目前采用GPS+GPRS或CDMA技术的车载终端基本上都用于车辆防盗、道路导航和车辆管理方面,但即使如此,能够把这三种应用结合起来的产品也很少见。当然,这并不是技术上的问题,而是几乎没有用户会有这样的需求。这也就使几乎所有的用户都有一个共同的认识:车载终端的应用过于单一,购置成本以及运营成本过高。
智能交通系统是现代信息技术在交通领域里所进行的令世人瞩目的应用,它涉及多个方面的功能,其中至少包括:信息采集、信息服务、车辆导航、不停车收费、停车场引导和安全辅助驾驶等。其中不停车收费还涉及自动收费结算系统和电子号牌技术;车辆导航则涉及结合路况信息的动态导航以及现在流行的静态导航。在现今公认的技术方案中,上述功能所涉及的技术是以各自独立的形态,在彼此不相关的平台上发展着。比如在道路信息采集方面,采用的是实时视频和路面车辆传感器技术,信息服务采用的是路边可变信息牌和专业交通广播方案,不停车收费采用了远距离射频卡(ETC)和银行结算系统,车辆导航采用配备了城市电子地图的车载终端,而停车场引导则是上述信息服务方式与导航方式的结合。在这些技术方案中,道路导航和不停车收费离不开在车辆上安装车载设备,而信息采集和不停车收费等功能又离不开规模庞大的道路系统建设。
按照以往人们的技术概念,由车载终端来完成上述这些功能几乎时不可能的。但是现在,一种采用现有GPS+GPRS技术平台的车载终端,并且不依赖车载电子地图就可以全面完成上述功能的先进技术方案已经诞生了。这种车载终端与中心系统结合,以公共移动通讯系统为道路系统,采用全新的工作模式,可以在很低的成本水平上完成智能交通系统的多种主要功能,在覆盖现有应用种类的同时,还极大地扩展车载终端的应用。
解决方案概述
这种车载终端采用现今流行的GPS+GPRS或CDMA技术。由于这种车载终端的导航功能由从中心站点下载到车载终端内的路标序列实现,因此在导航过程中无需必备DVD装置、显示屏以及电子地图,导航业务所必备的电子地图置于系统中心站点的计算机系统内。在这个先进的智能交通系统系统的车载终端上,可以直接完成智能交通系统概念所要求的信息采集、信息服务、道路导航、不停车收费和停车场引导等功能,而道路系统只需利用现有的公共移动通讯系统。
与现有车载终端根本不同的是,该车载终端内置一套指令系统。每一条指令都是车载终端内独立存在的一条记录。每一条指令都可以独立或与其他指令组合,完成特定条件下的一个具体功能,而车载终端内的所有指令的集合,才是车载终端的总体功能表现。
在系统中心对车载终端进行指令注入前,车载终端虽然具有可以识别和执行指令的能力,但是由于没有指令存在,这个车载终端仅仅是一个裸终端。当表征所有规定功能的指令集由系统中心站点经公共移动通讯系统对车载终端进行指令注入后,这个车载终端也就具备了隶属这个系统中心的身份。
车载终端所可能完成的功能,取决于这个系统中心发布的指令和车载终端对这些指令的编译执行能力。车载终端的个性化功能可以由用户按照系统规则自己制定个性化指令来实现。车载终端的功能构成是可以按需求变化的,而且,同一种类型的车载终端隶属于不同的系统中心,可能具有不同的指令集,车载终端所表现出来的功能也是不一样的。不同的车载终端具有不同的指令系统,可以编译执行的指令集也不同,功能也就不同。
按照车载终端指令系统的规定,所有指令均具有共同的指令格式。指令格式至少包括:
1. 指令的触发条件;
2. 指令指定的操作设备;
3. 指令指定的操作内容;
4. 指令指定的操作时刻;
其中触发条件从广义来说,凡是车辆上具备的参数,只要可以接入到车载终端内的,都可能成为某个应用指令的触发条件。比如车辆的速度、位置、方向、转向灯开关、发动机转速、总电门开关、发动机故障码以及与前车距离等等。
指定操作设备可以是车载终端能够控制的车内或车载终端内的任何装置,甚至包括车辆行驶动作装置。通常的指定操作设备有:
1. 车内提示信息专用扬声器;
2. 声光指示装置;
3. GPRS发送装置;
4. 发动机油电路控制装置、制动装置等等。
指定操作内容是与指定操作设备相匹配的。比如指定操作设备是扬声器,则指定操作内容就可以是一段计算机文本格式的字符串,此时字符串经人工拟音后由扬声器播出。
指定操作时刻在绝大部分指令中都是立即执行,只有个别指令,其指令运行结果需要在特定时刻输出。
车载终端是以下述三种主要形式完成前述各种智能交通系统的功能:
1. 由车载终端向驾驶员发布语音信息;
2. 将车载终端采集的信息经商用蜂窝移动通讯系统网络向中心站点报告;
3. 按指定内容操作车辆操控装置。
中心站点的工作主要表现为以下三个内容:
1. 收集并整理车载终端的返回信息;
2. 在中心站点资源的支持下,整理信息并制定出需要发布的指令;
3. 主动或应邀发布指令。
其中应邀发布的指令包含个性化信息,该指令只针对特定车载终端。
系统的中心站点在整装配置时可以有以下几部分:
1. 交通信息服务中心——为私用车辆用户提供交通信息服务;
2. 商用车辆辅助系统——为出租车、物流等行业用户提供业务辅助;
3. 应急车辆辅助系统——为急救车、消防车等用户提供导航及应急避让服务;
4. 道路收费系统——为所有道路收费站提供第三方收费结算服务;
5. 停车场信息系统——收集停车场车位信息,为所有车辆用户提供停车场信息及停车场入口导航;
6. 政府交通管理机构——发布权威路况信息、实施交通管理、提供城市基本数据的更新信息,并与其他商用系统共享信息;
7. 车辆管理系统——政府的车辆管理机构,管理与车辆电子号牌相关的事务。
功能实现原理
一.信息采集功能
现行的交通路况信息采集方法主要有两种:
1.在路面上安装压感线圈或车辆磁感应装置,然后在将感应的信号在路侧处理装置中进行前台处理,再经专用信息传输网络传送至交通管理中心;
2在道路附近安装视频头,拍摄附近道路的通行情况,并将视频信息经专用信息传送网络传送至交通管理中心交由专业人员判读。
这两种方法都需要依赖专用信息传送网络,或者租用电信网络而需要支付可观的传输费用。
现今还有一种利用专用车辆在路网中持续行驶的形式采集路况信息的信息采集法,这就是移动采集法。这种移动采集法通常是利用固定时间间隔来触发采集操作,并以道路可通过速度来表征路况的。遗憾的是,这种方法不能获取道路的流量数据,因此也就无法从资源的角度上准确地判断一个路段还有多少剩余的交通资源可以被车辆利用。
本文所述的车载终端,可以使所有安装这种车载终端的车辆都成为移动信息采集车,这就使信息采集的精度大大提高了。所不同的是,这种车载终端是以经过指定地点为条件触发信息采集操作的。这个指定地点就相当于道路上的信息采集点,它与在路面上设置压感线圈的采集方法不同的是,压感线圈是在道路上一个物理位置上设置采集设备,而本文所述的采集方法,是在车载终端内设置了一个与位置坐标相关的信息采集指令。
一个典型的信息采集指令具有如下形态:
Xc,Yc,Rc,B,D,T
为了建立这个信息采集点,系统中心需要在电子地图界面上,将这条信息采集指令设置在坐标值为(Xc,Yc)的位置上,该位置通常对应于实际道路的中心隔离带上。为了避免因卫星定位误差影响,在该处还要匹配一个坐标范围Rc,以便当车载终端的卫星定位装置输出的坐标值位于以(Xc,Yc)为圆心,Rc为半径的范围内时,即可满足这条信息采集指令的触发条 Rc的数值可以按卫星定位系统的平均误差值,并结合该处道路的宽度确定。
根据指令系统规则所确定的该信息采集指令的格式内容如下:
1.指定的触发条件是某处路面上的坐标位置(Xc,Yc),以及坐标有效范围Rc。必要时也可以附加行驶方向及其有效范围作为第二触发条件,甚至可以附加时段信息作为第三触发条件;
2. 由B指定操作设备是GPRS或CDMA发送装置;
3.由D指定的操作内容是指令触发时的车辆动态信息,即车辆当事的位置坐标、速度、行驶方向、车型代码以及这些参数的采集时刻;
4. 由T指定的操作时刻一般都是立即执行,只有个别信息采集指令会指定在特定时刻执行。
系统中心将这条信息采集指令发给车载终端后,当车辆在行驶中途径这个物理位置时,车载终端的GPS模块会输出坐标值(Xr,Yr)。如果车载终端的CPU确定│Xr-Xc│
所有经过该信息采集点的车辆都将触发预存于各自车载终端内的同一条信息采集指令,并在触发后立即经GPRS或CDMA网络将本车动态信息发送至中心站点。系统的这一功能表现与在路面上设置车辆传感器是等效的,但实际的返回数据则具有非常理想的微观准确度。
信息采集的工作原理表明,获得这种采集方法理想宏观准确度的必要条件是:所有车辆的车载终端均预存相同的信息采集指令集。
这种信息采集的方法还可以自动探知任一道路路口或路段是否发生拥堵。这种探知拥堵的原理是:在路口或路段中部一般都会设有信息采集点指令。当拥堵发生时,总会有几辆汽车正处于使信息采集指令触发的位置上。当一个车辆重复触发同一个信息采集指令时,系统中心会感知到这种异常的现象