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城市車輛GPS定位與導航系統設計簡析

2012年07月19日 17:24$artinfo.Reprint點擊量:1399

  GIS信息處理模塊——此部分模塊負責將識讀器獲取的道路標簽的編碼信息進行處理,與電子地圖信息庫中的具體位置點對照,從而實現物理位置和電子地圖上的顯示點之間的對應。同時在導航應用中,此部分模塊還要能夠實現查詢功能,即將輸入的目的地轉化為電子地圖上的某一具體對應點的信息,從而提供給車輛導航路線。從某種意義上來講,此部分模塊的設計是整個系統的核心和難點,因為所有的定位、導航數據的處理全部由它來完成,具體實現時,可以借助目前已有的GIS車載端模塊,做一些必要的改變即可。
  
  通信模塊——主要負責將車輛識讀器讀取到的道路標簽的編碼信息傳遞給后臺控制和調度中心,或者將后臺中心的控制和目的地信息傳遞到車載端,從而實現中心對于車輛的監控和調度。因為系統在不需要外界網絡支持的情況下已經*可以獨立完成定位和導航等功能,所以此部分模塊本身就是可選的。主要針對一些特殊的行業應用,比如公交系統,消防,醫院救護,交通事故處理系統等,在這些行業中,都要求實時地掌握系統內車輛的準確位置信息以便在緊急事件時做出zui為有效和快速的反應。就目前的網絡情況而言,可以借助于GPRS網絡,因為GPRS網絡一方面數據傳輸速率比較高,另一方面它可以實現持續在線,流量計費的特點,適合于突發性數據量的傳送需求。
  
  顯示模塊——即將GIS處理后的信息數據完整地展示在電子地圖上,但決不只是一個簡單的顯示,因為要完成獨立導航時,需要輸入目的地的有關信息,此時可以采用當前流行的觸摸屏顯示終端,將操作和顯示界面集成在了一起,從而降低系統的操作復雜度。
  
  系統方案實現的具體分析
  
  本系統在具體工程實施階段必須考慮以下幾個問題:
  
  1、道路路況的優劣,目前主要的城市道路還是停留在瀝青路面的時代,這樣的路面對于標簽的布設會帶來致命的威脅,因為在高溫下,這樣的路面發生較大的變形,直接影響標簽的位置和穩定性,甚至直接造成標簽丟失、移位;
  
  2、車輛違反交通規則造成的標簽碾壓,這一點可以說是一個必須要考慮的問題,但是可以通過很多種途徑來避免和盡量減少,其中道路標簽基本都布設在每條行車車道的中央,大多數情況下車輛通過是不會形成碾壓的;其次可以改進標簽布設工藝,增加標簽的受力面積,即在標簽之外包裝一層高硬度的防水硬性材料(目前市場已有的很多標簽已經都具備一定的穿透能力,這樣不會造成對標簽閱讀范圍的太大影響),同時通過特殊的路面粉刷工藝,可以大大提高標簽的受力限度;
  
  3、環境狀況的影響,由于標簽位于路面之上,不可避免地會遇到雨、雪天氣的影響,為了減少外界條件變化帶來的影響,要求標簽的有很強的耐腐蝕,耐高溫、低溫特性,這都是對標簽工藝的直接挑戰,目前的標簽已經出現了耐溫范圍在-40℃~140℃的產品;
  
  4、成本的影響,標簽的價格現在已經做到幾美分到幾十美分的范圍內,但是車載終端的價格卻還會帶來較大的問題,但是根據目前GPS車載終端進行改造,加上識讀器模塊,實際上也不會帶來太多的問題;此外在標簽的使用過程中,對于因為一些特殊意外的原因造成的標簽損壞,還要進行及時的更新,雖然費用不是很多,但是同樣也應予以考慮。
  
  系統應用的設想:
  
  基于以上工程實施必須考慮的實際問題,對本系統前期應用的主要領域和場合進行了如下的設想:
  
  1、由于城市道路路況構造,標簽的物理特性,以及部分司機不規則行駛等問題,直接大范圍內鋪設和推廣此系統還為時過早,同時考慮到目前大多數城市(如北京)道路路況周邊的環境并非都是高樓密集區,所以利用GPS即可,沒有必要一次到位;
  
  2、系統應用的定位:作為現有的GPS等已經成熟應用的城市道路交通定位系統的一種有益的補充,即在GPS可以實現定位的大多數路面,采用GPS定位,在一些特殊的區域,如高樓密集區,立交橋,高架橋,大型地下停車場等區域則利用此RFID系統實現定位,即在這些區域*行小范圍的道路標簽的鋪設;這樣就要求對車載終端進行一定的改造,將GPS終端和識讀器相結合集成在一起,從而實現城市道路定位“無盲區”的目標。
  
  GIS信息處理模塊——此部分模塊負責將識讀器獲取的道路標簽的編碼信息進行處理,與電子地圖信息庫中的具體位置點對照,從而實現物理位置和電子地圖上的顯示點之間的對應。同時在導航應用中,此部分模塊還要能夠實現查詢功能,即將輸入的目的地轉化為電子地圖上的某一具體對應點的信息,從而提供給車輛導航路線。從某種意義上來講,此部分模塊的設計是整個系統的核心和難點,因為所有的定位、導航數據的處理全部由它來完成,具體實現時,可以借助目前已有的GIS車載端模塊,做一些必要的改變即可。
  
  通信模塊——主要負責將車輛識讀器讀取到的道路標簽的編碼信息傳遞給后臺控制和調度中心,或者將后臺中心的控制和目的地信息傳遞到車載端,從而實現中心對于車輛的監控和調度。因為系統在不需要外界網絡支持的情況下已經*可以獨立完成定位和導航等功能,所以此部分模塊本身就是可選的。主要針對一些特殊的行業應用,比如公交系統,消防,醫院救護,交通事故處理系統等,在這些行業中,都要求實時地掌握系統內車輛的準確位置信息以便在緊急事件時做出zui為有效和快速的反應。就目前的網絡情況而言,可以借助于GPRS網絡,因為GPRS網絡一方面數據傳輸速率比較高,另一方面它可以實現持續在線,流量計費的特點,適合于突發性數據量的傳送需求。
  
  顯示模塊——即將GIS處理后的信息數據完整地展示在電子地圖上,但決不只是一個簡單的顯示,因為要完成獨立導航時,需要輸入目的地的有關信息,此時可以采用當前流行的觸摸屏顯示終端,將操作和顯示界面集成在了一起,從而降低系統的操作復雜度。
  
  系統方案實現的具體分析
  
  本系統在具體工程實施階段必須考慮以下幾個問題:
  
  1、道路路況的優劣,目前主要的城市道路還是停留在瀝青路面的時代,這樣的路面對于標簽的布設會帶來致命的威脅,因為在高溫下,這樣的路面發生較大的變形,直接影響標簽的位置和穩定性,甚至直接造成標簽丟失、移位;
  
  2、車輛違反交通規則造成的標簽碾壓,這一點可以說是一個必須要考慮的問題,但是可以通過很多種途徑來避免和盡量減少,其中道路標簽基本都布設在每條行車車道的中央,大多數情況下車輛通過是不會形成碾壓的;其次可以改進標簽布設工藝,增加標簽的受力面積,即在標簽之外包裝一層高硬度的防水硬性材料(目前市場已有的很多標簽已經都具備一定的穿透能力,這樣不會造成對標簽閱讀范圍的太大影響),同時通過特殊的路面粉刷工藝,可以大大提高標簽的受力限度;
  
  3、環境狀況的影響,由于標簽位于路面之上,不可避免地會遇到雨、雪天氣的影響,為了減少外界條件變化帶來的影響,要求標簽的有很強的耐腐蝕,耐高溫、低溫特性,這都是對標簽工藝的直接挑戰,目前的標簽已經出現了耐溫范圍在-40℃~140℃的產品;
  
  4、成本的影響,標簽的價格現在已經做到幾美分到幾十美分的范圍內,但是車載終端的價格卻還會帶來較大的問題,但是根據目前GPS車載終端進行改造,加上識讀器模塊,實際上也不會帶來太多的問題;此外在標簽的使用過程中,對于因為一些特殊意外的原因造成的標簽損壞,還要進行及時的更新,雖然費用不是很多,但是同樣也應予以考慮。
  
  系統應用的設想:
  
  基于以上工程實施必須考慮的實際問題,對本系統前期應用的主要領域和場合進行了如下的設想:
  
  1、由于城市道路路況構造,標簽的物理特性,以及部分司機不規則行駛等問題,直接大范圍內鋪設和推廣此系統還為時過早,同時考慮到目前大多數城市(如北京)道路路況周邊的環境并非都是高樓密集區,所以利用GPS即可,沒有必要一次到位;
  
  2、系統應用的定位:作為現有的GPS等已經成熟應用的城市道路交通定位系統的一種有益的補充,即在GPS可以實現定位的大多數路面,采用GPS定位,在一些特殊的區域,如高樓密集區,立交橋,高架橋,大型地下停車場等區域則利用此RFID系統實現定位,即在這些區域*行小范圍的道路標簽的鋪設;這樣就要求對車載終端進行一定的改造,將GPS終端和識讀器相結合集成在一起,從而實現城市道路定位“無盲區”的目標。
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