基于FCD技術(shù)的城市智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)研究

孫亞芳，劉耀華

（1.山西泰森科技股份有限公司，山西 太原 030006）

（2.太原星聯(lián)機(jī)動(dòng)車輛衛(wèi)星定位導(dǎo)航指揮中心，山西 太原 030000）

1 研究基礎(chǔ)條件

城市智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)是目前緩解城市交通擁堵問(wèn)題和節(jié)能減排的有效手段，未來(lái)智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)將與交通大數(shù)據(jù)融合，直接改變?nèi)藗兊膫鹘y(tǒng)出行，給人們帶來(lái)全新的出行體驗(yàn)。國(guó)內(nèi)智能交通系統(tǒng)的發(fā)展一直處于初級(jí)階段，在部分應(yīng)用較好的城市中可實(shí)現(xiàn)10%～20%的交通擁堵量，降低城市碳排放3%～6%[1]。對(duì)于智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，將有效改善城市交通擁擠狀況，可減少15%～20%的交通擁堵量，市中心的CO2排放量降低4%左右，還我們一個(gè)碧水藍(lán)天。

對(duì)城市智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)的研究，我們具有較好的基礎(chǔ)條件，特別是基于FCD的城市智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)的研究。我們長(zhǎng)期專注GPS全球定位系統(tǒng)技術(shù)以及運(yùn)營(yíng)技術(shù)的發(fā)展，在GPS產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的進(jìn)程中，始終發(fā)揮著主導(dǎo)作用，并在山西省GPS領(lǐng)域占有重要的地位。太原星聯(lián)機(jī)動(dòng)車輛衛(wèi)星定位導(dǎo)航指揮中心經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)和發(fā)展，擁有山西省太原市城市FCD（城市出租車）10年以上的運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)。星聯(lián)已建成一個(gè)覆蓋范圍廣、定位準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)在線、通信質(zhì)量高、業(yè)務(wù)品種豐富、服務(wù)水平一流的GPS運(yùn)營(yíng)中心平臺(tái)。在太原市范圍內(nèi)建立了快捷、周到、完善的各項(xiàng)服務(wù)體系，并擁有面向全省移動(dòng)目標(biāo)監(jiān)控管理體系大型“調(diào)度指揮中心”。到目前為止公司已為太原市8 000多輛出租車安裝了GPS衛(wèi)星定位設(shè)備，可同時(shí)為全市2萬(wàn)余名出租車駕駛員發(fā)布各類信息，在滿足出租車司機(jī)不同服務(wù)需求的基礎(chǔ)上，大大提升了出租車管理的現(xiàn)代化水平。公司多年來(lái)，為上千位乘客找回遺失在出租車上的物品；協(xié)助公安機(jī)關(guān)追回被盜、搶的出租車百余輛，為公安機(jī)關(guān)偵查破案、精準(zhǔn)打擊提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息。

2 基于FCD的智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)

“基于FCD技術(shù)的城市智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)”是開(kāi)發(fā)基于城市機(jī)動(dòng)車輛（FCD）交通信息采集的城市智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)，系統(tǒng)通過(guò)對(duì)城市出租車（FCD）的GPS技術(shù)應(yīng)用，采集城市實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)，同時(shí)集中交通路口的線圈數(shù)據(jù)、信號(hào)燈數(shù)據(jù)、攝像頭圖像和實(shí)時(shí)的交通路口反饋信息，進(jìn)行海量數(shù)據(jù)庫(kù)的處理、分析和傳輸，向出行者提供道路信息、駕駛信息及目的地信息等相關(guān)的出行路況信息。該系統(tǒng)還建設(shè)完成城市智能交通應(yīng)用平臺(tái)，主要是開(kāi)發(fā)完成基于GPS數(shù)據(jù)采集和智能交通服務(wù)中心，通過(guò)多網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為乘駕者發(fā)布實(shí)時(shí)的交通路線，從而提高了道路的使用率以及交通網(wǎng)絡(luò)的通行能力，同時(shí)提高各種資源的利用率，降低交通運(yùn)行能耗，減少交通對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，使得交通行為更加順暢、節(jié)能、環(huán)保，真正實(shí)現(xiàn)城市的和諧發(fā)展。

圖1 城市智能交通信息誘導(dǎo)系統(tǒng)架構(gòu)圖

基于FCD城市智能交通誘導(dǎo)誘導(dǎo)系統(tǒng)包括4個(gè)核心層：采集層、數(shù)據(jù)預(yù)處理層、數(shù)據(jù)挖據(jù)深度處理層、應(yīng)用層。采集數(shù)據(jù)主要來(lái)源FCD車采集數(shù)據(jù)，以及部分靜態(tài)固定數(shù)據(jù)接入，采集數(shù)據(jù)量大、格式多樣化，需要進(jìn)行預(yù)處理，數(shù)據(jù)統(tǒng)一后進(jìn)行存儲(chǔ)，形成多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)完成后數(shù)據(jù)進(jìn)入處理平臺(tái)，進(jìn)行深度的數(shù)據(jù)挖掘、整理，進(jìn)入交通誘導(dǎo)系統(tǒng)應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)智能交通誘導(dǎo)。

基于FCD的城市智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)包括：城市智能交通信息服務(wù)中心、交通信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)布系統(tǒng)、交通信息短信定制系統(tǒng)、交通信息社會(huì)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)。

a）城市智能交通信息服務(wù)中心 交通信息服務(wù)中心是將交通實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)靜態(tài)信息進(jìn)行分析整理和控制的服務(wù)中心，最大限度地發(fā)揮已有的交通信息和設(shè)備的作用。城市交通信息服務(wù)中心可將實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和存儲(chǔ)，提供限定區(qū)域內(nèi)的車流量、占有率、飽和度、排隊(duì)長(zhǎng)度等交通信息的功能。

b）交通信息發(fā)布系統(tǒng) 系統(tǒng)是智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)的重要組成部分，它是把主機(jī)運(yùn)算出來(lái)的交通信息（包括預(yù)測(cè)的交通信息）通過(guò)各種傳輸媒介傳送給公眾。這些媒介包括：有線電視、聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)、收音機(jī)、公共場(chǎng)所的電話、路邊的可變交通標(biāo)示牌和車載行車誘導(dǎo)裝置，使人們?cè)诩抑?、在路上都可以得到交通誘導(dǎo)信息。

c）智能交通誘導(dǎo)信息發(fā)布系統(tǒng) 該系統(tǒng)為車輛提供最佳行駛路線，安全迅速地到達(dá)目的地。通過(guò)對(duì)交通信息的采集和處理，由交通廣播電臺(tái)、道路可變信息板、Internet發(fā)布和車載交通誘導(dǎo)終端等信息輸出設(shè)備，為交通參與者提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的交通信息服務(wù)，使交通參與者能合理地選擇出行路線，節(jié)約出行時(shí)間，使城市交通流達(dá)到有效的均衡，使交通管理從被動(dòng)管理向主動(dòng)管理方向轉(zhuǎn)變。

d）智能交通信息短信定制系統(tǒng) 該系統(tǒng)同樣是通過(guò)訪問(wèn)處理后的交通信息數(shù)據(jù)庫(kù)，由通信服務(wù)商為手機(jī)用戶、PDA用戶提供準(zhǔn)確的交通信息。

e）交通信息社會(huì)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng) 路況信息涉及許多部門和人員，包括出行者、交警、公安、道路市政部門、媒體、其他道路使用者等。目前實(shí)時(shí)交通路況只有附近的道路使用者和區(qū)域交通警察知曉，為了短時(shí)間內(nèi)迅速傳遞到所有交通路況牽涉的人員和部門，我們要有“交通信息社會(huì)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)”，特別是在發(fā)生交通事故以后，會(huì)更加凸顯本系統(tǒng)的重要性。該系統(tǒng)可以最大化地縮短社會(huì)響應(yīng)時(shí)間和處理時(shí)間，讓道路的使用率達(dá)到最佳，讓社會(huì)民生狀況對(duì)社會(huì)的損壞降到最低。該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)突出系統(tǒng)的實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性、安全可靠性，力求系統(tǒng)的性能價(jià)格比最高，又兼顧設(shè)備檔次，避免華而不實(shí)和設(shè)備的簡(jiǎn)單羅列和重復(fù)[2]。

3 智能交通信息誘導(dǎo)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

系統(tǒng)主要的難點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)在于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的分析、處理、運(yùn)營(yíng)和發(fā)布。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包括FCD實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、GIS中電子地圖上的矢量數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)靜態(tài)交通數(shù)據(jù)等，每種不同的交通數(shù)據(jù)都需要對(duì)應(yīng)的分析方法，同時(shí)要提供的信息是一個(gè)復(fù)合的綜合信息，需要借助先進(jìn)的數(shù)據(jù)融合技術(shù)將這些數(shù)據(jù)有效融合，由于涉及到的數(shù)據(jù)源多、數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)仍然是智能交通系統(tǒng)研究中的難點(diǎn)。本項(xiàng)目在研發(fā)主要攻破的技術(shù)難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)如下：

a）浮動(dòng)車的數(shù)據(jù)采集；

b）地理信息和空間數(shù)據(jù)管理技術(shù)；

c）數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，管理；

d）多源海量數(shù)據(jù)的處理，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)；

e）交通路況仿真預(yù)測(cè)；

f）WEB服務(wù)器實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布。

4 基于FCD智能交通信息誘導(dǎo)系統(tǒng)的創(chuàng)新點(diǎn)

a）浮動(dòng)車數(shù)據(jù)覆蓋面廣、靈活、可操作性強(qiáng)。選用太原市出租車作為數(shù)據(jù)采集的浮動(dòng)車，實(shí)時(shí)記錄太原市出租車GPS終端設(shè)備采集的路況數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)形式統(tǒng)一、覆蓋面廣、成本低。

b）數(shù)據(jù)處理方法多樣，數(shù)據(jù)處理速度快。多源數(shù)據(jù)采用不同的數(shù)據(jù)處理方法，海量數(shù)據(jù)的處理效率高。

c）多網(wǎng)絡(luò)的交通信息運(yùn)營(yíng)。采用GPS智能導(dǎo)航系統(tǒng)、移動(dòng)數(shù)字電視接受技術(shù)和覆蓋網(wǎng)絡(luò)、Internet網(wǎng)絡(luò)三網(wǎng)融合下進(jìn)行交通信息的運(yùn)營(yíng)和發(fā)布，傳播速度快、效率高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、覆蓋范圍廣，具有創(chuàng)新性。

5 結(jié)語(yǔ)

該智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)在太原市進(jìn)行了應(yīng)用，太原市出租車作為智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)下的“浮動(dòng)車”之后，出租車的GPS終端實(shí)現(xiàn)了多元化、智能化，將成為一個(gè)集出租車調(diào)度（語(yǔ)音信息、數(shù)字信息）、出租車安全防范（GPS技術(shù)、數(shù)字圖像技術(shù)）、出租車數(shù)據(jù)采集與控制（車況信息、電子計(jì)價(jià)結(jié)算、無(wú)線通信技術(shù)、車輛電子控制）、出租車電子導(dǎo)航功能和多媒體信息發(fā)布及接收等功能為一體的車載設(shè)備。太原市出租車GPS導(dǎo)航終端數(shù)據(jù)采集頻率為每分鐘記錄一次，及每分鐘鋪平道路的記錄點(diǎn)8 300條，每小時(shí)50萬(wàn)條，日平均記錄量高達(dá)1 200萬(wàn)個(gè)記錄點(diǎn)，而每個(gè)記錄點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息量達(dá)10個(gè)以上，日存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量為1.2億條。系統(tǒng)的進(jìn)一步使用將實(shí)現(xiàn)太原市交通事故、阻塞及環(huán)境負(fù)荷降到最小，減緩道路擁堵壓力，減少車輛尾氣排放，降低環(huán)境污染。