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1、基于GPS的车辆调度系统阮 琦 邓娟娟（江西省公路管理局交通通信总站 南昌 330003）摘 要：随着物流的发展，越来越多的企业投入这个日益繁荣的行业。对物流公司来说，如何有效的调度所属车辆以满足实时的客户服务需求变得越来越重要。由于客户需求的随机性、易变性和调度问题本身的复杂性，到目前为止，依然没有几个公司能很好的处理这个问题。GPS、互联网技术的发展和车辆路由的研究成果提供了改变这种局面的可能性。本文提出了实时车辆调度系统(RTVDS)，利用GPS提供车辆实时信息，根据当前客户提交的服务请求使用交互启发式算法生成调度策略，然后通过短信息发送到车载终端实现调度。该系统可以帮助商用车队有效的处
2、理随机服务请求，可以充分利用在途车辆来为提出服务请求的客户服务，从而提高车辆运行效率和客户满意度。关键词：信息工程；全球定位系统(GPS)；车辆调度1040 前 言对于物流公司来说，随时跟踪货物和车辆的状态对于提高公司效率、提高客户满意度有着非常重要的意义。物流企业对于车辆货物监控的基本要求是明确车辆、货物的状态，即随时了解某件货物到了哪辆车上或者是存在那个库房，了解某辆车上装了哪些货物，运行在什么位置。前者往往是客户查询需要，对于客户满意度的提高非常重要；后者是物流企业提高自身效率的必要信息，只有了解了以上信息，物流企业才有可能进一步采用先进的技术调配，提高单位车辆的效率，进而提高整个企业的
3、效率。物流企业监控车辆和货物的高级要求是，使用哪辆车来满足某个客户提出的服务请求是最有效率的。以上监控采用传统的方法难以实现，尤其是在货物和车辆数目很大的时候。而目前的情况是，拥有上百辆车的物流企业是比比皆是。如何有效的监控物流企业的货物和车辆成了物流企业发展需要急需解决的一个问题。GPS、通讯和计算机技术的发展为上述问题的解决提供了必要的技术手段，全球定位系统（GPS，Global Position System）、无线通讯、计算机数据库技术等技术的发展有望从根本上解决以上问题。本文基于以上技术提出基于GPS的车辆调度系统。1 系统构成（System composing）本系统基于浮动车信息
4、采集技术，是一个典型的中央服务器/客户端系统，其中中央服务系统负责信息的处理和发布，客户端负责向中央系统提供本终端位置信息，同时接收中央系统的调度命令。中央服务器和客户端通过商用的GPRS无线数据平台通讯。中央调度系统车载客户端无线数据通信平台图1 系统网络构架图1.1 央监控调度系统（the central stakeout and dispense system）中央监控调度系统主要由系统数据库、中央处理服务器、调度策略生成服务器、客户查询服务器、监控大屏幕以及相关外设组成。系统数据库由地理信息数据库、货物信息数据库和车辆信息数据库构成。地理信息数据库的数据主要是电子地图，是整个系统的定位
5、基础，该数据库提供基本的经纬度定位功能、地图匹配功能和路径查询功能；货物信息数据库存储与货物相关的数据，包括货物名称、数量、货主、装车信息等，提供相关的查询功能，能快速查询某件货物属于哪位货主，某位货主托运的那些货物；车辆信息数据库存储与车辆相关数据，包括车辆当前位置和车辆位置历史纪录、当前任务状态、当前任务的起讫位置、车上的货物、车辆空间使用状况等信息。以上三个数据库协同工作就能完成系统功能。中央处理服务器主要负责中央监控系统和各个浮动车辆之间的信息交互工作。系统采用的是商用的GPRS通讯平台，浮动车辆通过无线网络把数据传输到GPRS数据服务器，GPRS数据服务器再把数据传送到中央处理服务器
6、，中央处理服务器进行数据匹配等处理后把数据存入系统数据库的相应部分。从中央系统中央监控系统到浮动车的信息传递是以上过程的逆过程。调度策略生成服务器根据车辆和当前的任务情况使用遗传算法生成几套静态的调度方案，把生成的方案发送到系统数据库供管理员选用。实时调配时，管理员通过中央处理服务器向调度策略服务器发送方案生成请求，调度策略生成服务器从数据库中查询相应的地理信息、目前使用的调度方案和当前的车辆信息，通过模拟退火算法搜索到几个相对较优的调度方案传送到数据库供系统管理员选用。客户查询服务器是为了满足客户跟踪自己的货物而设立的，通过该服务器提供的服务，客户可以查询到有权查询的某件货物的状态（货物是否
7、出发、在哪辆车上、目前位置等等），也可以查询到为自己服务的车辆的位置等信息。该服务可以通过多种途径获得，包括互联网、手机短消息、电话人工台查询。大屏幕为物流公司监控公司车辆而设立提供可视化手段，管理人员通过大屏幕可以观察指定区域内的公司车辆的分布状况，为手动调配提供一定的依据。管理人员通过本系统可以实时查询某辆车的位置、车上的货物等信息，可以通过系统的路径回溯功能查看它的运行轨迹；通过本系统，管理人员也可以实时查询货物的信息，可以查询某件货物的位置、所在车辆、货主等信息；管理人员同样可以查询某个货主托运货物的信息。通过本系统，管理人员可以实现交互式车辆在线实时调度。当收到客户托运请求时，通过系
8、统定位客户所在位置，查询客户所属区域内的车辆，向调度策略生成服务器发送策略生成请求，管理员显示调度策略生成服务器生成的几种备选方案，从中挑选一种作为本次调度的方案，在通过中央处理服务器把调度方案发送到相关的车辆执行。图2 车辆调度机制原理示意图1.2 载端(the car carries device)车载端由GPS信号接收机、GPRS通讯模块、信息显示屏组成。GPS信号接收机接收卫星信号确定本车辆的经纬度和时间信息，相应的数据按一定的时间间隔通过GPRS通讯模块传回GPRS数据服务器，GPRS数据服务器再通过网络把数据传回到中央监控中心。从中央监控中心下行的信息通过GPRS数据服务器发送到车
9、载端，通过信息显示屏显示。由于车载端的功能相对比较单一，所以可以使用简单的51单片机控制。目前，配合地图匹配技术，GPS的定位精度已经达到十米级，可以满足本系统的精度要求；另一方面，由于本系统覆盖的范围很广，如果要建立差分信号发射塔则系统的建设成本太高，也不现实，所以系统暂时不考虑采用差分信号。1.3 通讯(communication)浮动车的基本通讯方式一般有三种可能，蜂窝网络、集群和常规电台。这三种方案又可细分为以下几种：1.3.1蜂窝网络 GSM、GPRS、CDMA 、CDPD（无线数据公网）、诺特网等；1.3.2集群通信 如公安上用的350M、800M集群系统；1.3.3常规电台 采用
10、专用信道和无线MODEM。自建电台和集群一般由于基站数量少而覆盖范围相对较小，同时由于需要建设基站而初期建设投入大，还牵涉到频率资源问题，优点是自主性强；租用商用平台的蜂窝网络可以满足大范围的通讯要求，同时由于有专业公司维护，一般稳定性相对较好。由于本系统需要在大范围内运行，建设大范围的电台成本可能无法接受，而且频率资源也不容易获得，所以系统通过租用商用蜂窝网络进行通讯。系统采用的GPRS通讯方式与其他蜂窝网络（如GSM、CDMA等）有如下优点：费用相对较低。GPRS全国漫游但不收取漫游费用；客户端时时在线，但在没有数据通讯时不收费，也就是按流量计费。据调查，在中国移动采用最贵的方式也不过几分
11、钱/K字节。可以方便的定制通讯数据格式。通过把GPS数据字段中系统不会用到的字段去掉，按照按GPRS流量计费的政策可以节省费用，也利于系统数据库的数据导入。技术成熟，传输速度快。相对于诺特网和CDPD，GPRS是一种成熟的无线通讯方式，运行稳定；相对于GSM，GPRS的速度快很多，GPRS最高速度可达171Kbit/s，而GSM和CDMA最高速度才9.6Kbit/s。图3 信息流程框图2 结论与展望(Conclusion and outlook)基于GPS的车辆调度系统将在一定程度上解决了物流企业的车辆调度问题，同时通过交互式操作实现了车辆的实时调度，对于需要处理大量随机发生的客户业务请求的快
12、递公司（比如北京的小红马），使用本系统将能提高其业务的处理效率。系统需要进一步研究的是调度的算法，车辆路由问题一直是国际研究的一个热点题目，遗憾的是，直到目前为止，还没有一种能解决大规模调度问题的实用算法，投入使用的算法大多是本系统采用的这种半智能的交互式算法，其寻优的目标也是一个相对较优的策略，同时离不开人的干预。下一步的工作是继续寻找更好的车辆路由算法。系统的另一个需要改进的地方是现在的系统没有考虑当前的交通状况，而实际工作表明，交通状况对于调度策略的选择有很大的影响，下一步的算法和系统改进中需要考虑当前交通状况对于调度策略的影响。参考文献：1 王宝山.“GPS”定位技术.张凤举M.北京:煤炭工业出版社2 李延兴主编.GPS技术研究新进展M.天津:天津科学技术出版社3刘大杰,施一民,过静君.全球定位系统（GPS）的原理与数据处理M. 上海:上海同济大学出版社4. http:/
