《GPS在ITS中的应用.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GPS在ITS中的应用.doc（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、GPS在ITS中的应用GPS技术在ITS的发展中得到了广泛的应用 在国家ITS的发展战略和产业化方向的目标下，GPS技术在ITS的发展中得到广泛的应用与发展。在我国ITS体系框架的43种用户服务中就有20几种需要知道车辆的实时位置，从而实施监控、调度、导航等功能。GPS在ITS中的应用，与无线移动通信技术、智能导航终端、电子地图密切相联。 无线移动通信技术：目前，为了取得广泛的覆盖范围和降低系统投入成本，GPS系统普遍采用成熟的公共移动通信网作为通信通道。当前GPS可用的较先进的通信网为GPRS网和CDMA1X。基于GPRS网的传输速度理论可以达到100kbps以上，而2003年正式开通的CD
2、MA1X网络，由于采用了反向相干解调、前向快速功率控制等技术，理论带宽可达300kb/s，目前实际应用带宽在100kb/s左右（双向对称传输），传输速率高于GPRS，可提供更多的中高速率业务。神州数码、安华北斗、奥星等公司最近已推出了基于CDMA1X无线通信方式的ITS系统，支持实时GPS车辆定位、监控、行车信息采集（如车辆ID、车辆速度、定位点经纬度、方向等）。日后，随着2.5G的CDMA1X/GPRS向3G网络过渡，频谱效率越来越高，支持的速率也将越来越高，增加到3G初期的几百kbps,再到3G增强型的几Mbps，然后在3G进一步增强型的几十到上百Mbps，再到超3G(B3G)的上百Mbp
3、s-1Gbps，GPS将可以实现更多视频新业务。 智能导航终端：在发达国家，车载导航已经非常成熟。日本的车载导航发展是全球领先的，目前超过80%的新车装有车载导航，附带覆盖全国的电子地图。特有的准3G无线通信网络使驾车人可以在车上实现宽带上网，这样日本已经实现了几乎全部城市的道路信息实时发布。由于巨大的市场潜力和不可估量的发展前景，日本几乎所有的汽车生产厂家都参加了这一高科技角逐，如宏达、尼桑、本田、马自达、三菱以及松下、先锋、阿尔派、健伍等公司都已开发出自己的车载导航产品。世界其它发达国家如美国、德国、荷兰不甘落后，在美国，高档车上原厂配备导航设备，中档车型的用户可以选装或者购车后自行安装，
4、附带的电子地图可以覆盖整个北美地区和欧盟地区。在欧洲，由飞利浦、西门子开发的车载导航系统1995年已在雷诺、菲亚特等大众化民用车辆上使用。 在国内，安华北斗、奥星等公司最近已推出支持CDMA1X通信功能的GPS导航设备，与国外导航设备功能大致相当，能够实现导航功能、电子地图、转向语音提示功能、定位功能、测速功能、显示航迹。值得期待的是，传统厂商新科近日在青岛举行的中国国际消费电子博览会上展示了其最新研发的新科GPS卫星导航器，有六大特点：拥有全欧美洲及全中国的电子地图；快速路径检索，只需要输入地方名称，新科GPS就会自动设计路线；独特的语音提示，在国内可选择不同的地方方言进行导航，在国外有十几
5、种不同的语音；方便快捷的大屏幕触摸液晶屏；声音调频发射，可将导航语音或者碟片的音频信号，发射到汽车收音机调频，通过汽车音响放大播出；可以播放DVD大片。电子地图：智能交通系统的大部分信息都需要通过电子地图来表示，电子地图作为空间信息特别是交通信息的可视化产品，将交通路线及周围环境以视觉感受的方式传输给用户。欧洲大多数国家开展地图电子化较早，英国甚至在70年代就开始了地图电子化。日本则是亚洲最早开展地理信息化工作的国家，已能向社会提供电子地图系列产品。目前，世界各国都在紧锣密鼓地绘就“电子地图”，而其中的主轴是智能交通系统。就国内而言，上海测绘院是最早开展地图矢量化的测绘机构，目前，京、晋、陕、
6、闽、湘等地相继绘制出数字化电子地图。智能交通系统中电子地图的发展趋势是信息量大、详尽而且支持动态变化。GPS在ITS中的应用目前，随着GPS卫星导航定位技术与无线电通信网络的发展，GPS在ITS中的应用主要分为两大类。1、基于GPS技术实现的导航系统如图1所示，基于GPS实现的车辆导航系统由GPS接收机、微处理机、导航软件、显示器、地理信息系统组成。GPS接收机可同时接收四颗以上卫星信号，确定三维坐标，用以确定车辆位置。导航软件用于整个系统的数据处理和管理。显示器可用于实体运行情况的实时显示。地理信息系统用于存放地图和有关导航信息。主要典型应用包括：（1）车辆导航GPS车辆监控中心则为实时为其
7、提供导航及其他增值服务，如：“前方路口右转”、“您已经偏离航线”、“前方lkm堵车，请选择其他路线”等信息提示。车辆导航系统的原理如图1所示。（2）行人导航GPS在个人旅游中能实现实时卫星定位，帮助旅游者获得正确地理位置及路线，位置误差可控制在10m以内，确保不迷失方向，保障旅游者玩得快乐也安全。2、基于GPS技术实现的车辆运营管理系统车辆运营管理系统是由GPS、GIS、无线电通信网络、多媒体、遥测遥控集成为一体的一种新型车辆运营管理系统，如图2所示，它主要是为了使车辆运营管理部门、安全保卫部门及时掌握车辆的运行状况，便于对车辆进行指挥调度，同时为驾驶员提供交通、公安和服务信息。根据不同要求，
8、该系统管理的车辆可安装车辆导航系统，也可只装GPS接收机，以提供车辆位置信息。车辆监控中心有多台微型计算机、一台工作站与大屏幕显示器。为了对车辆进行监测与管理，在计算机内装有城市道路信息库、车辆运行状态监测软件、重要车辆运行路线优化设计软件、车辆运营调度管理系统软件、车辆报警紧急处理软件等。主要典型应用包括：（1）急救工交车监控和调度系统3急救部门、工交车和出租汽车可以采用GPS移动目标监控系统对各车辆发口的信息进行综合分析，再将调度命令发送给司机，及时调整车辆运行情况，实现有效管理。同时，还可以推广使用电子站牌，电子站牌通过无线数据链路接收即将到站车辆发出的位置和速度信息，显示车辆运行信息，
9、并预测到站时间，为乘客提供方便。（2）的士叫车服务系统的士叫车服务系统和GPS监控系统互联互通，它在客户用电话请求服务时，快速通过GPS定位找到离乘客最近的空载车，马上答复客户载客的士的车牌号和到达时间，并同时通知该车前往接送客人，从而实现快速响应的优质叫车服务。（3）长途运输货运系统主要集中体现在车主能够对车辆行使状态进行实时管理和货主实现对货物流动运转的实时在线查询。运输公司可以通过监控中心或网上查询了解车辆工作状态，同时，对于货物的委托用户，可以进行电话、手机短信或网上查询，及时了解货物运转状态。三、ITS对GPS的精度要求根据ISP标准，ITS的服务可氛围六大类，其中包括：旅行和交通管
10、理，商业车辆管理，公共运输管理，电子收费，紧急情况处理和车辆安全系统，这六大类服务又可细化为相应的28个服务种类，其中至少有8种需要进行车辆的实时定位，它们对车辆定位的性能要求如表1所示。从表中可以看出，除了极少的情况外，GPS系统基本上能够满足ITS对车辆定位精度的要求。四、PS在ITS应用中存在的问题及解决方案在实际应用中，系统存在以下几个问题：GPS定位精度，GPS盲区，GPS数据时空特性的应用。1、GPS定位精度GPS误差主要来源于GPS卫星、卫星信号的传播过程和地面接受设备，造成的后果是移动车辆在控制中心的电子地图上显示混乱。表2给出了采用标准定位服务的GPS测量误差来源的分类及各项
11、误差对距离测量的影响。对GPS定位而言，GPS卫星的空间几何分布也会对定位精度产生一定程度的影响。在不计算美国SA政策的情况下，普通GPS接收机定位精度约为30m左右。加上美国实行SA政府对定位精度的影响，用户单点实时的精度只有100米左右，美国取消SA政策以后，拥护单点定时定位的精度可提升到30米左右。在电子地图上实时显示时仍很可能出现前面提到的情况。消除定位精度带来的影响一般是采用差分GPS，差分技术的优点是能够消除公共误差。对 GPS定位而言，差分是通过位置精度确认的，GPS基准站与定位点的GPS接收机同时接收 GPS卫星信号，通过差分来消除公共误差，从而提高定位点的定位精度。有效的差分
12、可以完全消除共有误差（包括SA技术误差），大部分消除传播路径延迟误差。实时差分GPS（DGPS）定位的精度可以达到2-5米。2、GPS盲区GPS盲区是指GPS接收机可接收到信号的卫星数量小于4的地区。有时由于道路两旁地物特征复杂，又受密集的高大建筑物、隧道、立交桥、树木等地物的反射和遮蔽等影响，车载GPS接收机接收到的卫星信号存在严重的多路径效应，在某些区域内甚至会形成GPS定位盲区。俄罗斯的GLONASS在组成和功能上与美国的GPS相似，在定位、测速及定时精度上则优于施加SA之后的GP S。GLONASS既可以提供独立的导航服务，又可与GPS结合。将GLONASS组合到GPS中构成GNSS，
13、主要有三个方面的优势：（1）有效性在有遮挡的情况下，仍可能接收到满足定位要求的可见星数，从而大大提高导航系统的有效性；（2）完整性在定位数据出错时给用户提供报警信息，用户能得到比单独GPS高出一倍的概率来实现完整性算法；（3）精度：由于GLONASS中没有SA，在非差分的情况下，GNS S的定位精度比单独的GPS高出5-10倍。GPS、GLONASS虽然有着较高的定位精度，但仍存在自主性差，抗干扰能力不强，动态性能有限等缺点。因此，在需要高精度定位的应用场合，卫星定位系统也不能作为唯一的导航设备，而需要与其它导航定位技术相互结合起来，充分发挥各自的优势并进行互补，才能获得满意的定位导航精度。车
14、辆航位推算设备一般由角度传感器和位移传感器构成，角度传感器主要有磁罗盘、差动里程仪和角速率陀螺等，位移传感器主要有加速度计、里程仪和多普勒雷达等。一般采用角速率陀螺和里程仪组成航位推算设备。3、GPS数据时延误差由于GPS数据存在一定的误差，而且具有一定的时延性，同时地图也存在误差，因此GPS数据时延误差主要表现为与导航地图的实时匹配问题。要解决实时匹配精度，一是提高GPS数据和电子地图的精度。二是利用算法提高准确度，将误差的概率降到最低。三是改善网络设施，提高GPS数据在网络上传输的速度和完整性，尽量减少时延误差并且保证数据的完整。目前，关于地图实时匹配的研究是车辆导航系统中的研究热点。五、结论与展望GPS在ITS应用中得到其功能的有效发展，就要有效的解决数据融合、传输及相关技术，其中包括定位精度、地图匹配技术，GPS信号盲区处理，还应有控制平台的数据融合及分布式数据库等技术7，以此实现各相关技术的有效集成。
