- 相關(guān)推薦
3G移動(dòng)通信技術(shù)在城市交通信息系統中的應用研究
摘要:
在探討了出行者對交通信息需求特點(diǎn)的基礎上,對交通信息分為動(dòng)態(tài)、靜態(tài)和關(guān)聯(lián)三類(lèi)。為了充分掌握動(dòng)態(tài)交通信息,設計了基于第3代移動(dòng)通信技術(shù)(3G)的城市交通信息系統3層平臺方案,并對其結構與功能進(jìn)行了研究, 重點(diǎn)闡述了由服務(wù)器、數據庫以及辦公管理設備和網(wǎng)絡(luò )設備組成的交通信息中心及其工作原理,最后以車(chē)載設備結合實(shí)時(shí)交通信息查找最短時(shí)間路線(xiàn)為例說(shuō)明了基于3G技術(shù)的城市交通信息系統的功能和優(yōu)勢。該系統使出行者能夠通過(guò)手持移動(dòng)終端(手機、PDA等)或者車(chē)載設備實(shí)時(shí)地查詢(xún)交通信息,因此更加適應交通信息的動(dòng)態(tài)、時(shí)變的特性。
關(guān)鍵詞:智能運輸系統;城市交通信息系統;第3代移動(dòng)通信;交通信息中心;車(chē)載設備
0 引言
隨著(zhù)我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,城市交通問(wèn)題日益嚴重,而以計算機和通信技術(shù)為支撐的智能交通系統 (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)也可以分為機動(dòng)車(chē)、非機動(dòng)車(chē)兩大類(lèi)。機、非出行所需的信息多為動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)、分布的數據[6],因此需要一個(gè)實(shí)時(shí)、準確、可靠的信息采集、處理和發(fā)布系統,它將采集自底層的實(shí)時(shí)數據收集起來(lái),然后準確、迅速地通過(guò)高速信息傳輸網(wǎng)絡(luò )送交后臺進(jìn)行分析和處理,并能夠及時(shí)下達處理結果及執行監控指令。由此可見(jiàn),信息傳輸系統是連接ITS各個(gè)部分的紐帶,對ITS系統功能的發(fā)揮起著(zhù)至關(guān)重要的作用。在通常情況下,信息的傳輸采用有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)兩大類(lèi)方式。機、非出行作為出行的個(gè)體,其移動(dòng)特性決定了系統信息終端必須采用無(wú)線(xiàn)通信的方式[7]。相對有線(xiàn)方式而言無(wú)線(xiàn)傳輸更具有成本低廉、建設周期短、適應性好、擴展性好、設備維護上更容易實(shí)現的優(yōu)點(diǎn)。第2代移動(dòng)通信傳輸方式存在著(zhù)數據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�，F在第3代移動(dòng)通信技術(shù)(3rdGeneration, 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 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)現交通信息的交互和實(shí)時(shí)傳遞,但是3G技術(shù)的應用將對交通信息系統的組成和工作產(chǎn)生深刻影響,本文將對應用3G移動(dòng)通信技術(shù)構建的先進(jìn)城市交通信息系統(AdvancedUrbanTrans- portation Information System, AUTIS)進(jìn)行研究。
1 交通信息需求特點(diǎn)及分類(lèi)
1·1 出行者交通信息需求特點(diǎn)
出行者對交通信息需求的最大特點(diǎn)在于要求實(shí)時(shí)性,因為無(wú)論是出行前計劃的制定還是出行過(guò)程中更改出行計劃,都需要最能反應最新交通狀態(tài)的實(shí)時(shí)信息;單個(gè)出行者對交通信息需求數據量有限,但大量的出行者的信息需求量則比較巨大,且對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)空轉移而相應改變,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)性和數據總量大等特點(diǎn)。
1·2 交通信息分類(lèi)
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(lèi),具體內容如表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(lèi)及內容 Tab·1 Classification and content of traffic information 交通信息分類(lèi)交通信息基本內容動(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(xiàn)、不同交通方式的到離站時(shí)間、交通控制信號、交通誘導信息等靜態(tài)交通信息交通站點(diǎn)分布、換乘點(diǎn)、停車(chē)場(chǎng)、收費價(jià)格、售票站、交通限制、路況、施工與養護信息等關(guān)聯(lián)交通信息賓館、旅游、購物、娛樂(lè )、體育、氣象信息等
2 AUTIS組成
2·1 AUTIS總體結構
AUTIS是提供多種交通信息的綜合交通信息系統。數據量大、訪(fǎng)問(wèn)終端多、結構復雜、應用多樣等系統特點(diǎn)決定了其對安全性、可靠性、容量、性能、可擴展性等有很高的要求,因此,它應該是一個(gè)分布式的、安全可靠、先進(jìn)實(shí)用的系統。AUTIS主要由信息采集系統、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 )系統構成,其總體結構如圖1所示。圖1 AUTIS總體結構 Fig·1 Overall structure of AUTIS 文獻[9]對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,但假設信息系統能及時(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(chē)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備等在內的個(gè)人信息終端以及安裝于各類(lèi)車(chē)站公用信息終端等。用戶(hù)可以通過(guò)信息接收終端定制或者輸入需要查詢(xún)的交通信息指令,返回的交通信息顯示在其顯示設備上。
2·2 TIC的結構
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)標準化處理后通過(guò)專(zhuān)用傳輸介質(zhì)傳遞到TIC, TIC 為AUTIS功能的實(shí)現提供數據處理、分類(lèi)、存儲、查詢(xún)和應用服務(wù)等功能,包括對表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(lèi)、加工和提供,以及當中涉及到的最優(yōu)路線(xiàn)搜索等算法的實(shí)現。交通信息則由TIC通過(guò)信息傳輸網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到用戶(hù)信息接收設備,因此TIC是AUTIS的核心。為個(gè)體出行服務(wù)的AUTIS子系統統一采用3G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )完成信息交互的傳遞,假設該網(wǎng)絡(luò )是交通專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò ),則基于3G專(zhuān)用網(wǎng)的AUTIS平臺方案由業(yè)務(wù)實(shí)現、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)現為基礎,同時(shí)對低層起到規范管理作用。采用數據集中管理/開(kāi)放式讀寫(xiě)接口, 業(yè)務(wù)分布式接入實(shí)現的框架結構,業(yè)務(wù)實(shí)現層主要是網(wǎng)關(guān)系統和業(yè)務(wù)應用服務(wù)平臺,業(yè)務(wù)管理層主要包括數據業(yè)務(wù)管理平臺,業(yè)務(wù)決策層主要是業(yè)務(wù)支持系統。圖2 基于3G的AUTIS平臺方案 Fig·2 Platform scheme of AUTIS based on 3rd generation mobile communication technology 根據對AUTIS的主要功能分析,并結合基于3G 的AUTIS平臺方案, TIC具體網(wǎng)絡(luò )結構設置如圖3: 主要有各種服務(wù)器、數據庫以及辦公管理設備和網(wǎng)絡(luò )設備組成,關(guān)鍵系統采用雙機或者多機熱備。用萬(wàn)兆或者更快的交換機組成的網(wǎng)絡(luò )連接各種設備, 以提高網(wǎng)絡(luò )速度和數據處理能力。 TIC的交通誘導服務(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)現交通誘導、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(fǎng)問(wèn)服務(wù)。這些訪(fǎng)問(wèn)首先經(jīng)由應用服務(wù)器響應,然后通過(guò)數據庫服務(wù)器調用相應的交通信息數據庫。用戶(hù)的身份和服務(wù)收費通過(guò)用戶(hù)驗證與計費服務(wù)器來(lái)完成,驗證過(guò)程需要調用用戶(hù)賬戶(hù)數據庫,用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)記錄存儲在服務(wù)記錄數據庫中。城市的交通狀態(tài)可以實(shí)時(shí)在交通監控設備上顯示, AUTIS系統的管理通過(guò)系統管理服務(wù)器來(lái)完成。
3 AUTIS功能交通信息
經(jīng)過(guò)各種自動(dòng)或者人工檢測設備檢測且傳輸到TIC后,經(jīng)過(guò)交通數據處理和融合終端處理后存儲到相應的交通信息數據庫。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(xún)電話(huà)、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(xiàn);在出行途中,出行者通過(guò)車(chē)載單元和移動(dòng)電話(huà),借助移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )隨時(shí)隨地查詢(xún)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(hù)的車(chē)載設備、移動(dòng)終端、電腦或者車(chē)站等處的信息終端,以便獲得交通導航、誘導服務(wù)、公交換乘等信息服務(wù)。文獻[10]對用移動(dòng)終端(手機、PDA等)查詢(xún)公共交通信息進(jìn)行了研究,這里將以通過(guò)車(chē)載信息設備實(shí)現最短時(shí)間路線(xiàn)的導航為例來(lái)說(shuō)明AUTIS的功能和優(yōu)勢。行程時(shí)間最短意味著(zhù)路線(xiàn)比較通暢,它的計算是建立在行程中根據實(shí)時(shí)交通信息對路線(xiàn)的動(dòng)態(tài)調整基礎上。
3·1 車(chē)載信息設備的結構行駛
在城市中的車(chē)輛必須具備定位和導航功能, 駕駛人員還能通過(guò)交互設備查找所需要的交通信息, 因此車(chē)載信息設備的應當具備的硬件組成如圖4所示。車(chē)載信息設備由汽車(chē)電源供電, GPS接收模塊實(shí)現汽車(chē)的定位功能,并通過(guò)車(chē)載電腦及LCD顯示設備實(shí)現地圖匹配和導航,駕駛員通過(guò)鍵盤(pán)等輸入設備控制交通信息的查詢(xún), 3G無(wú)線(xiàn)通信模塊實(shí)現車(chē)載信息設備與TIC的互聯(lián),語(yǔ)音設備可以播放多媒體中的聲音信息。圖4 車(chē)載信息設備硬件組成 Fig·4 Hardware of on-board information equipments
3·2 車(chē)載設備查詢(xún)
交通信息駕駛員查詢(xún)從A地到B地時(shí)間最短的路線(xiàn)的導航原理如圖5所示。為了減輕TIC的工作負荷,時(shí)間最短路線(xiàn)計算軟件安裝于車(chē)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(xiàn)也在不斷改變,因此信息系統設定在交叉路口進(jìn)行信息交互,車(chē)載設備根據動(dòng)態(tài)下載的實(shí)時(shí)交通狀況做出合理的路線(xiàn)調整,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(chē)載電腦上, 為保證緊跟城市交通路線(xiàn)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(xiàn)的導航工作流程 Fig·5 The time-shortest route navigation flow chart fromAto B
4 結語(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,并探討了基于該技術(shù)的先進(jìn)城市交通信息系統(AUTIS)的組成和AUTIC的核心TIC的結構,并以車(chē)載設備查詢(xún)交通信息和實(shí)現時(shí)間最短的案例闡述了AUTIS的功能和優(yōu)勢,它的實(shí)現和推廣應用將會(huì )對社會(huì )經(jīng)濟的發(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中的應用研究】相關(guān)文章：
3G移動(dòng)通信系統中的信息安全03-07
未來(lái)3G移動(dòng)定位在物流中的應用研究03-07
AAA技術(shù)在移動(dòng)IP中的應用研究03-07
傳輸技術(shù)在通信工程中應用研究11-24
城市交通信息系統結構方案研究03-18
消防監督工作中3G通信技術(shù)研究03-28
移動(dòng)通信在務(wù)實(shí)中面對挑戰03-28