移动通信技术交通工程应用

北欧旅游通讯

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内容提示：目录 目录 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 摘 要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I ABSTRACT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . II 第 1 章 绪 论 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....。

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移动通信技术在交通工程中的应用 2 4. 4 手机的短信技术 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 21 - 4. 5 手机的定位技术 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 22 - 第 5 章 移动通信技术在交通工程中的应用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 25 - 5. 1 智能交通 GPS 车辆定位系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 25 - 5. 1. 1 系统分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 25 - 5. 1. 2 系统技术方案 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 26 - 5. 1. 3 系统特点 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 31 - 5. 1. 4 系统功能模块 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 31 - 5. 2 公交 GPS 智能调度系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 32 - 5. 2. 1 系统需求分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 32 - 5. 2. 2 系统架构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 32 - 5. 2. 3 系统的功能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 32 - 5. 3 基于手机短信功能的城市停车诱导系统 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 35 - 5. 4 基于手机短信功能的交通信息发布 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 36 - 5. 5 利用手机信息进行居民出行调查 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 38 - 5. 6 基于 GSM 信号采集技术的交通流预测系统在重庆某区域的应用实例 5. 6. 1 系统需求分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 39 - 5. 6. 2 系统架构 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 40 - 5. 6. 3 系统功能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 41 - 5. 6. 4 在重庆解放碑商圈周边的应用实例 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 42 - 5. 6. 5 小结 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 44 - . . . . . - 39 - 第 6 章 总结与展望 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 45 - 致 谢 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 错误,未定义书签,参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - 46 -。

移动通信技术在交通工程中的应用越来越广泛,还有很多手机同样具有 GPS 定位功能,重点展示了 GPS、 手机的定位及短信功能在交通工程中的应用,步行等和手机的定位信息,通过一整套的数据处理系统得出某一区域内的交通流状况,所有手机都有短信功能,公共汽车的速度,设计出一套基于 GSM 信号采集技术的交通流预测系统,该系统以 GSM 检测技术为依托,手机的功能也越来越强,GIS 系统,信息技术和通信技术的快速发展和逐步成熟,手机短信,本论文首先分别介绍 GPS 系统,而且目前手机的应用越来越普遍,步行的速度等,该系统对于解决重庆市几大商圈周边早晚高峰交通拥堵状况会有比较显著地成效,进一步得出其它的各种有用的交通流状况,并对该区域内的交通流加以诱导和分流,关键字： 手机定位,就可以估计出其对应的速度,并对移动信息系统进行全方位解读,如小车的速度,通过检测手机使用者当前的出行方式,公共汽车,GPS,摘 要 计算机技术,许多车辆都已安装了车载 GPS 导航仪,GIS,移动通信,最后结合重庆市的实际情况,如开车,从而在此基础上。

and also interprets comprehensively of the Mobile Information System, focusing on revealing the application of the GPS, location of mobile phone and SMS in the traffic engineering. Finally, combining the specific situation of Chongqing, I designed a traffic flow forecasting system based on collecting of the GSM signals. This system which based on detecting technology of GSM obtain the situation of the traffic within the region through a set of data processing systems, what’ s more, it also helps divert and guide the traffic flow. The system would be effective for solving morning and evening peak traffic congestion around several major shopping district of Chongqing. Keywords: Mobile phone locating , SMS, Communication Systems, GPS, GIS-T,other useful information of the traffic flow can be further drawn. This paper first introduces respectively of the GPS system, GIS system,移动通信技术在交通工程中的应用 II ABSTRACT With the rapid development and steady maturity of computer technology, information technology and communication technology, the application of mobile communications in the field of Traffic Engineering become more and more extensive. At present, many vehicles are installed with GPS navigator, what' s more, the application of mobile phones are more and more widespread, with its functions stronger. All mobile phones have SMS capabilities and some mobile phones even have location functions. We can estimate the corresponding speed through detecting different trip modes of mobile phone users, such as, by car, by bus and walk. On this basis。

尤其是作为道路交通运输主要运输工具的汽车数量增加,汽车数量的快速增长和道路的慢速建设,道路堵塞、 交通事故、 环境污染、 能源浪费的现象在世界范围内变得越来越严重,道路交通面临的主要问题是： 道路增长跟不上车辆和流量的增长,经济系统的发展又会对交通系统产生需求,20世纪40年代与50年代的交通工程学研究已经开始注意人-车-路-环境的相互影响问题,道路里程的增长,特别是交通拥挤、 交通阻塞、 交通事故和交通污染问题的最佳途径,交通系统对经济系统起着承载作用,交通需求日 益增加,通过增加技术含量的方法提高现有道路的利用率、 道路交通的安全程度以及道路使用的舒适程度成为目前研究热点,每年因交通过分拥挤造成的经济损失估计约为410亿美元,交通基础设施、 交通管理制度和交通从业人员组成了服务社会经济的完整交通系统,交通拥挤也日 趋严重,因交通拥挤导致的能源浪费达每年10亿英镑…… 因此,由于受到建设资金、 道路用地等诸多条件所限,美国每天的交通事故将达到29838起,道路建设不能无限扩张,随着道路条件的改善,东京每年因交通拥堵造成的时间损失折合约123000亿日元,东京高速道路堵塞严重的路段,世界各国交通工程专业人士逐渐利用飞速发展的电子、 信息、 系统工程等高科技手段来改善交通状况,随着经济建设和城市规模的加速发展、 对外交流的日益频繁和人们物质文化生活水平的提高,这就要求构筑大量道路,交通供需矛盾日 益加剧,智能交通系统(Intelligent Transportation Systems,由此造成的经济损失每年将超过1500亿美元,从目前我国的交通状况来看,对经济发展有巨大推动作用,并且已成为公认的有效地解决交通运输领域问题,自50年代“汽车化时期” 以来,高速路里程的增长速度仅为3. 2%,而且汽油的大量浪费、 汽车废气的排放量成倍增加,包括城市道路与乡 村公路网,拥挤时长达17小时,而私人驾车的增长速度为86. 6%,据美国运输统计局的预测结果显示,从20世纪60年代末开始,特别是高速公路的建设,要求将交通中的各项要素综合考虑,路长约9. 37公里,造成严重的环境污染,堵车的状况将日益严重,第 1 章 绪 论 1 .1 问题产生的背景 交通作为国民经济的基础产业,重大事故将达到185起,两者之间相互影响,是一个地区物质文明、 精神文明和政治文明的重要标志,一般而言,但是,到2020年,由于受土地资源的严重制约,在日本,在英国,ITS) 应运而生,但是。

十分有必要尽快研发出具有我国自主知识产权的动态交通信息采集与处理系统关键设备与核心技术,智能交通系统将先进的通信、 控制及计算机等技术综合运用于整个交通运输管理体系,我国道路发展与车辆发展的速度差距更大,一些大中城市已经或正在建立可移动的动态交通信息采集与处理系统,随着交通系统的迅猛发展,应大力发展高效、 安全的公共交通系统,应大力发展新一代智能交通系统] 1 [,传统的交通发展战略主要是依靠增加道路面积、 提高路网的总体容量来满足不断增长的交通需求,以满足交通监控管理和交通信息服务等方面的现实需求,目 前我国市场上的动态交通信息采集设备多为进口产品,而且要采用先进的信息技术来对道路网络进行有效的控制与管理,在动态交通信息处理方面也比较缺乏成熟和实用的技术,为小汽车发展提供一个较宽松的环境,道路发展跟不上车辆的发展,需要围绕动态交通信息采集与处理这一主线,最终使交通运输服务和管理智能化,包括发展大容量、 高速度的轨道交通,通过对交通信息的实时采集、 传输和处理,其核心技术是电子技术、 信息技术、 通信技术和系统工程,从而使交通设施得以充分利用并能够提高交通效率和安全,移动通信技术在交通工程中的应用 - 2 - 速度远远落后于车辆的增长速度,ITS 不同于传统的交通系统,这种发展模式不仅成本昂贵、 环境污染严重,从整个领域的发展现状来看,充分利用信息技术的最新成果,应该修建更多的交通基础设施,开展了关键设备开发、 核心技术研究和实验系统研制等工作,基础设施以及行业管理的智能化,我国道路里程年平均增长率为 1. 55%,建立起一种实时、 准确、 高效的综合运输管理体系,以便发挥现有的道路系统通行效率] 2 [,只有和“信息的载运和输送” 融为一体,一些科研院所和企事业单位也陆续开展了相关设备与核心技术的研发工作,它不仅强调传统的交通工具,而且强调智能体之间的系统性、 信息交流的交互性以及服务的广泛性,挖掘信息资源的最大潜力,才能大幅度提高运输能力和服务质量,对交通进行协调和处理,交通阻塞必然出现,以“人和物的载运和输送” 为旧有定义的运输,1 .2 论文的研究意义和目的 目 前在我国,而且其缓解交通拥挤的效果也是有限的,但机动车拥有量年平均增长率为 21. 7%,加强城市停车设施的建设,满足日益增长的社会需求,借助各种科技手段和设备,针对这一领域的一些重点和热点问题,正是在这样一个背景下,减少或消除小汽车本身 存在的缺点,积极研发低污染、 低消耗的新型汽车,改革开放以来,由此可见,车多路少的矛盾日 益加剧,为此,同时,但是,为此。

断面交通信息采集设备在未来一段时间内还将是动态交通信息采集领域中的一种主要设备,进行微波检测器等断面交通信息采集设备的自主研发、 断面交通信息采集设备布设原则及策略研究、 断面交通检测数据检验和预处理流程及方法研究、 基于实时检测数据的路网交通状况预测研究、 路网交通流时空分布、 关联和演化规律研究等,其中国内外普遍采用的是固定式交通信息采集方式,因为固定式交通信息采集技术相对成熟,IPCAR 系统是道路上每辆汽车均可作为检测车,交通信息采集是利用各种技术手段对整个交通运输领域中所要求的动态和静态交通信息进行获取的过程] 4 [,在断面交通信息采集、 处理与分析方面,传统的固定式交通信息采集方式就出现了不足,国内外逐步开始了 手机定位技术的应用研究,ATIS) 对交通系统中实时动态交通信息需求的不断提高,美国的 AMI—c 移动车检测系统更加强调将各种多媒体信息通过先进的通信技术在行驶的车辆和监控中心之间传输,并根据对北京市的断面交通检测数据的具体分析,步行等和手机的定位信息,根据其获得的手机位置信息估计实时交通参数] 5 [,因此通过浮动车采集到的交通信息更加丰富和全面,全面、 可靠地采集动态交通信息成为提高交通管理与交通出行决策科学性的关键,公共汽车的速度,但是随着智能交通系统中先进的出行者信息系统(Advanced Traveler Information System,这样监控中心根据这些信息和编号就可以更加全面的实时掌握道路交通信息] 3 [,提出了断面交通检测数据检验和预处理的完整流程,所采集的大量信息与该车辆的 IP 编号相对应,目 前世界各国采用的动态交通信息采集方式主要分为固定式和移动式两种,汽车将安装多种多媒体显示和采集设备,AMI—C 系统逐渐将向 IPCAR 浮动车检测系统转化,还有很多手机具有定位功能,这样通过结合手机使用者当前的出行方式,其中包括数据清洗、 时间点修正、 数据修补、 数据平滑、 地点及车道组数据生成等关键环节,由于静态交通信息是相对固定的,随着这些多媒体设备成为未来美国汽车的标准配置,在借鉴国内外的相关研究成果的基础上,建立了一套数据清洗、 时间点修正、 数据修补、 数据平滑、 地点及车道组数据生成的实用方法体系,步行的速度等,国外就使用模型模拟或者实地试验验证使用移动车辆采集数据的可行性,由于技术和应用上相对成熟和稳定等原因,所有手机都有 SMS 功能,就可以估计出对应的速度,公共汽车,如小车的速度,其中以德国的 VERDI 系统、 美国的 ADVANCE 实验项目 T31 和 AMI—C 系统最具典型性,在此基础上,随着手机用户的数目急剧增加,并且每辆车拥有一个唯一的IP 编号,信息处理手段和方法基本完备,进一步得出其它的各种有用的交通流状况,主要包括： 环形线圈、 微波雷达、 红外、 视频等,在一定时期内具有一定的稳定性,20 世纪 90 年代初,因此,此外,如开车。

对手机定位技术在交通工程中的应用作了 简单的总结,并为以后手机技术在交通工程中的发展做了展望,重点介绍手机的定位及短信功能在交通工程中的应用,第 6 章： 手机定位及短信技术在交通工程中的应用举例,第 5 章： 重点介绍移动通信系统结构、 功能及功能,对 GPS、 GIS 系统进行简单介绍,第 4 章： 介绍交通地理信息系统,同时对毕业论文作了 一个简单的总结,对移动信息系统进行全方位解读,第 3 章： 介绍了 GPS 的定位原理及其在交通中的应用,移动通信技术在交通工程中的应用 - 4 - 1 .3 论文总体框架 本文主要阐述了 实时交通参数检测的常用方法,第 2 章：介绍了各种检测器的原理、 优缺点及未来的发展方向,各章节主要内容如下： 第 1 章： 介绍本论文的研究背景、 目的、 意义,第 7 章： 总结与展望,了解其在交通工程中的应用。

GPS 是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统,公共交通运输的经营管理、 合理调度和安全管理已成为交通系统中的一个重要问题,卫星的分布使得在全球任何地方、 任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,2.1 概述 GPS 是英文 Global Positioning System（全球定位系统） 的简称,2.1.1 空间部分 GPS 的空间部分是由27颗工作卫星组成,全球覆盖率高达98%的24颗 GPS 卫星星座己布设完成,还有3 颗有源备份卫星在轨运行,从调度管理和安全管理方面,用于交通管理系统的设备主要是无线电通信设备,并能在卫星中 预存的导航信息还可用一段时间,给出租车、 公交车等公共交通工具的实时定位提供了可行性,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗),由调度中心向车辆驾驶员发出调度命令,其主要目的是为陆、 海、 空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务,GPS 定位技术] 8 [] 9 [的出现,经过20余年的研究实验,到1994年3月,是美国独霸全球战略的重要组成,驾驶员只能根据自己的判断说出车辆所在的大概位置,但导航精度会逐渐降低,车辆日益增多,轨道倾角为55°,它 位于距地表20 200km 的上空,第 2 章 GPS 基本原理及应用 随着社会经济的不断发展和人们生活水平的普遍提高,而其中文简称为“球位系”,并用于情报收集、 核爆监测和应急通讯等一些军事目的,城市建设规模不断扩大,过去,而在生疏地带或在夜间则无法确认自己的方位甚至迷路,因此,其应用受到限制,耗资300亿美元,此外。

其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星,图 2-2 地面系统 2.1.3 用户设备部分 用户 设备部分即 GPS 信号接收机,并跟踪这些卫星的运行,接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位,解调出卫星轨道参数等数据,地面控制站负责收集由 卫星传回之讯息,主控制站位于美国科罗拉多州春田市(Colorado Spring),并计算卫星星历、 相对距离,大气校正等数据,根据这些数据,移动通信技术在交通工程中的应用 - 6 - 图 2-1 空间部分 2.1.2 地面控制系统 地面控制系统由监测站(Monitor Station) 、 主控制站(Master Monitor Station) 、 地面天线(Ground Antenna) 所组成,当接收机捕获到跟踪的卫星信号后,就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率。

设置机内 电源的目 的在于更换外电源时不中 断连续观测,2.2 GPS 原理 图 2-3 GPS 原理 GPS 导航系统的基本原理是测量出 已知位置的卫星到用 户 接收机之间的距离,码间距1微秒,接收机硬件和机内 软件以及 GPS 数据的后处理软件包构成完整的 GPS 用户 设备,接收机一般采用 机内 和机外两种直流电源,码间距0. 1微秒,目 前各种类型的接受机体积越来越小,会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（ 简称伪码）发射导航电文,然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置,而是伪距 （ PR）：当 GPS 卫星正常工作时,卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中 查出,而用户 到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户 所经历的时间,导航电文包括卫星星历、 工作状况、 时钟改正、 电离层时延修正、 大气折射修正等信息,GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分,它 是从卫星信号中 解调制出 来,一般使用者所购买的多为单频接收器,而 Y 码是在 P码的基础上形 成的,现有单频与双频两种,GPS 系统使用 的伪码一共有两种,分别是民用的 C/A 码和军用的P(Y) 码,计算出 用户 所在地理位置的经纬度、 高度、 速度、 时间等信息,C/A 码频率1. 023MHz,机内 电池为 RAM 存储器供电,P码频率10. 23MHz,这一距离并不是用 户与卫星之间的真实距离,在用 机外电源时机内 电池自 动充电,其次则为使用 者接收器,以50b/s 调制在载频上发射的,重复周 期一毫秒,要达到这一目 的,导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s,前三帧,重量越来越轻,以防止数据丢失,重复周期266. 4天,计算,再将其乘以光速得到(由 于大气层电离层的干扰,关机后,便于野外观测使用,但由 于价格因素,相当于300m,相当于30m,保密性能更佳。

再利用 导航电文中 的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置,它 是收到的是多普勒频移影响的卫星信号载波相位与接收机本机振荡产生信号相位之差,但开始观测时的接收机和卫星振荡器的相位初值是不知道的,在 GPS 观测量中包含了 卫星和接收机的钟差、 大气传播延迟、 多路径效应等误差,而要达到优于米级的定位 精度也只能采用 相位观测值,GPS 接收机对收到的卫星信号,用 于计算定位时所需卫星坐标的广播星历,在定位计算时还要受到卫星广播星历误差的影 响,相位观测值的精度高至毫米,因此只有在相对定位、 并有一段连续观测值时才能使用 相位观测值,双频接收机可以根据两个频率的观测量抵消 大气中 电离层误差的主要部分,GPS 接收机对码的测量就可得到卫星到接收机的距离,由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误差,可见 GPS 导航系统卫星部分的作用 就是不断地发射导航电文,载波相位应被称为载波拍频相位,一般在接收机钟确定的历元时刻量测,精度为几米至几十米（ 各个卫星不同,由 于用户 接受机使用 的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步,对0A 码测得的伪距称为 UA 码伪距,对 P 码测得的伪距称为 P 码伪距,导航电文中的内 容主要有遥测码、 转换码、 第1、 2、 3数据块,提取出卫星时间并将其与自 己的时钟做对比便可得知卫星与用 户的距离,至少要能接收到4个卫星的信号,用户 在 WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知,用 于预报未来几个月 内 卫星所处概略位置的预报星历,在进行相对定位时大部分公共误差被抵消 或削弱,GPS 接收机可接收到可用 于授时的准确至纳秒级的时间信息,每三十秒重复一次,每小时更新一次,精度约为20米左右,精度约为2米左右,但前提是解出整周 模糊度,当用 户接受到导航电文时,接收机间距离较远时（ 大气有明 显差别）,因此定位精度将大大提高,就可记录下相位的变化值,以及 GPS 系统信息,保持对卫星信号的跟踪,起始历元的相位整数也是不知道的,所以如果想知道接收机所处的位置,应选用 双频接收机,还要引 进一个 Δ t 即卫星与接收机之间的时间差作为未知数,在精度要求高,故称为伪距,将调制在载波上的信息去掉后,即整周 模糊度,然后用4个方程将这4个未知数解出 来,其中最重要的则为星历数据,如卫星状况等,只能在数据处理中作为参数解算,就可以恢复载波,移动通信技术在交通工程中的应用 - 8 - 各10个字码,进行解码或采用其它技术,所以除了 用户 的三维坐标x、 y、 z 外,后两帧共15000b,随时变化）,然而,严格而言。

因此精确的 GPS 接收器就要用 到相对论效应,GPS 技术在交通工程中主要有如下应用]15[： 2.3.1 公路测量 GPS 测量技术具有精度高,卫星上的时钟就和地球的时钟不同步,准确度在30米之内 的 GPS 接受器就意味着它已经利用了 相对论效应,结果就是星载时钟每天快45微秒,这意味着它 的星载原子钟每天要比地球上的钟慢7微秒,华盛顿大学的物理学家 Clifford M. Will 详细解释说： “ 如果不考虑相对论效应,其在交通工程中的应用也更加广泛并发挥出更大的作用,飞机、 船舶、 地面车辆以及步行者都可利用 GPS 导航接收器进行导航,GPS 卫星经受到的引力拉力大约相当于地面上的四分之一,而基于 GPS 的城市智能交通的建成,) 2.3GPS 在交通工程中的应用 GPS 是近年来开发的具有开创意义的高新技术之一,以及GPS 技术研究的逐步深入,而引 力对时间施加了 更大的相对论效应,GPS 要计入共38微秒的偏差,每个 GPS 卫星每小时跨过大约1. 4万千米的路程,Ashby 解释说： “ 如果卫星上没有频率补偿,2.2.1 相对论为 GPS 提供了所需的修正 全球定位系统 GPS 卫星的定时信号提供纬度、 经度和高度的信息,精确的距离测量需要精确的时钟,2.3.2 GPS 导航 三维导航是 GPS 的首要功能,因为卫星沿着一个偏心轨道,大约2万千米的高空,使测绘技术产生了革命性的变革,将进一步推动城市交通一体化建设,每天将会增大11千米的误差,是测绘领域的一个里程碑,显著提高交通服务水平,” (这种效应实际上更为复杂,Will 计算出,” 相对论认为快速移动物体随时间的流逝比静止的要慢,有时离地球较近,速度快,而且工作效率和实时性都比较高,不受气候条件及通视条件限制等优点,有时又离得较远,随着我国经济的发展。

显示器能够在电子地图上显示设计路线,用户能够在电子地图上根据需要进行查询,2.3.4 出行路线的规划 规划出行路线包括自 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,移动通信技术在交通工程中的应用 - 10 - 图 2-4 车载 GPS 2.3.3 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,并在电子地图上,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,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,线路规划完毕后,利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪服务,自动建立线路库,由计算机软件按照要求自动没计最佳行驶路线,包括最快的路线、 最简单的路线,2.3.5 信息查询 为用户提供主要物标,通过高速公路路段次数最少的路线等,语言及图像的形式显示,查询资料可以文字,并同时显示汽车运行路径和运行方法,可以随目标移动,并任意放大、 缩小、 还原、换图,如旅游景点、 宾馆、 医院等数据库。

监控台的电子地图可显示求助信息和报警目标,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,可以对遇险或发生事故的车辆进行紧急援助,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,2.3.6 紧急援助 通过 GPS 定位和监控管理系统,显示其位置,规划出最优援助方案,同时,并以报警声、 光提醒值班人员进行应急处理。

地理信息系统就是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统,地理信息系统作为获取、 存储、 分析和管理地理空间数据的重要工具、 技术和学科,科学管理和综合分析具有空间内 涵的地理数据,GIS 是一个基于数据库管理系统（ DBMS ） 的分析和管理空间对象的信息系统,GIS 地理信息系统是以地理空间数据库为基础,地理信息系统在最近的 30 多年内取得了 惊人的发展,以地理空间数据为操作对象是地理信息系统与其它 信息系统的根本区别,地理信息系统由 硬件、 软件、 数据、 人员和方法五部分组成,移动通信技术在交通工程中的应用 - 12 - 第 3 章 地理信息系统 自 1971 年世界上第一个地理信息系统（ Geographic Information System ）在加拿大问世以来,GIS 经过了 40 年的发展,GIS 更以其强大的地理信息空间分析功能,以提供管理、 决策等所需信息的技术系统,GIS 立即在全世界得到迅速发展,由 于信息技术的发展,硬件和软件为地理信息系统建设提供环境,数据是 GIS 的重要内 容,人们的生产和生活中百分之八十以上的信息和地理空间位置有关,3.1 地理信息系统的背景介绍 物质世界中的任何事物都被牢牢地打上了 时空的烙印,方法为 GIS,GIS 可以运用 于现阶段任何行业,3.2 GIS 的组成 从应用的角度,运用 系统工程和信息科学的理论,近年来得到了 广泛关注和迅猛发展,理论上来说,到今天已经逐渐成为一门相当成熟的技术,广泛应用于资源调查、 环境评估、 灾害预测、 国土管理、 城市规划、 邮电通讯、 交通运输、 军事公安、 水利电力、 公共设施管理、 农林牧业、 统计、商业金融等几乎所有领域,在 GPS 及路径优化中发挥着越来越重要的作用,数字时代的来临,简而言之,并且得到了 极广泛的应用,尤其是近些年,在计算机软硬件的支持下,简单的说。

近几年随着 GIS 技术的进步, 其空间分析核心功能的扩展, 使其在交通规划中交通发生预测、 道路选线设计、 交通影响评价等方面的应用日益完善]10[,3.3 GIS 在交通工程中的应用 3.3.1 交通规划 目前, GIS 技术在交通规划工作中常见的应用在于交通设施数据的存贮、 管理、 查询以及简单的分析,数据组织和处理是 GIS应用 系统建设中的关键环节,交通规划中的空间分析是早期 GIS 应用的一个薄弱环节, 这主要是由于传统的 GIS 只能提供有限的空间分析功能并且缺乏解决实际交通规划问题的专业模块,GIS 在道路选线设计这类多目 标空间决策问题的应用上, GIS可以从各个角度很好的协调道路设计横、 纵的关系, 使道路设计直接与规划统筹发展;,人员 是系统建设中 的关键和能动性因素,人员 的技术水平和组织管理能力是决定系统建设成败的重要因素,也影 响着系统建设周 期和效益,交通发生预测是通过对出行个体、 交通区域或整个道路网络的出行特征和频率建立关系而获得,软件主要包括以下几类： 操作系统软件 、 数据库管理软件 、 系统开发软件 、GIS 软件,GIS 软件的选型,建设提供解决方案,方法的采用 会直接影 响系统性能,影响系统解决方案,(1) 交通发生预测,采用何种解决方案来实现系统目 标,各个部分齐心协力、 分工协作是 GIS 系统成功建设的重要保证,直接影响其它 软件的选择,目前主要是在 TRANSCAD 环境下进行交通发生量与吸引量的建模和预测,系统人员 按不同分工有项目 经理、 项目 开发人员 、 项目 数据人员 、 系统文档撰写 和系统测试人员 等,影 响系统的可用性和可维护性,数据是 GIS 的重要内 容,直接影 响和协调其它 几个组成部分,这些系统将地理图形信息与其相应的附属用户信息结合在一起, 用于对交通基础设施、 公交线路、 停车场站等信息进行管理,硬件主要包括计算机和网 络设备,存储设备,方法指系统需要采用 何种技术路线,显示和输出 的外围设备等等,也是 GIS 系统的灵魂和生命,人是 GIS 系统的能动部分,(2) 道路选线设计,较多用于基于 GIS 的公交站点配置,数据输入,等等。

3.3.3 基于 GIS 的公路交通事故信息管理与分析 道路交通系统是由人、 车、 路和环境构成的动态系统, 道路交通事故信息不仅仅包含交通事故本身, 如事故分类、 死亡人数、 受伤人数、 财产损失等, 还包括造成交通事故的车辆信息、 人员信息(驾驶员、 行人、 乘车人等) 、 道路信息(横纵断面和平面尺寸、 路上设施等) 以及环境信息(天气等) 等,根据城市居民和外地旅客的需求研究城市公交查询系统,交通影响评价是建立一个基于 GIS 的交通影响分析支持系统,将地理信息系统和交通影响评价方法紧密结合, 以道路为载体, 整合交通发生量、 吸引量、 道路高峰小时车流量和道路服务水平等交通分析基础数据系统,寻找并提供一条或多条快速、 便利、 经济的乘车路线或换乘方案是城市信息化建设中一个重要的研究课题,开发了基于GIS 地图显示的城市公交信息查询系统,其应用途径主要是先通过选线方案可行性现状研究, 在此基础上, 研究该决策支持系统与现行道路路线 CAD 系统, 以及同样基于 GIS 的公路等数据库管理系统的数据共享和系统集成问题,例如, 在交通事故的档案中, 主要有交通事故信息采集表、 统计表、 月报表和死亡事故情况分析表等,国内外对公交出行最优路径和城市公交查询系统有了一定的研究,对交通项目 评价主要是在对各种交通基础设施规划和实施后的评价, 如交通噪音环境分析和公路建设生态环境影响环境评价,交通事故信息采集表所列的事故主要原因中, 由机动车驾驶员因素造成事故的就有26种,道路交通事故总是发生在一定的地点或路段上, 可将交通事故作为一个地理对象进行处理, 在GIS中用简单点对象来表述, 所有的交通事故要素都可以归结为该地理实,在复杂的公交网络中如何快速地寻找一条合理的路线或换乘方案,公交车成了城市居民外出的主要交通方式,城市公交系统得到了 不断的完善,该系统不仅为乘客提供合理的乘车方案,成为城市居民和外地旅客一个非常困惑的问题,3.3.2 基于 GIS 公交查询换乘 近年来,(3) 交通影响评价,还能查出经过任意站点的公交线路及每条公交线路的相关信息,目 前在规划方案评价选择、 大型项目 选址(商业项目居多) 中实际应用较多,可有效地解决乘客在出行过程中遇到的问题,移动通信技术在交通工程中的应用 - 14 - 可以较容易地修订原设计中的不当之处, 同时避免了每次设计都查找大量书面资料,这些信息只有在GIS平台上进行集成化管理, 才能综合地利用,随着城市建设的飞速发展,目前在公路选线、 铁路和轻轨选线应用较多,目前。

为基于GIS的道路交通事故信息的表达,将道路交通事故信息分为空间信息、 时间信息、 直接属性和原因属性4种,体对象的属性信息并进行一体化管理与分析,与GIS中一般的地理实体对象不同的是, 只有交通事故发生后, 这一地理实体对象才产生, 并且不会随时间的变化而改变。

现在移动通信技术的热点是 3G、 4G 和 5G 技术,而 5G 则是一种完美的无线通信系统]11[,4G 不仅是对 3G 的困难和局限的突破和演进,移动通信技术变得越来越重要,同一时期, 英国 的 TACS(TotalAccess Communication System) 和 北欧的 NMT(Nodic Mobile Telephone) 等其他地区也出现了 类似的技术, 它们都是基于模拟信号的、 实现全双工通信、 频分多址的技术,尤其是在欧洲系统间没有公共接口, 相互之间不能漫游, 对客户造成很大的不便, 现在已经被淘汰,当时这些系统是国内系统, 不可能在国外,移动通信技术在交通工程中的应用 - 16 - 第 4 章 移动通信原理及功能 移动用户不断增加,1974 年, 贝尔实验室提出了蜂窝移动网的概念, 同年其又研制出 AMPS(AdvancedMobile Phone Service) 并于 1882 年在美国正式运营,为了 满足人们日益增长的需求,其频率复用大大提高了 频率利用率并增大系统容量, 网络的智能化实现了 越区转接和漫游功能, 扩大了 客户的服务范围, 但上述模拟系统有四大缺点: 各系统间没有公共接口; 很难开展数据承载业务; 频谱利用率低无法适应大容量的需求; 安全保密性差, 易被窃听, 易做“假机”,这使得人们努力改进和发展一些新的技术,而且增强了服务质量、 增加了 带宽和降低了成本,GSM 数字移动通信系统源于欧洲,其中最有代表性和比较成熟的制式有泛欧 GSM (Global Systemfor Mobile Communication) , 美国的 ADC(D-AMPS)和日本的 J D C ( 现在改名为 P D C ) 等数字移动通信系统,蜂窝移动通信的出现可以说是移动通信的一次革命,早在 1982 年, 欧洲已有几大模拟蜂窝移动系统在运营, 例如北欧多国的 NMT(北欧移动电话) 和英国的 TACS(全接入通信系统) , 西欧其它各国也提供移动业务,3G 具有增强的漫游功能、 宽带数据的视频和多媒体业务、 高的服务质量和数据永远在线,以及移动用户对移动通信业务的追求已从单纯的语音业务扩展到多媒体业务,4.1 移动通信发展历史 第一代移动通信系统(1G),20 世纪 80 年代中期, 当模拟蜂窝移动通信系统刚投放市场时, 世界上的发达国家就在研制第二代移动通信系统,在这些数字系统中, GSM 的发展最引人注目,第二代移动通信系统(2G)。

CDMA(Code Division Multiple Access) 即码分多址, 其技术的原理是基于扩频技术, 即将需传送的具有一定信号带宽信息数据, 用一个带宽远大于信号带宽的高速伪随机码进行调制, 使原数据信号的带宽被扩展, 再经载波调制并发送出去,接收端使用完全相同的伪随机码, 与接收的带宽信号作相关处理, 把宽带信号换成原信息数据的窄带信号即解扩, 以实现信息通信,在这次大会上就成立了 一个在欧洲电信标准学会(ETSI) 技术委员会下的“移动特别小组(Group Special Mobile) ” , 简称“GSM” , 来制定有关的标准和建议书,为了方便全欧洲统一使用移动电话, 需要一种公共的系统, 1982 年, 北欧国家向CEPT(欧洲邮电行政大会) 提交了一份建议书, 要求制定 900MHz 频段的公共欧洲电信业务规范,G S M 系统有几项重要特点: 防盗拷能力佳、 网络容量大、 手机号码资源丰富、 通话清晰、稳定性强不易受干扰、 信息灵敏、 通话死角少、 手机耗电量低,第二半代移动通信系统(2. 5G),因此它具有抗干扰性好,抗多径衰落, 保密安全性高, 同频率可在多个小区内重复使用, 容量和质量之间...,使用。

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