GPS系統(tǒng)在交通運輸中的應(yīng)用

王穎

【摘 要】伴隨著縣域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，GPS在縣域交通運輸中的作用日益明顯，如何更好的發(fā)揮其自身的作用，本文進(jìn)行了深入的探索。

【關(guān)鍵詞】GPS；交通運輸；應(yīng)用

1.全球定位系統(tǒng)簡介及定位的基本方法

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS是美軍70年代初在“子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航定位”技術(shù)上發(fā)展而起的具有全球性、全能性（陸地、海洋、航空與航天）、全天候性優(yōu)勢的導(dǎo)航定位、定時、測速系統(tǒng)。GPS由三大子系統(tǒng)構(gòu)成：空間衛(wèi)星系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)、用戶接收系統(tǒng)。GPS定位采用空間被動式測量原理，即在測站上安置GPS用戶接收系統(tǒng)，以各種可能的方式接收GPS衛(wèi)星系統(tǒng)發(fā)送的各類信號，由計算機(jī)求解站星關(guān)系和測站的三維坐標(biāo)。 由對GPS信號觀測量的不同，GPS定位的基本方法有以下幾種形式：偽距測量、載波相位測量、多普勒測量、衛(wèi)星射電干涉測量。為了精密定位，一臺GPS接收機(jī)往往不是單純采用一種測量方式，而是以某種方式為主，并輔以其他方法。目前，全球定位系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于軍事和民用等眾多領(lǐng)域中。GPS技術(shù)按待定點的狀態(tài)分為靜態(tài)定位和動態(tài)定位兩大類。靜態(tài)定位是指待定點的位置在觀測過程中固定不變的，如GPS在大地測量中的應(yīng)用。動態(tài)定位是指待定點在運動載體上，在觀測過程中是變化的，如GPS在船舶導(dǎo)航中的應(yīng)用。靜態(tài)相對定位的精度一般在幾毫米幾厘米范圍內(nèi)，動態(tài)相對定位的精度一般在幾厘米到幾米范圍內(nèi)。對GPS信號的處理從時間上劃分為實時處理及后處理。實時處理就是一邊接收衛(wèi)星信號一邊進(jìn)行計算，獲得目前所處的位置、速度及時間等信息；后處理是指把衛(wèi)星信號記錄在一定的介質(zhì)上，回到室內(nèi)統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。一般來說，靜態(tài)定位用戶多采用后處理，動態(tài)定位用戶采用實時處理或后處理。

2.GPS在交通運輸中的應(yīng)用

三維導(dǎo)航是GPS的首要功能，飛機(jī)、船舶、地面車輛以及步行者都可利用GPS導(dǎo)航接收器進(jìn)行導(dǎo)航。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)是在全球定位系統(tǒng)GPS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新型技術(shù)。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)由GPS導(dǎo)航、自律導(dǎo)航、微處理器、車速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅(qū)動器、LCD顯示器組成。

GPS導(dǎo)航是由GPS接收機(jī)接收GPS衛(wèi)星信號（三顆以上），求出該點的經(jīng)緯度坐標(biāo)、速度、時間等信息。為提高汽車導(dǎo)航定位精度，通常采用差分GPS技術(shù)。當(dāng)汽車行駛到地下隧道、高層樓群、高速公路等遮掩物而與捕獲不到GPS衛(wèi)星信號時，系統(tǒng)可自動導(dǎo)入自律導(dǎo)航系統(tǒng)，此時由車速傳感器檢測出汽車的行進(jìn)速度，通過微處理單元的數(shù)據(jù)處理，從速度和時間中直接算出前進(jìn)的距離，陀螺傳感器直接檢測出前進(jìn)的方向，陀螺儀還能自動存儲各種數(shù)據(jù)，即使在更換輪胎暫時停車時，系統(tǒng)也可以重新設(shè)定。

由GPS衛(wèi)星導(dǎo)航和自律導(dǎo)航所測到的汽車位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)、前進(jìn)的方向都與實際行駛的路線軌跡存在一定誤差，為修正這兩者的誤差，與地圖上的路線統(tǒng)一，需采用地圖匹配技術(shù)，加一個地圖匹配電路，對汽車行駛的路線與電子地圖上道路誤差進(jìn)行實時相關(guān)匹配作自動修正，此時地圖匹配電路是通過微處理單元的整理程序進(jìn)行快速處理，得到汽車在電子地圖上的正確位置，以指示出正確行駛路線。CD-ROM用于存儲道路數(shù)據(jù)等信息，LCD顯示器用于顯示導(dǎo)航的相關(guān)信息。

GPS導(dǎo)航系統(tǒng)與電子地圖、無線電通信網(wǎng)絡(luò)及計算機(jī)車輛管理信息系統(tǒng)相結(jié)合，可以實現(xiàn)車輛跟蹤和交通管理等許多功能，這些功能包括：

（1）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(biāo)移動，使目標(biāo)始終保持在屏幕上；還可實現(xiàn)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(jìn)行跟蹤運輸。

（2）提供出行路線規(guī)劃和導(dǎo)航。提供出行路線規(guī)劃是汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的一項重要輔助功能，它包括自動線路規(guī)劃和人工線路設(shè)計。自動線路規(guī)劃是由駕駛者確定起點和目的地，由計算機(jī)軟件按要求自動設(shè)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(shù)最少的路線等的計算。人工線路設(shè)計是由駕駛者根據(jù)自己的目的地設(shè)計起點、終點和途經(jīng)點等，自動建立線路庫。線路規(guī)劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設(shè)計線路，并同時顯示汽車運行路徑和運行方法。

（3）信息查詢。為用戶提供主要物標(biāo)，如旅游景點、賓館、醫(yī)院等數(shù)據(jù)庫，用戶能夠在電子地圖上根據(jù)需要進(jìn)行查詢。查詢資料可以文字、語言及圖象的形式顯示，并在電子地圖上顯示其位置。同時，監(jiān)測中心可以利用監(jiān)測控制臺對區(qū)域內(nèi)的任意目標(biāo)所在位置進(jìn)行查詢，車輛信息將以數(shù)字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來。

（4）話務(wù)指揮。指揮中心可以監(jiān)測區(qū)域內(nèi)車輛運行狀況，對被監(jiān)控車輛進(jìn)行合理調(diào)度。指揮中心也可隨時與被跟蹤目標(biāo)通話，實行管理。

（5）緊急援助。通過GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對遇有險情或發(fā)生事故的車輛進(jìn)行緊急援助。監(jiān)控臺的電子地圖顯示求助信息和報警目標(biāo)，規(guī)劃最優(yōu)援助方案，并以報警聲光提醒值班人員進(jìn)行應(yīng)急處理。GPS技術(shù)在汽車導(dǎo)航和交通管理工程中的研究與應(yīng)用目前在中國剛剛起步，而國外在這方面的研究早已開始并已取得了一定的成果。近些年來國外研制了各種用于車輛誘導(dǎo)的系統(tǒng)，其中車輛位置的實時確定以往主要依據(jù)慣性測量系統(tǒng)以及車輪傳感器，隨著GPS的發(fā)展和所顯示出的優(yōu)越性，有取代前兩種方法的趨勢。用于城市車輛誘導(dǎo)的GPS定位一般是在城市中設(shè)立一個基準(zhǔn)站，車載GPS實時接收基準(zhǔn)站發(fā)射的信息，經(jīng)過差分處理便可計算出實時位置，把目前所處位置與所要到達(dá)的目標(biāo)在道路網(wǎng)中進(jìn)行優(yōu)化計算，便可在道路電子地圖上顯示出到達(dá)目標(biāo)的最優(yōu)化路線，為公安、消防、搶修、急救等車輛服務(wù)。

3.GPS在交通運輸中可能出現(xiàn)的弊端

由于GPS系統(tǒng)的完善還需要一個相當(dāng)長的周期，在現(xiàn)實生活中時常出現(xiàn)過分依賴而產(chǎn)生的不良后果，如2012年11月8日凌晨，滬寧高速連接線衛(wèi)崗隧道附近，王某駕駛一輛面包車蹊蹺失控撞上護(hù)欄造成側(cè)翻。幸運的是，雖然車損很嚴(yán)重，車內(nèi)一家三口并未受傷。滬寧高速大隊民警調(diào)查后得知，這起事故竟是導(dǎo)航惹的禍?！坝袝r導(dǎo)航也不能盲信?！保猩跽咴趯?dǎo)航的帶領(lǐng)下，把汽車直接開進(jìn)大海。我們在利用其優(yōu)勢的的同時，對其存在的一些弊端要統(tǒng)籌兼顧，使其優(yōu)勢達(dá)到最大化。

全球定位系統(tǒng)GPS是近年來開發(fā)的最具有開創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一，其全球性、全能性、全天候性的導(dǎo)航定位、定時、測速優(yōu)勢必然會在諸多領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用，必將對縣域交通事業(yè)的發(fā)展注入新的生機(jī)與活力。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]邵思坡，蔣耘農(nóng).GPS在交通運輸中的運用.交通標(biāo)準(zhǔn)化，2006，（5）.

[2]孫雙勝.淺談GPS在交通運輸中的運用.科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2008，（26）.