论无线网络技术在智能交通系统中的应用

苏舟

【摘 要】无线网络是一种融合短程无线通讯技术、逐渐被用于智能交通系统等需要数据采集与检测的相关领域。可为智能交通系统的信息采集提供一种有效手段，可监测路口各个方向上的车辆，根据监测结果，改进简化、改进信号控制算法，提升通行速率，减少城市拥堵，提高交通效率。

【关键词】无线网络；智能交通系统；技术应用

一、系统设计

（一）设计目的

2014年，云南省人民政府出台了《关于城市优先发展公共交通的实施意见》（云政发〔2014〕48号），提出“1、推行智能服务管理，由省交通运输厅牵头建设全省统一的集出行查询、运营调度、运行监控、站点和停车场（站）管理、应急处置于一体的城市公共交通综合信息平台，实现智能化公共交通服务，提升行业整体服务水平。到2015年，全省公交车辆安装GPS车载终端实现全覆盖。2、‘一卡通服务，各级城市人民政府要加快建设城市公共交通移动支付系统，力争到‘十二五末建成‘一卡通统一结算平台，并加快推广普及‘一卡通在城市公共交通、轨道交通、出租汽车等交通方式中的应用，方便乘客出行，逐步实现跨城市域‘一卡通的互联互通”。在此环境下，开展无线网络技术在智能交通系统中的应用研究迫在眉睫。本文拟通过对云南省昆明市的实际研究分析，设计一个依赖城市现有公交网络，基于GPS提供路况信息、公交站牌预报，并能进行交通信号灯的实时控制、交警指导、最佳路径推荐、大屏显示、短消息提醒等的智能交通系统。同时结合云南省“七彩云南智慧出行”系统，推进城市公共交通与其他运输方式间的信息共享和互联互通工作，通过行业公开标准接口支持公共交通以及与公路、民航、火车等其他交通形式的信息交换共享，拓展城市公共出行信息发布手段，实现在铁路、民航、公路运输枢纽和场站实时发布综合运输运营动态信息，为公众提供全方位的出行信息服务。

近年来，国内外学者对智能交通系统的研究较多，取得了一定成果。然而国内的科研成果大多集中在公交监控管理领域，目的是提供公共交通信息的发布与控制，在智能分流、智能控制和干预上稍显不足；而实际运营的城市交通网络，大多以安装在路口的高清探头、设在监控中心的大型监控设备为基础收集路况信息，然后进行堵情分析，其缺点是人力、物力等各方面开支较大、系统分析代价较高。我单位一直从事公路、桥梁的科研、设计、检测及汽车运用，计算机技术和交通工程等方面的研究，在公路建设和智能运输领域拥有较高的专业技术水准和一支高水平的科研队伍，本人开展无线网络技术在智能交通系统中的应用，为云南省交通运输行业的发展提供理论基础及强有力的技术保障，也为全国提供借鉴的经验。

（二）总体设计

主控中心可将分流解堵信号发送到交警手持设备，指导交警排堵，也可按照道路优化方案直接控制交通信号灯以疏导交通，通过短消息模块将路况信息发布到全市司机手机上，将实时路况信息显示到设置在全市主要路段的显示大屏上，并将相关服务提供到Internet上，从而达到指导公众选择路径、提高路网利用率的目的。

二、硬件设计

（一）公交车模块设计

公交车模块主要是根据GPS测量出位置、速度等信息，并通过无线方式发送到ITS主控中心，公交车模块是主控中心主要的数据来源。公交车系统涵盖城市主要交通网络，而且线路稳定，所以通过公交车收集数据经济、有效、可靠，较之高清探头的定点方式，其具有成本低、易于安装、覆盖面广的特点。

嵌入式微控制器是公交车模块的核心。一方面对GPS接收模块收到的GPS定位测速信息进行处理打包，并将位置、速度等数据通过无线通信模块发送到主控中心；另一方面，对无线通信模块从主控中心收到的信息进行处理后交LED显示模块、语音提示模块使用。

（二）公交站牌模块设计

公交站牌模块用于公交车站，通过LED显示本站各线路公交车的预计到站时间等信息。无线通信模块用来接收从ITS主控中心发送来的路况信息、公交车辆运营信息等。

（三）显示大屏模块

本模块设计类似于公交站牌模块，不同之处在于显示大屏并非安装在公交车站，而是放置在全市主要路段，供公众了解当前全市主要的路况信息以及该大屏所在位置附近的路况信息。通过它达到指导交通、分流疏导的目的。

（四）其他设备接入

目前我国很多地区的公安、交警、消防都配有专用手持设备或通信设备。本系统利用现有设备，并在此基础上进行功能扩展设计。

1.交警手持设备：交警通过手持设备与ITS主控中心相连，主控中心根据交警所在位置，将路况信息、解堵优化方案等显示给交警，指导交警指挥交通。

2.交通信号灯：每一个交通信号灯的时间设置，都可能影响车流的急缓，影响道路交通的畅通。所以，ITS主控中心可以直接將分析优化的解堵方案显示为某个或某几个信号灯的控制。通过主控中心的数据来进行相关交通信号灯的设置是非常高效的。

3.特殊通道设备：为119消防车、120急救车、110警车等开设的特殊通道设备。这些车辆具有很强的时间约束性，晚一分钟，损失就不可想象。当前的车辆让行制度无法避免消防车、急救车运行途中因闯红灯等原因出现交通事故，而且一旦遇堵，这些车辆也无法前进。

4.短消息模块：根据实时路况情况，将主要线路信息发送给出租车、本市私家车车主，目前武汉等地已开展此服务，有很好的指导分流作用。

三、ITS主控中心软件设计

ITS主控中心是本系统的核心所在，它接收来自公交车模块的信息，结合GIS地图信息，通过分析处理，形成路况信息、最佳路径推荐、道路优化排堵方案等，ITS主控中心采用经典三层架构设计，即分为表示层、逻辑层和数据层。

表示层主要负责显示应用，这里主要包括通过Internet接入的公众浏览器访问、公交车模块的车载应用、公交站牌信息显示、显示大屏显示、短消息提醒，还包括交警手持设备、特殊通道设备等的接入应用以及信号灯控制等。

逻辑层是三层架构的关键，该层通过数据层获取数据资源，完成整个系统所需的业务逻辑计算能力，并为表示层提供服务。其核心是通过通信模块进行数据收集与处理，形成路况信息，并依据路况信息形成优化排堵方案、两地之间最佳路径等。

四、系统功能实现

（一）数据收集分析功能实现

数据收集功能主要是从公交车模块收集位置、速度等信息以供ITS主控中心分析路况信息，并据此形成道路优化方案、最佳路径推荐等功能，是其他分析应用功能的基础。

（二）道路优化功能实现

道路优化功能主要是为防堵排堵设计，依据路况信息进行动态分析，采取遗传算法进行路况优化，并按照优化结果通过信号灯控制、交警手持设备通知、显示大屏显示、短消息提醒等方式疏导人流、车流，也将实时信息发布到Internet以及公交站牌。

（三）其他功能实现

运行时间预测功能主要是根据数据库中的即时路况信息、当前车辆的速度及历史速度数据，结合GIS数据库的路程信息，计算出公交车运行到下一站所需的时间。

最佳路径推荐是根据GIS数据库的地图信息，在运行时间预测功能的基础上，结合用户提供的约束条件等，根据优化算法计算出时间、路程长度不同的多种组合方案供用户选择。

五、结束语

综上所述，无线网络技术应用在交通信号控制领域既灵活又方便，组网型式也多样，基本不受环境的影响。甚至可以在移动交通指挥车上借助无线网络对路口交通信号进行控制。

【参考文献】

[1]陈轶博.智能视频监控系统的设计与实现[D].大连海事大学，2008.