论实用GPS系统在智能交通运输中的应用

公衍海

一个实用的GPS智能车辆监控系统在硬件上分为基础监控中心加上全部移动车台两大部分；在环境上分为连系中心和移动车台的集群移动通讯网加上监控中心局域网两大部分；在软件上分为基地中心包括向量地图。GIS车辆监控系统可以分成三个部分：移动单元.中央控制单元和监控平台。移动单元负责接收GPS卫星定位信号，解算出其定位信息，然后在中央控制单元的控制下，把信息编码发往监控中心；中央控制单元负责控制整个无线通讯网的运行，接收移动单元传来的信息，并把信息送到监控平台。监控平台则是主要以电子地图为基础的监视和控制操作平台，具有很方便的信息数据库和强大的电子地图操作功能.。

GPS智能车辆监控系统的总体设计涉及综合性的高科技研制开发，从技术上看主要是融合全球卫星定位系统（GPS）交通地理信息系统（GIS）和无线数字通信技术（GMS）三项高新技术为一体的最新高科技研制任务，当然设计试验过场中离不开巨量的计算机软件编程及调试优化工作。我们认为，在这一高科技研制过程中，当前急需解决的有三项技术问题。

一是监控系统的速度，亦即监控系统的容量工程验证的效果表现为最快速的巡视速度，在使用已内含向量地图的中心监控软件基础上，决定全系统快速响应，即该报警的关键是发展为监控目的专用的无线数字通信技术，其次是压缩数据处理技术.。

二、是智能化监控软件。工程验证的效果表现为监控中心显示界面的向量化地图结构和多层次的供用户管理的GIS数据库。特别应含有能与美国政府人为设立的100米民用GPS随机定位偏差政策对抗，能对车辆位置与实际运行路面之间的偏差进行实时修正的智能软件，避免目前国内外车辆监控中心普遍存在的所谓“车在路外跑”的现象。

三、是研制能自动生成城市车辆导航监控用向量地图并能利用现场GPS定位数据快速修正的GIS环境支持平台软件，使得实用于中等城市的一幅导航监控用向量地图的生成周期，由一般数百天缩短为数天。

公路测量：

公路路线—般处在一条带状走廊内。其平面控制测量往往采用导线形式，包括附合导线、闭合导线、结点导线等导线网形式。对于重要构造物如大桥。特大桥、长大隧道等，也有布设成三角网，线形锁等形式.

GPS测量主要有以下特点：（1）测站之间无需通视。测站间相互通视一直是测量学的难题。GPS这一特点，使得选点更加灵活方便。但测站上空必须开阔，以使接收GPS卫星信号不受干扰。（2）定位精度高。一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1ppm，而红外仪标称精度为5mm+5ppm。GPS测量精度与红外仪相当，但随着距离的增长，GPS测量优越性愈加突出。大量实验证明，在小于50公里的基线上，其相对定位精度可达12 x 10的负6次方，而在100～500公里的基线上可达10的负6次～10的负7次。（3）观测时间短。在小于20公里的短基线上，快速相对定位一般只需5分钟观测时间即可。（4）提供三维坐标。GPS测量在精确测定观测站平面位置的同时，可以精确测定观测站的大地高程。（5）操作简便。GPS测量的自动化程度很高。在观测中测量员的主要任务是安装并开关仪器，量取仪器高和监视仪器的工作状态，而其它观测工作如卫星的捕获.跟踪观测等均由仪器自动完成。（6）全大候作业。GPS观测可在任何地点，任何时间连续地进行，一般不受天气状况的影口向.。

京珠国道主干线粤境高速公路汤塘至广州北二环段长约60公里，所处地形为重丘区，路线设计为6车道。该段有㈠个各种系统的平面控制点。经过实地寻找，找出了7个，有4个被破坏，破坏中有2个国家11等点。在已找出的7个控制点中，国家测绘局系统1等点1个，111等点1个；城市测量系统点2个；总参军控点3个。这些平面控制点分属不同测量系统，且等级不同。为提高京珠国道粤境高速公路汤塘至广州北二环段测设质量，决定在国家测绘系统基础进行控制点的加密。加密的控制点布市方案是：沿公路路线每10km布设一对点，加密点的精度要达到四等控制网的要求。

从GPS测量中，可以看出GPS具有很大的发展前景。首先，GPS作业有着极高的精度。它的作业不受距离限制，非常适合于国家大地点破坏严重的地区。它不受人为因素的影响。整个作业过程全由微电子技术，计算机技术控制，自动记录、自动数据预处理、自动平差计算。第三、GPSRTK技术将彻底改变公路测量模式。RTK能实时地得出所在位置的空间三维坐标。这种技术非常适合路线，桥、隧勘察。它可以直接进行实地实时放样。中桩测量、点位测量等。第四，GPS测量可以极大地降低劳动作业强度，减少野外砍伐工作量，提高作业效率。一般GPS测量作业效率为常规测量方法的3倍以上。第五，GPS高精度高程测量同高精度的平面测量一样，是GPS测量应用的重要领域。特别是在当前高等级公路逐渐向山岭重丘区发展的形势下，往往由于这些地区地形条件的限制，实施常规的几何水准测量有困难，GPS高程测量无疑是一种有效的手段。

导航系统与电子地图，无线电通信网络及计算机车辆管理信息系统相结合，可以实现车辆跟踪和交通管理等许多功能，如车辆跟踪、出行路线的规划和导航、信息查询、话务指挥、紧急援助等.

车辆跟踪：利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置，并任意放大、缩小、还原、换图；可以随目标移动，使目标始终保持在屏幕上还可以实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪，利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪服务。

出行路线的规划和导航：规划出行路线是汽车导航系统的一项重要辅助功能，包括自动线路规划和人工线路设计自动线路规划由驾驶员确定起点和终点，由计算机软件按照要求自动设计最佳行驶路线，包括最快的路线。最简单的路线，通过高速公路路段次数最少的路线等人王线路设计由驾驶员根据自己的目的地设计起点。终点和途经点等，自动建立线路库。线路规划完毕后，显示器能够在电子地图上显示设计路线，并同时显示汽车运行路径和运行方法.

信息查询：为用户提供主要物标，如旅游景点，宾馆。医院等数据库，用户能够在电子地图上根据需要进行查询。查询资料可以文字，语言及图像的形式显示，并在电子地图上显示其位置。同时，监测中心可以利用监测控制台对区域内任意目标的所在位置进行查询，车辆信息将以数字形式在控制中心的电子地图上显示出来.

话务指挥：指挥中心可以监测区域内车辆的运行状况，对被监控车辆进行合理调度。指挥中心也可以随时与被跟踪目标通话，实行管理.紧急援助：通过GPS定位和监控管理系统，可以对遇险或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图可显示求助信息和报警目标，规划出最优援助方案，并以报警声，光提醒值班人员进行应急处理.

近些年来，国外研制了各种用于车辆诱导的系统，其中对车辆位置的实时确定主要依靠惯性测量系统以及车轮传感器。随着技术的发展，GPS将能接收基准站发射的信息，经过差分处理便可计算出实时位置，然后把目前所处位置与所要到达的目标在道路网中进行优化计算，最后在道路电子地图上显示出到达目标的最佳路线，为公安、消防、抢修、急救等车辆服务。