GPS_GIS_GSM在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

1、文章編號(hào):100622475(20041220122202收稿日期:2004202216作者簡(jiǎn)介:李宋(19772,女,江西南昌人,華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院碩士研究生,研究方向:計(jì)算機(jī)通信與分布式控制;王更生(19642,男,湖南衡陽(yáng)人,華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院副院長(zhǎng),教授,研究生導(dǎo)師。GPS/GIS +G S M 在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用李宋,王更生(華東交通大學(xué)信息工程學(xué)院,江西南昌330013摘要:對(duì)于城市交通系統(tǒng)現(xiàn)狀,就利用G PS/GIS 技術(shù)和中國(guó)移動(dòng)通信強(qiáng)大的G S M 作為網(wǎng)絡(luò)傳輸信息系統(tǒng),從而實(shí)現(xiàn)城市交通的智能化管理設(shè)計(jì)方面做了一個(gè)整體的概述。從硬件各模塊到軟件功能方面都做出了

2、整體的說(shuō)明,對(duì)整體工作原理如何實(shí)現(xiàn)的過(guò)程進(jìn)行了解釋。同時(shí)為了提高系統(tǒng)性能,對(duì)于硬件模塊的選擇提供了一些參考。最后對(duì)其可行性和實(shí)效性也做出了分析。關(guān)鍵詞:G PS;GIS;G S M;智能交通系統(tǒng)中圖分類(lèi)號(hào):P208文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:AApplication of GIS/GPS +G SM in I ntelligent T raffic SystemLI S ong ,W ANG G eng 2sheng(In formation Engineering Academy ,East China Jiaotong University ,Nanchang 330013,China Abstract

3、:Based on the condition of the traffic system ,the paper gives an abstract about how to make use of G PS/GIS technology and G S M as netw ork transmission system ,thereby realizes intelligent traffic system.From hardware to s oftware and w ork principle of this sys 2tem ,the paper gives a unitary ex

4、planation.In order to im prove system capability ,the paper gives s ome references to the choice of hardware m odule ,and in the end ,analyses the feasibility of this system.K ey w ords :G PS;GIS;G S M;intelligent traffic system0引言隨著交通產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化任務(wù)的日益繁重,智能交通系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛的重視,并且成為了現(xiàn)代交通工程的一個(gè)重要發(fā)展方向。智能交通系統(tǒng)將通信和信息技術(shù)

5、運(yùn)用于交通運(yùn)輸,從而提高交通運(yùn)輸能力,提高交通的安全性,減少交通對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。也就是在原有交通網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上新建立的增值網(wǎng)絡(luò),其核心是采用先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò)和各種應(yīng)用信息系統(tǒng)。本文運(yùn)用GIS (G eographic Information System 和G PS (G lobal positioning system 技術(shù),并以G S M (G loba1System for M obile C ommunications 短信作為數(shù)據(jù)傳輸方式,構(gòu)造出智能交通系統(tǒng)。1系統(tǒng)介紹本智能交通系統(tǒng)是由移動(dòng)監(jiān)控目標(biāo)(車(chē)輛、傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控中心(調(diào)度中心三大部分組成。其中車(chē)載G PS 系統(tǒng)有車(chē)載自行定位,

6、然后結(jié)合無(wú)線通訊系統(tǒng)(移動(dòng)通訊G S M 網(wǎng)絡(luò)將定位信息發(fā)給監(jiān)控中心。監(jiān)控中心結(jié)合GIS 信息系統(tǒng)對(duì)車(chē)載進(jìn)行調(diào)度管理和跟蹤。所有傳入控制中心的數(shù)據(jù)將記錄在控制中心的數(shù)據(jù)庫(kù)中,便于日后進(jìn)行查找、顯示和分析。系統(tǒng)各模塊簡(jiǎn)介:(1G PS/G S M 車(chē)載單元的設(shè)計(jì)。G PS/G S M 車(chē)載單元的設(shè)計(jì)如圖1所示,其中主要功能如下:G S M 模塊:電臺(tái)和無(wú)線M odem ,通過(guò)G S M 網(wǎng)絡(luò),計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化2004年第12期J IS UAN J I Y U XI ANDAIH UA總第112期將車(chē)載單元和車(chē)輛控制中心之間的數(shù)據(jù)雙向傳輸。其中無(wú)線M odem具有語(yǔ)音功能,可實(shí)現(xiàn)與控制中心的對(duì)話,如

7、發(fā)生意外事故,便于讓控制中心了解車(chē)內(nèi)的情況。通過(guò)無(wú)線電臺(tái)運(yùn)用短信息業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)與控制中心的通訊。最好選擇抗震性能比較好的G S M模塊,因?yàn)橐紤]到車(chē)輛在行駛的過(guò)程中路況顛簸比較大。由于G PS模塊和G S M模塊裝載在車(chē)內(nèi)位置之間的間距很近,而G PS模塊又很容易受到射頻的干擾,所以要求選用的G S M模塊必須具有較低的電磁輻射。G PS模塊:完成G PS定位信號(hào)和時(shí)間同步數(shù)據(jù)的提取,對(duì)天線單元傳來(lái)的G PS信號(hào)進(jìn)行記錄,并對(duì)信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和濾波處理,還原出G PS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航報(bào)文,求解信號(hào)在接收機(jī)和衛(wèi)星之間的傳輸時(shí)間或載波相位差,實(shí)時(shí)地獲得導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)或采用測(cè)后處理的方式獲得位置、方向、時(shí)間等

8、的數(shù)據(jù)。運(yùn)用串口通訊,與控制部分進(jìn)行通訊。在選用G PS模塊時(shí)要考慮低耗能、較強(qiáng)的抗干擾性,從而提高定位精度和較強(qiáng)的防遮擋能力,防止因高樓、隧道或立交橋造成的信號(hào)阻隔。CPU與控制電路:是車(chē)載核心部分,控制G S M模塊與車(chē)輛控制中心的應(yīng)答響應(yīng)?？刂齐娐房蓪?shí)現(xiàn)對(duì)如安全控制車(chē)門(mén)、緊急按紐、油門(mén)控制器等的控制。車(chē)載通過(guò)接收G PS定位信號(hào),對(duì)車(chē)輛狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè),并將車(chē)輛的位置信息和狀態(tài)信息傳送到車(chē)輛監(jiān)控管理中心,同時(shí)接收車(chē)輛監(jiān)控管理中心發(fā)送的控制數(shù)據(jù)和調(diào)度信息,并且實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的控制。(2G S M網(wǎng)絡(luò)。車(chē)載單元與控制中心的通訊是通過(guò)車(chē)載上的G S M模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。目前實(shí)現(xiàn)通訊方式有G S M數(shù)字蜂窩

9、移動(dòng)通訊、無(wú)線集群技術(shù)、G PRS通用無(wú)線分組業(yè)務(wù)等。我們之所以選擇G S M網(wǎng)絡(luò)是因?yàn)槎绦畔⒎?wù)是屬于數(shù)字移動(dòng)通訊系統(tǒng)G S M的電信業(yè)務(wù),是一種無(wú)須通過(guò)撥號(hào)建立連接,而直接將要發(fā)的消息加上目的地址,然后通過(guò)無(wú)線信道發(fā)到短消息服務(wù)中心,經(jīng)短消息服務(wù)中心實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā),最后到達(dá)接收目的地的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。其特點(diǎn)是價(jià)格便宜,數(shù)據(jù)傳輸量大,而且覆蓋范圍廣。并且G S M通信方式很好地解決了城市高樓林立,有信號(hào)阻擋的問(wèn)題。(3控制中心的設(shè)計(jì)?？刂浦行牡挠布O(shè)計(jì)如圖2?？刂浦行牡慕M成是由G PS數(shù)據(jù)服務(wù)器,通信控制計(jì)算機(jī)和GIS監(jiān)控終端等通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接組成的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)化的結(jié)構(gòu)。我們運(yùn)用無(wú)線電臺(tái)接收車(chē)載上的無(wú)線電臺(tái)

10、發(fā)出的位置信息,同時(shí)也發(fā)出信息控制車(chē)載。微機(jī)在接到車(chē)載的位置信息后進(jìn)行預(yù)處理,按照約定的通訊協(xié)議將信息處理后,送到數(shù)據(jù)工作站。GIS管理控制中心的GIS管理控制終端軟件根據(jù)上傳的移動(dòng)目標(biāo)的G PS定位信號(hào)中的數(shù)據(jù),根據(jù)電子地圖匹配技術(shù),在地圖上顯示車(chē)輛的位置,并提供空間查詢(xún)導(dǎo)航功能,使得車(chē)輛行駛可以選擇最優(yōu)化的路徑 。車(chē)輛控制中心的功能分四部分:基本的GIS功能:地圖的放縮、地物查詢(xún)、地圖漫游和計(jì)算功能等。車(chē)輛監(jiān)控和調(diào)度功能:車(chē)載監(jiān)控,車(chē)輛點(diǎn)名,車(chē)輛跟蹤,車(chē)輛監(jiān)聽(tīng),道路匹配。T CP/IP通信功能:GIS監(jiān)控中心通過(guò)T CP/IP協(xié)議和接入通信網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信連接,以便實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)載的監(jiān)控和調(diào)度。數(shù)據(jù)

11、庫(kù)信息管理功能:包括車(chē)輛資料的管理,車(chē)輛運(yùn)行歷史軌跡的重放,系統(tǒng)運(yùn)行日志的管理。控制中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示 。其中每一個(gè)GIS監(jiān)控終端都是由一個(gè)矢量化的電子地圖及相關(guān)的GIS應(yīng)用管理軟件構(gòu)成的軟件平臺(tái)。GIS終端軟件主要是由T CP/IP通信模塊、GIS功能模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊和矢量電子地圖所組成。在組件技術(shù)的概念模式下,此軟件系統(tǒng)可視作相互協(xié)同工作的對(duì)象集合,每個(gè)對(duì)象都會(huì)提供特定的服務(wù),發(fā)出特定的消息,以公共標(biāo)準(zhǔn)的形式公布出來(lái),以便其他對(duì)象的解釋和調(diào)用,組件間的接口是與平臺(tái)無(wú)關(guān)的語(yǔ)言I D L(Interface Define Language來(lái)定義,并且是二進(jìn)制兼容的。使用者可以直接調(diào)用執(zhí)

12、行模塊來(lái)獲得對(duì)象提供的服務(wù)。組件GIS具有很好的封裝性,使用于各種語(yǔ)言和各種開(kāi)發(fā)環(huán)境。而且GIS組件提供的API形式非常接近MIS工具的模式,(下轉(zhuǎn)第127頁(yè)3212004年第12期李宋等:G PS/GIS+G S M在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用轉(zhuǎn)向的頁(yè)面中顯示所有的業(yè)務(wù)信息。如果為1,代表權(quán)限為“操作本部門(mén)”,就使用一個(gè)showbm標(biāo)記,并設(shè)置為1。(5在顯示結(jié)果時(shí),對(duì)showbm進(jìn)行判斷,為0的話,就用預(yù)先定義好的查詢(xún)字符串strsql執(zhí)行查詢(xún);為1的話,就把strsql串和定義好的判斷部門(mén)的字符串bmsql連接,用這個(gè)新串進(jìn)行查詢(xún)(bmsql=“&”and T-Operator.Dep

13、I D=”&session(“DepI D”。3.3權(quán)限管理的好處和作用本系統(tǒng)只是基于角色權(quán)限管理模式的一個(gè)簡(jiǎn)化,因?yàn)閷?shí)際的業(yè)務(wù)邏輯并不太復(fù)雜,所以每個(gè)用戶(hù)固定了一個(gè)角色,而不能選擇登錄系統(tǒng)的角色。在一般的小型MIS系統(tǒng)中,應(yīng)用這種簡(jiǎn)化的角色權(quán)限管理模式就可以滿(mǎn)足業(yè)務(wù)需求,并且效率更高,權(quán)限邏輯更清晰。如果是在大型的網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)中,則數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)時(shí)就需要有用戶(hù)信息表、用戶(hù)-角色表、資源信息表、權(quán)限類(lèi)型表、訪問(wèn)控制表。這樣,系統(tǒng)主要就由訪問(wèn)控制表中的一個(gè)四元組(R oleI D,Res ourceI D,PermI D, PermValue來(lái)實(shí)現(xiàn)權(quán)限訪問(wèn)控制,使一個(gè)用戶(hù)可具有多個(gè)角色,各種

14、資源擁有不同的權(quán)限類(lèi)型集合,一種類(lèi)型的權(quán)限可以授予多個(gè)角色。這樣的系統(tǒng)具有更復(fù)雜的權(quán)限邏輯,適用于要求更高的業(yè)務(wù)需求,可以動(dòng)態(tài)地管理用戶(hù)權(quán)限。總之,基于角色的權(quán)限管理模式有三個(gè)方面的作用:(1簡(jiǎn)化了權(quán)限管理,避免直接在用戶(hù)和數(shù)據(jù)之間進(jìn)行授權(quán)和取消。研究表明,用戶(hù)所具有的權(quán)限易于發(fā)生改變,而某種角色所對(duì)應(yīng)的權(quán)限更加穩(wěn)定;(2有利于合理劃分職責(zé),用戶(hù)只有其所應(yīng)具有權(quán)限,這樣可以避免越權(quán)行為,有關(guān)用戶(hù)組的關(guān)系描述正是對(duì)此的支持;(3防止權(quán)力濫用,敏感的工作分配給若干個(gè)不同的用戶(hù)完成,需要合作的操作序列不能由單個(gè)用戶(hù)完成。4結(jié)束語(yǔ)隨著技術(shù)的發(fā)展,企業(yè)信息管理的Web化已成為一種趨勢(shì)。在WebMIS中,

15、企業(yè)中各級(jí)別的管理人員可以通過(guò)瀏覽器方便快捷地管理企業(yè)業(yè)務(wù)信息。本文提出了對(duì)WebMIS的用戶(hù)權(quán)限進(jìn)行管理的一種基于角色的解決方案,可以有效地防止非法訪問(wèn)以及越權(quán)操作,并且已經(jīng)在實(shí)際中得到了應(yīng)用。我們可以相信,只要解決了安全和權(quán)限問(wèn)題,WebMIS一定能給企業(yè)帶來(lái)更大的效益。參考文獻(xiàn):1David F Ferraiolo.Proposed NIST standard for role2based ac2cess controlJ.AC M T ransactions on In formation and SystemSecurity,2001,4(3:2242274.2歐陽(yáng)星明,張華哲.大型

16、網(wǎng)絡(luò)MIS系統(tǒng)中基于角色的權(quán)限管理J.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用,2000(4.(上接第123頁(yè)因而開(kāi)發(fā)人員可以像管理數(shù)據(jù)庫(kù)表一樣熟悉地管理地圖等空間數(shù)據(jù)。2結(jié)束語(yǔ)利用G S M結(jié)合G PS/GIS建立起來(lái)的智能交通系統(tǒng),能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)度和監(jiān)控的功能,并依托數(shù)字移動(dòng)蜂巢通訊系統(tǒng)的G S M網(wǎng)絡(luò)作為車(chē)載定位系統(tǒng)的無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò),確保了傳輸通道的可靠性。對(duì)車(chē)輛運(yùn)行數(shù)據(jù)的處理,可以幫助交通系統(tǒng)更好地提高效率,節(jié)省資源。利用G S M短信息,調(diào)度中心可以向車(chē)載發(fā)送各種調(diào)度信息,例如“發(fā)車(chē)”、“回總站”等等;和其它信息,例如交通信息、天氣信息等等。當(dāng)發(fā)生塞車(chē)時(shí),可告知其他將要駛?cè)脒@個(gè)路段的車(chē)載,改變?cè)熊?chē)路線,能有效地緩解交通壓力,提高交通運(yùn)載能力。當(dāng)車(chē)輛發(fā)生意外情況,比如車(chē)壞、撞車(chē),或是車(chē)上乘客出現(xiàn)意外情況時(shí),駕駛員可以按下G PS車(chē)載機(jī)上的緊急按鈕,這個(gè)緊急信息就會(huì)立刻發(fā)至調(diào)度中心,調(diào)度人員可以立刻采取相應(yīng)的措施。同時(shí),G S M具有的語(yǔ)音通訊功能,相當(dāng)于在車(chē)上安裝了一部移動(dòng)電話,可以幫助調(diào)度中心的調(diào)度人員更加詳細(xì)地了解車(chē)內(nèi)的狀況,使意外情況得到更好的處理。同時(shí)此模式初期投資和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用都不高,預(yù)計(jì)本系統(tǒng)將會(huì)是交通實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、電子化的一種成功模式。參考文獻(xiàn):1于朝暉.基于G S M短信的G PS信息服務(wù)中心J.通信世界,2000(13.2彭