基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)路況采集與發(fā)布系統(tǒng)方案

西安通信學(xué)院　解云虹　向　陽(yáng)　陳利菊

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基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)路況采集與發(fā)布系統(tǒng)方案

西安通信學(xué)院解云虹向陽(yáng)陳利菊

【摘要】傳統(tǒng)的智能交通系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集需要投入大量的資金和設(shè)備，發(fā)布的內(nèi)容沒(méi)有針對(duì)性。本文介紹一種基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)路況采集與發(fā)布系統(tǒng)，系統(tǒng)通過(guò)大量具有GPS功能的智能手機(jī)終端采集數(shù)據(jù)獲取交通信息，系統(tǒng)服務(wù)器端通過(guò)交通參與者提交的位置數(shù)據(jù)、通過(guò)計(jì)算交通參與者實(shí)時(shí)速度、和車流量計(jì)算交通狀況。相較于以往智能交通系統(tǒng)，不僅可以節(jié)約系統(tǒng)成本，而且用戶可以獲取個(gè)性化的定制信息。

【關(guān)鍵詞】實(shí)時(shí)路況；采集；發(fā)布；移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)；智能交通系統(tǒng)

近年來(lái)，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化水平的提高，城市的規(guī)模不斷的擴(kuò)大，機(jī)動(dòng)車持有量迅猛增長(zhǎng)，給交通特別是城市交通帶來(lái)了新的問(wèn)題，其中交通擁堵和交通事故帶來(lái)的問(wèn)題尤其顯著，我國(guó)很多大中城市普遍存在著道路運(yùn)輸效率低下、交通道路擁擠、交通事故頻繁發(fā)生的現(xiàn)象。雖然近幾年來(lái)城市道路建設(shè)突飛猛進(jìn)，但基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度落后于車輛增長(zhǎng)速度。中國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量約5000萬(wàn)輛，大城市機(jī)動(dòng)車保有量增長(zhǎng)率15%，而城市道路每年僅增長(zhǎng)3-5%；單純擴(kuò)充城市道路基礎(chǔ)設(shè)施遠(yuǎn)不能解決問(wèn)題，如何有效地利用先進(jìn)的技術(shù)來(lái)緩解交通擁堵和解決行車安全問(wèn)題乃當(dāng)務(wù)之急。

智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transport System或者Intelligent Transportation System，簡(jiǎn)稱ITS）的前身是智能車輛道路系統(tǒng)（Intelligent Vehicle highway system，IVHS），智能交通系統(tǒng)將先進(jìn)的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)以及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效地集成運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系，而建立起的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合運(yùn)輸和管理系統(tǒng)[1][2]。它通過(guò)人、車、路的和諧、密切配合提高交通運(yùn)輸效率，緩解交通阻塞，提高路網(wǎng)通過(guò)能力，減少交通事故，降低能源消耗，減輕環(huán)境污染。智能交通系統(tǒng)是目前為止公認(rèn)解決交通擁堵問(wèn)題最切實(shí)可行有效的方法之一，不僅能夠有效地提高交通系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率，還能夠顯著地降低交通擁堵和交通事故發(fā)生的次數(shù)[3]。

但是，傳統(tǒng)的智能交通系統(tǒng)存在一定問(wèn)題。傳統(tǒng)智能交通系統(tǒng)中交通信息采集采用的方法主要有：人工輸入、GPS車載導(dǎo)航儀器、車輛通行電子信息卡、攝像頭、紅外雷達(dá)檢測(cè)器和線圈檢測(cè)器等，數(shù)據(jù)采集需要投入大量的資金和設(shè)備，并需要在道路和路口施工，在已有道路上進(jìn)行施工，會(huì)嚴(yán)重影響道路的交通，增加道路的擁堵，另外采集到的數(shù)據(jù)大部分都屬于模擬數(shù)據(jù)，對(duì)于后期的信息處理造成很大的困難。傳統(tǒng)智能交通系統(tǒng)中交通信息發(fā)布的主要方法有：車載終端、廣播、路側(cè)廣播、電子情報(bào)板和電話服務(wù)臺(tái)等。在這些發(fā)布方式中，基本上所有的發(fā)布方式都是屬于廣播發(fā)布，發(fā)布的內(nèi)容沒(méi)有針對(duì)性，如果用戶需要特定的個(gè)性化交通信息，則只能通過(guò)電話服務(wù)臺(tái)的方式進(jìn)行索取，對(duì)于行駛中的客戶來(lái)說(shuō)使用該方式很不方便，同時(shí)信息發(fā)布方也要付出很高的成本。

1　基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)路況采集與發(fā)布系統(tǒng)

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和大量具有GPS功能的智能手機(jī)等終端的出現(xiàn)，為智能交通系統(tǒng)中實(shí)時(shí)交通信息的采集、處理和發(fā)布提供了全新的可能。基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，我們提出一種實(shí)時(shí)路況采集與發(fā)布系統(tǒng)?；谝苿?dòng)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)路況采集與發(fā)布系統(tǒng)（Real Time Traffic System Based on Mobile Internet，以下簡(jiǎn)稱MI-RTTS），是指交通參與者攜帶具有GPS功能的智能手機(jī)等終端，通過(guò)GPS定位芯片由衛(wèi)星信號(hào)計(jì)算交通參與者的位置，通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)傳送到數(shù)據(jù)處理中心，數(shù)據(jù)處理中心利用大量交通參與者提交的位置數(shù)據(jù)和GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，計(jì)算出各個(gè)主要交通路段上交通參與者的實(shí)時(shí)速度、方向和車流量等相關(guān)交通信息，并通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將附加了實(shí)時(shí)路況信息的GIS數(shù)據(jù)發(fā)布到互聯(lián)網(wǎng)，交通參與者利用智能手機(jī)等終端通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)獲取實(shí)時(shí)路況信息。

系統(tǒng)采用GPS/WebGis等技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控定位，行駛速度，行駛方向，監(jiān)控車輛的違章行為；根據(jù)所有用戶實(shí)時(shí)發(fā)送的GPS數(shù)據(jù)，更新地圖，分析路況，為不同的用戶請(qǐng)求提供最佳行車策略，節(jié)省資源，提高效率；不同用戶通過(guò)服務(wù)器的連接，可以實(shí)時(shí)通過(guò)微博賬戶請(qǐng)求好友的具體位置，促進(jìn)我國(guó)交通網(wǎng)的現(xiàn)代化、智能化建設(shè)。

2　系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)

MI-RTTS系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)由車載智能終端、通信網(wǎng)絡(luò)、控制中心三部分組成如圖1所示：

圖1　系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)圖

車載智能終端包括GPS發(fā)送接收模塊、無(wú)線通信模塊、Browser模塊，其中GPS模塊根據(jù)接收到的衛(wèi)星信號(hào)得出位置數(shù)據(jù)信息，并通過(guò)無(wú)線通信模塊發(fā)送至控制中心，Browser模塊接收來(lái)自控制中心處理后的數(shù)據(jù)信息并顯示出來(lái)?？刂浦行闹饕奈锢碓O(shè)備包括各種數(shù)據(jù)處理服務(wù)器和通信設(shè)備。通信網(wǎng)絡(luò)主要是一些通信基站。

交通信息采集客戶端的終端使用帶GPS模塊的智能手機(jī)，而用戶端則可以是智能手機(jī)、電腦、PDA（掌上電腦）。

3　系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)

圖2為系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖。從圖中可以看出這個(gè)系統(tǒng)是由交通信息采集客戶端、微博服務(wù)器、交通信息數(shù)據(jù)接收客戶端、交通信息處理服務(wù)器和用戶瀏覽器組成。

3.1交通信息采集客戶端

該客戶端將各類浮動(dòng)車如旅游車輛、出租車、公共汽車、私家車、貨運(yùn)汽車長(zhǎng)途汽車的交通信息實(shí)時(shí)地傳輸?shù)津v訊微博服務(wù)器上。

交通信息采集客戶端平臺(tái)為智能手機(jī)，具有GPS模塊，安裝有智能操作系統(tǒng)，基于此我們開(kāi)發(fā)基于GPS的交通信息采集客戶端應(yīng)用。交通信息采集客戶端應(yīng)用將接收的GPS數(shù)據(jù)作為一條微博按照系統(tǒng)規(guī)定的通信協(xié)議發(fā)到騰訊微博服務(wù)器中。

圖2　系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖

3.2騰訊微博服務(wù)器端

該服務(wù)器端是騰訊公司的服務(wù)器端。通過(guò)騰訊微博開(kāi)放平臺(tái)，接收和暫時(shí)存儲(chǔ)由交通信息采集客戶端發(fā)送過(guò)來(lái)的車輛交通信息數(shù)據(jù)。

騰訊微博提供了API接口，MI-RTTS系統(tǒng)使用這些API接口進(jìn)行基于微博平臺(tái)的相關(guān)開(kāi)發(fā)，將要進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)以微博的形式發(fā)送到微博服務(wù)器中并存儲(chǔ)到服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)中，以備交通信息數(shù)據(jù)接收端關(guān)注這些用戶后，以粉絲的身份對(duì)這些用戶的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)。

3.3交通信息數(shù)據(jù)接收端

該接收端應(yīng)用從騰訊微博服務(wù)器提取所有用戶存儲(chǔ)在微博服務(wù)器上的GPS數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)處理后存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，以備交通信息處理服務(wù)器端進(jìn)行進(jìn)一步處理。

交通信息數(shù)據(jù)接收端軟件包括四個(gè)功能模塊，分別為用戶登錄模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)解析模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊。模塊間的關(guān)系如圖3所示。其中用戶登錄模塊登陸騰訊微博服務(wù)器。數(shù)據(jù)接收模塊接收私信，實(shí)現(xiàn)采集端到接收端的數(shù)據(jù)傳遞。進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的過(guò)程中，我們規(guī)定了通信協(xié)議，用戶的信息和相應(yīng)的軌跡信息按照通信協(xié)議被封裝成一定格式，然后被附加到HTTP協(xié)議的數(shù)據(jù)域中，再以私信的形式發(fā)送到騰訊微博服務(wù)器中，接收端的數(shù)據(jù)解析模塊仍然以HTTP協(xié)議接收到數(shù)據(jù)，并進(jìn)行逆向解析，即可獲得原始的用戶信息和軌跡信息數(shù)據(jù)。然后數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊將解析出的用戶信息和軌跡信息數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中。

通過(guò)微博服務(wù)器這個(gè)中介該接收端可以實(shí)現(xiàn)交通信息采集客戶端和交通信息處理服務(wù)器之間的通信。

圖3　交通信息數(shù)據(jù)接受端圖

3.4數(shù)據(jù)庫(kù)端

原始的交通信息數(shù)據(jù)和由交通信息處理服務(wù)器處理過(guò)的數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在該數(shù)據(jù)庫(kù)中。

3.5交通信息處理服務(wù)器端

交通信息處理服務(wù)器端是整個(gè)的核心組成部分。它主要由六個(gè)功能模塊組成，包括用戶當(dāng)前位置、軌跡信息、特定車輛信息、實(shí)時(shí)路況、好友定位和路徑采集，如圖4所示。這六個(gè)功能模塊對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將結(jié)果重新存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

交通信息處理服務(wù)器端還負(fù)責(zé)響應(yīng)各類用戶的請(qǐng)求。用戶向交通信息處理服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，交通信息處理服務(wù)器對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用大量數(shù)據(jù)采集客戶端提交的位置和速度數(shù)據(jù)和GIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，計(jì)算出各個(gè)主要交通路段上交通參與者的實(shí)時(shí)速度、方向和車流量等相關(guān)數(shù)據(jù)。并將實(shí)時(shí)路況信息發(fā)送給用戶。用戶除了從交通信息處理服務(wù)器獲取數(shù)據(jù)外，還需要從谷歌地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取地圖數(shù)據(jù)，將地圖和交通信息處理服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)分為兩個(gè)圖層顯示在瀏覽器上。

圖4　交通信息處理器

3.6交通信息顯示客戶端

用戶可以通過(guò)臺(tái)式機(jī)、筆記本、PDA、智能手機(jī)平臺(tái)，通過(guò)交通信息顯示客戶端軟件登陸系統(tǒng)，向交通信息處理服務(wù)器發(fā)送請(qǐng)求，以獲取當(dāng)前用戶信息、實(shí)時(shí)路況信息、軌跡信息、好友定位信息、路徑采集信息、特定車輛信息等信息。

4　結(jié)論

目前，已經(jīng)完成了項(xiàng)目的DEMO版本，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)模塊的功能，可以完成實(shí)時(shí)路況的采集和發(fā)布。實(shí)踐證明，基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)時(shí)路況采集與發(fā)布系統(tǒng)利用用戶手中現(xiàn)有的智能終端，只需安裝相應(yīng)的客戶端軟件，無(wú)需投入大量的資金購(gòu)買數(shù)據(jù)采集終端，是一個(gè)開(kāi)放的系統(tǒng)。系統(tǒng)在數(shù)據(jù)來(lái)源上擁有天然的優(yōu)勢(shì)。目前系統(tǒng)正在進(jìn)一步完善，預(yù)計(jì)有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)

[1]戴明,雷旭.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域應(yīng)用戰(zhàn)略的思考[J].交通信息與安全,2012(04).

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[3]李蕊,李偉,吳勇.日本智能交通系統(tǒng)介紹及其借鑒[J].中國(guó)交通信息化,2011(01).