智能交通系统通信与导航.pptx
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1、区域内的通信区域内的通信交通管理监控系统和收费系统的内部的通信。交通管理监控系统和收费系统的内部的通信。区域内的通信又可分为管理机关内部通信和管辖区域内的通信又可分为管理机关内部通信和管辖领域内的通信。领域内的通信。管理机关内部通信以公用电话网及局域网为主;管理机关内部通信以公用电话网及局域网为主;管辖领域内的通信以有线数据通信为主;管辖领域内的通信以有线数据通信为主;管辖领域内的通信主要采用:管辖领域内的通信主要采用:1)同步数字体通信网同步数字体通信网(SDH);2)异步传递方式异步传递方式(ATM)技术;技术;第1页/共77页路车之间的通信路车之间的通信(RVC)交通控制中心与车辆间的通
2、信。实现方式有交通控制中心与车辆间的通信。实现方式有:(1)蜂窝网无线电话;蜂窝网无线电话;(2)FM调频广播调频广播,发送有关道路交通信息;发送有关道路交通信息;(3)专用集群无线通信;专用集群无线通信;车车之间的通信车车之间的通信(IVC)车车之间的通信车车之间的通信,协调车辆的行驶协调车辆的行驶,以保证安全和高以保证安全和高效。效。(1)蜂窝网无线电话;蜂窝网无线电话;(2)专用集群无线通信;专用集群无线通信;第2页/共77页区域内交通信息网络区域内交通信息网络应用领域:应用领域:收费管理数据传输;收费管理数据传输;公路管理业务传输;公路管理业务传输;应急话音传输;应急话音传输;公路运营
3、视频监视信息传输;公路运营视频监视信息传输;交通信息多业务网络解决方案交通信息多业务网络解决方案分别采用专用通信线路完成不同信息的传输:效率分别采用专用通信线路完成不同信息的传输:效率低。低。将话音、数据和视频监视系统集成为多业务广域网将话音、数据和视频监视系统集成为多业务广域网交交换网络通信平台:各种接入的服务质量高,扩展性换网络通信平台:各种接入的服务质量高,扩展性和和可靠性好,效率高;可靠性好,效率高;第3页/共77页实例:京沪高速公路实例:京沪高速公路共共13个通信站(个通信站(8个收费站,个收费站,4个服务区站,个服务区站,1个通信中个通信中心)心)全路铺设全路铺设20芯光缆,采用同
4、步光纤数字传输系统(芯光缆,采用同步光纤数字传输系统(SDHSTM-1););光纤接入网与程控交换一起组成综合业务通信系统;光纤接入网与程控交换一起组成综合业务通信系统;中心配备光线路终端;中心配备光线路终端;12个无人站采用光纤综合业务接入网设备;个无人站采用光纤综合业务接入网设备;传输速率为传输速率为STM-1(155.5Mbps)并通过并通过4根光纤构成自根光纤构成自愈环;愈环;第4页/共77页监控数据包括:监控中心数据、监控外场设备数据。监控数据包括:监控中心数据、监控外场设备数据。通信系统在各站综合业务接入网中提供足够的接口。通信系统在各站综合业务接入网中提供足够的接口。监控数据以模
5、拟方式传输,由监控数据以模拟方式传输,由MODEMMODEM进行转换。进行转换。收费数据包括:收费中心数据、收费站数据及车道数据;收费数据包括:收费中心数据、收费站数据及车道数据;收费站与收费中心之间的数据传输通过数据通道传输;收费站与收费中心之间的数据传输通过数据通道传输;收费站和收费中心通过路由器与通信系统连接;收费站和收费中心通过路由器与通信系统连接;在全省收费联网时,路由器应有在全省收费联网时,路由器应有2 2个口,一接收费中心,个口,一接收费中心,一接省拆帐中心一接省拆帐中心。收费图象传输:收费站设置摄象机;摄象机图象和控制信收费图象传输:收费站设置摄象机;摄象机图象和控制信号传到相
6、应的收费站及收费号传到相应的收费站及收费/监控中心;视频信号和控制监控中心;视频信号和控制信号经复用光端机复用后,进入光纤。信号经复用光端机复用后,进入光纤。第5页/共77页路车之间与车车之间的通信利用各种无线方式进行通信利用各种无线方式进行通信无线通信:无线通信:专网与公网;专网与公网;专网:集群系统集群系统无线集群实际上就是多信道中继无线集群实际上就是多信道中继(转发转发)系统系统,自动共享信自动共享信道,并在此基础上集小群道,并在此基础上集小群(组组)为大群为大群(组组),具有故障处理具有故障处理等功能。等功能。集群通信系统具有信道利用率高、服务质量好、通话阻集群通信系统具有信道利用率高
7、、服务质量好、通话阻塞率低、通话具有私密性、系统智能化程度高、具有交换塞率低、通话具有私密性、系统智能化程度高、具有交换功能、可与功能、可与PSTN互连等优点。互连等优点。第6页/共77页几种数字集群系统几种数字集群系统目前国际电信联盟推荐的最具代表性的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数字集群通信系统:欧洲的欧洲的TETRAPOLTETRAPOL欧洲电信标准协会的欧洲电信标准协会的TETRA;TETRA;美国美国MOTOROLAMOTOROLA公司的公司的iDEN;iDEN;北美的北美的AProject25(AProject25(2 5);2 5);第7页/共77页无线数据通
8、信系统及其应用无线数据通信系统及其应用(公用网公用网)中国移动GSM、GPRS、短信等中国联通CDMA第8页/共77页车辆管理与监控:车辆定位与导航;车辆管理与监控信息系统;车辆识别;第9页/共77页车辆管理与监控的必要性车辆管理与监控的必要性当人均达到当人均达到800美元时美元时,汽车工业将有突变增长汽车工业将有突变增长,家庭逐家庭逐渐形成汽车购买力渐形成汽车购买力;当人均达到当人均达到1000美元时美元时,汽车的千人拥有量将达到汽车的千人拥有量将达到20辆辆,汽车生产进入高速增长期;汽车生产进入高速增长期;2000年我国人均超过年我国人均超过830美元美元,按照发达国家的发展按照发达国家的
9、发展规律规律,“十五十五”期间正是汽车大量进入家庭的时期期间正是汽车大量进入家庭的时期,如果有如果有1%的家庭买车的家庭买车,全国大约需要全国大约需要300104辆辆,此时千人汽车保有量此时千人汽车保有量约约25辆。辆。需要充分利用需要充分利用ITS发挥道路的作用。发挥道路的作用。第10页/共77页交通治安案件和交通事故剧增,特别是盗、交通治安案件和交通事故剧增,特别是盗、抢机动车的案件,据公安部门反映,抢机动车的案件,据公安部门反映,93年以来,全年以来,全国汽车被盗、被抢案件每年以国汽车被盗、被抢案件每年以26%的发案率递增。的发案率递增。应用高科技技术实现对车辆的监控,可以有效的加应用高
10、科技技术实现对车辆的监控,可以有效的加强对车辆的调度管理及防盗防劫。强对车辆的调度管理及防盗防劫。第11页/共77页车辆管理与监控的功能:车辆管理与监控的功能:(1)车辆定位跟踪、出行路线的规划导航车辆定位跟踪、出行路线的规划导航:实时定位跟踪车辆;对确定的起、终点,给出最佳行驶路线;(2)信息查询信息查询:为用户提供旅游景点、宾馆、医院等地物的查询;(3)调度指挥调度指挥:监测车辆运行状况、进行管理、调度指挥,与移动目标通话;(4)紧急援助紧急援助:对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助;第12页/共77页车辆定位导航的主要技术:1)1)全球定位系统GPS.GPS.是当前车辆定位导航的主流;
11、2)2)惯性导航系统INSINS(Inertial Navigation System).由加速度计和陀螺仪组成,速率高、精度高.但有误差积累效应;3)3)航迹推算(自律)DRDR(Dead Reckoning).利用罗盘仪、速率仪、里程仪、转速计,测出车辆的距离、速度和方位,同样有累积误差;4)4)地图匹配MMMM(Map Matching).用数字地图(DM)辅助导航,提供精确的定位信息;5)5)地面无线电传呼TRFTRF(Terrain Radio Frequency).使用运行区域内的信号标杆接收无线电频率信号,确定车辆的具体位置平;6)6)信号杆SPSP(Signal Pole).利
12、用道路上的红外线、微波、RF仪器.接收车辆信号,从而确定车辆位置;第13页/共77页定位导航定位导航在高速行驶的动态环境中定位在高速行驶的动态环境中定位,注意对多普勒频移注意对多普勒频移的估算方法的估算方法;应选用应选用12通道的多通道接收机通道的多通道接收机,接收的卫星数目接收的卫星数目增加增加1倍倍,定位噪声就会降低定位噪声就会降低3,从而提高定位从而提高定位精度;精度;天线应选用有前置低放大器和变频级的有天线应选用有前置低放大器和变频级的有源天线源天线,以提高增益以提高增益;第14页/共77页惯性导航采用陀螺仪、加速度传感器等设备。以陀螺仪确定检测基准平面,以加速度积分求得速度,再积分求
13、得位移,从而定位。优点:不依赖地面设备,又有基准参考平面,可以确定加速度、速度、位移、方向等多种参数。缺点:陀螺仪价格昂贵、多次积分运算误差大、累计误差更大。第15页/共77页航迹推算(自律导航)航迹推算(自律导航)在隧道、高层楼群等地段行驶时在隧道、高层楼群等地段行驶时,汽车与卫星失汽车与卫星失去联系去联系,可用传感器检测出车速可用传感器检测出车速,通过运算直接求通过运算直接求出行驶的距离;出行驶的距离;汽车在高速行驶时轮胎会变形汽车在高速行驶时轮胎会变形,用转速求出的距用转速求出的距离有误差离有误差,应进行修正;应进行修正;为确定汽车的位置,还须用陀螺测量汽车的运为确定汽车的位置,还须用陀
14、螺测量汽车的运动方向和角速度;动方向和角速度;第16页/共77页第17页/共77页由于使用了多种传感器由于使用了多种传感器,在系统中对各种传感器的数据进行融合在系统中对各种传感器的数据进行融合,融合成综合的表达式融合成综合的表达式,进行进行计算,这就是推算定位法。计算,这就是推算定位法。当信号质量较好时当信号质量较好时,可以信号和推算定位信息的差值可以信号和推算定位信息的差值,送至卡尔曼滤波器中送至卡尔曼滤波器中,估估算出推算定位的误差算出推算定位的误差,加以修正加以修正;当信号被遮挡后当信号被遮挡后,系统会自动进入推算;系统会自动进入推算;第18页/共77页GPS/INS(DR)/DM合定位
15、导合定位导航航基于基于GPS/INS(DR)/DM的车辆定位导航技术的车辆定位导航技术,是一种集是一种集GPS跟踪定位、地图跟踪定位、地图匹配显示和自主导航(匹配显示和自主导航(INS或或DR)于一体的信息融合技术。该系统能够有)于一体的信息融合技术。该系统能够有效地实现车辆监控和调度,还可用于安全报警等。效地实现车辆监控和调度,还可用于安全报警等。第19页/共77页第20页/共77页第21页/共77页汽车定位导航系统汽车定位导航系统车载导航 系统GPS定位信息 监控中心车载导航 系统GPS定位信息移动通信移动通信第22页/共77页监控中心系统操作界面GIS平台安全监控服务器用第23页/共77
16、页监控服务器通信模块(Agent):1)与短消息网关(或GPRS通讯网关)进行数据交换。2)从短消息中提取车台发来的信息,将监控终端下发的命令格式转换成短消息格式。3)采用TCP/IP协议,完成与PE之间的数据交换。PE PE 解释程序模块:车载终端与监控服务系统之间协议及数据格式的转换。监控终端接口功能模块 完成车载终端与监控终端的交互。第24页/共77页监控终端接收和处理监控服务器返回的定位信息,并在GIS电子地图上实时显示车辆的当前位置、状态等信息,实现车辆的定位监控;实现车辆的指挥调度、救援、各项数据的查询、统计等。GIS功能模块:1)地图操作;2)地图量算;3)地图选择等。安全监控模
17、块:对车辆进行监控(如报警信息等),以保障车辆的安全。1.监控管理:车辆的呼叫、点名、轮询、重点监控;2.区域设防:车辆矩形报警区域的设置;电子栅栏的设置。3.偏航设防:车辆偏航报警路线的设置。车台(车载台)设置及控制模块对车台参数进行系统的设置和对车辆的控制。它包含两个子模块:1)车台设置:包括通话设置、预置短消息、设置密码、号码设置;2)车辆控制:包括断油、断电、监听。第25页/共77页车载导航系统(车载台、车载终端)第26页/共77页GPS模块GM-X205GeneralL1frequency,C/Acode,12-channelUpdateRate1HzAccuracyPosition
18、:25mwithoutS/AVelocity:0.1/secwithoutS/AAcquisitionColdstart:90secWarmstart:40secHotstart:15secReacquisition100msecVelocity:500m/secOperationTemperature-20to+75OperatingHumidity5%to95%PrimaryPower+3.8V8VDCPowerConsumption105mAPCInterfaceRS232ProtocolNMEA0183WGS-84GGA,GLL,GSA,GSV,RMC,andVTGAntennaBui
19、lt-inpatchWeight115g第27页/共77页GPS模块GM-X205(续)第28页/共77页GSMGSM模块-西门子TC35TC35第29页/共77页TC35TC35的基本性能参数TC35 TC35 的主要特性与技术指标包括以下几点(具体见表1 1):(1)(1)频带:双频EGSM900EGSM900和GSM1800(GSM Phone 2+)GSM1800(GSM Phone 2+);(2)(2)支持数据、语音、短消息和传真;(3)(3)高集成度(5415mm36mm6185mm)(5415mm36mm6185mm);(4)(4)重量:18g:18g;(5)(5)电源电压:单一
20、电压313313515V515V;(6)(6)波特率:可选300bps300bps115kbps,115kbps,自动418418115kbps115kbps;(7)(7)电流消耗:空闲小于315mA,315mA,语音300mA300mA;(8)(8)温度范围:正常操作-20-20+55,+55,存放-30-30+85+85;(9)SIM(9)SIM 电压:3V/118V:3V/118V。第30页/共77页TC35TC35的数据格式短消息的控制模式:BlockBlock、基于ATAT命令的PDUPDU、基于ATAT命令的TextText。AT AT 命令参数命令行以“AT”开始,以回车结束。命
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