基于北斗系統(tǒng)出租車(chē)位置服務(wù)終端設(shè)計(jì)研究

中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十七研究所 王文松 王鵬宇 藍(lán)常源

一、引言

目前，大多數(shù)出租車(chē)都安裝了乘客計(jì)價(jià)器和監(jiān)控終端兩套設(shè)備，計(jì)價(jià)器由三大部分組成：主機(jī)、空車(chē)燈、傳感器。主機(jī)包括單片微機(jī)、貯存器（EPROM）及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、供電電路、時(shí)鐘電路、輸入輸出電路、顯示器部分。出租車(chē)計(jì)價(jià)器使用的傳感器主要有：光電式、干簧管式和霍爾式，目前的主流是霍爾式。

出租車(chē)車(chē)載監(jiān)控終端以GPS車(chē)載記錄儀形式存在，主要用于對(duì)出租車(chē)位置的監(jiān)控和管理。GPS車(chē)載記錄儀安裝在出租車(chē)內(nèi)部，作為前端信息采集，主要由GPS天線(xiàn)、GPS模塊、車(chē)載電臺(tái)、控制模塊等組成（圖1）。采集出租車(chē)位置信息，發(fā)送到出租車(chē)運(yùn)營(yíng)管理中心，運(yùn)營(yíng)管理中心根據(jù)乘客約車(chē)信息，下發(fā)給出租車(chē)終端，出租車(chē)司機(jī)通過(guò)車(chē)載終端指令搶答接收派車(chē)信息，前往乘客位置。

GPS模塊通過(guò)接收天線(xiàn)接收GPS C/A碼信號(hào)，計(jì)算出租車(chē)所在位置的經(jīng)度、緯度、移動(dòng)速度及精確時(shí)間等參數(shù)送到GPS接口板。GPS接口板對(duì)送來(lái)的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、壓縮、加密，并按確定的數(shù)據(jù)傳輸格式和速率通過(guò)車(chē)載電臺(tái)將其發(fā)送至運(yùn)營(yíng)管理中心。對(duì)外接口板與報(bào)警裝置相連，用于在發(fā)生緊急情況時(shí)將報(bào)警的內(nèi)容和目標(biāo)的位置數(shù)據(jù)發(fā)送至運(yùn)營(yíng)管理中心。車(chē)載電臺(tái)構(gòu)成出租車(chē)和運(yùn)營(yíng)管理中心的無(wú)線(xiàn)通信通道。

二、背景技術(shù)

計(jì)價(jià)器和監(jiān)控終端都在出租車(chē)上使用，但安裝兩套硬件產(chǎn)品，占用了有限的車(chē)內(nèi)空間位置，也增加了安裝成本。

目前的出租車(chē)GPS車(chē)載記錄儀采用單一GPS衛(wèi)星定位模式，其在可用性、連續(xù)性和完好性方面的保障比較有限；特別是由于GPS衛(wèi)星在某一地區(qū)、某一時(shí)間內(nèi)可用衛(wèi)星的數(shù)量是一定的，這樣在市區(qū)高層建筑物等遮擋較多，或者存在有意無(wú)意干擾的情況下，單一GPS定位的可用性大大降低。

出租車(chē)GPS車(chē)載記錄儀采用車(chē)載電臺(tái)作為通信傳輸模塊，目前采用集群電臺(tái)通信，需要獨(dú)立建立通信網(wǎng)絡(luò)，建網(wǎng)費(fèi)用高，覆蓋范圍有限，系統(tǒng)容量有限，傳輸速率低，投資大，維護(hù)費(fèi)用高，并且通信鏈路頻段容易受干擾，工作不穩(wěn)定；采用集群電臺(tái)通信鏈路，GPS車(chē)載記錄儀需要專(zhuān)用車(chē)載電臺(tái)配合工作，這不僅增加了出租車(chē)裝車(chē)成本，而且出租車(chē)容易跑出通信覆蓋范圍，造成通信盲區(qū)，也容易受到臨道干擾。

GPS車(chē)載記錄儀不具備觸摸顯示屏等顯示模塊，沒(méi)有事先加載導(dǎo)航軟件，不具備導(dǎo)航功能，乘客在一個(gè)陌生地區(qū)打車(chē)，行駛路線(xiàn)完全只能由出租車(chē)司機(jī)掌控。

目前，當(dāng)一個(gè)乘客想要用出租車(chē)時(shí)，可以在路旁等車(chē)，或者打電話(huà)約車(chē)。隨著日趨嚴(yán)峻的交通壓力，如果乘客在城市中心或偏僻路段等車(chē)往往會(huì)浪費(fèi)很多時(shí)間，但打電話(huà)約車(chē)成功后，在等車(chē)的過(guò)程中如果湊巧碰到其他空出租車(chē)，乘客就會(huì)乘車(chē)離去，最終導(dǎo)致約車(chē)失敗，造成空車(chē)行駛。所以現(xiàn)在大部分城市很少會(huì)有用到電話(huà)約車(chē)的調(diào)度，最終導(dǎo)致系統(tǒng)建成后達(dá)不到應(yīng)有的效果，無(wú)法正常運(yùn)行。

三、設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

1. 設(shè)計(jì)目標(biāo)

本設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)一種新型的出租車(chē)位置服務(wù)車(chē)載終端，采用BD（北斗）/GPS雙模式定位技術(shù)，兼?zhèn)湮恢帽O(jiān)控和計(jì)價(jià)器的功能，擴(kuò)展2G或3G無(wú)線(xiàn)路由功能、服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)功能。改變傳統(tǒng)行車(chē)監(jiān)控黑匣子模式，采用帶觸摸顯示屏顯示裝置，預(yù)裝GIS電子地圖，可實(shí)現(xiàn)本地導(dǎo)航和綜合實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛及人員信息。

2.技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

本設(shè)計(jì)采用我國(guó)自主研發(fā)的北斗二代導(dǎo)航定位系統(tǒng)、BD/GPS雙模式定位技術(shù)、GIS地理信息技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等構(gòu)建而成。

BD/GPS雙模式衛(wèi)星定位模塊配置于出租車(chē)位置服務(wù)車(chē)載終端中，通過(guò)監(jiān)控管理中心，加強(qiáng)了車(chē)輛和人員的可視性、信息化、智能化管理。

方案設(shè)計(jì)中增加車(chē)速傳感器采集模塊，采用機(jī)械記錄模式記錄車(chē)輛行駛路程。計(jì)價(jià)行駛里程的計(jì)算可以采用衛(wèi)星定位模塊獲取的里程，也可采用車(chē)速傳感器采集的里程進(jìn)行計(jì)算，或兩者互為佐證進(jìn)行計(jì)算。

本設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是出租車(chē)位置服務(wù)車(chē)載終端采集車(chē)輛位置信息、速度信息、狀態(tài)信息等，通過(guò)2G或3G通信網(wǎng)絡(luò)傳送到調(diào)度運(yùn)營(yíng)中心，在GIS地圖上實(shí)時(shí)顯示各車(chē)輛的信息，調(diào)度中心結(jié)合乘車(chē)乘客的實(shí)時(shí)位置信息，經(jīng)過(guò)綜合處理，下發(fā)給在線(xiàn)行駛車(chē)輛，出租車(chē)位置服務(wù)車(chē)載終端收到乘車(chē)信息后，實(shí)時(shí)直觀呈現(xiàn)在出租車(chē)位置服務(wù)車(chē)載終端GIS地圖上，指導(dǎo)車(chē)輛前往乘客位置。出租車(chē)接到乘客以后，根據(jù)車(chē)速采集模塊和BD/GPS雙模式衛(wèi)星定位模塊獲取的里程數(shù)據(jù)，進(jìn)行乘客乘車(chē)費(fèi)用計(jì)算，并顯示在終端觸摸顯示屏上。

出租車(chē)位置服務(wù)車(chē)載終端設(shè)計(jì)采用BD/GPS雙模導(dǎo)航、2G或3G通信技術(shù)、射頻收發(fā)一體化集成模式，充分利用2G或3G網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)作為通信手段，采用C/S和B/S的綜合應(yīng)用體系架構(gòu)，應(yīng)用TCP/IP，HTTP，Web，ASP，網(wǎng)絡(luò)路由等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合全球衛(wèi)星定位技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)和嵌入式處理技術(shù)建立針對(duì)出租車(chē)輛的車(chē)載終端（圖2）。車(chē)載終端配置觸摸顯示屏，安裝GIS地理信息系統(tǒng)，可在終端上直觀顯示行駛區(qū)域的地圖信息、路網(wǎng)信息，實(shí)時(shí)顯示其他出租車(chē)以及需要乘車(chē)的乘客信息，并可通過(guò)導(dǎo)航軟件實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航選路功能。車(chē)載終端處理器可實(shí)現(xiàn)車(chē)輛自身的位置定位、行駛里程計(jì)算、路徑導(dǎo)航，也能實(shí)現(xiàn)調(diào)度運(yùn)營(yíng)中心對(duì)于監(jiān)控車(chē)輛、司機(jī)的基本管理。

四、技術(shù)優(yōu)勢(shì)及有益效果

與現(xiàn)有的技術(shù)比較，本方案的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是：

（1）位置服務(wù)車(chē)載終端采用BD/GPS雙模式定位技術(shù)，對(duì)多星座兼容接收機(jī)而言，同一時(shí)刻可視衛(wèi)星的數(shù)量增加，一方面使系統(tǒng)的可用性得到了提高，另一方面使衛(wèi)星的選擇范圍擴(kuò)大，有利于采用選星策略去選擇位置更好的衛(wèi)星，特別是在城市高層建筑物多的區(qū)域，對(duì)于提高定位精度大有好處。

（2）位置服務(wù)車(chē)載終端采用GIS地圖實(shí)時(shí)顯示車(chē)輛和乘車(chē)人員的位置信息，方便出租車(chē)司機(jī)查找乘客，當(dāng)乘客乘車(chē)以后，實(shí)時(shí)在地圖上提示，提示出租車(chē)司機(jī)該任務(wù)取消，在乘客和出租車(chē)司機(jī)之間實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)閉環(huán)，避免空車(chē)行駛現(xiàn)象，降低運(yùn)行成本。

（3）位置服務(wù)車(chē)載終端采用3G通信，提供3G無(wú)線(xiàn)路由功能，可提供乘客一定的網(wǎng)絡(luò)需求。

（4）位置服務(wù)車(chē)載終端提供本地導(dǎo)航功能，可由乘客自行選擇行駛路線(xiàn)，并提供運(yùn)行服務(wù)質(zhì)量調(diào)查器，有效監(jiān)督出租車(chē)司機(jī)駕駛行為規(guī)范，提高運(yùn)行安全。

（5）將傳統(tǒng)出租車(chē)計(jì)價(jià)器和車(chē)載監(jiān)控終端合二為一，減少車(chē)載設(shè)備硬件數(shù)量，優(yōu)化車(chē)內(nèi)結(jié)構(gòu)，節(jié)省車(chē)內(nèi)空間，降低車(chē)載設(shè)備成本。

五、結(jié)束語(yǔ)

本論文研究涉及出租車(chē)位置信息的獲取，車(chē)輛行駛狀態(tài)信息的采集處理技術(shù)。位置服務(wù)車(chē)載終端采用BD/GPS雙模式定位技術(shù)，用于獲取車(chē)輛的位置、速度等狀態(tài)信息，組合導(dǎo)航系統(tǒng)有利于充分發(fā)揮各導(dǎo)航系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，可以獲得優(yōu)于單一導(dǎo)航系統(tǒng)的性能，是目前車(chē)輛導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的方向；終端配置觸摸顯示屏，顯示乘客行駛里程，預(yù)裝GIS地理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛、人員的直觀實(shí)時(shí)顯示，實(shí)現(xiàn)本地導(dǎo)航功能，方便乘客自己確定行駛路線(xiàn)；通信模塊采用2G或3G通信，傳輸速率高，系統(tǒng)容量大，具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。

見(jiàn)www.dcw.org.cn