航系統的一項重要輔助功能，包括自動線路規劃和人工線路設計自動線路規劃由駕駛員確定起點和終點，由計算機軟件按照要求自動設計最佳行駛路線，包括最快的路線。最簡單的路線，通過高速公路路段次數最少的路線等人王線路設計由駕駛員根據自己的目的地設計起點。終點和途經點等，自動建立線路庫。線路規劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設計路線，并同時顯示汽車運行路徑和運行方法.

信息查詢：為用戶提供主要物標，如旅游景點，賓館。醫院等數據庫，用戶能夠在電子地圖上根據需要進行查詢。查詢資料可以文字，語言及圖像的形式顯示，并在電子地圖上顯示其位置。同時，監測中心可以利用監測控制臺對區域內任意目標的所在位置進行查詢，車輛信息將以數字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來.

話務指揮：指揮中心可以監測區域內車輛的運行狀況，對被監控車輛進行合理調度。指揮中心也可以隨時與被跟蹤目標通話，實行管理.緊急援助：通過GPS定位和監控管理系統，可以對遇險或發生事故的車輛進行緊急援助。監控臺的電子地圖可顯示求助信息和報警目標，規劃出最優援助方案，并以報警聲，光提醒值班人員進行應急處理.

近些年來，國外研制了各種用于車輛誘導的系統，其中對車輛位置的實時確定主要依靠慣性測量系統以及車輪傳感器。隨著技術的發展，GPS將能接收基準站發射的信息，經過差分處理便可計算出實時位置，然后把目前所處位置與所要到達的目標在道路網中進行優化計算，最后在道路電子地圖上顯示出到達目標的最佳路線，為公安、消防、搶修、急救等車輛服務。