gps在交通工程中的应用.doc

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1、GPS在交通工程中的应用目 录摘要IIIAbstactIV1.绪论12.GPS概述22.1 GPS系统发展历史22.2 GPS 定位系统的组成及基本原理32.2.2 地面监控部分42.2.3 用户部分43.GPS在交通工程中的应用方向43.1提供出行路线的规划和导航53.2车辆跟踪53.3 交通指挥73.4 信息查询73.5 紧急援助74.GPS在交通工程中的应用现状84.1.GPS 在车辆定位与导航中的应用84.2.GPS 车辆导航系统的发展84.3 GPS 与车辆导航系统94.3.1 车辆定位技术104.3.2 GPS 车辆定位系统硬件设计114.3.3 基于GPS 导航技术的电子地图12

2、4.3.4地图匹配技术125.车载GPS 系统的应用实例135.1 私用车辆的外出旅行135.2 运输车队的管理和调度145.3 对车辆的安全防护145.4 公交车辆的调度和管理155.5 在120 急救中的应用155.6 GPS 在公安警车中的应用165.7 在出租车中的应用166.全国部分省份安装使用GPS和行驶记录仪的基本情况176.1云南省车载GPS的应用情况176.2贵州省汽车行驶记录仪的推广应用情况176.3四川省GPS动态汽车行驶记录仪的推广应用情况187.经验及问题的总结和相关法规的制订198.结论21致 谢22参考文献23GPS在交通工程中的应用摘要随着GPS全球定位导航技术

3、的不断发展，其应用领域也在不断拓宽。目前，我国城市化进程正处于一个高速发展的过程，而道路交通工程的建设在城市化进程中处于十分重要的地位。如何研究出一种方法来对交通工程的建设进行指导和后期的管理与维护，成为能否实现城市化的一个重要因素。GPS技术在交通工程中的应用已经取得不错的研究成果，在国民经济的诸多领域和人们日常生活的许多环节都得到了有效利用。本论文将重点对GPS技术在交通工程中的应用做一个全面的概述，将对应用过程中积累的经验进行总结，并对出现的问题和应该注意的法律法规方面问题进行探讨。关键词：GPS/交通工程/ITS/车载导航系统/应用Application of GPS in Traff

4、ic EngineeringAbstactWith the GPS global positioning and navigation technology continues to evolve, its field of application has also been widened. At present, Chinas urbanization process is in a process of rapid development, the construction of road traffic engineering is a very important position

5、in the process of urbanization. How to come up with a way to guide the construction of the traffic engineering and management and maintenance of the late, whether urbanization is an important factor. The application of GPS technology in Traffic Engineering has achieved some good results in many area

6、s of the national economy and peoples daily lives many areas have been effectively utilized. This paper will focus on the application of GPS technology in Traffic Engineering to do a comprehensive overview of the experience of the application process, summarize, and to investigate the problem and yo

7、u should be aware of the laws and regulations.Keywords: The GPS /Traffic Engineering/ITS/Car Navigation System/Applications1.绪论自二十世纪六十年代开始，西方发达国家即着手进行全球导航和定位技术的研究。最初，对其研究主要出于军事要求，其中，美国的“民兵（MX）巡航导弹系列”即第一次成功使用了导航和定位技术。但是由于技术和成本的因素，导航和定位技术的应用方向和领域仍存在很大的局限性。随着时代的发展和科技的进步，具有小型化、轻型化、低廉化的导航和定位技术的设备不断被研发生产和

8、发展改进，导航和定位技术逐渐成熟，慢慢步入消费市场，被广泛认知和接受，并逐步应用到其他行业和领域，衍生出新的实用功能，为人们的日常生活带来许多便利，改善了人们的生活方式。但是，其在交通工程方面的应用仍出于初级阶段，主要功能仅仅是引导和疏通。七十年代初，美国起步研究应用于车辆诱导导航的技术系统。所谓导航技术，即利用已有数据的分析，科学规划路线，将目标体从出发点引导至目的地，其中车辆诱导导航系统，即利用GPS技术测量并计算出车辆的实时位置和运动情况，收集数据并进行分析，整合成有效信息提供给驾驶员或自动驾驶仪，用以实现车辆的正确操纵或控制。当时美国提出了一种电子路径引导系统（ERGS），该导航系统具

9、有无线路径引导能力，它是一个以短距离作为其形成由中央动态路径引导功能的导航系统的基本出发点的信标网络；但是，由于资金和技术的限制，此项技术没有最终实现。 八十年代，研究者开始全面投入导航系统的研发，无线电通讯技术和计算机技术的进一步发展为导航系统提供了更多的技术支持，各发达国家先后开发了多种导航系统，如CARIN 系统、EVA 系统、LOREN 系统、OMEGA 系统、RACS 系统和AMTICS 系统等。到了九十年代，美国国防部于1995年4月27日正式宣布全球定位系统已具备完全的工作能力。卫星定位技术的不断完善，GPS作为新一代的卫星导航定位系统，已在军事、交通运输、测绘、高精度时间比对及

10、资源调查等领域中得到了广泛应用，其在交通工程中的应用也开始崭露头角，各种民用导航接受设备的问世标志着GPS定位导航技术真正的进入民用市场，车辆导航系统自此得到迅速发展。长期以来，我国在交通工程方面一直着力探究和发展GPS技术与实践结合的方法和案例，取得了不错的成果。目前GPS技术在交通工程中的应用已经处于深入和广泛运用的阶段。一些大城市已经开始将GPS技术应用到日常生活中的交通运输和道路工程方面，例如与市民息息相关的出租车、公交车服务、物流配送、汽车导航设备等相关行业已经与GPS技术良好结合，实现了许多改变人们生活方式的新功能，其中包括利用GPS对车辆进行定位和跟踪，提供相应导航等服务、实现车

11、辆的调度和管理，保证车辆分布的合理性，提供以最快的速度来满足人们的乘车需求，并能减低能源消耗，一定程度上降低运行成本。尤其车辆导航方面的应用，GPS技术更是扮演着重要角色。通过GPS导航定位系统，我们可以收集实时交通路况数据，并建立一个基于这些数据的实时交通路况信息发布电台，实时准确地发播城市各项交通信息，为出行车辆提供参考；更为优化的是可以利用相应的车载设备，接收GPS定位信息，通过结合配套的电子地图以及实时的交通路况信息，自动优化最佳行驶路线，并提供车辆的自主导航。 其他方面，例如在航空运输过程中，可以利用GPS等接收设备，帮助驾驶员能过准确的选择着陆时机和路线，在停靠时使飞机排列紧凑，提

12、高场地利用率，并正确引导飞机进离场，保证各方面的安全。综上所述，GPS技术在交通工程中的应用越来越广泛，特别是在物流配送、汽车导航定位及城市交通管理等方面的应用给人们的生活带来了极大的便利，需要我们不断的去探索和发展，更多地服务整个人类社会。2.GPS概述2.1 GPS系统发展历史二十世纪五十年代开始，出于对军事目的的考虑，美国军方决定开始研究卫星导航定位系统。当时首先研发的第一代卫星导航定位系统称为子午卫星系统（Transit），它是由美国海军主导研发和管理的卫星导航系统，子午卫星系统是利用多普勒测量的方法来对特定目标进行导航和定位的。但是，子午卫星系统存在一次定位所需时间过长、不是一个连续

13、的、独立的卫星导航系统、作业效率和定位精度偏低等局限性，并不能满足各个兵种的使用需求，所以在该系统投入运行后不久，美国各军兵种即开始进行相应的研究工作，力图设计和开发出适合于自己使用的卫星导航定位系统，其中美国海军提出的Timation计划和美国空军提出的621B计划在当时产生重大影响。为提高效率，保证各军种对导航定位系统利用的共通性和合理性，缓解之间的矛盾，美国国防部于1975成立了专门负责新一代卫星导航定位系统的设计、组建、管理等项工作的部门，即联合计划局（Joint Program Office，JPO）。同年，JPO在吸取、借鉴之前对导航定位系统的研究成果上提出了一个更加全面科学的综合

14、性方案，并将该方案命名为NAVSTAR/GPS(NAVigation System with Timing And Ranging/Global Positioning System)，简称GPS。该方案的设计内容是将24颗卫星发射到太空，并放置在互成120度的三个轨道上，以保证每个轨道上有8颗卫星，意味着地球上任何一点任何时刻均能同时观测到6到9颗卫星。由于资金问题，GPS计划又修改为将18颗卫星分布在互成60度的6个轨道上，但是这一修改使得卫星的可靠性很难得到保障。后来在1988年又对计划进行了最终的修改：21颗工作星和3颗备用星工作在互成60度的6条轨道上，这就成了GPS卫星目前所使用的

15、工作方式。经过20年的努力，该系统终于建成并投入运行。目前，GPS作为新一代的卫星导航定位系统，已在军事，交通运输、测绘、高精度时间比对及资源调查等领域中得到了广泛的应用。随着国际和国内形式的变化，美国政府不断对自己的GPS政策作出调整，以最大限度地维护其国家利益。20世纪80年代末90年代初以前，美国、苏联两个超级大国为争夺世界霸权而展开激烈的争夺，这一时期美国的GPS政策主要反映了美国国防部的立场，重点关注维护国家安全，使GPS带有很重的军事色彩。其具体措施是实施SA政策和AS政策。自20世纪末开始，随着国际形势的变化，美国政府的GPS政策发生了一些新的变化，变得更为开放，自此，卫星导航定

16、位系统在军事和民用的各个领域发挥着越来越大的作用。2.2 GPS 定位系统的组成及基本原理GPS全球定位系统主要由GPS卫星、地面监控部分和用户终端三大部分组成。2.2.1 GPS卫星GPS卫星由实验卫星和工作卫星两类卫星组成，总数为24颗。其外形主体为圆柱形，两侧安装有能自动对日定向的太阳能帆板，通过吸收太阳光转化成能量存储在太阳能电池中，以提供工作用电。卫星上配备的原子钟可以随时为卫星提供高精度的时间标准。为了能实现由地面控制系统来控制卫星调整运行轨道，卫星上还装有燃料和喷管。GPS卫星的基本功能是：接收通过地面控制系统发回的导航电文并存储起来，然后将测距码和导航电文进行二进制相位调制后通

17、过载波发送给用户接收设备，并且可以按照地面控制系统发出的指令进行轨道和卫星钟的调整，还可以修复设备故障和启用备用件来保证整个系统的正常运行。2.2.2 地面监控部分地面监控部分由主控站、监测站、注入站以及通信和辅助系统组成。主控站主要负责管理、协调地面监控系统中各部分的工作；根据各监测站送来的资料，计算、预报卫星轨道和卫星钟改正数，并按规定格式编制成导航电文送往地面注入站；调整卫星轨道和卫星钟读数，当卫星出现故障时，负责修复或启用备用件以维护其正常工作。无法修护时，调用备用卫星去顶替它，维持整个系统正常可靠地工作。监测站的主要功能是：对视场中的各GPS卫星进行伪距测量；通过气象传感器自动测定并

18、记录气温、气压、相对湿度等气象元素；对伪距观测值进行改正后再进行编辑、平滑和压缩，然后传递给主控站。注入站是向GPS卫星输入导航电文和其他命令的地面设施。注入站能将接收到的导航电文存储在微机中，当卫星通过其上空时，再用大口径发射天线将这些导航电文和其他命令分别“注入”卫星。通信和辅助系统主要是负责数据传输以及提供其他辅助服务。2.2.3 用户部分用户部分由用户及GPS接收机等仪器设备组成。GPS接收机通过接收、处理、量测GPS卫星信号来进行导航、定位、定轨、授时等项工作。GPS接收机的类型很多，根据用途可分为导航型接收机、测量型接收机、授时型接收机等。3.GPS在交通工程中的应用方向随着GPS

19、技术的日趋成熟，其在日常生活中得到了越来越广泛的应用。在人们生活水平不断提高，社会车辆逐渐增多的情况下，如何更为合理科学地进行交通管理，为人们出行提供便利，为车队调度提供参考信息，这成为GPS技术在交通工程中需要深入研究的应用方向。目前，GPS技术在交通工程中应用提供多个方面的功能。3.1提供出行路线的规划和导航出行之前，在相关导航设备中输入起始点和目的地，导航设备便能提供一条从出发点到目的地的优化路线，并且设备中相应的程序会记录这一数据，建立一个道路数据库，以便下次出行提出参考依据。在行驶过程中，导航设备能够实时显示自身目标在导航路线中的位置，有的导航设备自带语音提示系统，在目标需要变更路线

20、或在交叉路口等复杂地形时给与语音提示。一旦目标偏离预定导航行驶路线，系统会提示已偏离导航路线，并提示如何回到预定路线上。更为优化的设备会自动分析当前行驶路线数据并提供另外一条导航路线，使目标始终在导航路线内。3.2车辆跟踪将GPS定位技术和电子地图相结合可以实时显示出车辆的实际位置，通过屏幕对车辆进行实时跟踪。在数据方面，历史数据存储、轨迹查询、运营数据上传、电招、调度、自动报站等，在监测方面，可以监测车辆移动和超速报警等。此项功能主要应用于企业单位用车管理，物流运输监控调度，汽车租赁车辆跟踪，私家汽车防盗定位等方面。3.3 交通指挥交通指挥中心可以通过GPS卫星地图和各车辆GPS定位系统发回

21、的各项数据来对各个区域的车辆的运行状态进行监测，并将统计数据通过信息中心发送到各车载GPS系统，帮助驾驶员自助选择合适路线。也可对拥堵地段车辆进行合理调度，改善交通状况。3.4 信息查询为用户提供材料的标准，如旅游景点和酒店的医院和其他数据库用户所需查询的电子地图。查询的数据可以被写入语言和图片的形式，电子地图上显示其位置。同时，监控中心可以利用监测控制台在该地区的任何目标的位置，并以数字形式在控制中心的电子地图上显示车辆信息查询。3.5 紧急援助GPS定位监控管理系统的车辆在危险或意外紧急援助的情况下。监控电子地图可显示求助信息和报警目标，规划最优援助方案，并声光报警提醒值班人员进行紧急治疗

22、。4.GPS在交通工程中的应用现状4.1.GPS 在车辆定位与导航中的应用上世纪70 年代开始，西方国家开始进行车辆定位与导航AVLN（AutomaTIc Vehicle LocatiON and Navigation）的研究。对于智能交通系统（ITS）来说，首先应解决的基础环节就是AVLN。自1995 年以来，包括中国科技大学GPS实验室在内国内众多研究机构开始对GPS 车辆定位与导航系统的研究，该系统以其定位的精确性、易实现性、较低的实施成本、设计与安装的相对独立性，获得业内的广泛认可，处于一个迅速发展的时期。4.2.GPS 车辆导航系统的发展作为一项高新技术，在铁路、空运及海运等领域GP

23、S定位导航系统一直扮演着重要角色，在提高相关行业的效率、降低运行成本和提供安全保障方面，该技术起到了关键性的作用。随着GPS 全球定位系统技术的不断发展和日趋成熟，在交通工程方面的应用也在逐渐地深入和普及，正处于一个良性发展阶段。在私家车、公交、出租、客运等方面，GPS车载定位系统已经投入使用并取得良好效果。对于交通拥挤的现象，GPS提供了有效的解决思路。借助于GPS全球定位系统研发设计的车载GPS定位导航系统能够收集相应的交通数据，从而为科学的规划和管理交通提供了信息支持。GPS全球定位导航系统具有全天候、全球覆盖的高精度定位服务，通过GPS接收机能够实时获取相关的信息，并对信息进行处理和分

24、析，以确定车辆的位置、速度和时间等各项信息。在国际上，日本东芝、丰田等公司在汽车定位导航方面的研究出于世界领先水平。例如1991年日本东芝公司研发的一款可视化的显示屏GPS接收机，能够在屏幕上显示沿途的商店、旅店和医院等实体设施的信息，帮助驾驶员准确的判断路线信息和查找目的地。1994年索尼也研发推出一款与电子地图相结合的车载导航系统，其GPS接收机具有8个通道，将它与以CD-ROM格式的地图及信息数据库相结合，并且该系统能自动接受由无限电台发射的调频无线电广播交通路况信息。在此环境下，奔驰、本田、丰田等汽车界的大腕也都争相研制属于自己的车辆导航信息系统，力图占领和拓展车辆导航信息服务市场。其

25、中美国的克莱斯勒公司设计研发了一种依赖于GPS的车辆定位导航系统，即使失去信号，该系统也可根据内部数据，借助罗经和记程计工作，为车辆继续导航提供依据。在公共交通服务方面，法国的威斯汀豪斯公司率先将导航系统应用在巴黎的公共汽车系统中，来完成相应的车辆调度等工作。4.3 GPS 与车辆导航系统智能交通系统ITS是在信息通信技术基础上发展而来的交通运输管理系统，其将人、车、路三者紧密结合、协调管理、统一安排，能在大范围内全方位发挥实质作用，具有实时、准确、高效的特点。该系统运用信息通讯技术、信息收集处理技术等高新的科研技术，在交通运输网络中为管理者和道路使用者提供有效的交通信息和便捷服务，缓解交通压

26、力，进一步提高道路的交通运输能力。GPS技术的应用使得智能交通系统ITS获得了更多的技术支持，特别是在车辆定位导航上的应用，近年来发展迅速，市场不断扩大，更加贴近人们的日常生活，带来了巨大的经济效益和社会效益。根据数据统计，车载导航的应用已经成为GPS应用的最大领域。随着人们的物质生活水平的不断提高，汽车已然成为部分人出门的首要代步工具，成为生活中不可分割一部分。但是随着车辆数目的增加，原有的交通能力能否承受住巨大车流量的考验不得不成为我们需要思考的问题。实际上许多大城市的城市交通拥堵情况已经十分严重，无论是人们的出行还是交通的管理都带来了极大的影响。再者，对于出行路线不确定时，如何准确快速的

27、到达目的地是每一位驾驶员头痛的问题，他们不知道准确的路线，不知道何处可以停车，在道路网错综复杂的情况下，迷路和走错路的情况经常发生，对于个人来讲这不仅带来了出行的困难，又浪费了宝贵的时间；对于公共交通来讲这无疑又增加了交通的压力。车辆导航系统诞生后为解决这些困难和矛盾提供了十分有效的方法。车辆导航系统就像一个对于道路状况无所不知的领航员，它时刻提醒着驾驶员什么时候转左什么时候掉头，指引驾驶员正确的行驶在预定路线上，按时准确地到达目的地。不过，光有导航系统还不足以提供全面的、更为人性化的导航服务，需要将GPS导航与电子地图有机结合起来，例如将电子地图展示在显示屏上，然后将通过GPS定位获取的位置

28、信息在显示屏上标示出来，并显示实时位置与目的地之间的路线参考，在行驶过程中用箭头标示行驶方向，并提示应该朝哪个方向行驶，最终准确到达目的地。目前，市面上许多导航定位系统都具备语音导航的提示功能，如在交叉路口或应该拐弯处提示驾驶员进行操作，在驶入错误路线后语音提示如何回到预定路线。有了语音提示功能后，驾驶员可以无须经常性的查看显示屏了，保证了行驶过程的安全性。导航定位系统的另一个核心功能是具备一个资料信息数据库，该数据库可以预先植入数据，包括沿路设施、交通信号灯等路况信息可以实时地在显示屏上显示，并且该数据库能够收集过往行驶资料，对于纠正系统预置信息和为今后出行提供数据参考起到很大作用。GPS车

29、辆导航定位系统的基本原理，就是通过一个安装在车辆内部的GPS接收器，接受GPS卫星传输回来的数据信息，对机动目标进行全程监控和实时定位，并根据车辆的运行轨迹对其行驶路线进行指导和优化。GPS车辆导航定位系统带来的优势是明显的，其可以帮助驾驶员迅速找到正确行驶路线，选择最优行驶轨迹，缩短行驶时间，准确到达目的地，这也一定程度上降低了能源消耗，进一步保障了行车安全，也对缓解交通拥挤起到了一定的作用。 为了保证GPS车载导航定位系统的正常运转，需要多方面技术的综合配合，包括覆盖全球的GPS导航定位系统、物美价廉且便于携带的GPS接收设备、强大和快速的数据处理和存储系统、范围广且内容详细的电子地图以及

30、无线电通讯网络等配套设施。4.3.1 车辆定位技术GPS车载定位导航系统的基础是定位技术，依靠GPS卫星定位来确定车辆的实时位置，几乎其他所有功能都是根据实时定位来实现。因此，定位的实时性和准确性就显得尤为重要，它的精度直接影响到整个导航定位系统的实用价值和整体性能。鉴于定位技术在车载导航系统中的重要和特殊地位，各个研究机构长期以来一直把它放在重要的位置，研发出高质量、高精度的定位技术成为重点课题。目前市面上所利用的定位技术都是基于GPS开发和研究的，GPS全球导航定位系统作为美国提出并实施的一项首先服务于军方的庞大的技术工程，具备了一切技术上的优势。并且随着今年来GPS技术越来越开放的政策，

31、其在民用领域得到了快速发展，逐渐成为一项被广泛利用的全球性工具。在车辆导航领域，GPS定位技术的高精度和实时性满足了用户功能需求，由此带的实用性在ITS智能交通系统中正发挥着重要作用，因此，基于GPS 的车辆定位导航与管理系统的开发与应用正日益受到国内外各研究机构的高度重视，并将带来巨大的经济和社会效益。4.3.2 GPS 车辆定位系统硬件设计由于应用环境的特殊性，车载定位导航设备的体积应在不影响使用和保证性能的前提下尽可能的小，并且可靠性要尽可能的高。因此，在设计系统硬件的核心部分时应选择嵌入式计算机。计算机技术的快速发展为在众多产品中嵌入微机作为控制器提供了技术上的支持，各类产品随处可见。

32、目前，在PC体系结构被广泛应用的环境下，基于PC开发的软件、硬件、外部设备和相应的开发工具相对于其他体系结构来说都更为丰富，价格上也相对优惠。所以，考虑到降低开发成本、缩短开发周期及降低风险等因素，我们选择将PC体系结构应用于嵌入式应用，事实上这也减少了许多系统维护和技术支持上的麻烦。这一类的计算机设备很多，例如PC/104计算机具备体积小、集成度高等优势，能够提供在体系结构、硬件和软件上与PC 总线的完全兼容，并且其栈接式模块结构紧凑，能够满足嵌入式控制应用的独特要求。为了有效地解决散热问题，PC/104使用了CMOS 器件，降低模块功耗，使工作温度范围控制在0- 700以内；并且其结构排列

33、更加牢固，十分紧凑，所占面积很小，规格为90mm96mm，如此小的体积给安装和携带带来了很大方便；虽然一定程度上减少了产品部件的数量，但是性能却未因此而降低；另一大优点是它是由相关模块构成的系统，直接将模块叠装即可，无需加上机箱和底板；此产品还具有良好的防震抗击等特性。目前PC/104 模块提供了种类繁多的各式构件来应用于构造嵌入式系统，由于具备高集成性和可模块化的特点，它已被多种应用所使用。4.3.3 基于GPS 导航技术的电子地图对于GPS导航定位系统来说，其核心部分除了定位技术和导航服务之外，电子地图也是其重要构成部分。作为用户与导航定位系统的沟通媒介，它结合了通过接收设备接收的导航定位

34、信号数据和自身目标移动范围内的地理状况和特征，将目标的运动直观并动态地展示在出来，可以清晰地对目标进行指导和管理，而用户无须去了解接收设备获取的数据信息的含义，只需读懂电子地图上给出的标示，使用十分简便。另外，电子地图进一步拓展了导航定位系统的性能，它由各种相关软件组成，全方位地实现各种功能，把导航定位系统的潜能最大限度地发挥出来，具有准确、快捷、方便的优点，无须用户进行硬件方面的维护和调整。4.3.4地图匹配技术根据定位技术，我们可以实现对车辆行驶路径的测量，并在电子地图上进行直观显示。然而，无论对于何种定位技术，其功能都有相应的局限性。对于无线电定位导航技术，其外部设备的质量直接影响到它的

35、使用效率，无线网的覆盖面积和定位信号精确度会直接影响其定位精度；而方向探测仪及车速脉冲设备的精度会限制推测导航定位技术的精度，而且随着车辆不断的行驶，其误差也会随着距离的增加而不断累计，误差会逐渐扩大，这些误差也就直接影响了车辆的定位，给定位功能的准确性造成影响。为了确定车辆在电子地图上的位置，地图匹配技术发明解决了这一问题，其具备的自动纠错功能可以有效地避免在定位技术上某些无法克服的局限性。地图匹配技术利用GPS接收设备收集到其运载体在当前情况下分位置信息后，将其与从电子地图数据库中获取的相关信息相匹配，通过算法计算出运载体位置等的偏差信息，并自动对其进行修正，达到准确显示车辆实时位置的目的

36、。对于车辆实时定位的精度来说，地图匹配算法的效果是其是否准确的关键因素，所以，作为影响导航地位产品的最终性能的核心技术，我们应大力研究提高和发展地图匹配技术，通过将GPS、电子地图相结合，利用地图的匹配算法来实现一种理想的全方位组合导航定位技术。5.车载GPS 系统的应用实例对于中国的车载导航项目和交通工程方面,GPS技术刚刚经历了一个快速发展的阶段,目前逐渐地应用到各个领域。在国外，很多国家早期已经开始投入对GPS技术在车载导航系统中的应用的研究,并且取得了相应的成果,技术出于世界领先水平。例如，由加拿大卡尔加里大学主持设计研发的一种基于GPS的动态定位系统，该系统由一台捷联式惯性系统，两台

37、GPS 接收设备和一台微机组成，能够根据接收到的数据来对实际道路的各项线形参数进行测定，以此为基础整理信息来为道路交通管理系统提供参考服务。在城市道路交通管理应用方面，美国首先研制了相关的服务系统，通过对GPS数据和GIS数据的收集和整理，建立相应的道路数据库，该数据库存储了大量的实时数据资料可供分析和处理，包括目标的准确位置、实时路面状况、道路沿路设施等，1995年该系统被正式投入到城市道路交通管理中运行，为改善交通状况，加强交通管理起到了重要作用。对于车辆诱导系统的研究，近年来成为国内外普遍关注的热门领域，西方国家在此方面的研究取得显著成果，研发了各种系统。之前，我们主要依靠对目标的惯性测

38、量以及车轮传感器收集的数据来对车辆位置进行实时地确定，但是，随着GPS技术发展到现阶段的成果，我们可以逐渐利用GPS技术来实现相应的功能。我们可以在城市中建立一到多个用来发射信息的基准站，通过实时的发射数据信息，利用车载GPS接收机接收并进行差分化处理，进一步计算出车辆的实时位置，并且不断在道路网中优化实时位置与目的地之间的路线，最后将最优化路线在电子地图上明确地标示出来，提供信息参考。这样的方式运用在城市车辆诱导中，可以加强交通的管理和指导，为消防、建设、急救、出警的方面的车辆提供有效服务。5.1 私用车辆的外出旅行随着人们物质生活水平的提高，如今私家车已经十分普遍。当人们选择自驾出行的时候

39、，如果对路况信息不熟悉，如何选择正确的行驶路线便成为摆在驾驶员面前的一道难题。GPS车载定位导航系统问世以后，受到了广大司机的大力称赞，这不仅给他们的出行带来便利，更是生活方式的一种变革。通过车载定位导航系统，即使在完全陌生的外部坏境下，也不用担心因找不到路而迷路。出行之前在车载定位导航设备上输入本次出行的起始点和目的地，系统会根据内部原有的存储数据进行分析，进而优化出一条或多条行驶路线供驾驶员参考，路线可能包括最短路线选择、交通最便利路线选择、红绿灯最少路线选择等，用户可根据自身需要选择最终的出行路线。在行驶过程中，该系统还与电子地图相结合，实时地显示出车辆在路线上的位置，并通过语音提示指导

40、驾驶员在复杂路段做出正确判断，并且一旦不小心驶入错误路线，系统或自动提醒如何回到正确路线，或者提供另外一条参考导航路线。目前，更为先进的车载定位导航设备已经进入市场，配套的电子地图上甚至可以实时地显示路线周边的建筑设施，包括酒店、停车场、加油站、医院等地点，便于用户选择，系统也可根据用户指定的搜索目标进行筛选，提供导航路线。5.2 运输车队的管理和调度随着我国电子商务的不断发展，物流行业也迎来了一个发展的高峰期。如何将GPS技术有效的利用到车队的运输和管理中去成为GPS技术应用的一个新的课题。在一个运输车队中，为了提高车队的运营能力和效率，主要是要把握好货物运输和客运运输的合理安排和调度，这样

41、也能有效地节约运营成本和降低能源消耗。通过车载导航系统，我们可以从整体上对车队进行一个全方位的把控，实时地确定各车辆的位置，综合分析接收回来的各项数据，动态地对各车辆的行车路线进行调整，不断地优化行驶路线，合理地调配运输资源，减少人力物力和能源的消耗。并且控制中心可以将具体的运输任务按照车辆的实时位置进行合理分配，制订最优方案来减少车辆的空车运输，进一步提高车队的运输效率。车载导航系统还可以建立一个历史行驶数据库，将车辆过往行驶经过的路线信息存储在数据库中，以便查询历史轨迹，也为今后的运输调度和管理提供数据参考。5.3 对车辆的安全防护目前有些车载导航设备还带有安全防护的功能，进一步保证车辆安

42、全。一方面如果车辆在非正常启动的情况下，系统会做出一系列报警反应，如发射声光信号等，起到吓跑盗窃分子和提醒车主车辆被盗的作用；另一方面，车载报警系统会以各种方式将被盗信息通知个车主和车辆控制中心，并实时地显示被盗车辆的具体位置，配合警务人员快速准确地找到失窃车辆，挽回车主损失。还有一些其他的防盗功能例如将汽车熄火、无法启动等，在很多车载导航设备系统中也被配套使用。5.4 公交车辆的调度和管理随着人口的不断增加和城市规模的日益扩大，近年来大部分城市的公共交通得到了快速发展。为了满足日益增加的客流量，保证交通的畅通性，公交车辆的数量随之增加，发车车次也更加频繁。这样的情况下，无疑加大了交通压力，造

43、成交通拥挤、行车速度缓慢等交通问题，并且发车时间间隔不均匀，没有一个合理的调度，经常发生串车和车次间隔过大的情况，给交通管理带来了很大的难度。如果利用GPS车载定位导航系统，将收集到的实时道路交通状况和行车状态及时地反馈给交通中心的调度人员，从而及时地采取相应的调整措施，合理地安排发车时间，调整发车车次，提高公交车辆的运营效率，从整体上增强城市的交通运输能力。5.5 在120 急救中的应用大家都知道，抢救一个病人的最关键因素就是时间，如何缩短120急救车辆在路途上的行驶时间成为急救病人能否得到有效救治的关键。正常的情况下，在人们拨打120急救电话后，急救车从医院出发到达目的地，所经过的路线都是

44、根据驾驶员的日常经验来确定的，所以在路线的选择上过于主观，如果出现问题，例如走错路、遇到交通堵塞、沿途交通信号灯过多的情况，这会给即使地提供救援带来困难。因此，我们需要建立一个车辆导航系统，在救护车出发之前就精确确定病人所在地，并计算出能够最短时间内到达目的地的线路方案。很多城市的急救中心已经将车辆定位导航系统投入使用，根据报告显示，急救车在装上GPS车载导航定位系统之后，从接到急救电话到救护车目的地在路上所话费的时间平均缩短了3分钟。从医院的中控信息中心可以清楚的显示距离病人最近的可用救护车，从而更加合理地对救援车辆进行调度。并且，医院中控信息中心还能同时与患者家属保持联系。有些情况是路途较

45、远，病人家属在等待过程中不知道你车辆何时能到，焦急中自行打车去到医院，造成车到人走、跑空车的情况。中控中心可以实时将车辆位置信息告知家属，一方面提醒家属等待的时长，在等待期间做一些护理工作，另一方面可以缓解家属等待过程中的焦急心情，5.6 GPS 在公安警车中的应用车载导航报警器一旦检测到车辆被非法启动，会马上触动声光报警器，并且通过信息系统将车辆的各项信息包括车主的姓名、电话等传达给车辆监控中心，接警员通过这些信息与车主联系，确认是否为车辆被盗。如果是假警情则取消报警，一旦确定被盗，则及时与110报警指挥中心联系并报警，并提供车辆的实时位置等信息，帮助警方迅速准确地追回被盗车辆。5.7 在出

46、租车中的应用考量一个城市的现代化水平和文明程度的一个重要方面就是城市的公共交通系统，这其中城市出租车服务占据了主要地位，它的服务质量和效率直接关系到整个交通行业的形象，是一个城市的标志和窗口。随着汽车行业的迅猛发展，公共交通成为城市化过程中最庞大的工程之一，一方面是车辆的急剧增加，一方面是现有的道路交通条件不能满足日益增长的运输需求，这两者之间的矛盾给城市化交通工程带来了很大的困难。因此，在政府不断加快道路交通基础设施建设的同时，如何从车辆本身上寻求一个合理的管理办法，成为能否解决交通管理难的一个重要研究方向。在这样的背景下，将车载GPS定位导航应用到出租车行业，在此基础上大力发展智能交通系统

47、ITS，成为我国交通运输领域发展的重点，获得了各方面的大力支持。根据相关报道，出租车行业也成为城市中的弱势群体，抢劫等恶性刑事案件不断发生，成为危害出租车行业安全的不稳定因素，给出租车司机、乘客及其家人带来了极大伤害，也造成了一定的经济损失。将GPS定位技术应用到出租车行业后，对于保障司机乘客及车辆安全起到了巨大作用。目前手机GPS应用也日渐成熟，将来通过车载GPS系统，司机可以搜寻附近需要打车服务的乘客，并显示乘客具体位置，实现有目的地运营。需要打车的乘客也可通过手机搜寻附近的空车，并发出需求信息给相应的车辆，提高服务的效率和畅通性。6.全国部分省份安装使用GPS和行驶记录仪的基本情况在GP

48、S车载设备的推广和应用方面，我国许多省份都推行了各自独立的政策。这里主要介绍一下云南、贵州和四川三省在推广GPS技术在交通及道路运输工程中的政策措施与经验。云贵川等省份在认真贯彻落实国家正常、要求和文件的基础上，提出了基于自身情况的相应推广方案，要求高度重视并不断加强GPS技术在交通工程中应用，取得了良好效果。6.1云南省车载GPS的应用情况云南省交通厅于2005年8月下发决定，宣布将在在全省道路运输行业“两客一危”车辆上安装GPS安全监控管理系统。根据相关数据，目前云南省已有15477辆营运车辆安装使用了GPS动态汽车行驶记录仪，这其中包含有13170辆客运汽车和1889辆危险品运输车辆，并建成省、市州、企业三级GPS监控管理平台498个。为了规范GPS技术的应用，相关部门制定了云南道路运输GPS安全监控管理系统技术要求试行、云南省道路运输GPS系统安装使用管理办法暂行、云南道路运输GPS安全监控管理系统建设实施意见，并且，为了对实时动态行驶记录仪的安全使用提供法律法规方面的支持，地方立法机构还出台了云南省道路运输管理条例。在全省范围内推行安装行驶记录仪后，重特大交通安全事故