第二篇系統(tǒng)篇

第二篇系統(tǒng)用第一篇介紹的各個(gè)模塊來(lái)構(gòu)造可運(yùn)行的系統(tǒng).自主式:定位和導(dǎo)航功能在車(chē)內(nèi)(移動(dòng)端)實(shí)現(xiàn)而不涉及遠(yuǎn)程中心主機(jī)或中心式計(jì)算設(shè)備的系統(tǒng)稱(chēng)為自主式系統(tǒng).中心式:中心式定位系統(tǒng)是利用中心主機(jī)的計(jì)算設(shè)備和通信設(shè)施在特定區(qū)域內(nèi)遠(yuǎn)程定位或跟蹤車(chē)隊(duì)的系統(tǒng).良好的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)于成功的定位和導(dǎo)航系統(tǒng)來(lái)說(shuō)十分的重要.

第九章自主式定位和導(dǎo)航9.1引言系統(tǒng)的復(fù)雜性通常取決于結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)的權(quán)衡.如定位精度要求,單位成本,支持導(dǎo)航功能的復(fù)雜性是否需要無(wú)線通信接收機(jī)來(lái)支持定位功能等.

例如:徒步旅行或野營(yíng)者使用的低成本,手持式,自主式定位裝置.

廉價(jià)的定位技術(shù)GPS

顯示單元限于文本的單色的LED顯示設(shè)備,顯示經(jīng)度和緯度.

又如較復(fù)雜的系統(tǒng),采用多種集成定位技術(shù).

采用與GPS相結(jié)合的推算定位,復(fù)雜的地圖匹配功能,CD-ROM,硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器或基于內(nèi)存技術(shù)的地圖數(shù)據(jù)庫(kù).用戶界面采用同時(shí)顯示文本和地圖的平面顯示器.9.2車(chē)輛定位定位系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)主要模塊:

定位模塊用戶接口模塊

定位人機(jī)接口

推算定位說(shuō)明地圖匹配聲頻輸入/輸出信標(biāo)信號(hào)文本顯示地面無(wú)線電信號(hào)方位顯示衛(wèi)星信號(hào)地圖顯示圖9.１簡(jiǎn)單的車(chē)載定位系統(tǒng)

根據(jù)用戶的需求可以從每一模塊選擇一種或幾種不同技術(shù)來(lái)構(gòu)造可運(yùn)行的車(chē)載定位系統(tǒng)．例如：徒步者ＧＰＳ（衛(wèi)星信號(hào)）文本顯示ＬＥＤ９.２.１獨(dú)立的衛(wèi)星定位技術(shù)（１）推算定位使用傳感器的數(shù)據(jù)融合來(lái)確定車(chē)輛位置．相對(duì)距離測(cè)量通常從車(chē)輛里程計(jì)來(lái)推算，方位信息一般由磁羅經(jīng)，差分里程計(jì)或陀螺儀提供．缺點(diǎn)：傳感器噪聲引入的誤差或初始確定的車(chē)輛位置的不精確而造成的誤差，使得精度成為這類(lèi)系統(tǒng)的問(wèn)題．

高定位精度的系統(tǒng)不可用推算定位技術(shù)作為唯一的定位源．優(yōu)點(diǎn)：不需要通信接收機(jī)，減少成本．地圖匹配算法可用于解決推算方法所造成的不精確性．多傳感器融合（３.５節(jié)）技術(shù)有助于補(bǔ)償推算定位的不精確性．（２）采用計(jì)算機(jī)視覺(jué)系統(tǒng)基本原理是在實(shí)際出發(fā)前存儲(chǔ)沿途采集的圖象，然后在行程中將攝象機(jī)捕獲的圖象與之匹配來(lái)識(shí)別車(chē)輛位置．缺點(diǎn)：不能用于數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)有包含的區(qū)域．優(yōu)點(diǎn)：不需要通信接受機(jī)進(jìn)行位置確定．９.２.２地面無(wú)線電定位技術(shù)三類(lèi)常用的地面定位測(cè)量技術(shù)：到達(dá)時(shí)間（ＴＯＡ）到達(dá)角度（ＡＯＡ）到達(dá)時(shí)間差（ＴＤＯＡ）均利用ＲＦ（射頻）信號(hào)以恒定速度傳播以及傳播信號(hào)的路徑是可預(yù)測(cè)性的原理．ＴＯＡ：通過(guò)測(cè)量從多個(gè)已知位置的發(fā)射機(jī)廣播信號(hào)到達(dá)接收端的傳播時(shí)間來(lái)確定移動(dòng)設(shè)備或車(chē)輛的位置，同ＧＰＳ定位一樣．ＡＯＡ：利用ＲＦ三角測(cè)量來(lái)計(jì)算車(chē)輛位置．單元點(diǎn)1單元點(diǎn)2a1a2d無(wú)線2無(wú)線1圖9.3由到達(dá)角（AOA）確定位置缺點(diǎn)：對(duì)信號(hào)的阻擋和多經(jīng)反射的敏感性,誤差可達(dá)幾百米;優(yōu)點(diǎn):需要兩點(diǎn)就可確定車(chē)輛的位置，無(wú)需在單元小區(qū)間保持時(shí)間同步.TDOA：利用RF三邊測(cè)量來(lái)計(jì)算車(chē)輛的位置a=（-P，O）（P，0）d1d3(0.2)h1d2h2基站1基站2基站3圖9.4到達(dá)時(shí)間差(TDOA)定位或雙曲線定位(x,y)其中:以兩個(gè)站點(diǎn)為焦點(diǎn)的雙曲線方程(基站1，基站2）以上的幾種無(wú)線電定位技術(shù)精度較低還有OMEGA為美國(guó)潛艇導(dǎo)航;LORAN-C為美國(guó)海岸警備隊(duì)服務(wù)大多數(shù)地面無(wú)線電定位系統(tǒng),最小定位誤差為150M，最壞定位誤差為2000M，不適于車(chē)輛定位，適于海運(yùn)和航空。9.2.3衛(wèi)星定位技術(shù)

GPS自己復(fù)習(xí)9.2.4接口技術(shù)LEDLCD9.3車(chē)輛導(dǎo)航接收機(jī)存儲(chǔ)器聲音設(shè)備計(jì)算機(jī)控制可視顯示位置傳感器安全傳感器圖9.5復(fù)雜的車(chē)載導(dǎo)航系統(tǒng)9.3.1解決復(fù)雜的技術(shù)要求選擇和繼承適當(dāng)?shù)膶?dǎo)航模塊時(shí)，我們必須對(duì)用戶的需求有深入的了解。以出租車(chē)輛為例（自主式導(dǎo)航系統(tǒng)），系統(tǒng)的能力需求：

1、系統(tǒng)必須有能力在90%的行程時(shí)間里確定車(chē)輛當(dāng)前位置，與實(shí)際位置的偏差小于20米；

2、系統(tǒng)必須有能力將車(chē)輛當(dāng)前的位置轉(zhuǎn)換成地圖坐標(biāo)，接著轉(zhuǎn)換到最吻合的路段位置；3、系統(tǒng)能將車(chē)輛當(dāng)前位置顯示在地圖上并能讓駕駛者看到；4、系統(tǒng)能夠接受旅行目的地的請(qǐng)求并給出到達(dá)目的地的最佳路線；5、系統(tǒng)能根據(jù)整個(gè)規(guī)劃路線的相關(guān)方向的行駛指令輸出語(yǔ)音和視覺(jué)指示；6、系統(tǒng)能確定車(chē)輛顯示“偏離路線”，即偏離規(guī)劃路段；7、系統(tǒng)能從當(dāng)前錯(cuò)誤位置開(kāi)始重新規(guī)劃路段來(lái)糾正“偏離路段”狀態(tài)。需求分析：1、GPS接收機(jī)可工作于小于20M的誤差范圍內(nèi)，上面90%的要求全得到滿足。衛(wèi)星信號(hào)被遮擋的時(shí)間不超過(guò)10%的運(yùn)行時(shí)間，在郊區(qū)是可行的方向，行程的大多數(shù)時(shí)間在城區(qū)，可能不滿足這一需求。因?yàn)楦邩?、立體交叉路及隧道會(huì)在行程中的重要時(shí)段遮擋GPS信號(hào)，使信號(hào)被遮擋的時(shí)間超過(guò)10%。需要采用輔助的定位系統(tǒng)對(duì)GPS系統(tǒng)來(lái)補(bǔ)償GPS在城區(qū)環(huán)境的缺點(diǎn)。當(dāng)GPS系統(tǒng)和推算定位子系統(tǒng)的位置輸入不一定時(shí)，需通過(guò)仲裁來(lái)確定優(yōu)先采用哪一個(gè)位置輸入。2、沒(méi)有無(wú)線電通信鏈的中心連接，地圖數(shù)據(jù)庫(kù)必須用于車(chē)載的海量存儲(chǔ)設(shè)備中。

CD-ROM硬盤(pán)PCMCIA缺點(diǎn)：移動(dòng)的讀寫(xiě)頭容量小將位置轉(zhuǎn)換成地圖數(shù)據(jù)庫(kù)使用的格式，地圖數(shù)據(jù)庫(kù)是可導(dǎo)航的，提供用來(lái)規(guī)劃路徑和引導(dǎo)車(chē)輛的信息。若選擇的地圖數(shù)據(jù)庫(kù)不使用像GPS一樣作為其橢球基準(zhǔn)，將GPS坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地圖數(shù)據(jù)庫(kù)使用的坐標(biāo)。系統(tǒng)利用地圖匹配算法確定最恰當(dāng)?shù)穆范危到y(tǒng)使用的數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)際是靜態(tài)的。

因?yàn)樾拗缆贰㈥P(guān)閉道路、開(kāi)拓新路造成規(guī)劃出的路徑中斷或耽誤。思考題：如何解決靜態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)？3、是否顯示應(yīng)該背光？白天受光影響如何？顯示器應(yīng)放在哪里？是否會(huì)阻擋駕駛者的視線？背光彩色的LCD4、最佳路線（1）是否需要文字表達(dá)？是否可用開(kāi)關(guān)設(shè)置或觸摸屏模擬鍵盤(pán)輸入目的地？如果輸入目的地，數(shù)據(jù)庫(kù)中不含此地址如何處理？（2）規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)：最快行程最短距離最多或最少的高速公路不同的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)需要地圖數(shù)據(jù)庫(kù)中的不同屬性及在算法中定義不同的評(píng)價(jià)函數(shù)。5、輸出語(yǔ)言和視覺(jué)指示語(yǔ)言系統(tǒng)：是否有音量控制視覺(jué)上：如何指示車(chē)輛的駕駛者“大幅度”或“小幅度”轉(zhuǎn)彎？6、偏離規(guī)劃路段定位子系統(tǒng)提供的位置報(bào)告表明車(chē)輛已不在路段上，需用啟發(fā)式算法來(lái)確定是車(chē)輛定位測(cè)量產(chǎn)生誤差還是車(chē)輛有目的地離開(kāi)道路，?？柯愤?。7、糾正“偏離路線”狀態(tài)系統(tǒng)應(yīng)如何向駕駛者報(bào)警？重新規(guī)劃的路線是以時(shí)間形式，是否需要延長(zhǎng)時(shí)間？9.3.2導(dǎo)航和娛樂(lè)共用部件揚(yáng)聲器可用于聽(tīng)依次引導(dǎo)行駛指令，普通AM/FM廣播或免提蜂窩電話。第10章中心式定位和導(dǎo)航10.1引言實(shí)現(xiàn)中心式定位和導(dǎo)航需三個(gè)高層次功能模塊。無(wú)線通信主機(jī)設(shè)備（服務(wù)器）移動(dòng)設(shè)備（客戶）圖10.1中心式定位和導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中心主機(jī)可提供全雙工導(dǎo)航支持，并基于實(shí)時(shí)交通信息完成交通數(shù)據(jù)融合以提供動(dòng)態(tài)路線引導(dǎo)，由通信網(wǎng)來(lái)提供中心主機(jī)與移動(dòng)設(shè)備間的傳輸通道。系統(tǒng)設(shè)計(jì)三個(gè)主要問(wèn)題：定位和導(dǎo)航功能模塊放置何處定位精度和定位更新頻度無(wú)線通信技術(shù)的選擇各種定位技術(shù)的性能比較：書(shū)P260，表10.110.2自動(dòng)車(chē)輛定位（AVL）自動(dòng)車(chē)輛定位（AVLAutomaticVehicleLocation)系統(tǒng)在特定區(qū)域內(nèi)跟蹤車(chē)隊(duì)的位置并將此信息通過(guò)通信設(shè)施報(bào)告給中心主機(jī)。如調(diào)度中心、交通信息中心或交通管理中心。10.2.1中心控制方式中心式定位系統(tǒng)是利用中心主機(jī)的計(jì)算設(shè)備和通信設(shè)施在特定區(qū)域內(nèi)遠(yuǎn)程定位或跟蹤車(chē)隊(duì)的系統(tǒng)。地圖匹配數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)線通信人機(jī)接口移動(dòng)客戶主機(jī)服務(wù)器圖10.2一般中心式AVL系統(tǒng)（所有定位功能將由中心主機(jī)固定設(shè)施來(lái)完成）TOAAOATDOA智能單元位于中心主機(jī)及通信網(wǎng)絡(luò)10.2.2分布式控制方式分布式定位系統(tǒng)是基于移動(dòng)端上的設(shè)備向中心主機(jī)設(shè)備報(bào)告的信息在特定區(qū)域內(nèi)跟蹤車(chē)隊(duì)位置的系統(tǒng)。各車(chē)輛或移動(dòng)設(shè)備自主來(lái)定位。中心主機(jī)可為各種形式，但無(wú)定位能力。主機(jī)服務(wù)器無(wú)線通信數(shù)字地圖數(shù)字庫(kù)人機(jī)接口地圖匹配定位移動(dòng)客戶圖10.3分布式AVL系統(tǒng)例子：定位部件為車(chē)載GPS接收機(jī)，車(chē)上不安裝地圖數(shù)據(jù)庫(kù)及地圖匹配模塊。移動(dòng)單元采用40字符LCD顯示信息和調(diào)度信息。--顯示器移動(dòng)單元每5分鐘查詢GPS接收機(jī)的位置并在接收到中心主機(jī)消息時(shí)報(bào)告這一位置?；竟ぷ鬟^(guò)程：初始化通信頻道，進(jìn)入輪詢循環(huán)，定期地讀通信頻道的信息。移動(dòng)單元發(fā)送中心主機(jī)：車(chē)輛標(biāo)識(shí)：經(jīng)度、緯度中心主機(jī)發(fā)送到移動(dòng)單元：信息消息：要求移動(dòng)單元返回當(dāng)前位置；調(diào)度消息：左拐彎等。10.3動(dòng)態(tài)導(dǎo)航

動(dòng)態(tài)導(dǎo)航系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)交通信息幫助用戶在道路網(wǎng)中行駛。--又稱(chēng)動(dòng)態(tài)路徑引導(dǎo)。10.3.1中心動(dòng)態(tài)控制方式路遇到智能化模塊放在中心主機(jī)設(shè)備上的系統(tǒng)。中心式動(dòng)態(tài)導(dǎo)航系統(tǒng)依靠多車(chē)輛（系統(tǒng)范圍內(nèi)）路徑規(guī)劃模塊以實(shí)現(xiàn)交通信息引導(dǎo)行駛在路上的車(chē)輛。中心主機(jī)在特定道路網(wǎng)絡(luò)內(nèi)為所有車(chē)輛優(yōu)化各自的路線。中心服務(wù)器數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫(kù)人機(jī)接口路徑接口無(wú)線通信人機(jī)接口定位移動(dòng)客戶圖10.4一般的中心式動(dòng)態(tài)引導(dǎo)系統(tǒng)駕駛員用車(chē)載導(dǎo)航設(shè)備進(jìn)行選擇目的地，通過(guò)無(wú)線通信送到中心服務(wù)器。路徑規(guī)劃最優(yōu)化的路徑數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信送到車(chē)載導(dǎo)航設(shè)備（駕駛員）

注：中心數(shù)據(jù)庫(kù)是綜合了實(shí)時(shí)交通信息的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)。10.3.2典型應(yīng)用：無(wú)線電話呼救系統(tǒng)無(wú)線電話呼救系統(tǒng)提供的服務(wù)；提供定位的應(yīng)急服務(wù)；提供定位的路邊援助；路徑幫助和引導(dǎo)；遠(yuǎn)程閉鎖車(chē)門(mén)；防盜、盜失報(bào)警和盜失車(chē)輛跟蹤；里胎破裂報(bào)警；旅行信息（交通、天氣、加油站、餐飲、旅館等）；免提和聲控移動(dòng)電話或傳呼機(jī)。數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫(kù)人機(jī)接口無(wú)線通信人機(jī)接口定位中心主機(jī)服務(wù)器移動(dòng)客戶圖10.6無(wú)線電話呼救系統(tǒng)的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)中心主機(jī)功能簡(jiǎn)化為具有人機(jī)接口的地圖數(shù)據(jù)庫(kù)和無(wú)線通信接口車(chē)載系統(tǒng)可由控制GPS接收的微機(jī)控制器和無(wú)線通信設(shè)備，如蜂窩收發(fā)機(jī)組成。書(shū)P280

無(wú)線電話呼救系統(tǒng)的車(chē)載設(shè)備RESCL（遠(yuǎn)程應(yīng)急衛(wèi)星蜂窩設(shè)備）按下一個(gè)按鈕，車(chē)上的蜂窩電話自動(dòng)地呼叫服務(wù)中心。并向中心發(fā)送車(chē)輛的標(biāo)識(shí)碼和位置信息。中心接電話或利用地圖數(shù)據(jù)庫(kù)確定車(chē)輛位置，通知援助去救援。當(dāng)然車(chē)載計(jì)算機(jī)還可以與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)，與門(mén)、報(bào)警裝置等相關(guān)。若車(chē)輛被盜，激活一個(gè)報(bào)警器，讓發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)向中心發(fā)送報(bào)警信息、車(chē)輛標(biāo)識(shí)，位置這樣便于分配警力來(lái)抓捕盜賊。應(yīng)用舉例（綜合設(shè)計(jì)）

GPS/GSM車(chē)輛定位系統(tǒng)一、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)管理中心SMS車(chē)載臺(tái)1、車(chē)載臺(tái)的設(shè)計(jì)GSMGPSLCD遙控MCS-518052具體是ATMEL的AT89C522、中心服務(wù)器GSM大屏幕CRTAT89C52：與MCS-51兼容8K字節(jié)flashmemory串口32I/O線3個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器多路功能轉(zhuǎn)換：解決8052只有一個(gè)串口，分時(shí)復(fù)用電平轉(zhuǎn)換：TTL（0-5V）RS232MAX202或1488，1489YaoRXDYaoRXD1(RS232)二、軟件GSM07.07,GSM

07.05GSM07.07AT蜂窩電話指令:AT+CGMI查詢廠家身份AT+CGMM查詢模塊型號(hào)AT+CREG網(wǎng)絡(luò)注冊(cè)AT+CHUP掛機(jī)AT+CPAS電話狀態(tài)解釋?zhuān)篈T+CHUP掛機(jī)檢測(cè)：響應(yīng)：OKAT+CHUP=？執(zhí)行響應(yīng)：OK/ERROR注：例返回OK時(shí)實(shí)際的返回字節(jié)為：13H，10H，4FH（O），4BH（K），13H，10H其中13H為回車(chē)，10H為換行，在每個(gè)響應(yīng)項(xiàng)的前后都有回車(chē)換行符。SMSAT指令（GSM07.05）AT指令功能AT+CSMS選擇SMS服務(wù)AT+CPMS首選信息存儲(chǔ)類(lèi)型AT+CMGFSMS格式AT+CSCASMS服務(wù)中心地址AT+CNMI新SMS指令TEAT+CNMA新SMS回應(yīng)到ME/TAAT+CMGL列SMSAT+CMGR讀SMSAT+CMGS發(fā)送SMSAT+CMSS從SMS存儲(chǔ)器中發(fā)送SMSAT+CMGW寫(xiě)SMS到SIMR中AT+CMGD從SIMR中刪除短信息三、利用AT指令收發(fā)SMS的格式及過(guò)程手機(jī)收發(fā)短信息時(shí)，有兩種格式：文本格式和二進(jìn)制格式（PDU）1、發(fā)送SMSSMS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：短信息服務(wù)中心地址+PDU數(shù)據(jù)AT指令：AT+CMGS=<length>Length為PDU數(shù)據(jù)字節(jié)長(zhǎng)度（不包括服務(wù)中心地址長(zhǎng)度）（1）短信息服務(wù)中心地址：字節(jié)數(shù)+號(hào)碼類(lèi)型+電話號(hào)碼例：139北京短信中心地址：+86138001005000891683108100005FO08表示后面為8個(gè)字節(jié)（不包括08H）91為電話號(hào)碼類(lèi)型：91H145國(guó)際

81H129國(guó)內(nèi)該中心電話號(hào)碼為11位（不包括86），根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)不夠偶數(shù)位后面補(bǔ)F這樣86138001005008613800100500F683108100005F0為8613800100500的壓縮BCD碼（2）PDU數(shù)據(jù)格式SMS類(lèi)型（1B）+SMS參考號(hào)（1B） +目的地址+數(shù)據(jù)協(xié)議（1B）+編碼格式（1B）+有效期（1B）+TPDU數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（1B）+TPDU數(shù)據(jù)SMS類(lèi)型：11HSMS參考號(hào)：59H目的地址：+86139011359330E91683109115339F37個(gè)字節(jié)91H國(guó)際0EH14表示國(guó)內(nèi)電話號(hào)碼為14位（7個(gè)字節(jié)）不包括91H數(shù)據(jù)協(xié)議：0DH編碼格式：00H文本

F5H8位數(shù)據(jù)有效期：0BHTPDU數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：真正所發(fā)數(shù)據(jù)的字節(jié)長(zhǎng)度TPDU數(shù)據(jù)：所傳送的數(shù)據(jù)例如：短信中心地址：139北京短信中心地址：+86138001005000891683108100005F0目的地址：+86139011359330E91683109115339F3（9個(gè)字節(jié)）TPDU：AB41H，42H則length=6個(gè)字節(jié)+目的地址字節(jié)數(shù)+傳送數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)Length=17個(gè)AT+CMGS=17>0891683108100005F011590E91683109115339F300F50B024142<ctrl+z>1AH發(fā)送成功時(shí)：13H，10H+CMGS：（13H，10H，13H，10H，4FH，4BH，13H，10H）+CMGS：

OKOK如果發(fā)送不成功：（13H，10H）+CMS：ERROR：（13H，10H，13H，10H，4FH，4BH，13H，10H）

+CMS：ERROR：

OK2、接收SMS：短信中心地址+SMS類(lèi)型（1B）+源地址+數(shù)據(jù)協(xié)議（1B）+編碼格式（1B）+郵政時(shí)間+TPDU數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（1B）+TPDU數(shù)據(jù)郵政時(shí)間：1001819051920001年10月18日9：1529：00例如：接收到單一條SMS0891683108100005F0040E91683109115339F300F510018190519200024142TPDU數(shù)據(jù)長(zhǎng)度：022個(gè)字節(jié)TPDU數(shù)據(jù)：4142AB對(duì)于短消息而言，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，按8位數(shù)算，對(duì)多可傳送140個(gè)字節(jié)，發(fā)文本字符，最多可傳送160個(gè)字符。最小二乘：LeastsquaresARMAmodel:...視測(cè)值：參數(shù)值：其中矩陣：最小智能運(yùn)輸系統(tǒng)1美國(guó)智能運(yùn)輸系統(tǒng)的發(fā)展研究始于60年代末電子線路導(dǎo)航系統(tǒng)(ERGS:ElectronicRouteGuidanceSystem)80年代智能化車(chē)輛道路系統(tǒng)（IVHS：IntelligentVehicleHighwaySystem)1990年成立IVHS組織1992年制定了“智能運(yùn)輸系統(tǒng)”發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃補(bǔ)充ITS（intelligenttransportationsystem)1994年IVHS更名為ITSAmerica(IntelligentTransportationSocietyOfAmerica)2美國(guó)智能運(yùn)輸系統(tǒng)的研究?jī)?nèi)容7個(gè)基本系統(tǒng)29個(gè)用戶服務(wù)功能(子系統(tǒng))(1)出行和交通管理系統(tǒng)6個(gè)途中駕駛員信息系統(tǒng)線路引導(dǎo)系統(tǒng)出行人員服務(wù)系統(tǒng)交通控制系統(tǒng)突發(fā)事件管理系統(tǒng)排放測(cè)試和污染防護(hù)系統(tǒng)(2)出行需求管理系統(tǒng)3個(gè)出發(fā)前的出行信息系統(tǒng)合乘配載和預(yù)約系統(tǒng)需求管理與運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)(3)公共交通運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)4個(gè)公共運(yùn)輸管理系統(tǒng)途中換乘信息系統(tǒng)滿足個(gè)人需求的非定線公共交通系統(tǒng)出行安全系統(tǒng)(4)商用車(chē)輛運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)6個(gè)

商用車(chē)輛電子通關(guān)系統(tǒng)自動(dòng)化路側(cè)安全檢測(cè)系統(tǒng)商用車(chē)輛管理程序系統(tǒng)車(chē)載安全監(jiān)檢系統(tǒng)商用車(chē)輛交通信息系統(tǒng)危險(xiǎn)品應(yīng)急反應(yīng)系統(tǒng)(5)電子收費(fèi)系統(tǒng)(6)應(yīng)急管理系統(tǒng)2個(gè)緊急通告與人員安全系統(tǒng)應(yīng)急車(chē)輛管理系統(tǒng)(7)先進(jìn)的車(chē)輛控制和安全系統(tǒng)7個(gè)縱向避撞系統(tǒng)側(cè)向避撞系統(tǒng)交叉口避撞系統(tǒng)視覺(jué)強(qiáng)化避撞系統(tǒng)事故前乘員安全保護(hù)系統(tǒng)危險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)自動(dòng)公路系統(tǒng)3歐洲的交通運(yùn)輸系統(tǒng)與ITS的發(fā)展ITS的主要內(nèi)容:(1)交通管理(2)行前信息(3)行程中的信息(4)車(chē)輛控制(5)貨物及車(chē)隊(duì)管理(6)自動(dòng)收費(fèi)1969年交通控制的相關(guān)電子技術(shù)1986年建立歐洲智能道路網(wǎng)1995年P(guān)ROMOTE(ProgramForMobilityInTransportationInEurope)車(chē)輛的交通管理系統(tǒng)和安全系統(tǒng)4日本智能運(yùn)輸系統(tǒng)的發(fā)展4.11973年汽車(chē)綜合控制系統(tǒng)

CACS:(ComprehensiveAutomobileTrafficControlSystem)1984年路車(chē)間信息系統(tǒng)(RACS:Road/AutomobileCommunicationSystem)1987年AMTICS:AdvancedMobileTrafficInformation&Communicationsystem)先進(jìn)的車(chē)輛交通與通信系統(tǒng)1991年先進(jìn)的安全汽車(chē)ASV:Advancedsafetyvehicle1994年日本成立ITS促進(jìn)機(jī)構(gòu)4.2目前主要做的三方面工作汽車(chē)信息和通信系統(tǒng):VICS:VehicleInformationandCommunicationSystem)不停車(chē)收費(fèi)ETC(ElectronicToilCollection)先進(jìn)的道路支援系統(tǒng)AHS(AdvancedHighwaySystem)2001年Smartway和Smartcar促進(jìn)ITS發(fā)展4.3日本ITS體子結(jié)構(gòu)先進(jìn)的導(dǎo)航系統(tǒng)ETC系統(tǒng)安全駕駛支援系統(tǒng)交通管理最優(yōu)化系統(tǒng)道路交通管理高效化系統(tǒng)先進(jìn)的公交系統(tǒng)車(chē)輛運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)行人誘導(dǎo)系統(tǒng)緊急車(chē)輛支援系統(tǒng)5中國(guó)ITS發(fā)展20年代末開(kāi)始交通控制電子設(shè)備80年代引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的交通控制系統(tǒng)90年代建設(shè)交通指揮中心2002年ITS+協(xié)調(diào)指導(dǎo)小組和辦公室成立研究的主要內(nèi)容:交通控制系統(tǒng)交通監(jiān)視系統(tǒng)交通管理系統(tǒng)交通信息動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)交通誘導(dǎo)系統(tǒng)交通運(yùn)輸安全報(bào)警系統(tǒng):GPS/GIS闖紅燈違章監(jiān)視系統(tǒng)駕駛員考試系統(tǒng)交通事故快速勘察系統(tǒng)電子收費(fèi)系統(tǒng)6ITS未來(lái)發(fā)展方向(1)協(xié)調(diào)ITS的綜合性(2)ITS的集成性(3)ITS的標(biāo)準(zhǔn)性(4)降低ITS應(yīng)用成本7經(jīng)濟(jì)效益:減少交通擁擠和行車(chē)延遲減少交通事故的發(fā)生率和死亡率社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益增加能源消耗減少,污染程度降低8ITS標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)體制,ISO1992年成立TC204工作組推動(dòng)城市,郊區(qū)及高速公路一體化的智能交通的發(fā)展,第一次全體會(huì)議于1993年在美國(guó)華盛頓召開(kāi)ISO/TC204下設(shè)16個(gè)工作組,分別如下:第一組體系結(jié)構(gòu)由英國(guó)及ISO牽頭第二組質(zhì)量及可靠性要求由美國(guó)及ISO牽頭第三組TICS(交通信息與控制系統(tǒng))數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)日本及ISO牽頭第四組:車(chē)輛及設(shè)備的自動(dòng)識(shí)別,挪威及ISO牽頭五組:車(chē)輛電子收費(fèi),荷蘭及ISO牽頭六組:貨物運(yùn)行管理,美國(guó)及ISO牽頭七組:商業(yè)車(chē)輛通行管理,加拿大及ISO牽頭八組:公共交通及應(yīng)急處理,加拿大及ISO牽頭九組:集成的交通信息管理與控制,美國(guó)及ISO牽頭十組:出行者信息系統(tǒng),澳大利亞及ISO牽頭

十一組:引導(dǎo)與導(dǎo)航系統(tǒng),英國(guó)及ISO牽頭十二組:十三組:十四組:車(chē)輛與道路的報(bào)警與控制系統(tǒng),德國(guó)及ISO牽頭十五組:DSRC(專(zhuān)用近距離通信)在TICS中應(yīng)用,日本及ISO牽頭十六組:廣域網(wǎng)通信的協(xié)議及接口,美國(guó)及ISO牽頭KalmanFilter考慮線性離散時(shí)間定常隨機(jī)系統(tǒng):(KF-1)(KF-2)其中,狀態(tài)觀測(cè)為常陣，

W(t)和v(t)是零均值,方差各為θ和R的獨(dú)立白噪聲:

(1)(KF-3)(2)初試狀態(tài)X（0）獨(dú)立于W(t)和V(t),且(KF-4)Kalman濾波問(wèn)題是：基于觀測(cè)[y(k),y(k-1),…y(1)],求狀態(tài)x(j)的線性最小方差估計(jì)值，它極小化性能指標(biāo)：對(duì)j=K,j>k或j<k，分別算為Kalman濾波器，預(yù)報(bào)器或平滑器。卡爾曼濾波器能用來(lái)融合多傳感器的測(cè)量結(jié)果，提供系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)的估算和系統(tǒng)未來(lái)狀態(tài)的預(yù)測(cè)。式中，K（k+1）稱(chēng)為濾波增益陣，

式中，為一步預(yù)測(cè)誤差的協(xié)差陣而，為濾波誤差的協(xié)方差陣Kalman濾波器是一種推算法:P0P(1/0)P(1/1)P(2/1)…

X0X(1/1)X(2/2)…Y(1)Y(2)

測(cè)量得到(KF-8)(KF-8)(KF-7)(KF-9)K(1/1)(KF-9)(KF-7)K(2/2)^^(KF-6)例已知離散時(shí)間隨機(jī)狀態(tài)標(biāo)量方程式中,

相互獨(dú)立,試求最優(yōu)濾波誤差的方差陣P(k/k)(k=1,2,3,4);并求定態(tài)值解:計(jì)算結(jié)果:KP(K/K-1)K(K)P(K/K)00010011250.8913.40238.400.7210.80335.800.7010.57435.800.7010.55由(ex-1),(ex-2)和(ex-3)補(bǔ)充:數(shù)據(jù)融合(多傳感器信息融合技術(shù))(informationfusion)or(datafusion)1.引言多傳感器信息融合技術(shù)不論在軍事領(lǐng)域還是在民事領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注,70年代末80年代初美國(guó)戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)視,自動(dòng)飛行器導(dǎo)航,機(jī)器人,遙感,圖象處理,模式識(shí)別和復(fù)雜工業(yè)過(guò)程控制等領(lǐng)域.

多傳感器數(shù)據(jù)融合:指對(duì)不同知識(shí)源和傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合,以實(shí)現(xiàn)對(duì)觀測(cè)現(xiàn)象更好地理解.1傳感器1傳感器2冗余信息互補(bǔ)信息圖DF-1多傳感器融合示意圖傳感器之間的冗余數(shù)據(jù)增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性,傳感器之間的互補(bǔ)數(shù)據(jù)擴(kuò)展了單個(gè)的性能.

多傳感器融合系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn):1)提高系統(tǒng)的可靠性和魯棒性,2)增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可信任度,3)增強(qiáng)系統(tǒng)的分辨能力,4)擴(kuò)展時(shí)間上和空間上的觀測(cè)范圍.

數(shù)據(jù)融合,一門(mén)跨學(xué)科的綜合信息處理理論,涉及到系統(tǒng)論,信息論,控制論,人工智能和計(jì)算機(jī)通信等領(lǐng)域和學(xué)科.與經(jīng)典信號(hào)與信息

處理理論存在著本質(zhì)的區(qū)別,不同之處在于數(shù)據(jù)融合所處理的多傳感器信息更具有更為復(fù)雜的形式,而且可以在數(shù)據(jù)層,屬性層和決策層等不同信息層次上體現(xiàn).2數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)的處理模型(JDL)目標(biāo)評(píng)估數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)信息源威脅評(píng)估總過(guò)程評(píng)估態(tài)勢(shì)評(píng)估源預(yù)處