基于无线定位技术的车辆检测系统及应用

　　随着城市经济的发展、城市化进程的推进，以及城市交通需求的密度、强度以及时空分布特性的变化，利用先进的智能交通控制技术和方法对城市交通流进行整体优化、全面控制和管理已经成为重要课题。

　　智能交通控制系统主要完成交通信息和数据的采集、融合、处理、分析判断、辅助决策、执行和控制、交通信息的发布，以及执行和控制效果的评估等功能，静态交通数据、动态交通信息和交通态势是系统重要输入，其采集和处理的完整性、实时性和准确性是系统的关键。

　　目前的交通基础数据和信息的采集一般采用交通车辆检测器，主要包括环形线圈检测器、超声多普勒检测器、红外检测器、微波交通检测器和视频车辆检测器等，通过对检测区域或断面车辆的检测进行交通流量、点车速、路段平均车速、道路占有率以及交通拥挤和事故等的测量、预测和计算，由交通控制系统实现点、线、面等层面的交通控制和协调，最终体现在路口交通信号参数的微调，进而影响路段车辆运行时间；然而，对于中国城市混合交通的现状，这些检测手段存在数据误差/偏差大、响应周期长、使用条件适应性差等问题，特别是难以满足提供交通控制效果评估的参数需求。

　　本文提出的基于无线定位技术的车辆检测系统将通过在实用道路交通设施频率高、能反映交通特征的出租车和公交车上部署车载移动定位装置，将其作为动态交通参数采集车辆，测量车辆实时地理坐标，计算车辆行驶速度，并结合智能交通地理信息系统，为交通控制提供实时交通信息、交通态势和交通评估参数等。

　　系统设计

　　基于无线定位技术的车辆检测系统主要由安装在动态检测车辆车载设备、城市交通指挥平台、交通运输管理中心（出租车、公交）的管理平台，以及数据通信平台等组成，车载设备设计为具有定位和通信功能的嵌入系统终端设备。本系统的关键技术主要包括无线定位技术、地理信息技术、交通控制技术、无线通信技术、嵌入系统和嵌入式实时操作系统等。

　　定位方案选择

　　目前主要无线定位系统包括：以欧洲伽利略系统、美国GPS系统、俄罗斯GLONASS系统，以及中国北斗系统为代表的空间定位系统；（2）以主要移动通信运营商提供的几乎覆盖我国领土的基于位置服务（LBS）为基础的网络定位系统（3）；基于无线广播技术智能开发的交通信息导航定位平台，例如欧洲RDS-TMC（Traffic Message Channel）系统。

　　从系统的实用性、成熟性和技术先进性，项目投资成本以及长期使用成本等方面考虑，建议本系统选择TMC（Traffic Message Channel）定位方案，同时在广播系统的配合下完成城市智能交通定位导航系统的建立。另外，从定位精度、响应周期和车辆运动姿态等方面考虑，可以使用陀螺仪（加速度传感器）实现惯性定位作为补充手段。

　　通信方案选择

　　车载设备与交通运营管理中心、交通指挥中心之间的通信可以通过公共移动通信平台、专用无线集群通信平台，或者改造现有的车载通信设备，建议采用后两者；交通运营管理中心和交通指挥中心之间应采用专用的或租用的高速通信链路。

　　车载设备的设计

　　车载设备主要由CPU、RDS模块、加速度传感器、显示和输入单元、数据交换单元和电源管理单元等组成。应用软件主要完成RDS数字广播信息的解码、信息提取、车辆定位、车辆运动参数的计算、交通信息和调度信息显示、输出等功能。

　　交通指挥中心

　　为实现TMC（Traffic Message Channel）系统功能，交通管理部门应协调相关单位，进行城市调频广播系统智能升级改造，建立城市智能交通定位导航系统平台，同时应完成：

　　·建立城市交通地理信息系统，融合空间要素的几何信息、基本属性、增强属性，以及社会经济信息、交通状况信息等；

　　·建立数据处理平台，完成交通参数采集车辆的实时地理坐标、车辆行驶速度等的数据采集，采用智能搜索和多策略数据挖掘技术，结合城市交通地理信息系统实现交通控制系统所需的实时交通信息、交通态势和交通评估参数等的提取、分析、处理等；

　　·建立综合接入平台，实现与城市调频广播系统、交通运输管理中心（出租车、公交）的调度和通信平台，以及城市交通控制系统的数据通信、信息交换和发布等；

　　·建立综合信息显示系统。

　　系统应用

　　基于无线定位技术的车辆检测系统的主要功能是为交通控制提供实时交通信息、交通态势和交通评估参数等，同时经过适当的扩展设计，也可以应用于如下方面：

　　·动态路径诱导，基于主动引导的需求，向交通出行者或者潜在的交通出行者提供到单一或多个目的地的最短路径或最优路径链，从而使车辆行走更方便、快捷；对交通设施利用者的行为进行合理的分析和预测，从而有利于实现交通流量的时空分布均衡，缓解拥挤和环境污染；

　　·公共交通优先，通过对城市公交车辆的定位和运营管理监控，对接近路口的公共交通工具实行优先信号，保证其行驶的连续性，提高路网的交通容量；

　　·交通信号优化和智能控制，通过实时交通控制效果评估，优化信号控制参数，改进交通控制模型，并改善交通路口和路段的智能渠化功能，提高道路基础设施和资源的利用率，减少交通拥挤；

　　·交通信息发布，为出行者提供各种交通信息，以便出行者进行出行时间、交通方式和交通路线的选择，使他们能够快捷、方便、安全地到达出行目的地；

　　·本系统还可应用于交通运营管理的车辆动态调度、车辆安全管理、被盗车辆搜索定位，以及车辆行驶状况的动态记录等。

　　结论

　　本文简要分析了交通车辆检测技术和交通控制基本参数，介绍了基于无线定位技术的车辆检测系统的总体设计思路，并研究了其在智能交通控制领域的基本应用，相信随着动态交通信息系统的发展和推广，以及业界在交通控制理论、模型、技术和设备的研究开发。可以预见，本文所述的技术在智能交通控制领域中具有广阔的应用前景。