gps及gis在智能交通监控系统中的应用

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1、 总第191期交 通 科 技SerialNo. 1912002年第2期T ransportation Science 用户也可以很容易 地将M ap Info集成到VC+ +或VB程序中。3 系统构成GPS?GIS技术在我国交通运输中的应用主 要集中在车辆定位导航、 监控、 指挥、 调度系统等 方面。较典型的应用如: GPS辅助调度系统,利用GPS定位辅以GIS技术,实时了解车辆运行实际 位置、 运行方向和运行速度等信息,并将定位结果 通过无线通信通道传输到调度中心。实现交通系 统内车辆的实时全程监视,保证运输车辆的安全。 应用于公共交通系统, GPS连续提供的车辆运行位置信息覆盖车辆运行的整

2、个线路,可用来辅助 运行计划调整,准确地进行车辆实时监控和调度 指挥,从而实现机车跟踪,提高车辆的使用效率, 缩短滞留时间。 典型的系统组成框图如图1所示。图1 GPS车辆监控系统示意图4 系统实现过程简介4. 1 系统的基本目标功能 (1)地图显示以及操作功能 能够同时显示不同地图所对应的不同区域以及同一地图的不同 部分;操作员通过地图显示全景以同时观察多辆 车的运行轨迹。地图操作,除了可以进行基本放 大、 缩小、 漫游、 分层显示外,还可以显示地图上任 意点的经、 纬度,计算任意两点间的距离,查询叠 加在地图之上的地理目标信息。 (2)车辆位置显示功能 有三种显示方式可供选择不断的显示(缺

3、省方式)、 根据操作员指令 显示在特写区域内同一车队所有运营的车辆、 根 据操作员指令禁止显示,当收到报警时才显示。 (3)数据显示功能 将移动目标的实时位置以帧列表的方式显示出来。 如经度、 纬度、 速度、 状 态、 时间、 日期等。 (4)历史数据显示 操作员可根据用户需要显示相关车辆的历史运行轨迹、 存入或调出每辆 车的资料,车载系统单元识别码、 车辆牌号和车辆 型号、 驾驶员姓名、 所属单位或个人等。4. 2 系统实现4. 2. 1 监控中心的实现 传统软件开发模式开发出的应用系统,往往 缺乏结构性,其资源使用的效率低下,并且难以与 其他的应用程序实现真正的互用,系统的可维护性在很大程

4、度上取决于开发人员的经验和能力。 基于组件式的新型软件开发技术,为应用系统的 开发提供了新的思路,开发人员首先实现可靠的、 小的对象模块(部件),或是直接从其他软件开发 商获得需要的功能部件,然后利用这些功能部件装配成更复杂的系统,通过控制各个小部件的可 靠性和可维护性,实现对整个应用系统的可靠性 及维护性的控制。VB、VC对象嵌入技术(OL E A utomation)是 一 种编程接口,在可视化编程环境(如VB,DEL PH I, PB和VC+ +)当中,可以将M ap Info 作为一个对象使用,并将其嵌入应用程序,应用程 序可通过调用M ap Info对象的方法和设置其属 性来实现。可

5、使用多种语言编程集成M ap InfoProfessional,但使用最多的是VC和VB。本项目 中使用VB集成,后台运行M apinfo的方法。 然后通过OL E技术调用M ap Info中的相应 功能句柄,实现电子地图的基本控制操作。4. 2. 2 车载部分的实现(数据采集、 预处理及数 据交换)应用程序应该既能实时读取GPS接收机送 来的定位数据及GPS卫星电文,向GPS接收机 输出设置信息,又能在无需延时或不丢失数据的 前提下,同时对接收到的数据进行各种处理,并将 所需信息实时传送给信息管理软件。根据以上需 求,就需要利用W indow s的多任务和事件驱动机制,当GIS软件在前台运行

6、时,可在后台运行通 信任务程序。车载系统组成框图如图2所示。45杨大凯等: GPS及GIS在智能交通监控系统中的应用 2002年第2期V isualBasic6. 0中具有功能完备的A ctiveX 通信控件: M scomm 32. ocx。在应用程序中可以 采取查询或中断的方式访问通信端口。在此设计 了相应的通信事件处理子程序,通过调用这些子 程序来实现通信,子程序首先对串行口设备进行初始化,初始化主要包括:指定串口设备名,设定 波特率、 奇偶校验选择、 数据位、 停止位、 建立设备 控制块等。通信原理流程图见图3所示。4. 2. 3 系统运行情况简介(1)车辆定位 车辆上的GPS接收机通

7、过全球定位卫星获得当前车辆的定位信息,然后通 过串口将数据传送给监控系统。如图4所示。(2)数据保存 通过接收串口的定位数据,从中提取出定位信息,从而在地图上显示车辆的具体位置,并且提供相应的经纬度数值。 本系统有 两种数据保存方案,其一是原始数据的保存,其二 是经过预处理后的数据保存。两者各有不同的功 能:原始数据可以用于将来的数据回放,从而明确 了解车辆的运行轨迹;处理后的数据可以方便地用于直观分析,可以很清楚地看出车辆所经过的 经纬度信息。 图4是系统运行图之一,显示的情况是GPS 接收机定位与监控中心实时监控。图4 接收定位与实时监控图5是系统运行图之二,显示的情况是通过OL E技术调

8、用M ap Info中的相应功能句柄,实现 电子地图的基本控制操作,本图显示的是地图局 部放大功能,可以更清楚的了解接收机的定位情况。其他还可以实现地图图层的缩小、 移动、 图层 控制、 文字控制等。图5 局部放大效果图(3)信息查询与图层控制 可以对车辆周围的地形、 地貌和地理信息进行查询,如:车辆周围 的金融网点、 企事业单位、 道路桥梁等信息,并且 可以对地图上某一特定区域内的车辆情况进行跟 踪。 另外可以根据实际需要,调整图层在地图窗口中的显示,从而更为方便地看到地图中不同对象 的对比。如图6所示。图6 信息查询与图层控制(4)轨迹回放 车辆完成某一跑车任务后,其行车路线将被保存下来,

9、如果需要可以重新将 该车辆的的行车轨迹及当时的地理信息在电子地 图上显示出来,设定时间,可以调整回放的速度或 路段。通过以上设计的实际系统,在北京市内三环 部分路段进行了实地试验,系统运行如图7所示。图7 轨迹回放显示5 结论近年来我国经济建设迅速发展,银行、 交通、 公安等重要部门所属车辆的实时跟踪、 调度和报 警等功能,以及相应准确、 完整的地理信息,电子 地图等控制需求成为急需。本文从车辆监控的基552002年第2期 杨大凯等: GPS及GIS在智能交通监控系统中的应用本要求出发,介绍了基于M ap Info矢量电子地图 的图层图标控制、 地理信息动态查询、 用户信息控 制,以及轨迹回放

10、等技术的设计和实现方法。 这些 方法除用于车辆导航外,还可以广泛应用于水利 勘测、 资源普查、 交通控制等其他领域。配合精确的电子地图,完善的地理信息管理系统GIS, 从而达到高精度的定位信息和地理相关信息的查 询与资源共享。 可以说,移动目标监控与调度系统在公交、 银 行、 公安、 特殊部门的应用前景是非常广阔的。从以上讨论中可以看出,在开发移动目标监控与调 度系统应用的同时,也将带动与其相关技术的发 展,进而推动我国智能交通系统的研究与实施,为 我国国民经济的加速发展提供更便利的运输条 件,系统的应用前景是非常广阔的。参考文献1 蔡柏根.利用GPS和惯性传感器的融合集成实现车辆定位.北方交

11、通大学学报, 2000(5)2 David M cN eil M ayhew. M ulti2rate sensor fusion forGPSnavigationusingkalmanfiltering.Thesissubm itted to the facilty of the V irginia PolytechnicInstitute and State U niversity in partial fulfillment ofthe requirements for the degree of M aster of Sciencein Electrical Engineering,M

12、 ay, 19993 彭 飞,柳重堪,张其善.基于模糊逻辑的GPS?DR组合导航系统地图匹配算法.遥测遥控, 2001, 22(1)4 美赵亦林.车辆定位与导航系统.北京:电子工业出版社, 19995 郑平方,张其善,李先亮.车辆组合导航定位系统.电子技术应用, 2000(4)6 V b A ctivx控件参考手册.北京:科学出版社, 1998Abstract:Intelligent T ransportation System(ITS)is the development heading of the transportationsystem.Global Positioning Syste

13、m(GPS)and Geographical Information System(GIS)have beenused more and more w idely.In this paper, firstly, GPS and GIS techniques are introduced. Then thefunction of the system is discussed.The aim of this paper is to set up a system on the base of aninstance.The process of the system realization is

14、discussed, and the test results are also shown. A tlast, this future of the system is introduced.Keywords: GPS; GIS; ITS中国武汉2002年智能运输系统(ITS)高级研讨会即将举行为进一步促进交通现代化,全面提高交通运输的效益与效率,由中国交通运输协会青年科技工作者 委员会、 武汉理工大学ITS中心、 美国堪萨斯大学运输中心、 武汉理工大学交通学院、 交通与计算机 杂志社、交通科技 杂志社、交通企业管理 杂志社、交通高教研究 杂志社、 武汉交科交通工程咨询监 理中心、 交通计算

15、机应用信息网等共同发起的中国武汉2002年智能运输系统(ITS)高级研讨会将于2002年5月28日 6月2日在武汉举行,会议将特邀美国堪萨斯大学李强博士、 东南大学特 聘教授陆健博士、 国家ITS工程技术研究中心副主任、 交通部公路科研所副所长王笑京研究员、 武汉理工大学副校长严新平教授到会进行专题讲座。研讨会采取专家讲课和专业技术人员研讨、 交流的形式。 研讨会主要内容:1.国内外智能运输系统的现状、 发展、 研究领域、 方向;2.智能运输系统体系框架。ITS层次的建立,中国ITS体系框架(逻辑框架,物理框架);3.奥运会与智能交通。申奥成功带来的交通数字化建设;4.智能运输的基础性工作。信息标准、ITS的经济性评价、ITS与环境保护、ITS的政策与法规、ITS的商业前景;5.交通管理。交通规划管理、 交通控制、 事故应急处理、 交通规则与管理;6.不停车收费系统。电子商务、ETC系统、 收费站结算系统;7.运输系统。铁路、 水运、 航空和公路的联运及多种业务。有意参会者请速联系,会议秘书处将根据参会名单发正式通知。 联系人:王自刚 余锦荣 电话? 传真: (027)86551249 电子邮件: JTJSJpublic. wh. hb. cn65杨大凯等: GPS及GIS在智能交通监控系统中的应用 2002年第2期