全球卫星定位系统GPS 在交通管理中的应用时间：2008-12-29 13:57:22 来源：【摘要】文章介绍了全球卫星定位系统GPS 的基本情况及目前的发展现状，着重介绍了GPS 系统在交通运输管理中的应用，包括在汽车导航、交通管理、道路工程等方面的应用。
【关键词】GPS；交通管理；应用研究随着我国城市建设和交通运输业的迅猛发展，车辆快速增多，交通运输的经营管理与合理调度，警用车辆的指挥和安全管理已成为公安、交通系统中的一个重要问题。
过去，用于交通管理系统的设备主要是无线电通信设备，由调度中心向车辆驾驶员发出调度命令，驾驶员根据自己的判断说出车辆所在的大概位置，而在生疏地带或在夜间则无法确认自己的具体方位甚至迷路。
因此，无论从调度管理还是安全管理方面来说，其应用均受到较大的限制。
卫星定位系统GPS定位技术的出现，给车辆、轮船等交通工具的导航定位提供了具体的实时定位能力，其重要应用受到了广泛关注，应用项目逐渐增多，有形成产业趋势，应用前景十分广阔。
（一）全球卫星定位系统GPS 简介及目前的发展现状1.GPS 系统简介GPS 是Global Position System 缩写，即全球卫星定位系统。
GPS 最早是美国于1973 年开始研制、供陆海空三军共同使用的一种高精度卫星导航定位系统。
它是在“子午仪卫星导航定位”技术上发展而起的具有全球性、全能性（陆地、海洋、航空与航天）、全天候性优势的导航定位、定时、测速的系统。
GPS 是一项高科技成果，美国在海湾战争中有效地应用了这一技术，在“沙漠风暴”行动中，美军和多国部队在轰炸机、战斗机、直升机远程陆地攻击导弹、战车、坦克上装备了7000 台GPS 接收机，大大提高了攻击目标的精确度和协同作战能力。
海湾战争以后，GPS 系统普遍被各国所重视，并已开始由单一的军事用途转向商业开发与应用。
GPS 系统由空间星座、用户接收设备、无线数据通讯设备及地面监视控制设备四部分组成。
GPS在智能交通系统中的应用作者：范文涛岳祥楠来源：《人民交通》2019年第01期摘要：GPS能够提供高精度的动态实时定位和导航信息，可以有效辅助解决城市交通拥堵、停车混乱等问题。
随着现代交通系统不断向着信息化、智能化的方向发展，GPS将发挥更重要的作用。
本文综合分析了GPS在智能交通系统中的应用形式，并以出租车GPS轨迹数据为例，进行了实例分析。
【关键词】GPS；智能交通；交通管理GPS （Global Positioning System）全称“定时测距导航卫星全球定位系统”，是美国国防部为了满足民用和军用对三维导航和定位的需求而建立的系统。
该系统能够全天候、多方位、全时段提供地球表面高精度的三维坐标数据，同时实现定位、授时、导航和测速的功能，因此应用领域越来越广泛，其中，在智能交通（智慧交通）领域的应用，是近年来的一个重要的应用方向之一。
随着经济的飞速发展，我国城市机动车保有量不断增加，与交通有关的问题越来越突出。
智能交通系统基于3S（GPS、GIS、RS）技术，融合了物联网、云计算、人工智能、自动控制、移动互联网等新兴信息技术，使城市交通系统逐步具备感知、互联、分析、预测、控制等能力，也是智慧城市在交通领域的具体体现。
建立智能化交通系统，从而科学合理利用线路资源、有效加强交通管理，已经成为我国推动城市化建设和管理的重要战略举措。
1.智能交通系统（ITS）简介智能交通系统（Intelligent Transport System，简称ITS）是指将先进的信息技术、无线电通信网络技术、数据通讯传输技术、电子传感与控制技术、以及移动互联网等有机的集成起来运用于整个交通运输管理体系，而创建的一种在大范围发挥作用的实时、准确、高效、全方位的综合运输管理系统。
ITS通过对道路、车辆以及人员的科学合理配置来提高交通运输效率，缓解交通拥堵情况，提升道路通过能力，降低交通事故的发生率，减轻环境污染。
智能交通系统运用最成熟的是日本，美国、欧洲等地区也已经普遍应用。
GPS和GIS 在智能交通体系中的运用摘要: 经过对国内外现有 GPS 和GIS 运用的剖析 , 用案例阐明 GPS 和GIS 在智能交通系统中的运用状况 ,阐明晰 GPS 和GIS 结合的重要性及其运用的快捷性、安全性和服务多样性 , 一起也提出了存在的问题, 并指出了研讨的方向 .关键词 : GPS; GIS; 智能交通体系全球定位系统(GPS) 是一个基于卫星的导航、定位及计时系统. 接收器通过GPS卫星发送的数据计算二维( 经度、纬度) 或三维( 经度、纬度、高度) 位置. 地理信息系统(G IS) 是计算机技术、图形学技术、数据库技术融合的产物, 这一体系用来描绘实践国际中地物在空间上的散布及其特色 . 选用G IS 能够快速获取某一空间地物的基本特点( 不随时间变化) , 而要想对空间行为( 或过程) 进行实时观测 , 则需求走GPS、通讯、GIS 三者相结合的路途 . 人们日常日子及工作中, 有关空间方面最重要的应用是分布在空间上各地物间的位置( 空间) 关系,而这种空间联络的图形表达是任何数学或自然语言所无法担任的 . 因此, 能够必定, 在G IS 的运用进程中 , 不论是飞机仍是船只导航 , 终究都离不开地图——这一空间信息的载体 . 而G IS 的呈现, 省去了繁琐、易错、费时的手艺量算过程, 使得两者之间的结合更为方便( 数字方式与数字方式的结合). G IS 是存储和处理空间信息的高新技能 , 它把地舆方位和相关特色有机结合起来 , 依据需求精确实在、图文并茂地输送给用户 . GPS 与G IS 技能相结合 , 能够实时显示与办理运动方针 , 并一起供给地舆信息数据库的材料查询 , 为智能交通体系完结供给强有力的技能手段 , 完结空间行为的实时动态观测通讯技能间的桥梁效果.美国1994 年与1995 年在OLDSMOIBL E88车中选用GPS处理器, 供给包含驾驶员导航体系的硬件设备 . 该体系仅要求驾驭员用车辆操控台上的按钮输入其目的地, 体系即可核算出抵达目的地的最短途径 , 并用语音在车辆每次转弯前提示驾驭员 . 依据GPS的智能G IS, 在欧洲已广泛运用于车辆导航中 , 在我国归于起步阶段 , 跟着GPS卫星导航定位技能与无线电通讯网络的展开 , 依据GPS的车辆导航体系与车辆运营办理体系等也正在迅速展开 .1 运用远景及功用现在正在展开中的以 GPS定位为主体的 G IS 将大有出路 . G IS 与GPS体系的结合, 能够树立归纳交通规划空间信息办理剖析体系 , 不只极大地增强了交通网络处理的直观性和可操作性 , 并且可进步交通规划的作业功率 . 以土地运用和出行招引模型为根底的交通规划现在仍有其不行代替的长处 , 可是其前期准备作业杂乱且花费巨大 , 其在精度上的不精确性和不确认性 , 导致了规划成果往往不尽人意 . GPS体系能够全时、全天候、精细、当令、近乎接连地对交通流进行交通观测与核算 , 这个进程几乎是彻底主动化 , 省去了很多人力 , 得出的接连精细的成果是交通规划极为重要的根底数据 . GPS 监控数据与 G IS 体系的结合, 能够描绘每小时每条路途上的交通量 , 假如能够取得接连若干天的路网流量数据, 结合相应的猜测模型 , 比方神经网络模型 , 就能够猜测隔日的恣意小时的路网交通流量和负荷度 , 这种短期交通猜测有助于办理部门在交通拥堵发生前及时采纳办法 . 假如能够取得接连数年的精确交通流量材料 , 合作城市的土地运用规划和城市经济展开 , 乃至能够做长时刻的流量猜测 . 卫星定位车辆办理体系完结了以下功用 .a. 约束行车路途和区域 . 操控中心可依据使命需求预设车辆行进路途和区域, 当车辆违背行车路途或约束区域时 , 体系主动报警提示驾驭员和操控中心 ,以便纠正.b. 约束车辆行进速度 . 体系能够设置车辆答应最大行进速度并主动监管 .一旦超速, 体系当即提示驾驭员并向操控中心报警 . 经过以上功用可使车辆依照指定的方向、路途、区域及速度行进 ,并随机进行监控或守时查看 , 大大进步了监控力度.c. 记载车辆实时状况 , 为办理供给依据 . 体系能供给前史行进状况详细记录, 每隔1 分钟主动记载并接连存储 1 小时以内的详细行车材料 , 如车辆方位、运转速度、运转方向及时刻信息 . 可据此在电子地图上回放车辆的实践行车进程 ,也可在电子地图上快速再现车辆的行车路途轨道及时刻 , 为过后处理投诉、路上事端等供给有力依据 .d. 指引行进路途 , 进步作业功率 . 如车辆驾驭员不清楚目的地详细方位或路途, 可向操控中心宣布“服务恳求” , 中心可依据电子地图信息 , 确认车辆所在方位, 精确指引车辆行进方向及途径 , 用最短的时刻、行进最短的旅程抵达目的地.e. 防抢、防盗、供给救援服务 , 保证车辆及人身安全 . 在驾驭进程中如遇抢劫等紧迫状况 , 驾驭员可按下荫蔽的“紧迫手动报警键” , 体系将主动接通急救电话, 并向操控中心发送紧迫报警短信 ,在电子地图上主动标出车号、车型、色彩、驾驭员信息、车辆方位、行进方向、速度、时刻等 , 经过体系的遥控断油、断电、制动等功用对车辆进行操控 , 防止人身损伤和经济损失 .体系还具有以下功用 :a. 未关好车门时 , 操控中心显现报警 , 及时告诉驾驭员 , 以保证车辆安全 ;b. 天气预报;c. 车钥匙锁在车内时 , 可与操控中心联络将门锁翻开 ;d. 供给信息服务 , 中心操控体系具有丰厚、全面的数据信息 , 依据需求在确认身份后可供给各种服务 . 如车辆信息查询 , 地舆信息查询 , 路况交通讯息、酒店住宿挂号、航班和铁路时刻查询及其它信息查询 .2 运用举例作者规划的体系运用 GPS, G IS 及通讯技能 , 对在空间上移动的车辆进行实时监控. 系统由车载部分和主控中心两大部分组成( 图1) , 这两部分通过无线通讯彼此联络 .图1 车辆实时监控体系整体结构图车载部分中GPS接收机接收C? A 码, 该码经差分技术处理后, 精度达20 m左右; 调制解调器用来操控 GPS卡的数据收集作业并将数字信号转化成模仿信号再经过电台发往主控中心 . 体系选用的是 125. SMHz 的VHF 电台, 电台有用掩盖半径为 30 km.主控中心中电台用来接收汽车上电台发送的位置信息, 同时也可反控( 即发送命令) 汽车, 调制解调器负责反控命令和GPS信息的数?模转换工作, 微机在接纳到轿车的方位信息后 , 进行简略的预处理 , 然后按事前确认的通讯协议 ,包装该信息并经过 RS2232送往作业站 , 作业站则在矢量 G IS数据上显现轿车的方位, 并供给空间查询功用 .主控中心与轿车的通讯进程中因为多个轿车共用一个信道 , 当有多个轿车一起发送GPS信息时, 将形成信道磕碰 , 传输过错. 为此, 体系中主控中心与各轿车选用主从结构 . 主控中心保护整个通讯网的操作 , 它首要依据体系配置 ,次序地和每辆轿车树立联接联络并进行数据交换 , 假如不成功则符号犯错原因 ,最终断开联接 . 当每辆轿车被查询一次今后 , 就完结一个周期 , 这样整个体系就防止了信道磕碰问题 . 主控中心及车载电台的通讯办理模块的流程图见图 2, 3.图 2 主控中心通讯操控流程图图3 车辆通讯操控流程图仅有轿车的方位信号还无法表达轿车周围的地物 , 更谈不上对轿车周围地物特征的查询 , 因此G IS 在本体系中起着画蛇添足的效果 . 现在商场上与此类似的体系, 大多选用扫描的图画数据作为显现轿车的布景 , 无任何地物信息可以查询. 之所以采纳图画办法 , 一是因为显现很多的 G IS图形数据速度较慢 ,二是图形数据的输入 ,修改及拓扑联络的树立比较杂乱, 本体系则充沛运用工作站强大的图形处理功能、UN IX 多任务处理功能及ARC? IN FO图形数据输入、编辑、拓扑建立功能, 基本上解决了上述问题. ARC? IN FO 作为最早的地理信息体系软件之一 , 它在各个领域得到了广泛的运用 , 是一个优异的以矢量数据为根底的地舆信息体系软件 .本体系用北京市 1∶ 25 000 地图进行数字化、修改和树立拓扑联络 . 依据地形图将该图坐标转化成北京 54 坐标, 并参加与有关地物相关的特色数据 , 在此基础上, 凭借多年使用ARC? IN FO的经验, 开发了显示、查询ARC? IN FO 空间及特色数据的软件包 , 并在此软件中嵌入了与轿车监控有关的功用 , 如显现窗口的选车功能( 只有被选的车辆才能在此窗口内显示) 、汽车轨迹的回放功能. 系统根本的图形显现功用包含中心扩大或缩小、点扩大或缩小、开窗及周游 .查询功用包含间隔量算、面积量算、半径量算、点查找、线查找、圆查找、矩形查找以及多边形查找 , 从特色查询空间信息的功用正在完善之中 . 轿车的方位信息(经纬度)经高斯一克吕格投影( 中央经线为117. )变换后, 直接在GIS图形数据上实时、动态显现 .车载导航体系还有如下功用 .a. G IS图形操作功用 .电子地图的扩大、缩小 , 分层显现 , 移动, 特色显现 ,含糊查询, 由图查找特色或由特色查图,图上量距 , 地图的多级显现 , 分窗口显示等功用都可完结 .b. GPS 定位与组合定位功用 .为满意定位精度要求 , 选用了 GPS 与三个陀螺仪和三个加速度计,对它们的静态和动态进行定位测验.c.车辆信息办理功用 .完结了驾驭员、车辆信息的动态办理 , 如信息入库、删去、增加、查询等 .d. 地图匹配功用 . 用方位精度较高并能表达充沛路网的地图, 加上地图匹配算法 . 关于电子地图的制作办法和精度 , 运用 G IS 的功用和拓扑网层这两个条件.e. 最优路径规划功能(图4). 一是静态最优路径规划, 它的路权主要是道路长度、前史交通讯息或其它信息 , 存储路权能够选用二维联络表 , 这样数据的提取非常便利 , 能够使核算功率大大进步 . 二是动态最优途径规划 , 其特色是体系能够实时接纳和处理动态路途交通讯息 , 并且将其按时刻先后存储到数据库中 .在规划途径时 , 再将这些动态交通讯息按某种办法分配到路网上 , 作为最优途径规划时的路权 , 然后依据这种路权核算出满意旅客某种原则的最优途径 . 当经过一守时刻后 , 体系再对最优途径从头规划 , 所用的交通讯息总是最新的 , 然后保证在规划时刻 , 所得成果是牢靠的 .图4 依据归纳路阻双向查找的最优途径规划基于动态最优路径规划的实际需要, 开发了一套最优路径规划算法( 图4).该算法经过归纳路阻双向查找技能 , 使得其时刻杂乱度下降 , 进步了查找速度 ,把时刻留给动态交通分配和其它算法 . 这种算法尽管有时得不到最优成果 , 但能够得到次优成果 , 因此依然具有必定的实用性 .别的, 还有车辆调度监控功用 , 详细包含群呼、单呼、监听及通话功用 . 通过GSM数字蜂窝移动通讯网完结监控中心与车辆间的信息交互 , 对车辆的调度指令经过手机宣布 .3 存在的问题GPS运用于车辆定位虽具有非常好的远景 , 可是GPS体系也有缺点需改善 ,一些详细技能问题仍需处理 . 例如城市的电磁搅扰、信号反射、高楼遮挡、树木对信号的削弱 , 以及接纳机的价格等 . 卫星信号被遮挡而导致盯梢定位失准是GPS的丧命缺点 , 尤其在城市高楼区 . 然而在交通办理中 , 车辆盯梢的大都用处需求精确、接连的定位 , 这只能凭借别的的传感器来弥补 GPS的缺点. 现在, 解决车辆在卫星信号被遮挡的“信号盲区” 无法定位的问题首要选用相对揣度定位设备来完结 , 比方罗盘、速度表及里程表等 , 这些设备能够以所行间隔的 1%～2%的精确度确认水平坐标 . 惯性体系能用来更精确地确认相对平面坐标 , 但目前其价格太贵重 , 因此难以运用于一般车辆的主动定位导航体系 . 在体系的实施进程中, 仍有一些问题有待于进一步研讨 .a. 主控中心与轿车通讯的功率不高 , 并且主从结构对被监控的车辆数目限制较大.b. 矢量数据的显现速度仍期望进步 , 形成图形显现速度较慢的原因一是Sun l 作站在图形显现硬件方面功用不是很强 , 二是X Iib 图形取舍的算法功率不高, 三是没有运用 G IS 的空间索引 .4 结论GPS, G IS 及通讯技能的联合运用 , 使人类对空间信息的运用和了解进入了史无前例的深度 . 现在, 我国GPS工业尚处于起步阶段 , 商场上的 GPS产品首要来自美国、日本和我国的台湾地区 . 依据核算材料显现 , 西方发达国家因为公路阻塞而形成的直接和直接经济损失非常惊人 . 所以为了满意进步运送功率和安全保证的需求 , 展开对车载导航体系的研讨 , 以开发合适我国特色的 ITS 体系,将在技能和商场方面具有重要意义 .参考文献[ 1 ] 福勒芮. 实时管理[R ]. 北京: 中国2西班牙智能交通研讨会, 2003.[ 2 ] M ar J. 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GPS技术在智能交通系统中的应用(doc 10页)GPS技术在智能交通系统中的应用分析交通系统是一个人、车、路及其环境综合作用的复杂而庞大的系统，因此，仅分别从人、车、路方面考虑以期彻底解决交通拥挤问题是不切实际的。
现在，人们开始从系统的观点出发，将人、车、路等因素综合考虑，将现代通讯技术、控制技术等综合运用于运输系统管理：一方面使人、车等交通系统中的“节点”对系统状况有充分了解，从而做出灵活的反映；另一方面使交通管理者能够动态、实时地了解和监控交通系统，使系统发挥最高效率，使“节点”和系统能够智能交互，实现整个系统的智能化，这就是智能交通系统（ITS，Intelligent Transportation System）[1]。
车辆的位置是ITS的重要信息。
全球定位系统（GPS）和地理信息（GPS）相结合可以实时、准确地提供位置信息，可见GPS是实现交通智能化的关键技术。
随着信息化进程的加快，智能交通系统将在现代化交通工程中发挥越来越重要的作用。
一、GPS技术概述全球定位系统（GPS，Global Poitioning System）是由美国建立了一个卫星导航定位系统，一般由空间部分、地面监控部分以及用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。
