張曉東

摘 要：為進(jìn)一步提升目前路網(wǎng)的利用效率，文中提出了研發(fā)一種依托于城市公交，以無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為核心的現(xiàn)代城市智能交通系統(tǒng)，并且對(duì)這一系統(tǒng)需要的各類模塊實(shí)施了硬、軟件設(shè)計(jì)，并得出了理想的方案。本系統(tǒng)不僅能夠提供非常及時(shí)的路況類信息，還可為公眾推薦最為理想的公共交通出行線路。文章在對(duì)智能交通系統(tǒng)進(jìn)行概述的基礎(chǔ)上，分析了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)行模式，并提出了基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)；智能交通系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；利用效率

中圖分類號(hào)：TN92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2016）11-00-03

0 引 言

由于近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，機(jī)動(dòng)車數(shù)量飛速增加，造成了各城市交通流量的持續(xù)增加，以至于發(fā)生事故的頻率不斷上升。從上世紀(jì)八十年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)與電子通信技術(shù)的不斷發(fā)展，運(yùn)用新技術(shù)將機(jī)動(dòng)車、城市道路、駕駛員及乘坐人員、交通管理人員進(jìn)行密切聯(lián)系，以建立一種更加及時(shí)、快速、便捷的智能交通系統(tǒng)來(lái)解決上述問(wèn)題。智能交通系統(tǒng)融合了計(jì)算機(jī)、無(wú)線通信技術(shù)以及全球衛(wèi)星定位等技術(shù)，能在更大程度上發(fā)揮出智能交通的積極作用，讓決策更富有時(shí)效性，使圖像的傳輸更加穩(wěn)定，為減緩擁擠的交通做出新的貢獻(xiàn)。

1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的運(yùn)行模式

無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以分成數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、用戶層。每一層都有其獨(dú)特的功能，下面分別對(duì)其運(yùn)行模式加以闡述：

（1）數(shù)據(jù)層的運(yùn)行模式。數(shù)據(jù)層主要包含了各類交通信息的獲得、數(shù)據(jù)分析和發(fā)掘。數(shù)據(jù)層要確保所得到的交通信息能夠準(zhǔn)確及時(shí)，可使通信網(wǎng)絡(luò)能夠更加精準(zhǔn)地傳達(dá)各類交通信息；

（2）服務(wù)層的運(yùn)行模式。服務(wù)層為交通系統(tǒng)的中心層，同時(shí)它也是系統(tǒng)和用戶層、數(shù)據(jù)層實(shí)施交互的重要接口。智能交通系統(tǒng)運(yùn)用服務(wù)層為道路控制設(shè)施設(shè)備提供各類控制辦法，為用戶層提供各類信息，并且向數(shù)據(jù)層請(qǐng)求相關(guān)數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，服務(wù)層還負(fù)責(zé)從用戶層以及數(shù)據(jù)層之中接收相關(guān)信息；

（3）用戶層的運(yùn)行模式。用戶層一般需要配置一個(gè)無(wú)線終端接收類設(shè)備。

以上三個(gè)層次的智能交通系統(tǒng)設(shè)備以服務(wù)層為核心，并通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)為用戶層提供各類數(shù)據(jù)，可及時(shí)快速地向廣大用戶提供所需信息，同時(shí)還能拓展各類與查詢有關(guān)的服務(wù)，從而較好地解決了當(dāng)前我國(guó)各城市中出現(xiàn)的各類交通問(wèn)題。

2 基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法

2.1 設(shè)計(jì)的主要目的

近年來(lái)各國(guó)學(xué)者對(duì)智能交通系統(tǒng)進(jìn)行了大量研究，并取得了很大的成果。但我國(guó)國(guó)內(nèi)的研究成果主要集中于公交車輛管理領(lǐng)域中，只能及時(shí)提供關(guān)于公交信息的發(fā)布和控制等內(nèi)容，在智能分流、控制以及干預(yù)方面略顯不足。事實(shí)上，我國(guó)城市的交通網(wǎng)絡(luò)主要以安裝于路口的高清攝像頭以及設(shè)于監(jiān)控中心的監(jiān)控設(shè)備為基礎(chǔ)來(lái)收集各類路況信息，之后進(jìn)行堵情分析。其不足之處在于人力、物力等諸多方面的開(kāi)支相對(duì)較大，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析的成本相對(duì)較高。為此，筆者試圖設(shè)計(jì)一個(gè)依靠目前已經(jīng)存在的公交網(wǎng)絡(luò)，利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)提供實(shí)時(shí)路況信息、公交預(yù)報(bào)，并采用交通信號(hào)燈進(jìn)行實(shí)時(shí)控制、路線推薦以及大屏顯示等功能的現(xiàn)代智能交通系統(tǒng)。

2.2 整體設(shè)計(jì)方法

智能交通系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)如圖1所示。智能交通系統(tǒng)以ITS主控中心為核心，運(yùn)用各線路的公交車來(lái)收集所在城市各公交車輛的具體位置和速度等相關(guān)信息，并結(jié)合GIS的地圖數(shù)據(jù)提供最新的路況信息。依據(jù)全路網(wǎng)的負(fù)載狀況圖分別得出各具體路段的擁堵?tīng)顩r級(jí)別，并采用優(yōu)化算法實(shí)施智能化分流。主控中心應(yīng)當(dāng)把分流解堵的信號(hào)發(fā)送至交警所持有的設(shè)備之中，并且指導(dǎo)交警及時(shí)排堵。還可依據(jù)道路優(yōu)化辦法直接控制本地的交通信號(hào)燈，以有效疏導(dǎo)交通狀況。同時(shí)，還可運(yùn)用短消息模塊把實(shí)時(shí)路況信息發(fā)送至各駕駛員的手機(jī)上、顯示在本市各主要路段的顯示屏中，并把相關(guān)服務(wù)發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)，以指導(dǎo)社會(huì)公眾更好地選擇行車路線，提升路網(wǎng)的利用效率。

2.3 硬件設(shè)計(jì)方法

2.3.1 公交車模塊的設(shè)計(jì)方法

公交車的模塊應(yīng)當(dāng)依據(jù)GPS測(cè)量出具體的位置以及速度等信息，并采用無(wú)線方式發(fā)送至ITS主控中心。公交車模塊是主控中心最為重要的數(shù)據(jù)來(lái)源之一。因?yàn)楣卉囅到y(tǒng)覆蓋了城市中最為重要的交通網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)線路極為穩(wěn)定，因此利用公交車來(lái)收集數(shù)據(jù)較為經(jīng)濟(jì)可靠，與高清攝像頭的定點(diǎn)方式相比，該方法具備成本偏低、容易安裝以及覆蓋面較廣等特點(diǎn)，其硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。嵌入式微控制器是公交車模塊中的中心設(shè)備，不僅需要對(duì)GPS接收模塊所接收的GPS定位測(cè)速信息進(jìn)行實(shí)時(shí)處理并打包，還應(yīng)當(dāng)把位置和速度等相關(guān)數(shù)據(jù)應(yīng)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)送至主控中心。同時(shí)，對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)模塊從主控中心所接收到的信息進(jìn)行處理后再交由LED顯示模塊以及語(yǔ)音提示模塊使用。無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)主要負(fù)責(zé)公交車模塊和主控中心之間的彼此通信。其位置、速度以及路況信息等均通過(guò)無(wú)線通信模塊進(jìn)行發(fā)送與接收。這樣就能實(shí)現(xiàn)公交車輛和主控中心之間的交互。因?yàn)槭褂肎PRS方式需要一定的帶寬，而由于帶寬有限，且國(guó)家在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)以及無(wú)線寬帶上的投入持續(xù)增加，因此無(wú)線網(wǎng)絡(luò)因其高效、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、安全的特點(diǎn)將成為今后網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重中之重。筆者使用了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行接入通信，這樣不僅能夠有效降低投入，還能適應(yīng)今后的發(fā)展所需。同時(shí)，LED顯示以及語(yǔ)音提示模塊被用以顯示從主控中心得到的相關(guān)路況類信息，將“下一輛車進(jìn)站所需時(shí)間、公交車前方的路況”等信息顯示給駕駛?cè)恕?/p>

2.3.2 公交站牌模塊設(shè)計(jì)方法

公交站牌模塊一般使用于公交車站點(diǎn)，主要運(yùn)用LED顯示本站信息及各條線路公交車的預(yù)計(jì)時(shí)間和到站時(shí)間等。公交站牌的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。無(wú)線通信技術(shù)能夠接收到ITS主控中心所發(fā)的實(shí)時(shí)路況信息以及本線路公交車輛的運(yùn)營(yíng)信息等。輸入模塊能夠?qū)Ρ菊军c(diǎn)的站牌信息、站點(diǎn)等進(jìn)行初始化。因?yàn)檎九频奈恢靡话愣疾粫?huì)變動(dòng)，所以完全可通過(guò)輸入的方式獲得，大大減少了GPS的開(kāi)支。依據(jù)嵌入式微控制器所接收的具體路況信息、公交車的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀況信息以及本站的位置信息等內(nèi)容，可以分析并處理本站全部線路公交車輛的預(yù)計(jì)到站狀況，并應(yīng)用LED顯示模塊進(jìn)行顯示。LED顯示模塊不斷滾動(dòng)以顯示出本站點(diǎn)中各線路最近所要到達(dá)的具體車況信息，從而顯示出ITS主控中心所發(fā)來(lái)的各類路況信息以及新聞等。例如，某路公交車正行駛在A路上，線路暢通，約5分鐘后可抵達(dá)本站：某路公交車正行駛在B路上，該線路擁堵十分嚴(yán)重，大約20分鐘后才能抵達(dá)本站。

2.3.3 顯示大屏模塊

顯示大屏模塊的設(shè)計(jì)類似于之前所述的公交站牌模塊，其差別之處在于顯示大屏并非安裝于公交車站之中，而是設(shè)置于本市的各個(gè)主要路段以供社會(huì)公眾了解當(dāng)前本市的主要路況信息，并公布該大屏所處位置附近的具體路況信息，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)用其指導(dǎo)與疏導(dǎo)交通的目的。

2.3.4 其他設(shè)備接入

該部分包含交警手持設(shè)備的接入與交通信號(hào)燈的接入。

（1）交警手持設(shè)備的接入。當(dāng)前我國(guó)諸多地區(qū)的交警干警配備有專用的手持設(shè)備或通信設(shè)備。智能交通系統(tǒng)可以充分利用這些現(xiàn)有設(shè)備，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)功能的拓展設(shè)計(jì)。交警所使用的手持設(shè)備可以和ITS主控中心聯(lián)結(jié)，而ITS主控中心可依據(jù)交警所處的位置把具體路況信息、疏導(dǎo)優(yōu)化的方案等呈現(xiàn)在交警面前，從而幫助其更好地指揮交通。

（2）交通信號(hào)燈的接入。城市中每一個(gè)交通信號(hào)燈的具體時(shí)間設(shè)置情況均會(huì)影響車流的急緩狀況，進(jìn)而影響到道路交通是否保持暢通。

2.4 軟件設(shè)計(jì)方法

ITS主控中心是智能交通系統(tǒng)的核心，主要負(fù)責(zé)接收來(lái)自公交車模塊的各項(xiàng)信息，并依據(jù)GIS地圖所提供的信息，經(jīng)分析和處理后掌握實(shí)際路況信息，找到最佳行車路線，并確定路線優(yōu)化及排堵辦法等。ITS主控中心使用了經(jīng)典的三層架構(gòu)設(shè)計(jì)，即表示層、邏輯層以及數(shù)據(jù)層。其主要功能結(jié)構(gòu)如圖4所示。

3 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)中后，不但提升了當(dāng)前交通系統(tǒng)的工作成效，還更方便現(xiàn)代人的生活。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)倚靠其在使用中所具備的靈活、便捷、組網(wǎng)方式多元化、不會(huì)受到環(huán)境影響等突出優(yōu)點(diǎn)而倍受歡迎。接下來(lái)應(yīng)在全面考慮目前各類交通情況的前提下提出全新的解決辦法，很好地提升目前已有路網(wǎng)的利用率，有效緩解當(dāng)前我國(guó)交通壓力過(guò)大等社會(huì)現(xiàn)狀。

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