GPS在智能交通場景的應用研究

摘 要：隨著社會的不斷發(fā)展，人們的生活水平也得到了很大的提高，車輛日益增多，公共交通的發(fā)展也成為了越來越受關注的問題。傳統(tǒng)交通管理系統(tǒng)的通訊方式主要是無線電通信，由調(diào)度員向駕駛員發(fā)出相應的指令，而駕駛員在夜間或相對陌生的地方可能會出現(xiàn)迷路的情況，所以其在一定的程度上存在著很大的缺陷。目前，我國GPS在智能交通系統(tǒng)中得到成功應用，提高了車輛運行的安全性，增強處理突發(fā)事件的能力，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

關鍵詞：GPS；智能交通場景；應用

中圖分類號：TN948.6；P228.4；U495 文獻標識碼：A文章編號：2096-4706（2018）01-0010-04

Research on the Application of GPS in Intelligent Traffic Scene

ZHENG Zhiyong，SHEN Yiming，CHEN Lingfeng

（Guangdong Televehicle Information Technology Service Co.，Ltd.，Guangzhou 510510，China）

Abstract：With the continuous development of society，people's living standard has also been greatly improved，and the development of public transport has also become an increasing concern.The traditional traffic management system，the communication is the main way of radio communication，the dispatcher of the instructions issued to the driver，and the driver may be lost in place at night or relatively unfamiliar，so to a certain extent there exist defects. At present，China's GPS has been successfully applied in intelligent transportation system，which improves the safety of vehicle operation and enhances the ability of dealing with emergencies，which has significant social and economic benefits.

Keywords：GPS；intelligent traffic scene；application

0 引 言

GPS在智能交通場景中的應用，推動交通事業(yè)的快速發(fā)展。智能交通在我國有著很好的發(fā)展前景。智能交通采用先進的電子信息技術、無線通信技術、GPS技術、互聯(lián)網(wǎng)技術、GIS技術、智能信號控制技術等，對傳統(tǒng)的交通運輸系統(tǒng)進行改造，從而使得運輸設備系統(tǒng)化、信息交流的交互性和服務的廣泛化，從而使新型現(xiàn)代交通系統(tǒng)信息化、智能化。本文從多個方面來討論GPS在智能交通場景中的應用，例如：從車輛的跟蹤系統(tǒng)、出行的規(guī)劃和導航、行程的線路設計、信息的查詢、緊急救援等方面來論述。

1 智能交通目前在我國的發(fā)展狀況和未來的發(fā)展前景

我國的智能交通已經(jīng)發(fā)展20多年了，其在軟件開發(fā)、產(chǎn)品創(chuàng)造、技術創(chuàng)新上已經(jīng)有了很大程度的突破。在21世紀初期，在國家政策和政府管理的扶持下，智能交通已經(jīng)形成了多元化的投資體系和多角度的建設體系，在2008年的北京奧運會中、2010年的上海世博會中，及其后開的廣州亞運會中都廣泛的應用到智能交通，并對其進行了相應的推廣，我國在與外國進行交流中不斷的產(chǎn)生新的技術，也創(chuàng)造出多種合作模式，這也為智能交通的發(fā)展提供了強有力的發(fā)展保障。

目前從各大城市發(fā)展的整體上來看，很多一線大城市的智能交通已經(jīng)取得了很大的進步。北京已經(jīng)建立了完善的交通管理系統(tǒng)，上海也實施了高架橋管理，青島也建立了公交的調(diào)度系統(tǒng)，以廣州智能交通為例，廣州建立了交通信息的溝通平臺，將各種型號的車都連接起來，利用每一輛車中的GPS系統(tǒng)，將所有的信息都傳輸?shù)浇煌ňC合溝通平臺中，也可以分析每一路段的實際情況，提供給每一位司機每條路的路況。廣州還建立了公路綜合管理示范項目，可以實時的對道路中的信息進行收集、監(jiān)控，實現(xiàn)對危險品運輸車輛、長途客運以及城市公交、出租車和軌道交通的全過程監(jiān)控。

雖然當前我國的智能交通已經(jīng)取得了很大的進步，但其在實際發(fā)展的過程中仍然存在著很大的問題，在技術上也存在著很大的缺陷，在產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)調(diào)上也存在著很多問題。在具體應用上可以借鑒西方成果的案例，取其精華，還可以通過與外國合作的方式去促進其發(fā)展，一起探索智能交通發(fā)展的新模式。從另一個方面來說，智能交通的發(fā)展也帶動了導航的發(fā)展，隨著導航市場的發(fā)展，越來越多的企業(yè)都開始從事其發(fā)展和研究。如圖1所示。

總而言之，我國對智能交通的重視度不斷增強，我國的技術部也將其正式列為中國高技術開發(fā)和產(chǎn)業(yè)計劃的行列中，而且在未來會在多種領域上一起協(xié)調(diào)促進其發(fā)展。

2 GPS在智能交通場景中的應用

GPS的首要功能就是三維導航，GPS可以在海、路、空三個區(qū)域內(nèi)使用，無論是在汽車上還是在自行車中，甚至是步行者都可以使用GPS進行導航。而汽車的導航定位系統(tǒng)也是以GPS為基礎發(fā)展出來的。

GPS的接收機去接收GPS衛(wèi)星的信號，從而形成GPS導航系統(tǒng)，便可以得到精確的坐標緯度、時間和速度等。為了使汽車的導航定位更準確，一般會采用差分GPS技術。如果汽車行駛在隧道、高樓等由于遮擋物無法捕捉到GPS衛(wèi)星信號時，系統(tǒng)就可以自動的導入自律導航系統(tǒng)，這樣車速的感應器就可以感知車輛的現(xiàn)行速度，通過微數(shù)據(jù)對其進行數(shù)據(jù)處理，利用速度和時間就可以算出其具體的位置，陀螺傳感器也可以直接感知到前方的方位，而陀螺儀還可以收集各種數(shù)據(jù)，哪怕車輛因為更換輪胎而導致暫時性的停車，也可以正確的判斷出它所處的位置。

利用GPS衛(wèi)星導航和自律導航所測出的位置、時間、方向都會與實際的情況有一定的誤差，如果想要降低他們兩者的誤差，使地圖與實際情況的位置相符，就應該采用地圖匹配的技術再加上一個地圖匹配的線路，在汽車行駛的過程中將路線和地圖上所顯示位置的誤差進行相應的匹配，并做出及時的修正。其次，地圖匹配線路還可以通過微調(diào)單元，對其程序進行整理從而進行快速的調(diào)整，使汽車中的電子圖得到正確的位置，并向駕駛員提供正確的行駛路線，而汽車中的LCD顯示器也是被用于顯示導航信息的顯示器。

如果可以將GPS系統(tǒng)與智能交通緊密的結(jié)合，與其內(nèi)部的電子地圖、無線通信系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，主要會涉及下面這些功能。如圖2所示。

2.1 車輛的跟蹤系統(tǒng)

汽車在行駛的過程中可以利用GPS定位系統(tǒng)和電子地圖確定出車輛的具體位置，也可以對其進行任意的縮放，還原、換圖，還可以跟著車輛的行駛軌跡而移動，使軌跡可以實時的顯示在屏幕中，可以實現(xiàn)多窗口、多車輛、多方位全面跟蹤，利用這些功能可以對重要的車輛和運輸貨物進行實時跟蹤。

2.2 路線的規(guī)劃和導航功能

在汽車導航中有一個重要的輔助功能就是計劃出行的道路，在這一輔助功能中最主要的是自動線路規(guī)劃，其具體的操作過程是：駕駛員將自己行程的起點和終點輸入導航中，計算機軟件可以根據(jù)你輸入的目的地，根據(jù)你當前的情況自動設計出一條行駛最優(yōu)的路線，最優(yōu)路線中一般包括的行程標準有：用時最少，線路最簡短，需要通過交叉交通的路口最少或者需等待紅綠燈數(shù)量最少等。

2.3 路程設計功能

這個功能主要的使用者是駕駛員，駕駛員可以根據(jù)自己的實際需求，自定義起點、終點、途經(jīng)點等，并設計出一條最優(yōu)路線，并且可以在多套方案中選擇自己喜歡的道路，自動建立起線路庫。當駕駛員把線路規(guī)劃好之后，顯示器就會把駕駛員設計好的線路顯示到電子地圖中，與此同時，它也會同步顯示出汽車行駛的途徑和行駛方法。

2.4 實時信息查詢功能

汽車的信息查詢功能非常實用，可以查詢與生活息息相關的地理位置，比如：旅游的觀光景點、當?shù)氐馁e館、和一些醫(yī)院、建筑物等，使用者可以根據(jù)自己的需要選擇自己要查詢的地點。而查詢到的資料可能以文字或圖案或數(shù)字等方式展示出來，并會在電子地圖中顯示出其準確的位置。與此同時，檢測中心可以利用其檢測查詢平臺對某一位置內(nèi)任意一個目標所在的具體位置進行查詢，而汽車需要的這些相關信息也會以數(shù)字的方式展現(xiàn)在電子地圖中，讓人們一目了然的了解其具體的位置，這一功能的應用更方便了人們的出行，即使在陌生的地方也可以很快找到目的地。

2.5 緊急援助功能

當駕駛員在行使的過程中出現(xiàn)險情或發(fā)生一些緊急情況的時候，車輛所安裝的GPS定位系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)就會發(fā)揮他的作用，對車輛的現(xiàn)狀進行緊急援助。在總監(jiān)控臺中其電子地圖會及時的顯示出需要求助的車輛的具體位置和相關的信息，與此同時，會及時自動策劃出一個最優(yōu)的援助計劃，并做出相應的報警和提示，讓值班的人員及時發(fā)現(xiàn)并給予相應的救援，緊急援助功能在智能交通中的應用使交通事故所產(chǎn)生的災難性大大降低，為人們的駕駛又增加了一層保障。

2.6 交通信息實時采集功能

在智能交通管理數(shù)據(jù)中有一個重要的組成部分就是交通實時信息的采集功能。對于交通運輸中的具體信息，比如：交通道路上的紅綠燈和行駛過程中的信號燈，步行街，轉(zhuǎn)向標，禁止停車等圖標，公路交通中的路況，車輛行駛的行道數(shù)，限速等關于汽車行駛的專項信息，他們在生活中經(jīng)常會發(fā)生變化，掌握好這些交通基礎設施的位置和實時的變化，對交通管理和出行的道路規(guī)劃也要非常重要，在必要的時候就可以利用GPS準確的采集信息，并對其進行相應的補充。

2.7 交通流量的監(jiān)控功能

利用GPS定位系統(tǒng)實時的去收集道路發(fā)生的現(xiàn)狀和信息，還可以通過結(jié)合其他信息來分析當前道路交通的情況，也為交通的態(tài)勢進行多角度、多方面的分析，通過對其相關資料的分析，可以了解當前路段實時車輛的流量，也可以為控制臺提供每一條路段的道路交通狀況，這樣可以使控制者更好的管理道路交通，大大避免了堵車等現(xiàn)象的發(fā)生，使行車更通暢。如圖3所示。

2.8 行車安全管理功能

通過GPS的定位，相關單位可以清楚的了解并分析出有哪些車輛有不安全的行為，它會對這些車輛進行相應的行車記錄。在這個基礎上，交管部門就會很方便對其加以批評和改教，對其進行相應的糾正。比如：壓線行駛，逆行，不按規(guī)定轉(zhuǎn)彎，超速等一些違反交通規(guī)則的事情發(fā)生，還有某些路段會限制某些車輛行駛等情況。還可以在每輛長途運輸車輛上安裝數(shù)據(jù)存儲器，時刻記錄車輛的位置數(shù)據(jù)，定期將數(shù)據(jù)下載到控制中心，可以查看車輛是否按預定軌跡接送貨物，以及途中停歇情況。

2.9 交通事故分析功能

利用GPS還可實現(xiàn)路況信息實時監(jiān)測，電子安全保護，報警防劫等功能。在運用系統(tǒng)中會保存GPS的相關信息，它可以將以前發(fā)生的交通事故重現(xiàn)出來，管理人員可利用當時車輛的行駛路線、方向、速度等得出事故發(fā)生的原因，并且也加快了事故的確認和處理，使受阻的路段盡快恢復通行，提高道路交通運營能力。交通事故分析功能大大解決了傳統(tǒng)的調(diào)監(jiān)控解決問題時的不足，提高了交通事故評判的科學性和合理性。

2.10 話務指揮調(diào)度的功能

指揮中心可以監(jiān)測某一區(qū)域內(nèi)每一輛車輛的運行狀況，并對被監(jiān)控車輛進行合理調(diào)度和指揮。指揮中心也可隨時與被跟蹤目標進行通話并實行管理。通過話務指揮調(diào)度功能使更多車輛更規(guī)范的進行駕駛，對出現(xiàn)的駕駛問題也可以及時的進行糾正。

3 結(jié) 論

總而言之，GPS的發(fā)展為智能交通的發(fā)展提供了很大的幫助，小到一個步行者，大到飛機、輪船，運用GPS可以讓使用者快速到達目的地，可以減少不必要的繞行，提高效率以減少行程時間。當一輛車安裝上GPS定位系統(tǒng)，便可以通過交通管理中心監(jiān)管到每一輛車的行駛，在這樣的管理下，也可以提高其車輛管理者的工作效率，并且還具有報警的功能，這也為人們安全出行提供相應的保障，隨著社會的不斷發(fā)展和科技的進步，GPS在智能交通中更進一步的得到應用，在未來GPS會在智能交通中發(fā)揮更大的作用。

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作者簡介：鄭治勇（1978-），男，漢族，廣東梅州人，副主任，副高，碩士。研究方向：交通信息化；沈益明（1971-），男，漢族，江蘇無錫人，總經(jīng)理，工程師，經(jīng)濟師，本科。研究方向：交通信息化；陳凌峰（1971-），男，漢族，碩士，廣東技術師范學院工業(yè)中心工程師兼廣東道路信息發(fā)展有限公司技術顧問。研究方向：交通信息化。