- 相關(guān)推薦
3G移動(dòng)通信技術(shù)在城市交通信息系統(tǒng)中的應(yīng)用研究
摘要:
在探討了出行者對(duì)交通信息需求特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,對(duì)交通信息分為動(dòng)態(tài)、靜態(tài)和關(guān)聯(lián)三類。為了充分掌握動(dòng)態(tài)交通信息,設(shè)計(jì)了基于第3代移動(dòng)通信技術(shù)(3G)的城市交通信息系統(tǒng)3層平臺(tái)方案,并對(duì)其結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)行了研究, 重點(diǎn)闡述了由服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)以及辦公管理設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成的交通信息中心及其工作原理,最后以車載設(shè)備結(jié)合實(shí)時(shí)交通信息查找最短時(shí)間路線為例說(shuō)明了基于3G技術(shù)的城市交通信息系統(tǒng)的功能和優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)使出行者能夠通過(guò)手持移動(dòng)終端(手機(jī)、PDA等)或者車載設(shè)備實(shí)時(shí)地查詢交通信息,因此更加適應(yīng)交通信息的動(dòng)態(tài)、時(shí)變的特性。
關(guān)鍵詞:智能運(yùn)輸系統(tǒng);城市交通信息系統(tǒng);第3代移動(dòng)通信;交通信息中心;車載設(shè)備
0 引言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,城市交通問(wèn)題日益嚴(yán)重,而以計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為支撐的智能交通系統(tǒng) (IntelligentTransport Systems, ITS)作為解決交通問(wèn)題的一種新的主要手段已經(jīng)引起人們的重視[1~3]。交通信息系統(tǒng)是ITS的重要組成部分,它可以用來(lái)為交通管理部門(mén)、個(gè)人交通工具出行者、公共交通工具出行者提供服務(wù)[4,5],但是服務(wù)于交通管理部門(mén)的功能最終目的還是為了讓后二者的出行更加快捷、舒適,后兩種出行者按照交通工具性質(zhì)也可以分為機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車兩大類。機(jī)、非出行所需的信息多為動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)、分布的數(shù)據(jù)[6],因此需要一個(gè)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的信息采集、處理和發(fā)布系統(tǒng),它將采集自底層的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集起來(lái),然后準(zhǔn)確、迅速地通過(guò)高速信息傳輸網(wǎng)絡(luò)送交后臺(tái)進(jìn)行分析和處理,并能夠及時(shí)下達(dá)處理結(jié)果及執(zhí)行監(jiān)控指令。由此可見(jiàn),信息傳輸系統(tǒng)是連接ITS各個(gè)部分的紐帶,對(duì)ITS系統(tǒng)功能的發(fā)揮起著至關(guān)重要的作用。在通常情況下,信息的傳輸采用有線和無(wú)線兩大類方式。機(jī)、非出行作為出行的個(gè)體,其移動(dòng)特性決定了系統(tǒng)信息終端必須采用無(wú)線通信的方式[7]。相對(duì)有線方式而言無(wú)線傳輸更具有成本低廉、建設(shè)周期短、適應(yīng)性好、擴(kuò)展性好、設(shè)備維護(hù)上更容易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)。第2代移動(dòng)通信傳輸方式存在著數(shù)據(jù)傳輸速率較慢的缺點(diǎn),不適合用來(lái)傳輸大量的、多媒體的交通信息。現(xiàn)在第3代移動(dòng)通信技術(shù)(3rdGeneration, 3G) 已經(jīng)在世界上有些國(guó)家成功商用,在不同的環(huán)境條件下,它能夠提供384 kbps到3 Mbps的傳輸速度,這樣的速率足以勝任傳遞交通信息的要求[1],因此通過(guò) 3G移動(dòng)通信技術(shù)更能實(shí)現(xiàn)交通信息的交互和實(shí)時(shí)傳遞,但是3G技術(shù)的應(yīng)用將對(duì)交通信息系統(tǒng)的組成和工作產(chǎn)生深刻影響,本文將對(duì)應(yīng)用3G移動(dòng)通信技術(shù)構(gòu)建的先進(jìn)城市交通信息系統(tǒng)(AdvancedUrbanTrans- portation Information System, AUTIS)進(jìn)行研究。
1 交通信息需求特點(diǎn)及分類
1·1 出行者交通信息需求特點(diǎn)
出行者對(duì)交通信息需求的最大特點(diǎn)在于要求實(shí)時(shí)性,因?yàn)闊o(wú)論是出行前計(jì)劃的制定還是出行過(guò)程中更改出行計(jì)劃,都需要最能反應(yīng)最新交通狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息;單個(gè)出行者對(duì)交通信息需求數(shù)據(jù)量有限,但大量的出行者的信息需求量則比較巨大,且對(duì)多媒體信息的需求越來(lái)越多。出行者要求AUTIS提供的信息隨自身的時(shí)空轉(zhuǎn)移而相應(yīng)改變,并且能夠提供適合出行者個(gè)人出行特點(diǎn)的交通信息。綜上所述交通信息需求具有實(shí)時(shí)性、傳輸高速性、接收移動(dòng)性和數(shù)據(jù)總量大等特點(diǎn)。
1·2 交通信息分類
城市的交通信息多種多樣,按照出行者信息需求的不同特性分為動(dòng)態(tài)交通信息、靜態(tài)交通信息和關(guān)聯(lián)交通信息3類,具體內(nèi)容如表1所示[8]。動(dòng)態(tài)交通信息隨時(shí)間和空間變化速率很快,靜態(tài)交通信息在一段時(shí)間內(nèi)可能保持不變或者變化很小,關(guān)聯(lián)交通信息指的是與交通出行相關(guān)的信息。表1 交通信息的分類及內(nèi)容 Tab·1 Classification and content of traffic information 交通信息分類交通信息基本內(nèi)容動(dòng)態(tài)交通信息阻塞、通暢、行程時(shí)間、突發(fā)事故、交通工具位置及行駛路線、不同交通方式的到離站時(shí)間、交通控制信號(hào)、交通誘導(dǎo)信息等靜態(tài)交通信息交通站點(diǎn)分布、換乘點(diǎn)、停車場(chǎng)、收費(fèi)價(jià)格、售票站、交通限制、路況、施工與養(yǎng)護(hù)信息等關(guān)聯(lián)交通信息賓館、旅游、購(gòu)物、娛樂(lè)、體育、氣象信息等
2 AUTIS組成
2·1 AUTIS總體結(jié)構(gòu)
AUTIS是提供多種交通信息的綜合交通信息系統(tǒng)。數(shù)據(jù)量大、訪問(wèn)終端多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、應(yīng)用多樣等系統(tǒng)特點(diǎn)決定了其對(duì)安全性、可靠性、容量、性能、可擴(kuò)展性等有很高的要求,因此,它應(yīng)該是一個(gè)分布式的、安全可靠、先進(jìn)實(shí)用的系統(tǒng)。AUTIS主要由信息采集系統(tǒng)、城市交通信息中心(Traffic Information Center, TIC)、信息接收終端以及連接各部分的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成,其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1 AUTIS總體結(jié)構(gòu) Fig·1 Overall structure of AUTIS 文獻(xiàn)[9]對(duì)各種交通信息采集方式及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了詳盡分析,限于篇幅,本文不討論交通信息的采集及處理過(guò)程,但假設(shè)信息系統(tǒng)能及時(shí)的接收到需要的各種交通信息。 AUTIS中個(gè)體出行者信息終端主要有車載信息終端、各種道路交通信息的可變信息板、筆記本電腦終端和手持設(shè)備等在內(nèi)的個(gè)人信息終端以及安裝于各類車站公用信息終端等。用戶可以通過(guò)信息接收終端定制或者輸入需要查詢的交通信息指令,返回的交通信息顯示在其顯示設(shè)備上。
2·2 TIC的結(jié)構(gòu)
各種交通信息通過(guò)自動(dòng)采集、人工采集等手段經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理后通過(guò)專用傳輸介質(zhì)傳遞到TIC, TIC 為AUTIS功能的實(shí)現(xiàn)提供數(shù)據(jù)處理、分類、存儲(chǔ)、查詢和應(yīng)用服務(wù)等功能,包括對(duì)表1中所給出的動(dòng)態(tài)交通信息、靜態(tài)交通信息和關(guān)聯(lián)交通信息的采集、分類、加工和提供,以及當(dāng)中涉及到的最優(yōu)路線搜索等算法的實(shí)現(xiàn)。交通信息則由TIC通過(guò)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到用戶信息接收設(shè)備,因此TIC是AUTIS的核心。為個(gè)體出行服務(wù)的AUTIS子系統(tǒng)統(tǒng)一采用3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)完成信息交互的傳遞,假設(shè)該網(wǎng)絡(luò)是交通專用網(wǎng)絡(luò),則基于3G專用網(wǎng)的AUTIS平臺(tái)方案由業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)、業(yè)務(wù)管理和業(yè)務(wù)決策3個(gè)層次組成(圖2)。高層的存在以低層的實(shí)現(xiàn)為基礎(chǔ),同時(shí)對(duì)低層起到規(guī)范管理作用。采用數(shù)據(jù)集中管理/開(kāi)放式讀寫(xiě)接口, 業(yè)務(wù)分布式接入實(shí)現(xiàn)的框架結(jié)構(gòu),業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)層主要是網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)和業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)平臺(tái),業(yè)務(wù)管理層主要包括數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)管理平臺(tái),業(yè)務(wù)決策層主要是業(yè)務(wù)支持系統(tǒng)。圖2 基于3G的AUTIS平臺(tái)方案 Fig·2 Platform scheme of AUTIS based on 3rd generation mobile communication technology 根據(jù)對(duì)AUTIS的主要功能分析,并結(jié)合基于3G 的AUTIS平臺(tái)方案, TIC具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)置如圖3: 主要有各種服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)以及辦公管理設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成,關(guān)鍵系統(tǒng)采用雙機(jī)或者多機(jī)熱備。用萬(wàn)兆或者更快的交換機(jī)組成的網(wǎng)絡(luò)連接各種設(shè)備, 以提高網(wǎng)絡(luò)速度和數(shù)據(jù)處理能力。 TIC的交通誘導(dǎo)服務(wù)器、交通管理服務(wù)器以及交通信息發(fā)布服務(wù)器用來(lái)實(shí)現(xiàn)交通誘導(dǎo)、交通管理和交通信息發(fā)布的功能。移動(dòng)通信服務(wù)器和通信服務(wù)器分別用來(lái)為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和固定網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)服務(wù)。這些訪問(wèn)首先經(jīng)由應(yīng)用服務(wù)器響應(yīng),然后通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器調(diào)用相應(yīng)的交通信息數(shù)據(jù)庫(kù)。用戶的身份和服務(wù)收費(fèi)通過(guò)用戶驗(yàn)證與計(jì)費(fèi)服務(wù)器來(lái)完成,驗(yàn)證過(guò)程需要調(diào)用用戶賬戶數(shù)據(jù)庫(kù),用戶訪問(wèn)記錄存儲(chǔ)在服務(wù)記錄數(shù)據(jù)庫(kù)中。城市的交通狀態(tài)可以實(shí)時(shí)在交通監(jiān)控設(shè)備上顯示, AUTIS系統(tǒng)的管理通過(guò)系統(tǒng)管理服務(wù)器來(lái)完成。
3 AUTIS功能交通信息
經(jīng)過(guò)各種自動(dòng)或者人工檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)且傳輸?shù)絋IC后,經(jīng)過(guò)交通數(shù)據(jù)處理和融合終端處理后存儲(chǔ)到相應(yīng)的交通信息數(shù)據(jù)庫(kù)。AUTIS能夠使出行者在出行前,通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、交通廣播、咨詢電話、移動(dòng)短信, WAP等手段獲得路況和交通事件、公交信息, 以幫助出行者選擇出行方式、時(shí)間和路線;在出行途中,出行者通過(guò)車載單元和移動(dòng)電話,借助移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)隨地查詢所需要的交通信息,交通信息將以多媒體的形式發(fā)送到用戶的車載設(shè)備、移動(dòng)終端、電腦或者車站等處的信息終端,以便獲得交通導(dǎo)航、誘導(dǎo)服務(wù)、公交換乘等信息服務(wù)。文獻(xiàn)[10]對(duì)用移動(dòng)終端(手機(jī)、PDA等)查詢公共交通信息進(jìn)行了研究,這里將以通過(guò)車載信息設(shè)備實(shí)現(xiàn)最短時(shí)間路線的導(dǎo)航為例來(lái)說(shuō)明AUTIS的功能和優(yōu)勢(shì)。行程時(shí)間最短意味著路線比較通暢,它的計(jì)算是建立在行程中根據(jù)實(shí)時(shí)交通信息對(duì)路線的動(dòng)態(tài)調(diào)整基礎(chǔ)上。
3·1 車載信息設(shè)備的結(jié)構(gòu)行駛
在城市中的車輛必須具備定位和導(dǎo)航功能, 駕駛?cè)藛T還能通過(guò)交互設(shè)備查找所需要的交通信息, 因此車載信息設(shè)備的應(yīng)當(dāng)具備的硬件組成如圖4所示。車載信息設(shè)備由汽車電源供電, GPS接收模塊實(shí)現(xiàn)汽車的定位功能,并通過(guò)車載電腦及LCD顯示設(shè)備實(shí)現(xiàn)地圖匹配和導(dǎo)航,駕駛員通過(guò)鍵盤(pán)等輸入設(shè)備控制交通信息的查詢, 3G無(wú)線通信模塊實(shí)現(xiàn)車載信息設(shè)備與TIC的互聯(lián),語(yǔ)音設(shè)備可以播放多媒體中的聲音信息。圖4 車載信息設(shè)備硬件組成 Fig·4 Hardware of on-board information equipments
3·2 車載設(shè)備查詢
交通信息駕駛員查詢從A地到B地時(shí)間最短的路線的導(dǎo)航原理如圖5所示。為了減輕TIC的工作負(fù)荷,時(shí)間最短路線計(jì)算軟件安裝于車載電腦上,由于交通信息具有時(shí)變、動(dòng)態(tài)的特性,在從A到B的過(guò)程中,時(shí)間最短路線也在不斷改變,因此信息系統(tǒng)設(shè)定在交叉路口進(jìn)行信息交互,車載設(shè)備根據(jù)動(dòng)態(tài)下載的實(shí)時(shí)交通狀況做出合理的路線調(diào)整,使剩余路程時(shí)間最短, 從而保證總時(shí)間最短。電子地圖存貯在車載電腦上, 為保證緊跟城市交通路線的變化,電子地圖每隔一定時(shí)間從TIC動(dòng)態(tài)更新。圖5 從A地到B地時(shí)間最短的路線的導(dǎo)航工作流程 Fig·5 The time-shortest route navigation flow chart fromAto B
4 結(jié)語(yǔ)
文中介紹了3G移動(dòng)通信技術(shù)用來(lái)傳輸交通信息的優(yōu)勢(shì),并探討了基于該技術(shù)的先進(jìn)城市交通信息系統(tǒng)(AUTIS)的組成和AUTIC的核心TIC的結(jié)構(gòu),并以車載設(shè)備查詢交通信息和實(shí)現(xiàn)時(shí)間最短的案例闡述了AUTIS的功能和優(yōu)勢(shì),它的實(shí)現(xiàn)和推廣應(yīng)用將會(huì)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供良好的交通支持�！�
【3G移動(dòng)通信技術(shù)在城市交通信息系統(tǒng)中的應(yīng)用研究】相關(guān)文章：
OTN光傳送網(wǎng)技術(shù)特點(diǎn)及其在電力通信中的應(yīng)用研究05-01
通信工程中傳輸技術(shù)研究05-14
無(wú)線通信技術(shù)及在電力通信專網(wǎng)中的運(yùn)用分析論文04-11
第三代移動(dòng)通信技術(shù)及其應(yīng)用論文04-29
對(duì)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在電力配網(wǎng)自動(dòng)化通信中的應(yīng)用研究08-12
通信技術(shù)論文11-21
移動(dòng)通信基站布局規(guī)劃研究論文04-15
計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)在信息管理中的應(yīng)用研究論文（精選6篇）09-20