基于手機(jī)探測器的交通信息探測系統(tǒng)研究

　論文關(guān)鍵詞：智能　交息探測系統(tǒng)　手機(jī)探測系統(tǒng)

　　論文摘要：本文以交通信息采集系統(tǒng)的研究為主線，論述了手機(jī)探測系統(tǒng)的概念框架，詳細(xì)分析了基于手機(jī)探測器的交通信息探測系統(tǒng)的軟件設(shè)計、硬件設(shè)計和關(guān)鍵技術(shù)等內(nèi)容，考慮了該系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)及其適用范圍，并說明了該系統(tǒng)的組成、各部分的用途及信息傳輸方式等。

　　在現(xiàn)今中，積極調(diào)研道路交通狀況、縝密分析城市現(xiàn)有道路交通流量、隨時掌握精確的交通信息，不僅能減少城市道路交通問題的發(fā)生，而且對改善城市居民的出行條件和城市的發(fā)展有著重要的現(xiàn)實意義。
　　隨著手機(jī)的滲透率的不斷增加，手機(jī)定位技術(shù)的不斷成熟，國內(nèi)外的專家開始考慮用手機(jī)作為探測器完成交通信息的采集�；�于手機(jī)探測器的交通信息采集方法就是通過行駛在道路網(wǎng)上的移動探測車輛中的手機(jī)，利用先進(jìn)的手機(jī)定位技術(shù)和交通信息估計技術(shù)，獲得整個路網(wǎng)上的交通信息。
　　一、框架設(shè)計
　　基于手機(jī)探測器的交通信息探測系統(tǒng)集定位、通信、數(shù)據(jù)檢測、信息服務(wù)等多種功能于一體，承擔(dān)了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、事件判別、信息發(fā)布的一個完整的功能，主要由在路上的車輛及其車載手機(jī)、移動通信網(wǎng)絡(luò)、交通信息中心、信息發(fā)布平臺幾個主要部分組成。數(shù)據(jù)采集通過車載手機(jī)和移動通信網(wǎng)絡(luò)完成；手機(jī)位置估計在定位中心進(jìn)行；移動通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞；交通信息管理中心承擔(dān)數(shù)據(jù)處理的職能。各組成部分的主要工作流程是：移動定位中心將手機(jī)進(jìn)行定位，然后將手機(jī)的位置傳送給交通信息管理中心，由交通信息管理中心對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理后，將其相應(yīng)的交通狀況信息通過移動通信網(wǎng)絡(luò)向公眾發(fā)布。
　　二、 硬件設(shè)計
　　該方法不需要在道路網(wǎng)上安裝任何硬件設(shè)備，只需要安裝中心定位計算服務(wù)器和交通信息處理服務(wù)器。前者被安裝在移動定位中心，主要負(fù)責(zé)計算探測車輛的定位數(shù)據(jù)。后者被安裝在信息提供中心，主要負(fù)責(zé)整理交通事件信息、道路的匹配、路段識別、速度和行程時間。
　　三、軟件設(shè)計
　　本探測系統(tǒng)需要兩個軟件，其中一個安裝在移動公司，作為定位中心，負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)中提取有關(guān)交通信息，對探測器所在方位進(jìn)行判斷，并將處理后的信息傳遞給交通信息供應(yīng)商。供應(yīng)商處安裝另外的軟件，負(fù)責(zé)將交通數(shù)據(jù)與道路情況進(jìn)行對比，篩選出可用的數(shù)據(jù)樣本，計算出行程時間等內(nèi)容。
　　四、與移動運(yùn)營商的合作機(jī)制
　　與一般的交通信息采集方式不同，本系統(tǒng)需要多個部門的聯(lián)合協(xié)調(diào)運(yùn)作，才能完成交通信息的順利采集。從公眾的立場而言，該方法是有益的，因為它不需要任何額外的基礎(chǔ)設(shè)施就可以獲得整個路網(wǎng)的交通信息，同時還可以增加有檢測設(shè)施區(qū)域的數(shù)據(jù)精度；從移動運(yùn)營商的立場而言，他們必須從中獲得足夠的利潤才能維持整個公司的運(yùn)營。如果系統(tǒng)的運(yùn)營需要占用很多容量來處理探測器數(shù)據(jù)以及他們不能從探測器研發(fā)中得到回報的話，他們是不愿意參與合作的。實驗證明，探測器占用很少的系統(tǒng)容量，所以該系統(tǒng)可行。
　　五、關(guān)鍵技術(shù)
　　1．手機(jī)定位技術(shù)
　　移動通信網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)定位是通過檢測手機(jī)和多個固定裝置收發(fā)信機(jī)之間信號的特征參數(shù)來估計出手機(jī)的幾何位置，主要是提供手機(jī)的位置坐標(biāo)信息及定位精度估計、時間等輔助信息。手機(jī)定位技術(shù)是基于手機(jī)探測器交通信息采集方法的關(guān)鍵，它的定位精度直接影響著所采集的交通信息的精度。
　　2．地圖匹配技術(shù)
　　手機(jī)定位在技術(shù)方面仍存有缺陷，會出現(xiàn)車載手機(jī)定位位置與實際地點(diǎn)不相符的情況。為解決這一問題，電子地圖匹配技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它是一種能把車輛定位軌跡與數(shù)字地圖中的道路網(wǎng)信息聯(lián)接起來的軟件技術(shù)定位修正法，它把由手機(jī)定位數(shù)據(jù)提供的信息與數(shù)字化地圖提供的道路信息進(jìn)行比較和匹配，從而確定手機(jī)在某路段上的最大可能位置。
　　3．探測器樣本量
　　車載手機(jī)為此系統(tǒng)中的探測器，美國相關(guān)研究表明，在整個道路網(wǎng)中，如果有4%至5%的車輛駕駛員能夠使用手機(jī)，那么探測系統(tǒng)就可以得到整個道路網(wǎng)中的交通信息。我國機(jī)動車駕駛員基本都使用手機(jī)，具有足夠的探測器數(shù)量。
　　4．道路匹配技術(shù)
　　道路匹配技術(shù)就是將手機(jī)定位數(shù)據(jù)匹配在道路網(wǎng)上。它首先識別出離數(shù)據(jù)點(diǎn)一定距離的所有路段，并形成一個車輛可能行駛的路段集。然后利用當(dāng)前探測位置點(diǎn)和它的上一個位置點(diǎn)確定該探測車輛是否到達(dá)該路段。無法到達(dá)的道路就被從可能路段集中刪除。然后再根據(jù)路網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系和管制信息判斷是否能到達(dá)，無法到達(dá)者亦刪除。
　　5．錯誤數(shù)據(jù)檢測與更正技術(shù)
　　由于手機(jī)定位精度不高，所以常常會出現(xiàn)一些壞點(diǎn)數(shù)據(jù)影響估計交息的精度�？梢杂命c(diǎn)序列的位置對比或者額外信息（包括信號強(qiáng)度等）作為準(zhǔn)則來判斷并過濾壞點(diǎn)數(shù)據(jù)。
　　6．路段平均速度估計技術(shù)
　　根據(jù)目前的研究情況，路段平均速度的估計方法有兩種。一是通過一系列定位數(shù)據(jù)的最小二乘擬合獲得，速度的方差與定位數(shù)據(jù)的方差、測量定位數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)量、測量的時間間隔有關(guān)。另外一種是根據(jù)路段長度和路段的行程時間的比值獲得路段平均速度。
　　7．路段行程時間估計技術(shù)
　　路段行程時間是流誘導(dǎo)系統(tǒng)所必須的交通信息之一。根據(jù)目前手機(jī)探測器方法的研究情況，有兩種方法來預(yù)測路程的行程時間：一種是用已經(jīng)估計出的路段長度除以路段的平均速度求出路段的行程時間；第二種是測量車輛經(jīng)過道路各節(jié)點(diǎn)的時間差得出路段的行程時間。
　　8．事件檢測技術(shù)
　　當(dāng)行駛車輛受到交通事件的影響，會出現(xiàn)減速或停車等行為，手機(jī)位置也隨之變化，這一特性可用于研究交通事件的性質(zhì)。手機(jī)的位置分布和速度變化可以幫助相關(guān)部門更快更準(zhǔn)確的采集到事發(fā)地點(diǎn)的信息，這不僅避免了求解交通流參數(shù)的復(fù)雜程序，降低工作量，又可以對事件進(jìn)行自動檢測。
　　六、數(shù)據(jù)分析與預(yù)處理
　　在擁有很好的交通流參數(shù)估計模型和數(shù)據(jù)質(zhì)量保證的前提下，移動通信網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)定位技術(shù)才能夠獲得高精度的交通流參數(shù)。從獨(dú)立車輛運(yùn)行特性著手來分析交通運(yùn)行狀態(tài)可避免事件發(fā)生條件和無事件發(fā)生條件下車輛運(yùn)行規(guī)律存在較大差別的問題。每部車載手機(jī)的ID號及其位置參數(shù)都可由手機(jī)定位技術(shù)提供，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后可獲得反映不同交通運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)，包括平均速度、行程時間、停車時間、加速度、延遲時間等參數(shù)。手機(jī)定位技術(shù)還可提供手機(jī)的平均行程速度、平均行程時間等。這些值與車載手機(jī)的數(shù)量有關(guān)，若車輛與手機(jī)滿足一對一的映射關(guān)系，則該參數(shù)的估計比較準(zhǔn)確；一旦車輛上存在多部固定手機(jī)，則必須先進(jìn)行車輛與手機(jī)的匹配，否則該估計值不夠精確。
　　對手機(jī)位置進(jìn)行地圖匹配，求解相對路段某特定點(diǎn)的位置，即可獲得每個采樣時刻手機(jī)在路段上的位置分布。
　　結(jié)論：較好的利用交通信息探測系統(tǒng)是解決當(dāng)前交通堵塞、交通事故和污染等矛盾的有效途徑。手機(jī)的普及率不斷提高和手機(jī)定位技術(shù)研究工作的不斷開展，為基于手機(jī)探測器的手機(jī)探測系統(tǒng)提供了契機(jī),同時也逐步完善了原有交通信息探測系統(tǒng)的不足。相信隨著移動通信技術(shù)和我國智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，手機(jī)定位系統(tǒng)將會有進(jìn)一步的發(fā)展和提高，也一定會更好的運(yùn)用到未來的交通信息探測系統(tǒng)之中。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1] 鄭穎.《常用移動定位技術(shù)的研究和應(yīng)用》[J].通信技術(shù)，2001年第8期.

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