基于3G技術(shù)的浮動車交通信息采集系統(tǒng)研究

0 引 言

近年來，第三代移動通信技術(shù)(3G)已經(jīng)在世界上有些國家成功商用，在不同的環(huán)境條件下，它能夠提供384 Kb／s～3 Mb／s的傳輸速度，這樣的速率足以勝任傳遞交通信息的要求，因此通過3G移動通信技術(shù)更能實現(xiàn)交通信息的交互和實時傳遞。浮動車信息采集是伴隨著ITS新技術(shù)應用而在近幾年發(fā)展起來的一種交通流信息采集技術(shù)，浮動車技術(shù)研究已經(jīng)成為我國智能交通系統(tǒng)(ITS)的熱點。

本文從分析浮動車信息采集系統(tǒng)功能人手，提出了基于3G數(shù)字移動通信技術(shù)的浮動車信息采集的一種新的解決方案。

1 浮動車信息采集系統(tǒng)功能

    浮動車輛通常是指裝有定位和無線通訊裝置的車輛，其所采集的數(shù)據(jù)一般包括時間、位置坐標、瞬時速度、行駛方向、運行狀態(tài)及其他內(nèi)容。浮動車交通信息采集是指通過采集浮動車輛運行數(shù)據(jù)并進行分析處理，將其應用于交通信息服務、交通管理和停車誘導等方面。浮動車交通信息采集系統(tǒng)主要實現(xiàn)功能如圖1所示。

1．1 浮動車交通流數(shù)據(jù)采集

浮動車輛交通流數(shù)據(jù)采集是指浮動車量通過GPS定位裝置等，采集運行數(shù)據(jù)并通過無線通訊網(wǎng)絡將運行數(shù)據(jù)傳回信息控制中心。為了能夠建立有效的、系統(tǒng)性的交通流運行數(shù)據(jù)，必須確定浮動車數(shù)量規(guī)模、采集頻率和傳輸頻率等參數(shù)。

1．2 交通流數(shù)據(jù)處理

交通流數(shù)據(jù)處理是指采用地圖匹配方法將浮動車采集到的車輛數(shù)據(jù)與數(shù)字電子地圖數(shù)據(jù)庫中的道路信息進行比較，通過一定的匹配算法確定出車輛可能的位置和最可能的行駛路段。浮動車地圖匹配算法是系統(tǒng)設計關(guān)鍵之一。

1．3 路段交通流狀態(tài)分析

交通流分析是在地圖匹配基礎上估算路段旅行時間和平均速度，通過路段旅行時間和平均速度估算的結(jié)果與預先設定的閾值比較，判斷路段暢通、擁擠、堵塞等不同狀態(tài)，并將路段的實時交通流狀況顯示在電子地圖或可變情報板上，從而為交通服務、交通管理和出行者提供實時直觀的交通狀態(tài)信息。

1．4 信息無線傳輸

信息無線傳輸是指以無線接入網(wǎng)(RAN)和分組交換公共數(shù)據(jù)網(wǎng)(Packet Switched Public DataNetwork，PSPDN)之間的網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)浮動車采集信息的互傳。無線互連除了能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸功能外，車輛駕駛員還能夠通過它接人Internet，隨時隨地收發(fā)電子郵件和娛樂等。

2 基于3G技術(shù)的浮動車信息采集系統(tǒng)設計

根據(jù)以上浮動車信息采集系統(tǒng)應具備的功能分析，本文提出的基于3G移動通信技術(shù)浮動車信息采集系統(tǒng)由浮動車數(shù)據(jù)采集、地圖匹配、交通流分析和3G無線互聯(lián)網(wǎng)絡四個子系統(tǒng)組成，系統(tǒng)網(wǎng)絡總體方案如圖2所示。系統(tǒng)各子系統(tǒng)設計分別闡述如下。

2．1 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)通過路網(wǎng)上行駛的安裝在浮動車上的車載端GPS接收器采集車輛運行數(shù)據(jù)；通過車載端的無線通信終端設備采用3G通信技術(shù)將上述信息實時傳輸給數(shù)據(jù)控制中心，同時還接收數(shù)據(jù)中心發(fā)送的命令。該子系統(tǒng)主要完成以下數(shù)據(jù)采集：車輛交通流、時間、車輛位置經(jīng)度及緯度、速度、方向角和運行狀態(tài)等，如圖3所示。

系統(tǒng)設計時主要考慮以下參數(shù)：浮動車覆蓋率、計算時間間隔、采集時間間隔、測量時間等。通過仿真實驗得出每個時間間隔內(nèi)橫斷面浮動車數(shù)量計算公式為：

Np=P·(Q·ta／60)

一般情況下，在高速公路上只要浮動車覆蓋率為3％時即可，在城市道路上覆蓋率為5％即可達到滿意效果。采集時間間隔必須考慮覆蓋率。浮動車覆蓋率低，采集間隔應該縮小，反則增大�？梢栽诠ぷ髡具\用一些更加精巧的估計算法來減小其對實時性的影響，一般取采集頻率為1 min，上傳中心頻率為5 min。當數(shù)據(jù)的年齡超過10 min時，對實時速度數(shù)據(jù)進行簡單線性衰退處理基本能對實時的估計起到比較滿意的效果。