无线网络技术在智能交通系统中的应用研究

张晓东

摘 要：为进一步提升目前路网的利用效率，文中提出了研发一种依托于城市公交，以无线网络技术为核心的现代城市智能交通系统，并且对这一系统需要的各类模块实施了硬、软件设计，并得出了理想的方案。本系统不仅能够提供非常及时的路况类信息，还可为公众推荐最为理想的公共交通出行线路。文章在对智能交通系统进行概述的基础上，分析了无线网络技术的运行模式，并提出了基于无线网络技术的智能交通系统设计方法。

关键词：无线网络技术；智能交通系统；设计；利用效率

中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）11-00-03

0 引 言

由于近年来我国经济持续发展，机动车数量飞速增加，造成了各城市交通流量的持续增加，以至于发生事故的频率不断上升。从上世纪八十年代以来，随着计算机与电子通信技术的不断发展，运用新技术将机动车、城市道路、驾驶员及乘坐人员、交通管理人员进行密切联系，以建立一种更加及时、快速、便捷的智能交通系统来解决上述问题。智能交通系统融合了计算机、无线通信技术以及全球卫星定位等技术，能在更大程度上发挥出智能交通的积极作用，让决策更富有时效性，使图像的传输更加稳定，为减缓拥挤的交通做出新的贡献。

1 无线网络技术的运行模式

无线移动网络结构可以分成数据层、服务层、用户层。每一层都有其独特的功能，下面分别对其运行模式加以阐述：

（1）数据层的运行模式。数据层主要包含了各类交通信息的获得、数据分析和发掘。数据层要确保所得到的交通信息能够准确及时，可使通信网络能够更加精准地传达各类交通信息；

（2）服务层的运行模式。服务层为交通系统的中心层，同时它也是系统和用户层、数据层实施交互的重要接口。智能交通系统运用服务层为道路控制设施设备提供各类控制办法，为用户层提供各类信息，并且向数据层请求相关数据。与此同时，服务层还负责从用户层以及数据层之中接收相关信息；

（3）用户层的运行模式。用户层一般需要配置一个无线终端接收类设备。

以上三个层次的智能交通系统设备以服务层为核心，并通过无线网络为用户层提供各类数据，可及时快速地向广大用户提供所需信息，同时还能拓展各类与查询有关的服务，从而较好地解决了当前我国各城市中出现的各类交通问题。

2 基于无线网络技术的智能交通系统设计方法

2.1 设计的主要目的

近年来各国学者对智能交通系统进行了大量研究，并取得了很大的成果。但我国国内的研究成果主要集中于公交车辆管理领域中，只能及时提供关于公交信息的发布和控制等内容，在智能分流、控制以及干预方面略显不足。事实上，我国城市的交通网络主要以安装于路口的高清摄像头以及设于监控中心的监控设备为基础来收集各类路况信息，之后进行堵情分析。其不足之处在于人力、物力等诸多方面的开支相对较大，对系统进行分析的成本相对较高。为此，笔者试图设计一个依靠目前已经存在的公交网络，利用无线网络技术提供实时路况信息、公交预报，并采用交通信号灯进行实时控制、路线推荐以及大屏显示等功能的现代智能交通系统。

2.2 整体设计方法

智能交通系统整体设计如图1所示。智能交通系统以ITS主控中心为核心，运用各线路的公交车来收集所在城市各公交车辆的具体位置和速度等相关信息，并结合GIS的地图数据提供最新的路况信息。依据全路网的负载状况图分别得出各具体路段的拥堵状况级别，并采用优化算法实施智能化分流。主控中心应当把分流解堵的信号发送至交警所持有的设备之中，并且指导交警及时排堵。还可依据道路优化办法直接控制本地的交通信号灯，以有效疏导交通状况。同时，还可运用短消息模块把实时路况信息发送至各驾驶员的手机上、显示在本市各主要路段的显示屏中，并把相关服务发送至网络，以指导社会公众更好地选择行车路线，提升路网的利用效率。

2.3 硬件设计方法

2.3.1 公交车模块的设计方法

公交车的模块应当依据GPS测量出具体的位置以及速度等信息，并采用无线方式发送至ITS主控中心。公交车模块是主控中心最为重要的数据来源之一。因为公交车系统覆盖了城市中最为重要的交通网络，同时线路极为稳定，因此利用公交车来收集数据较为经济可靠，与高清摄像头的定点方式相比，该方法具备成本偏低、容易安装以及覆盖面较广等特点，其硬件结构图如图2所示。嵌入式微控制器是公交车模块中的中心设备，不仅需要对GPS接收模块所接收的GPS定位测速信息进行实时处理并打包，还应当把位置和速度等相关数据应用无线网络模块发送至主控中心。同时，对无线网络模块从主控中心所接收到的信息进行处理后再交由LED显示模块以及语音提示模块使用。无线通信网络主要负责公交车模块和主控中心之间的彼此通信。其位置、速度以及路况信息等均通过无线通信模块进行发送与接收。这样就能实现公交车辆和主控中心之间的交互。因为使用GPRS方式需要一定的带宽，而由于带宽有限，且国家在无线网络以及无线宽带上的投入持续增加，因此无线网络因其高效、经济、实用、安全的特点将成为今后网络产业发展的重中之重。笔者使用了无线网络技术进行接入通信，这样不仅能够有效降低投入，还能适应今后的发展所需。同时，LED显示以及语音提示模块被用以显示从主控中心得到的相关路况类信息，将“下一辆车进站所需时间、公交车前方的路况”等信息显示给驾驶人。

2.3.2 公交站牌模块设计方法

公交站牌模块一般使用于公交车站点，主要运用LED显示本站信息及各条线路公交车的预计时间和到站时间等。公交站牌的硬件结构图如图3所示。无线通信技术能够接收到ITS主控中心所发的实时路况信息以及本线路公交车辆的运营信息等。输入模块能够对本站点的站牌信息、站点等进行初始化。因为站牌的位置一般都不会变动，所以完全可通过输入的方式获得，大大减少了GPS的开支。依据嵌入式微控制器所接收的具体路况信息、公交车的实时运行状况信息以及本站的位置信息等内容，可以分析并处理本站全部线路公交车辆的预计到站状况，并应用LED显示模块进行显示。LED显示模块不断滚动以显示出本站点中各线路最近所要到达的具体车况信息，从而显示出ITS主控中心所发来的各类路况信息以及新闻等。例如，某路公交车正行驶在A路上，线路畅通，约5分钟后可抵达本站：某路公交车正行驶在B路上，该线路拥堵十分严重，大约20分钟后才能抵达本站。

2.3.3 显示大屏模块

显示大屏模块的设计类似于之前所述的公交站牌模块，其差别之处在于显示大屏并非安装于公交车站之中，而是设置于本市的各个主要路段以供社会公众了解当前本市的主要路况信息，并公布该大屏所处位置附近的具体路况信息，从而实现运用其指导与疏导交通的目的。

2.3.4 其他设备接入

该部分包含交警手持设备的接入与交通信号灯的接入。

（1）交警手持设备的接入。当前我国诸多地区的交警干警配备有专用的手持设备或通信设备。智能交通系统可以充分利用这些现有设备，并在此基础上实现功能的拓展设计。交警所使用的手持设备可以和ITS主控中心联结，而ITS主控中心可依据交警所处的位置把具体路况信息、疏导优化的方案等呈现在交警面前，从而帮助其更好地指挥交通。

（2）交通信号灯的接入。城市中每一个交通信号灯的具体时间设置情况均会影响车流的急缓状况，进而影响到道路交通是否保持畅通。

2.4 软件设计方法

ITS主控中心是智能交通系统的核心，主要负责接收来自公交车模块的各项信息，并依据GIS地图所提供的信息，经分析和处理后掌握实际路况信息，找到最佳行车路线，并确定路线优化及排堵办法等。ITS主控中心使用了经典的三层架构设计，即表示层、逻辑层以及数据层。其主要功能结构如图4所示。

3 结 语

综上所述，将无线网络技术应用于智能交通系统中后，不但提升了当前交通系统的工作成效，还更方便现代人的生活。无线网络技术倚靠其在使用中所具备的灵活、便捷、组网方式多元化、不会受到环境影响等突出优点而倍受欢迎。接下来应在全面考虑目前各类交通情况的前提下提出全新的解决办法，很好地提升目前已有路网的利用率，有效缓解当前我国交通压力过大等社会现状。

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