高山

摘要：通過(guò)GPS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛信息實(shí)時(shí)位置的采集，文章按照系統(tǒng)設(shè)計(jì)的步驟對(duì)基于GPS的車(chē)輛監(jiān)控指揮系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)的需求分析、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方面的研究，并結(jié)合GIS技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)對(duì)未來(lái)車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：GPS；車(chē)輛監(jiān)控；指揮系統(tǒng)；交通擁堵

1車(chē)輛擁堵問(wèn)題研究背景

隨著人們物質(zhì)生活水平的提高，車(chē)輛逐漸成為人們不可或缺的交通工具之一，隨著車(chē)輛的逐漸增多也給城市交通帶了越來(lái)越多的問(wèn)題，比如交通擁堵問(wèn)題，肇事逃逸問(wèn)題等，這些問(wèn)題嚴(yán)重地影響了人們的出行，給人們帶來(lái)諸多的不便。而GPS技術(shù)不同于傳統(tǒng)角度下的應(yīng)用為這一問(wèn)題的解決帶來(lái)了技術(shù)方案。傳統(tǒng)的GPS技術(shù)主要是通過(guò)結(jié)合衛(wèi)星定位技術(shù)結(jié)合電子地圖為用戶(hù)提供導(dǎo)航服務(wù)。而通過(guò)GPS應(yīng)用角度的轉(zhuǎn)換，如在政府或者交通相關(guān)職能部門(mén)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)安裝GPS相應(yīng)的車(chē)輛的實(shí)時(shí)定位和監(jiān)控。如果通過(guò)相關(guān)的立法使得所有的車(chē)輛都必須安裝GPS，并且為每個(gè)GPS設(shè)備提供統(tǒng)一的編號(hào)和標(biāo)示與個(gè)人車(chē)輛的車(chē)牌進(jìn)行綁定。那么就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每輛登記的車(chē)輛實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的定位監(jiān)控。對(duì)各車(chē)輛進(jìn)行實(shí)時(shí)定位監(jiān)測(cè)在現(xiàn)實(shí)中有很多重要的應(yīng)用，比如通過(guò)對(duì)每輛車(chē)實(shí)時(shí)位置的監(jiān)測(cè)可以有效地提取每條路線(xiàn)每條路段實(shí)時(shí)的交通狀況，為人們提供實(shí)時(shí)的路況信息。并且在發(fā)生交通肇事逃逸之后通過(guò)該監(jiān)測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)肇事車(chē)輛位置實(shí)時(shí)的定位與追蹤。此外在一些車(chē)輛運(yùn)營(yíng)公司比如出租車(chē)運(yùn)營(yíng)企業(yè)以及公交車(chē)運(yùn)營(yíng)企業(yè)和長(zhǎng)途汽車(chē)運(yùn)營(yíng)企業(yè)可以有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)每輛車(chē)所走路線(xiàn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，以及可以實(shí)現(xiàn)對(duì)所運(yùn)營(yíng)車(chē)輛的調(diào)度。所以通過(guò)GPS技術(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用前景，有必要對(duì)基于GPS的車(chē)輛指揮監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的研究。

2基于GPS的車(chē)輛監(jiān)控指揮系統(tǒng)

2.1需求分析

基于GPS的車(chē)輛監(jiān)控指揮系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要首先進(jìn)行系統(tǒng)分析，詳細(xì)全面的系統(tǒng)分析可以有效地幫助設(shè)計(jì)者較為全面的對(duì)系統(tǒng)的需求進(jìn)行分析，防止系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和實(shí)現(xiàn)后期的返工與重新設(shè)計(jì)。本文所設(shè)計(jì)的GPS車(chē)輛監(jiān)控指揮系統(tǒng)涉及的各種車(chē)輛不單一局限到某種車(chē)輛，監(jiān)控指揮系統(tǒng)的使用者主要為交通部分，主要用于對(duì)轄區(qū)所涉及路線(xiàn)車(chē)輛信息的監(jiān)測(cè)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)計(jì)算出實(shí)時(shí)的路況信息并通過(guò)衛(wèi)星通訊及時(shí)地將信息傳輸給相應(yīng)的設(shè)備為用戶(hù)提供路線(xiàn)路面狀況的實(shí)時(shí)信息，提醒用戶(hù)有效地避免擁堵路況達(dá)到順利通行的目的。在每輛登記過(guò)的車(chē)輛都已經(jīng)將GPS設(shè)備與車(chē)牌綁定在了一起，并且已經(jīng)通過(guò)相關(guān)的立法規(guī)定每輛車(chē)的實(shí)時(shí)位置信息都可以被交通部門(mén)所直接接受和獲取的前提下，系統(tǒng)所需要輸入的數(shù)據(jù)主要為GPS數(shù)據(jù)和一些實(shí)時(shí)矯正地理位置和參數(shù)的數(shù)據(jù)。系統(tǒng)的輸出主要為每輛車(chē)的實(shí)時(shí)位置信息，并且通過(guò)一定的技術(shù)手段來(lái)對(duì)每段路況進(jìn)行相關(guān)車(chē)輛數(shù)量的統(tǒng)計(jì)并按照一定的等級(jí)來(lái)對(duì)上述路況信息進(jìn)行分級(jí)，然后將實(shí)時(shí)的路況信息在系統(tǒng)上反映出來(lái)并用不同的顏色顯示。并且在系統(tǒng)中每輛被實(shí)時(shí)監(jiān)控的車(chē)輛可以都用一點(diǎn)或者是規(guī)則多邊形來(lái)進(jìn)行表示，不同的車(chē)輛可以采用不同的多邊形來(lái)表示，通過(guò)點(diǎn)擊每個(gè)實(shí)時(shí)位置上的車(chē)輛可以詳細(xì)地顯示車(chē)輛的所有的相應(yīng)信息以及車(chē)輛所有人的相關(guān)信息。且要求車(chē)輛的實(shí)時(shí)位置還要和城市交通燈系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，如果車(chē)輛闖紅燈可以將違反交通規(guī)則的車(chē)輛信息實(shí)時(shí)的記錄下來(lái)，反饋到違規(guī)交通信息管理系統(tǒng)中。

2.2面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)設(shè)計(jì)

接下來(lái)要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)上述的系統(tǒng)的需求分析大致可以將系統(tǒng)分為硬件設(shè)計(jì)部分和軟件設(shè)計(jì)部分，其中硬件部門(mén)主要通過(guò)GPS終端與衛(wèi)星之間的相互信號(hào)的傳送可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)載設(shè)備的GPS的定位，這是第一個(gè)功能；在定位之后還需要將車(chē)輛的定位信息通過(guò)GPS終端設(shè)備以及與衛(wèi)星之間的通信將位置信息傳輸?shù)浇煌ú块T(mén)的公共信息平臺(tái)上，這是硬件的第二個(gè)主要作用，因而硬件中的GPS終端設(shè)備必須要具有信號(hào)的收發(fā)功能以實(shí)現(xiàn)位置信息的傳輸。從硬件所具備的基本功能來(lái)看，硬件終端設(shè)備可以使用當(dāng)前較為成熟的GPS信號(hào)接收和發(fā)送模塊，也可以使用當(dāng)前市場(chǎng)上較為成熟的GPS終端設(shè)備。此外硬件部分主要包括位置信息的存儲(chǔ)、處理和顯示設(shè)備，這個(gè)設(shè)備要配置在交通部門(mén)的指揮調(diào)度室內(nèi)。主要用于對(duì)相關(guān)車(chē)輛信息的調(diào)度和顯示，對(duì)路況信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。用于控制顯示設(shè)備的計(jì)算機(jī)還可以用于位置信息的存儲(chǔ)以及處理。這是系統(tǒng)硬件的主要組成部分，系統(tǒng)硬件的組成部分與相互之間的連接如圖1所示。

接下來(lái)是系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)備主要涉及以下幾個(gè)方面：（1）實(shí)時(shí)定位模型與實(shí)時(shí)位置信息的存儲(chǔ)（2）每輛車(chē)實(shí)時(shí)位置信息向公共監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)備之間的傳輸，該環(huán)節(jié)傳輸可以采用衛(wèi)星通信實(shí)現(xiàn)也可以通過(guò)移動(dòng)3G或者是4G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)或者是基于GPRS的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)，隨著WIFI的普及以及互聯(lián)網(wǎng)+汽車(chē)的出現(xiàn)未來(lái)很可能可以采用互聯(lián)網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)上述車(chē)輛實(shí)時(shí)位置信息的傳輸，傳輸?shù)念l率由交通部門(mén)根據(jù)實(shí)際的情況和設(shè)備所能夠容納的最大數(shù)據(jù)量和所允許的處理的速度容忍度來(lái)進(jìn)行確定。（3）劃定統(tǒng)計(jì)路段每間隔一定的時(shí)間就對(duì)上述路段的車(chē)流量情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的統(tǒng)計(jì)然后將統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在交通部門(mén)所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。（5）最后一個(gè)環(huán)節(jié)為現(xiàn)實(shí)將采集到的路況信息以及車(chē)輛的實(shí)時(shí)位置信息以及車(chē)輛的綜合信息來(lái)構(gòu)建地理信息系統(tǒng)服務(wù)平臺(tái)。其中車(chē)輛的信息可以采用0維矢量或者是二維矢量來(lái)進(jìn)行表示，如果采用0維矢量則不考慮具體的車(chē)型的信息，如果考慮車(chē)輛的具體型號(hào)信息則可以考慮用不同形式的多邊形來(lái)表示不同車(chē)輛信息即在這種情況車(chē)輛用二維矢量來(lái)進(jìn)行表示。然后采用關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)為每個(gè)監(jiān)測(cè)對(duì)象建立一個(gè)二元組，其中每一行代表一個(gè)具體的車(chē)輛對(duì)象，對(duì)應(yīng)改行的每一列代表車(chē)輛的屬性信息比如車(chē)輛的類(lèi)型、車(chē)輛的顏色、車(chē)輛的型號(hào)、車(chē)輛的所屬人、車(chē)輛的是否具有違章信息等等。通過(guò)在地理信息系統(tǒng)中的查詢(xún)包括關(guān)于位置的查詢(xún)與關(guān)于屬性的查詢(xún)操作可以較好地查詢(xún)到滿(mǎn)足條件的車(chē)輛或者是滿(mǎn)足一定屬性的車(chē)輛信息。

2.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要包括系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)以及各個(gè)功能模塊之間的連接，模塊之間的連接主要是為了數(shù)據(jù)的傳遞和信息的傳輸。大致包括客戶(hù)終端的軟硬件設(shè)計(jì)、服務(wù)器端的軟硬件設(shè)計(jì)具體的實(shí)現(xiàn)方式如下：車(chē)載GPS信號(hào)收發(fā)模塊（主要功能實(shí)現(xiàn)車(chē)輛定位與定位信息的發(fā)送，信息傳輸?shù)姆绞揭蛩扇〉膫鬏斒侄尾煌煌热缧l(wèi)星通信、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或者是互聯(lián)網(wǎng)）；服務(wù)器端位置信息的接受模型如果采用衛(wèi)星通信設(shè)備則需要相應(yīng)的信號(hào)接收硬件模塊，如果采用移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸方式需要在發(fā)送和接收端都有相應(yīng)的移動(dòng)信號(hào)的發(fā)送和接收模塊。接著是GIS數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)的目的是為了存儲(chǔ)每輛車(chē)輛的位置和屬性信息，由于每輛車(chē)是一個(gè)很自然的對(duì)象，因而非常適合采用關(guān)系模型建立二元組來(lái)存儲(chǔ)每個(gè)車(chē)輛的相關(guān)的位置信息和屬性信息，通過(guò)GIS系統(tǒng)中的基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和處理以及空間分析功能可以較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中基于位置的車(chē)輛查詢(xún)以及基于屬性的車(chē)輛查詢(xún)和基于空間位置和拓?fù)潢P(guān)系的查詢(xún)等。

3基于GPS車(chē)輛監(jiān)控指揮系統(tǒng)的發(fā)展

隨著GIS技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，目前在車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)中采用GIS技術(shù)和GPS技術(shù)結(jié)合的車(chē)輛實(shí)時(shí)監(jiān)控與指揮系統(tǒng)是目前較為成熟的一種技術(shù)實(shí)現(xiàn)方式，并且隨著GIS空間建模和分析功能的不斷完善，后期基于GPS與GIS的基于位置的相關(guān)衍生的服務(wù)和產(chǎn)品會(huì)越來(lái)越多，逐漸地向功能全面化和復(fù)雜化以及智能化的方向發(fā)展。

4結(jié)語(yǔ)

GPS與GIS技術(shù)的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛地理位置信息的采集、存儲(chǔ)、處理與顯示相關(guān)的功能，且能夠使得車(chē)輛監(jiān)控指揮系統(tǒng)完成日趨復(fù)雜的和多樣化的功能，朝著基于位置的多功能衍生服務(wù)的方向發(fā)展。