智能交通系统05_通信与导航.ppt

1、智能交通系统中的通信，其重要组成部分是高级交通信息系统ATIS高级旅客信息系统。交通系统中的通信包括三种模式：(1)局域网通信；(2)道路车辆通信；(3)车际通信；区域内通信、交通管理监控系统和收费系统内的通信。区域内沟通可分为行政机关内部沟通和辖区内沟通。管理机构内部通信主要是公用电话网和局域网；管辖范围内的通信主要是有线数据通信；辖区内通信主要采用：1)同步数字通信网；2)异步传输模式技术；车辆之间的通信(RVC)，交通控制中心和车辆之间的通信。实现方法是：(1)蜂窝无线电话；(2)调频广播，发送道路交通信息；(3)专用集群无线通信；车对车通信(IVC)是指车辆之间的通信，以协调车辆的运行

2、，确保安全和高效率。蜂窝无线电话；专用集群无线通信；区域交通信息网络，应用领域：收费管理数据传输；公路管理业务传输；紧急语音传输；高速公路运营视频监控信息传输；交通信息多业务网络解决方案使用专用通信线路来完成不同信息的传输，这是低效的。语音、数据和视频监控系统集成在一个多业务的广域网交换网络通信平台中：各种接入都具有高服务质量、良好的可扩展性和可靠性、高效率；例如：京沪高速公路有13个通信站(8个收费站、4个服务区站和1个通信中心)，采用20芯光缆和同步光纤数字传输系统(SDH STM-1)。光纤接入网和程控交换形成综合业务通信系统；中心配有光线路终端；12个无人站使用光纤综合业务接入网设备；

3、传输速率为STM-1(155.5兆位/秒)，自愈环由四根光纤组成。监控数据包括监控中心数据和监控外场设备数据。通信系统在每个站的综合业务接入网中提供足够的接口。监控数据以模拟模式传输，并由调制解调器转换。收费数据包括：收费中心数据、收费站数据和车道数据；收费站和收费中心之间的数据传输是通过数据通道进行的。收费站和收费中心通过路由器与通信系统相连；在全省计费联网中，路由器应该有两个端口，一个连接到计费中心，另一个连接到省计费中心。收费图像传输：在收费站安装摄像头；摄像机图像和控制信号被传输到相应的收费站和收费/监控中心；视频信号和控制信号经复用光收发器复用后进入光纤。道路车辆与车辆之间的通信，使

4、用各种无线方式进行无线通信：专用网络和公共网络；专用网：集群系统的无线集群实际上是一个多信道中继(转发)系统，它自动共享信道，并在此基础上将小组(组)集合成大组(组)，并具有故障处理等功能。集群通信系统具有信道利用率高、服务质量好、呼叫阻塞率低、专用呼叫、系统智能化程度高、具有交换功能和与PSTN互联等优点。多种数字集群系统，目前国际电信联盟推荐的最具代表性的数字集群通信系统，欧洲的： LIPOL，欧洲电信标准协会的TETRA美国摩托罗拉公司的IDEN；北美的项目25(2 5)；无线数据通信系统及其应用(公网)、中国移动GSM、GPRS、短信等中国联通CDMA、车辆管理与监控：车辆定位与导航；

5、车辆管理和监控信息系统；车辆识别。车辆管理和监控的必要性当人均收入达到800美元时，汽车有必要充分利用智能交通系统来发挥道路的作用。交通安全案件和交通事故急剧增加，特别是盗窃和抢劫机动车辆的案件。根据公安部门的数据，自1993年以来，中国的汽车盗窃和抢劫案件每年增长26%。应用高科技技术监控车辆，可以有效加强车辆调度管理，防止盗窃和抢劫。车辆管理与监控功能：(1)车辆定位与跟踪，行程路线规划与导航：实时定位与跟踪车辆；给出确定的起点和终点的最佳行驶路线；(2)信息查询：向用户提供关于旅游景点、酒店、医院和其他地面物体的查询；(3)调度指挥：监控车辆运行状态，进行管理、调度和指挥，并与移动目标对

6、话；(4)紧急援助：为处于危险或事故中的车辆提供紧急援助；车辆定位导航的主要技术：1)全球定位系统是目前车辆定位导航的主流；2)由加速度计和陀螺仪组成的惯性导航系统速度快、精度高，但存在误差积累效应；3)航位推算。使用指南针、速度计、里程表和转速表来测量车辆的距离、速度和方向，也存在累积误差；4)地图匹配。利用数字地图辅助导航，提供准确的定位信息；5)地形射频(TRF)。使用操作区域的信号杆接收射频信号，以确定车辆的具体位置；6)信号极。在道路上使用红外、微波和射频仪器接收车辆信号并确定车辆位置；在高速行驶的动态环境中定位导航，注意多普勒频移的估计方法；应选择12信道多信道接收机，接收的卫星数

7、量将增加一倍，定位噪声将减少3，从而提高定位精度；天线应为有源天线，带有前置放大器和频率转换级，以提高增益；惯性导航使用陀螺仪、加速度传感器和其他设备。陀螺仪用于确定检测参考平面，加速度积分用于获得速度，然后积分用于获得位移，从而定位。优点：它不依赖地面设备，而且有一个参考平面，可以确定加速度，速度，位移，方向等参数。缺点：陀螺仪价格昂贵，多次积分运算误差大，累积误差较大。在隧道、高层建筑等中行驶时，跟踪航位推算(自主导航)。汽车与卫星失去联系，速度可以通过传感器检测，行驶距离可以通过操作直接计算；汽车高速行驶时，轮胎会变形，由速度计算出的距离是错误的，应予以纠正；为了确定汽车的位置，需要用陀

8、螺测量汽车的运动方向和角速度；由于使用了多种传感器，系统将各种传感器的数据融合成一个综合表达式进行计算，这就是航位推算法。当信号质量良好时，信号与估计的定位信息之间的差异可以被发送到卡尔曼滤波器以估计估计的定位误差并对其进行校正；当信号被阻断时，系统将自动进入计算；基于全球定位系统/惯性导航系统/数据挖掘的车辆定位导航技术是一种集全球定位系统跟踪定位、地图匹配显示和自主导航于一体的信息融合技术。该系统可有效实现车辆监控和调度，也可用于安全报警。汽车定位导航系统、监控中心、监控服务器和通信模块(代理):1)与短信网关(或GPRS通信网关)交换数据。2)从短信中提取火车站发送的信息，并将监控终端发

9、送的命令格式转换为短信格式。3)利用TCP/IP协议完成与对等体的数据交换。PE解释器模块：车载终端和监控服务系统之间的协议和数据格式转换。监控终端接口功能监控终端接收并处理监控服务器返回的定位信息，在地理信息系统电子地图上实时显示车辆的当前位置和状态，实现对车辆的定位监控；实现车辆的指挥调度、救援、各种数据的查询和统计等。地理信息系统功能模块：1)地图操作；2)地图测量；3)地图选择等。安全监控模块：监控车辆(如报警信息等。)以确保车辆的安全。1.监控管理：车辆的呼叫、点名、投票和重点监控；2.区域设防：车辆矩形报警区域的设置；电子围栏的设置。3.车辆偏航警告路线的设置。车辆平台设置和控制模

10、块设置车辆平台的参数并控制车辆。它包含两个子模块：1)车载电台设置：包括呼叫设置、预设短信、密码设置和号码设置；2)车辆控制：包括断油、断电和监控。车载导航系统(车载站和车载终端)，全球定位系统模块GM-x205，通用L1频率，c/a代码，12通道更新率1Hz精度位置： 25米无速度： 0.1/秒无速度：采集冷启动： 90秒热启动： 40秒热启动： 15秒再采集100秒速度3360 500米/秒运行温度-20至75工作湿度和VTG天线内置配线架重量115克，全球定位系统模块GM-X205(续)，全球移动通信系统模块西门子TC35，TC35的基本性能参数TC35的主要特点和技术指标包括以下几点(

11、详见表1):(1)频段：双频段EGSM900和全球移动通信系统1800(全球移动通信系统电话2)； (2)支持数据、语音、短信和传真；(3)高集成度(5415毫米36毫米6185毫米)；(4)重量为：18克；(5)电源电压为：单电压为313515伏；(6):的波特率可以是300bps115kbps，自动波特率是418115kbps；(7):空闲功耗小于315毫安，语音为300毫安；(8)温度范围为：正常操作是-20。55.存储空间是-30。85.(9)模拟输入模块电压为： 3V/118V。TC35数据格式短消息控制模式：块，基于at命令的分组数据单元，基于AT命令的文本。AT命令参数命令行以“

12、AT”开始，以回车结束。命令集格式 AT命令格式测试命令AT CXXX=？在CXXX读取命令？CMGC指令功能的短信相关指令在CMGD发送短信指令，删除CMGF的SIM卡存储器中的短信，选择短信信息格式：0-PDU；1-短信CMGL在CMGR的SIM卡中列出短消息在CMGS读取短消息在芝加哥全球移动通信系统发送短消息在芝加哥全球移动通信系统向CMSS的SIM卡存储器写入短消息在CNMI的m存储器中发送短消息在CPMS显示新接收的短消息在CSCA选择短消息存储器短消息中心地址在芝加哥全球移动通信系统选择蜂窝广播消息在芝加哥移动通信系统设置短消息文本模式参数在芝加哥移动通信系统选择短消息服务， 汽

13、车导航系统软件框图、坐标转换和地图匹配全球定位系统定位数据采用美国国防部开发的WGS-84坐标系，国内地图绘制一般采用54北京坐标系或1980 Xi坐标系的高斯平面投影。 因此，要在电子地图上准确显示全球定位系统定位点，必须进行坐标投影变换。在全球定位系统测量和应用中，通常使用坐标系。有两种常用的坐标系：地球坐标系和天体坐标系。公共坐标系地球坐标系：它可以看作是随着地球自转而固定在地球上的坐标系。天体坐标系：以天体为参照，它与地球自转无关，所以描述卫星的运行很方便。地球坐标系分为地心坐标系、地心坐标系和两种表示法：地心空间直角坐标系和地心大地坐标系。地心坐标系以地球的质心为原点。1.地心直角坐

14、标系的原点与地球的质心重合，z轴指向北极，X轴指向格林威治子午线平面与地球赤道的交点e，y轴垂直于X轴在地心大地坐标系中，地球椭球体的中心与地球的质心重合，椭球体的短轴与地球的旋转轴重合，大地纬度b是穿过空间点p的椭球体法线与椭球体赤道面XOY之间的角度。地球的经度l是椭球子午面ZOP与穿过地平面的格林威治子午面ZOX之间的角度，地球的高度h是从椭球点到穿过点p的椭球法线上的点p的距离，并且远离椭球中心的方向是正的。参考中心坐标系下的大地测量通常选择参考椭球作为基本参考平面，但参考椭球的中心通常与地球的质心不重合。参考椭球原点位于地球的质心附近，通常称为地球参考中心坐标系或简称为参考中心坐标系

15、。它又分为同心空间直角坐标系和同心大地坐标系，分别类似于地心空间直角坐标系和地心大地坐标系。WGS-84坐标系WGS-84是地心大地坐标系。坐标系的定义和椭球参数如下：坐标系的原点在地球的质心，Z轴指向BIH1984.0(国际时间局，1984)定义的CTP(协议地球极)方向；x轴指向BIH1984.0的零子午线平面和CTP赤道的交点；y轴和ZX轴构成右手坐标系。其主要参数如下：1 .长半轴。2.地球(包括大气)的重力常数。3.正常二阶谐波系数。4.地球自转的角速度。WGS-84椭球的扁率可以计算为。中国1954年的大地坐标系北京坐标系和1980年的Xi坐标系都是同心坐标系。1.1954年，北京坐标系BJ-54采用了前苏联的克拉索夫斯基椭球。BJ 54坐标系的椭球参数为：长轴为6378245，扁率为1/298.3。按照BJ 54坐标系进行测绘存在一些问题。(1)参考椭球只有两个参数，长轴误差大；(2)椭球参考轴方向不清晰；(3)椭球面与中国大地水准面不重合，东部高程异常达65；(4)点坐标精度不高且不均匀。因此，有必要重新建立一个更加科学和先进的