論無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

蘇舟

【摘 要】無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是一種融合短程無(wú)線通訊技術(shù)、逐漸被用于智能交通系統(tǒng)等需要數(shù)據(jù)采集與檢測(cè)的相關(guān)領(lǐng)域?？蔀橹悄芙煌ㄏ到y(tǒng)的信息采集提供一種有效手段，可監(jiān)測(cè)路口各個(gè)方向上的車輛，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，改進(jìn)簡(jiǎn)化、改進(jìn)信號(hào)控制算法，提升通行速率，減少城市擁堵，提高交通效率。

【關(guān)鍵詞】無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；智能交通系統(tǒng)；技術(shù)應(yīng)用

一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（一）設(shè)計(jì)目的

2014年，云南省人民政府出臺(tái)了《關(guān)于城市優(yōu)先發(fā)展公共交通的實(shí)施意見》（云政發(fā)〔2014〕48號(hào)），提出“1、推行智能服務(wù)管理，由省交通運(yùn)輸廳牽頭建設(shè)全省統(tǒng)一的集出行查詢、運(yùn)營(yíng)調(diào)度、運(yùn)行監(jiān)控、站點(diǎn)和停車場(chǎng)（站）管理、應(yīng)急處置于一體的城市公共交通綜合信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)智能化公共交通服務(wù)，提升行業(yè)整體服務(wù)水平。到2015年，全省公交車輛安裝GPS車載終端實(shí)現(xiàn)全覆蓋。2、‘一卡通服務(wù)，各級(jí)城市人民政府要加快建設(shè)城市公共交通移動(dòng)支付系統(tǒng)，力爭(zhēng)到‘十二五末建成‘一卡通統(tǒng)一結(jié)算平臺(tái)，并加快推廣普及‘一卡通在城市公共交通、軌道交通、出租汽車等交通方式中的應(yīng)用，方便乘客出行，逐步實(shí)現(xiàn)跨城市域‘一卡通的互聯(lián)互通”。在此環(huán)境下，開展無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用研究迫在眉睫。本文擬通過對(duì)云南省昆明市的實(shí)際研究分析，設(shè)計(jì)一個(gè)依賴城市現(xiàn)有公交網(wǎng)絡(luò)，基于GPS提供路況信息、公交站牌預(yù)報(bào)，并能進(jìn)行交通信號(hào)燈的實(shí)時(shí)控制、交警指導(dǎo)、最佳路徑推薦、大屏顯示、短消息提醒等的智能交通系統(tǒng)。同時(shí)結(jié)合云南省“七彩云南智慧出行”系統(tǒng)，推進(jìn)城市公共交通與其他運(yùn)輸方式間的信息共享和互聯(lián)互通工作，通過行業(yè)公開標(biāo)準(zhǔn)接口支持公共交通以及與公路、民航、火車等其他交通形式的信息交換共享，拓展城市公共出行信息發(fā)布手段，實(shí)現(xiàn)在鐵路、民航、公路運(yùn)輸樞紐和場(chǎng)站實(shí)時(shí)發(fā)布綜合運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)動(dòng)態(tài)信息，為公眾提供全方位的出行信息服務(wù)。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)智能交通系統(tǒng)的研究較多，取得了一定成果。然而國(guó)內(nèi)的科研成果大多集中在公交監(jiān)控管理領(lǐng)域，目的是提供公共交通信息的發(fā)布與控制，在智能分流、智能控制和干預(yù)上稍顯不足；而實(shí)際運(yùn)營(yíng)的城市交通網(wǎng)絡(luò)，大多以安裝在路口的高清探頭、設(shè)在監(jiān)控中心的大型監(jiān)控設(shè)備為基礎(chǔ)收集路況信息，然后進(jìn)行堵情分析，其缺點(diǎn)是人力、物力等各方面開支較大、系統(tǒng)分析代價(jià)較高。我單位一直從事公路、橋梁的科研、設(shè)計(jì)、檢測(cè)及汽車運(yùn)用，計(jì)算機(jī)技術(shù)和交通工程等方面的研究，在公路建設(shè)和智能運(yùn)輸領(lǐng)域擁有較高的專業(yè)技術(shù)水準(zhǔn)和一支高水平的科研隊(duì)伍，本人開展無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用，為云南省交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展提供理論基礎(chǔ)及強(qiáng)有力的技術(shù)保障，也為全國(guó)提供借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

（二）總體設(shè)計(jì)

主控中心可將分流解堵信號(hào)發(fā)送到交警手持設(shè)備，指導(dǎo)交警排堵，也可按照道路優(yōu)化方案直接控制交通信號(hào)燈以疏導(dǎo)交通，通過短消息模塊將路況信息發(fā)布到全市司機(jī)手機(jī)上，將實(shí)時(shí)路況信息顯示到設(shè)置在全市主要路段的顯示大屏上，并將相關(guān)服務(wù)提供到Internet上，從而達(dá)到指導(dǎo)公眾選擇路徑、提高路網(wǎng)利用率的目的。

二、硬件設(shè)計(jì)

（一）公交車模塊設(shè)計(jì)

公交車模塊主要是根據(jù)GPS測(cè)量出位置、速度等信息，并通過無(wú)線方式發(fā)送到ITS主控中心，公交車模塊是主控中心主要的數(shù)據(jù)來(lái)源。公交車系統(tǒng)涵蓋城市主要交通網(wǎng)絡(luò)，而且線路穩(wěn)定，所以通過公交車收集數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)、有效、可靠，較之高清探頭的定點(diǎn)方式，其具有成本低、易于安裝、覆蓋面廣的特點(diǎn)。

嵌入式微控制器是公交車模塊的核心。一方面對(duì)GPS接收模塊收到的GPS定位測(cè)速信息進(jìn)行處理打包，并將位置、速度等數(shù)據(jù)通過無(wú)線通信模塊發(fā)送到主控中心；另一方面，對(duì)無(wú)線通信模塊從主控中心收到的信息進(jìn)行處理后交LED顯示模塊、語(yǔ)音提示模塊使用。

（二）公交站牌模塊設(shè)計(jì)

公交站牌模塊用于公交車站，通過LED顯示本站各線路公交車的預(yù)計(jì)到站時(shí)間等信息。無(wú)線通信模塊用來(lái)接收從ITS主控中心發(fā)送來(lái)的路況信息、公交車輛運(yùn)營(yíng)信息等。

（三）顯示大屏模塊

本模塊設(shè)計(jì)類似于公交站牌模塊，不同之處在于顯示大屏并非安裝在公交車站，而是放置在全市主要路段，供公眾了解當(dāng)前全市主要的路況信息以及該大屏所在位置附近的路況信息。通過它達(dá)到指導(dǎo)交通、分流疏導(dǎo)的目的。

（四）其他設(shè)備接入

目前我國(guó)很多地區(qū)的公安、交警、消防都配有專用手持設(shè)備或通信設(shè)備。本系統(tǒng)利用現(xiàn)有設(shè)備，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行功能擴(kuò)展設(shè)計(jì)。

1.交警手持設(shè)備：交警通過手持設(shè)備與ITS主控中心相連，主控中心根據(jù)交警所在位置，將路況信息、解堵優(yōu)化方案等顯示給交警，指導(dǎo)交警指揮交通。

2.交通信號(hào)燈：每一個(gè)交通信號(hào)燈的時(shí)間設(shè)置，都可能影響車流的急緩，影響道路交通的暢通。所以，ITS主控中心可以直接將分析優(yōu)化的解堵方案顯示為某個(gè)或某幾個(gè)信號(hào)燈的控制。通過主控中心的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行相關(guān)交通信號(hào)燈的設(shè)置是非常高效的。

3.特殊通道設(shè)備：為119消防車、120急救車、110警車等開設(shè)的特殊通道設(shè)備。這些車輛具有很強(qiáng)的時(shí)間約束性，晚一分鐘，損失就不可想象。當(dāng)前的車輛讓行制度無(wú)法避免消防車、急救車運(yùn)行途中因闖紅燈等原因出現(xiàn)交通事故，而且一旦遇堵，這些車輛也無(wú)法前進(jìn)。

4.短消息模塊：根據(jù)實(shí)時(shí)路況情況，將主要線路信息發(fā)送給出租車、本市私家車車主，目前武漢等地已開展此服務(wù)，有很好的指導(dǎo)分流作用。

三、ITS主控中心軟件設(shè)計(jì)

ITS主控中心是本系統(tǒng)的核心所在，它接收來(lái)自公交車模塊的信息，結(jié)合GIS地圖信息，通過分析處理，形成路況信息、最佳路徑推薦、道路優(yōu)化排堵方案等，ITS主控中心采用經(jīng)典三層架構(gòu)設(shè)計(jì)，即分為表示層、邏輯層和數(shù)據(jù)層。

表示層主要負(fù)責(zé)顯示應(yīng)用，這里主要包括通過Internet接入的公眾瀏覽器訪問、公交車模塊的車載應(yīng)用、公交站牌信息顯示、顯示大屏顯示、短消息提醒，還包括交警手持設(shè)備、特殊通道設(shè)備等的接入應(yīng)用以及信號(hào)燈控制等。

邏輯層是三層架構(gòu)的關(guān)鍵，該層通過數(shù)據(jù)層獲取數(shù)據(jù)資源，完成整個(gè)系統(tǒng)所需的業(yè)務(wù)邏輯計(jì)算能力，并為表示層提供服務(wù)。其核心是通過通信模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與處理，形成路況信息，并依據(jù)路況信息形成優(yōu)化排堵方案、兩地之間最佳路徑等。

四、系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

（一）數(shù)據(jù)收集分析功能實(shí)現(xiàn)

數(shù)據(jù)收集功能主要是從公交車模塊收集位置、速度等信息以供ITS主控中心分析路況信息，并據(jù)此形成道路優(yōu)化方案、最佳路徑推薦等功能，是其他分析應(yīng)用功能的基礎(chǔ)。

（二）道路優(yōu)化功能實(shí)現(xiàn)

道路優(yōu)化功能主要是為防堵排堵設(shè)計(jì)，依據(jù)路況信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，采取遺傳算法進(jìn)行路況優(yōu)化，并按照優(yōu)化結(jié)果通過信號(hào)燈控制、交警手持設(shè)備通知、顯示大屏顯示、短消息提醒等方式疏導(dǎo)人流、車流，也將實(shí)時(shí)信息發(fā)布到Internet以及公交站牌。

（三）其他功能實(shí)現(xiàn)

運(yùn)行時(shí)間預(yù)測(cè)功能主要是根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的即時(shí)路況信息、當(dāng)前車輛的速度及歷史速度數(shù)據(jù)，結(jié)合GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的路程信息，計(jì)算出公交車運(yùn)行到下一站所需的時(shí)間。

最佳路徑推薦是根據(jù)GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的地圖信息，在運(yùn)行時(shí)間預(yù)測(cè)功能的基礎(chǔ)上，結(jié)合用戶提供的約束條件等，根據(jù)優(yōu)化算法計(jì)算出時(shí)間、路程長(zhǎng)度不同的多種組合方案供用戶選擇。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在交通信號(hào)控制領(lǐng)域既靈活又方便，組網(wǎng)型式也多樣，基本不受環(huán)境的影響。甚至可以在移動(dòng)交通指揮車上借助無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)路口交通信號(hào)進(jìn)行控制。

【參考文獻(xiàn)】

[1]陳軼博.智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].大連海事大學(xué)，2008.