全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS及其現(xiàn)代交通管理中的應(yīng)用

1、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS及其現(xiàn)代交通管理中的應(yīng)用 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS是美軍70年代初在“子午儀衛(wèi)星導(dǎo)航定位”技術(shù)上發(fā)展而起的具有全球性、全能性(陸地、海洋、航空與航天)、全天候性優(yōu)勢(shì)的導(dǎo)航定位、定時(shí)、測(cè)速系統(tǒng)。GPS 由三大子系統(tǒng)構(gòu)成：空間衛(wèi)星系統(tǒng)、地面監(jiān)控系統(tǒng)、用戶接收系統(tǒng)。目前，全球定位系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于軍事和民用等眾多領(lǐng)域中，在汽車導(dǎo)航和交通管理中的應(yīng)用我國(guó)還剛剛起步，相信隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，GPS技術(shù)應(yīng)用研究的逐步深入，GPS在現(xiàn)代交通管理中，必將發(fā)揮更大的作用。       三維導(dǎo)航是GPS的首要功能，飛機(jī)、船舶、地面車輛以及步行者都

2、可利用GPS導(dǎo)航接收器進(jìn)行導(dǎo)航。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)是在全球定位系統(tǒng)GPS基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門新型技術(shù)。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)由GPS導(dǎo)航、自律導(dǎo)航、微處理器、車速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅(qū)動(dòng)器、LCD顯示器組成。      GPS 導(dǎo)航是由GPS接收機(jī)接收GPS衛(wèi)星信號(hào)(三顆以上)，求出該點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)、速度、時(shí)間等信息。為提高汽車導(dǎo)航定位精度,通常采用分GPS技術(shù)。當(dāng)汽車行駛到地下隧道、高層樓群、高速公路等遮掩物而捕獲不到GPS衛(wèi)星信號(hào)時(shí),系統(tǒng)可自動(dòng)導(dǎo)入自律導(dǎo)航系統(tǒng)，此時(shí)由車速傳感器檢測(cè)出汽車的行進(jìn)速度，通過(guò)微處理單元的數(shù)據(jù)處理，從速度和時(shí)間中直接算

3、出前進(jìn)的距離，陀螺傳感器直接檢測(cè)出前進(jìn)的方向，陀螺儀還能自動(dòng)存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)，即使在更換輪胎暫時(shí)停車時(shí)，系統(tǒng)也可以重新設(shè)定。      由GPS 衛(wèi)星導(dǎo)航和自律導(dǎo)航所測(cè)到的汽車位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)、前進(jìn)的方向都與實(shí)際行駛的路線軌跡存在一定誤差，為修正這兩者的誤差，與地圖上的路線統(tǒng)一，需采用地圖區(qū)配技術(shù)，加一個(gè)地圖匹配電路，對(duì)汽車行駛的路線與電子地圖上道路誤差進(jìn)行實(shí)時(shí)相關(guān)匹配作自動(dòng)修正，此時(shí)地圖匹配電路是通過(guò)微處理單元的整理程序進(jìn)行快速處理，得到汽車在電子地圖上的正確位置，以指示出正確行駛路線。CD-ROM用于存儲(chǔ)道路數(shù)據(jù)等信息，LCD顯示器用于顯示導(dǎo)航的相

4、關(guān)信息。      GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)與電子地圖、無(wú)線電通信網(wǎng)絡(luò)及計(jì)算機(jī)車輛管理信息系統(tǒng)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)車輛跟蹤和交通管理等許多功能，這些功能包括：      車輛跟蹤       利用GPS和電子地圖可以實(shí)時(shí)顯示出車輛的實(shí)際位置,并任意放大、縮小、還原、換圖；可以隨目標(biāo)移動(dòng)，使目標(biāo)始終保持在屏幕上；還可實(shí)現(xiàn)多窗口、多車輛、多屏幕同時(shí)跟蹤。利用該功能可對(duì)重要車輛和貨物進(jìn)行跟蹤運(yùn)輸。提供出行路線規(guī)劃和導(dǎo)航    

5、;  提供出行路線規(guī)劃是汽車導(dǎo)航系統(tǒng)的一項(xiàng)重要輔助功能,它包括自動(dòng)路線規(guī)劃和人工線路設(shè)計(jì)。自動(dòng)線路規(guī)劃是由駕駛者確定起點(diǎn)和目的地，由計(jì)算機(jī)軟件按最少的路線等的計(jì)算。人工線路設(shè)計(jì)是由駕駛者根據(jù)自己的目的地設(shè)計(jì)起點(diǎn)、終點(diǎn)和途經(jīng)點(diǎn)等，自動(dòng)建立線路庫(kù)。線路規(guī)劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設(shè)計(jì)線路，并同時(shí)顯示汽車運(yùn)行路徑和運(yùn)行方法。信息查詢      為用戶提供主要目標(biāo)，如旅游景點(diǎn)、賓館、醫(yī)院等數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶能夠在電子地圖上根據(jù)需要進(jìn)行查詢。查詢資料可以文字、語(yǔ)言及圖像的形式顯示，并在電子地圖上顯示其位置。同時(shí)，監(jiān)測(cè)中心要利用監(jiān)測(cè)控制臺(tái)對(duì)區(qū)

6、域內(nèi)的任意目標(biāo)所在位置進(jìn)行查詢，車輛信息將以數(shù)字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來(lái)。話務(wù)指揮      指揮中心可以監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)車輛運(yùn)行狀況，對(duì)被監(jiān)控車輛進(jìn)行合理調(diào)度。指揮中心也可隨時(shí)與被跟蹤目標(biāo)通話，實(shí)時(shí)管理。緊急援助      通過(guò) GPS定位和監(jiān)控管理系統(tǒng)可以對(duì)遇有險(xiǎn)情或發(fā)生事故的車輛進(jìn)行緊急援助。監(jiān)控臺(tái)的電子地圖顯示求助信息和報(bào)警目標(biāo)，規(guī)劃最優(yōu)援助方案,并以報(bào)警聲光提醒值班人員進(jìn)行應(yīng)急處理。      GPS技術(shù)在汽車導(dǎo)航和交通管理工程中的

7、研究與應(yīng)用目前在中國(guó)剛剛起步,而國(guó)外在這方面的研究早已開始并取得了一定的成果。加拿大卡爾加里大學(xué)設(shè)計(jì)了一種動(dòng)態(tài)定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一臺(tái)捷聯(lián)式慣性系統(tǒng),兩臺(tái)GPS接收機(jī)和一臺(tái)微機(jī)，可測(cè)定已有道路的線形參數(shù)，為道路管理系統(tǒng)服務(wù)。美國(guó)研制了應(yīng)用于城市的道路交通管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用GPS和GIS建立道路數(shù)據(jù)庫(kù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中包含有各種現(xiàn)時(shí)的數(shù)據(jù)資料，如道路的準(zhǔn)確位置、路面狀況、沿路設(shè)施等，該系統(tǒng)于1995年正式運(yùn)行，為城市道路交通管理起到重要作用。近些年來(lái)國(guó)外研制了各種用于車輛誘導(dǎo)的系統(tǒng)，其中車輛位置的實(shí)時(shí)確定以往主要依據(jù)慣性測(cè)量系統(tǒng)以及車輪傳感器,隨著GPS的發(fā)展和所顯示出的優(yōu)越性，有取代前兩種方法的趨勢(shì)。用于城市車輛誘導(dǎo)的GPS定位一般是在城市中設(shè)立一個(gè)基