基于GPS技術的實時路況系統設計

王燚堂

摘 要

本文主要研究內容為對汽車GPS數據在道路上的數量、空間分布及速度數據進行接收，然后對車輛數據進行計算，做出租車道路匹配，周期性地按道路路段對汽車數據進行分析計算，得到道路的實時路況信息，達到了解某一道路上汽車的運行情況，從而得到道路的通行路況情況。

【關鍵詞】GPS 交通流量 實時路況

基于GPS技術的實時路況系統可以針對道路交通情況進行實時的檢測，根據實際情況，本實時路況系統設計的目標為：

（1）根據目前各大城市大多數汽車裝載了GPS設備，這些GPS數據由相關單位進行收集匯總，然后發送給本系統。

（2）把有效數據與地圖道路數據進行匹配，把每輛汽車進行準確的道路定位。

（3）把汽車數據匹配到地圖數據完成后，需要對某一道路的汽車數量進行計算。計算得出汽車在道路上的數量，進而得出某些道路的交通情況。

（4）將計算得到的結果發布給汽車公司或需要這些數據的交通管理服務等部門。

根據上文對系統設定的目標，系統主要完成下面一些功能。本系統是實時將汽車GPS數據接入，并周期性地進行分析運算，得到道路汽車流量信息并發布。系統體系圖如圖1所示。

1 系統的結構組成

本系統的體系主要有如下一些方面組成：分別是汽車GPS數據的接收與發送，汽車數據的接收服務器、數據計算服務器、數據存儲服務器，汽車數據發布，發布對象對有線網絡用戶、手機用戶和交管中心等部門。

體系的流程為汽車GPS接收器通過GPS衛星發出的定位數據，對汽車本身的數據進行接收，然后通過GPS發送裝置把之前接收的數據發送給本系統的服務器。通過本系統對汽車數據在道路交通流量中定位與計算，得出汽車的路況流量信息。

系統模塊主要由三大部分組成，如圖2所示。

2 系統模塊詳細設計

2.1 汽車數據接收模塊設計

汽車數據接收模塊中實現了汽車數據發送、轉換與接收接口，采用TCP/IP協議進行數據傳輸，通過標準的接口進行統一格式數據的接收和發送，確保數據傳輸的穩定性。

汽車數據接收模塊采用汽車數據源支持的方式接收數據，對數據按照數據規格進行解析，然后將接收的汽車數據轉換為通用的格式在內存中緩存，并采用固定的格式協議，發送給實時路況計算軟件。

汽車流量計算系統采用Socket在線接受方式。Socket在線接入服務，網絡連接方式包括TCP傳輸控制協議的Socket連接的方式通訊，通常采用用戶現行的方式。

完成接收模塊流程設計之后，對接收模塊的算法進行設計，解析數據格式，判斷解析數據是否正確。如果解析正確的數據進行篩選，提取有效數據，因為只有有效數據才會參與運算。對有效的數據進行簡單的加密，存儲備份，為下一階段的數據計算做好準備。

2.2 汽車數據計算模塊設計

實時路況計算軟件采用內部標準通訊方式，接收汽車數據標準格式數據，做汽車道路匹配，周期性地對汽車進行分析計算，得到道路的交通狀態信息，用于后面的發布應用。

根據整體結構圖中數據計算模塊的功能，對數據計算模塊進行了如下設計。包括汽車數據與地圖數據匹配、匹配后數據計算、汽車路況數據緩存、汽車計算完成后的數據存儲。

交通狀態判別部分是系統的核心，最主要是保證系統的穩定性、準確性。道路匹配根據汽車的GPS位置、歷史的行駛情況，在道路中確定當前行駛的最大可能性的道路，并確定汽車在當前道路中的位置。

模式包括：正常行駛、等待紅綠燈、堵車等。積累一些通常的模式模型樣本，做篩選和匹配，符合模式特征的，進入相應的處理環節，提高路況的計算精度。

汽車數據計算的流程設計主要原則是保證汽車數據與道路匹配的準確性，按照道路分組汽車數據的準確性，道路上汽車數量計算的準確性。然后進行計算后數據的存儲。

路況的結果計算后，可以參考歷史路況數據，其它路況數據源的路況數據，或者結合人工干預的信息，對計算結果進行再次判別和糾正。

2.3 汽車數據發布模塊設計

把汽車原始數據進行計算后，把數據以統一的格式發布給需求方。并把數據進行保存。同時能對歷史數據進行條件查詢。實時路況發布，支持歷史數據的查詢發布、實時路況的發布兩種。歷史數據的查詢發布，根據用戶請求，在數據庫或歷史文件中取出相應的路況發布出去。

3 汽車流量計算系統整體數據流程設計

根據上面的系統結構，下面設計出系統的數據流程，按照接收數據以后，系統完成數量流向的順序，主要完成從數據的接收，到數據的計算，最后數據進行發布的流程進行了如下的設計。

3.1 汽車數據的接收

汽車數據接收軟件采用汽車數據源支持的方式接收數據，對數據按照數據規格進行解析，并經過數據的初步篩選，然后將接收的汽車數據轉換為通用的格式在內存中緩存，并轉換為自定義的固定格式協議，用自定義的標準Socket通訊的方式發送給系統計算模塊。

3.2 汽車數據計算

汽車數據計算模塊根據數據接收模塊得到的有效數據，對這些有效數據與電子地圖進行匹配，通過有效的算法，使得匹配結果更加準確。然后對某一道路上的汽車的速度進行計算。得出計算結果保存到數據庫中。

3.3 汽車路況發布

實時路況發布，支持歷史數據的查詢發布、實時路況的發布。歷史數據的查詢發布，根據用戶請求，在數據庫或歷史文件中取出相應的路況發布出去。

系統數據流過程如圖2所示。

4 結論

基于GPS技術的實時路況系統的設計為主要模塊設計及數據流程設計，并對系統分析設計總體思路做了簡單的描述。整體的分析設計分成三個階段：數學模型建立階段、業務邏輯模型建立階段和模型整合與完善階段。并對數據的汽車數據接收、汽車數據計算、汽車數據發布三個模塊內容分別進行了闡述。

參考文獻

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作者單位

北京衛生職業學院 北京市 100053endprint