（计算机系统结构专业论文）基于3g的智能交通信息系统的设计与实现.pdf

一j 。 一。 i iirrlif i ji i p iilljiiflfiij y 18 4 4 7 4 9 i f i 一 ； 。i t - n d t e e l l s i i g g e n n t a n t d r a i n m s p p 。l e r m t a e t n i 。t n a t i i o n n 如o r f m a a 3 t i g 。n - b s a y s s e t d e m b yd o n gl i n g s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rg a of u x i a n g n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y m a y 2 0 0 8 麓 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的 研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的 研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作 的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢 = 芷 思。 学位论文作者签名：毒铃 日 期：伽g 7 7 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年团一年口一年半口 学位论文作者签名：毒务 签字曰期：翮g 7 7 v 弦m口习伽 两 轹肌签日虮c一导签 ? j ： i j j 东北大学硕士学位论文摘要 基于3 g 的智能交通信息系统的设计与实现 摘要 随着经济的发展，人口的增加，道路交通运输在人们生活中的地位门益提高。从而 使得交通的拥挤程度加重，交通事故与日剧增，严重影响着社会的经济发展和人民的生 命安全。依靠先进的通信技术、信息技术和电子技术能很好的解决交通拥挤问题。因此 建立一个基于g p s 、g p r s 、g i s 等3 g 技术的智能交通信息系统是非常必要的。 本文主要介绍了一个智能交通信息系统的开发过程。该系统采用b s 与c s 相结合 的体系结构。用m i c r o s o f ts q ls e r v e r2 0 0 5 作为数据库，以n e t 作为开发平台。系统基 于g p s 对车辆信息进行定位，可对车辆实时跟踪，保证信息的及时采集；用g p r s 作 为通信方式；以m a p x 作为本系统的g i s 平台，并在w i n d o w s 操作系统上进行了实现。 该系统实现了车辆卫星定位功能、智能调度管理功能、远程报警功能、语音提示功能、 车辆信息管理及车辆运行同志管理等功能。本系统在很大程度上缓解了交通拥挤和堵塞 的现象，提高了道路通行能力，加大了道路运输安全性。 论文首先介绍了系统的开发背景、社会需求和实现意义。主体部分重点介绍了系统 的设计和实现。设计部分从系统组成、系统功能分析、设计目标、实现思路着手，提出 了系统的总体设计方案，并对系统的功能设计和数据库设计做出了详细的说明。实现部 分重点介绍了车辆j l 【控、车辆报警、g p r s 通信、电子地图和安伞信息管理等功能模块 的实现。论文最后对主要功能模块进行了详细测试，给出了测试方法，并对测试内容和 测试结果作了详细的描述。 关键词：g p s ；g p r s ：g i s ；车载终端；监控中心 1j 0 东北大学硕士学位论文a b s t r a c t d e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fa3 g b a s e do ni n t e l l i g e n t t r a n s p o r t a t i o ni n f o r m a t i o ns y s t e m a bs t r a c t w i t ht h e d e v e l o p m e n to fe c o n o m ya n dg r o w t ho fp o p u l a t i o n ，t h ep o s i t i o no ft h e t r a n s p o r t a t i o ni np e o p l e sl i f ei si m p r o v e di n c r e a s i n g l y h o w e v e r , t h ei n t e n s i t yo ft r a f f i c c o n g e s t i o na g g r a v a t e s ，a n dt h et r a f f i ca c c i d e n t sa r ei n c r e a s e ds e v e r e l y c o n s e q u e n t l y , e c o n o m i cd e v e l o p m e n to ft h es o c i e t ya n dt h ep e o p l e sl i f es e c u r i t ya r ei n f l u e n c e ds e r i o u s l y d e p e n d i n go na d v a n c e dc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n de l e c t r o n i c t e c h n o l o g y ，t h et r a f f i cc o n g e s t i o np r o b l e mc a nb ew e l ls o l v e d t h u si ti sv e r yn e c e s s a r yt o e s t a b l i s ha ni n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e mb a s e do ng p s ，g p r sa n dg i s t h ed e v e l o p m e n tp r o c e s so fa ni n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e mi si n t r o d u c e di nt h i s t h e s i s t h ea r c h i t e c t u r eo fs y s t e mc o m b i n e sb ss t r u c t u r ea n dc ss t r u c t u r e m i c r o s o f ts q l s e r v e r2 0 0 5i sc h o s e na st h ed a t a b a s e ，n e ti sa d o p t e da st h ed e v e l o p m e n tp l a t f o r m v e h i c l e i n f o r m a t i o np o s i t i o n i n gi sa c h i e v e db a s e do ng p s ，t h e r e f o r et h ev e h i c l ec a nb et r a c e d r e a l - t i m e l y , a n di n s t a n t i n f o r m a t i o nc o l l e c t i o ni s g u a r a n t e e d g p r s i su s e da st h e c o m m u n i c a t i o nm o d e ，a n dm a p xi ss e l e c t e da sg i sp l a t f o r m a n do nw i n d o w so p e r a t i n g s y s t e mt h es y s t e mi si m p l e m e n t e d t h ef u n c t i o n so ft h es y s t e mc o n c l u d ev e h i c l es a t e l l i t e p o s i t i o n i n g ，i n t e l l i g e n ts c h e d u l i n gm a n a g e m e n t ，r e m o t ew a r n i n g ，v o i c ep r o m p t ，v e h i c l e i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ta n dv e h i c l eo p e r a t i o nl o gm a n a g e m e n t w i t ht h eh e l po ft h i ss y s t e m ， t h et r a f f i cc o n g e s t i o nc a nb er e l i e v e d ，t h et r a f f i cc a p a c i t yc a nb ei m p r o v e d ，a n dt h et r a f f i c s e c u r i t yc a nb es t r e n g t h e n e dt oag r e a te x t e n t i nt h i st h e s i s ，t h ed e v e l o p m e n tb a c k g r o u n d ，s o c i a ld e m a n da n ds i g n i f i c a n c eo ft h e i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e ma r em e n t i o n e df i r s t l y t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f s y s t e ma r ed i s c u s s e dw i t he m p h a s i s i nt h es y s t e md e s i g np a r t ，e m b a r k i n gf r o ms y s t e m c o m p o s i t i o n ，f u n c t i o na n a l y s i s ，d e s i g no b j e c t i v ea n di m p l e m e n t a t i o nt h o u g h t ，t h eo v e r a l l d e s i g ns c h e m eo ft h es y s t e mi sp r o p o s e d ，a n dt h ef u n c t i o nd e s i g na n dd a t a b a s ed e s i g na r e d e s c r i b e di nd e t a i l i nt h e s y s t e mi m p l e m e n t a t i o np a r t ，t h ei m p l e m e n t a t i o no fv e h i c l e m o n i t o r i n g ，v e h i c l ew a r n i n g ，g p r sc o m m u n i c a t i o n ，e l e c t r o n i cm a pa n ds e c u r i t yi n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ta r ei n t r o d u c e dw i t he m p h a s i s a tl a s t ，d e t a i l e dt e s t i n gi sd o n eo nt h em a i n m o d u l e so fs y s t e m ，t h ee n v i r o n m e n ta n dm e t h o do ft e s t i n ga r eg i v e n ，a n dad e t a i l e d d e s c r i p t i o ni sl i s t e do nt h ec o n t e n t sa n dr e s u l t so ft e s t i n g k e y w o r d s ：g p s ；g p r s ；g i s ；v e h i c l et e r m i n a l ；m o n i t o rc e n t e r - - i i i - l，0j 心 基： k 7 f 卜j 东北大学硕士学位论文目录 独创性声明 摘要 目录 。h 第1 章引言l 1 1 背j 景1 1 2 现状及其发展。1 1 3 目的和意义2 1 4 论文的组织与安排3 第2 章系统分析! ； 2 1 系统的组成及具体功能5 2 2 系统实现的目标6 2 3 系统设计路线和方法7 2 4 系统开发环境8 2 4 1 系统通信方式的选择8 2 4 2 地理信息系统平台的选择9 2 4 3 开发工具的选择1 0 2 5 系统数据流程1 2 2 6 本章小结1 5 第3 章系统设计 3 1 系统总体设计1 7 3 2 系统功能的划分1 7 3 3 主要功能模块设计1 8 3 3 1 车辆监控模块的设计。1 8 3 3 2 车辆报警模块的设计2 0 3 3 3 电子地图功能模块的设计2 0 3 3 4g p r s 通信模块的设计2 1 3 3 5 安全信息管理模块的设计2 3 3 4 数据库设计2 6 3 4 1 数据库介绍2 6 3 4 2 系统e r 图2 8 3 4 3 数据库表结构3 3 3 5 本章小结。3 5 第4 章系统实现。3 7 4 1 车辆监控模块的实现3 7 4 1 1 监控中心解析数据的实现3 8 - i v - 东北大学硕士学位论文 目 录 4 1 2 车辆运行轨迹回放的实现3 8 4 1 3 监控中心发送消息的实现4 0 4 2 车辆报警模块的实现4 0 4 2 1 车载终端向监控中心报警4 0 4 2 2 监控中心向车载终端报警4 1 4 3 电子地图显示模块的实现4 2 4 3 1m a p x 集成技术4 2 4 3 2g i s 基本功能的实现4 4 4 3 3 创建和加载地图的实现4 5 4 3 4 动态轨迹显示4 6 4 4 通信模块的实现4 7 4 4 1 车载终端上传数据并接收命令。4 8 4 4 2 控制中心下发命令4 9 4 5 安全信息管理模块的实现5 0 4 5 1 数据录入模块的实现。5 0 4 5 2 事务提醒模块的实现5 l 4 5 3 信息查询模块的实现。5 2 4 5 4 综合统计模块的实现5 3 4 6 本章小结。5 4 第5 章系统测试。一。5 5 5 1 软件测试5 5 5 2 测试内容5 6 5 2 1 安装测试5 6 5 2 2 界面测试5 6 5 2 3 集成测试5 8 5 2 4 功能测试。5 8 5 2 5 性能测试5 9 5 2 6 安全性测试。6 0 5 3 系统测试6 0 5 4 本章小结6 3 第6 章结论。6 5 6 1 本文工作总结6 5 6 2 进一步展望山6 5 耋寥考文献。6 7 至j 【谢。7 l 攻读硕士学位期间发表的论文和参加的项目一7 3 一弘 东北大学硕士学位论文第1 章引言 第1 章引言 1 1 背景 随着经济的快速发展，交通运输在国民经济和现代社会发展中地位的日益重要，道 路交通运输已经成为最重要的地面运输方式之一。也因此交通的紧张状态不断加剧，世 界各国都存在着不同程度的交通拥挤和堵塞的现象。交通事故与日俱增，环境污染越来 越受到人们的关注，这些都严重影响着社会经济的发展和人民的生活。要解决交通运输 拥挤的主要办法，在很大程度上要靠先进的通信技术、信息技术和电子技术等来满足【1 1 。 智能交通信息系统( i t s ，i n t e l l i g e n tt r a n s f o r m a t i o ns y s t e r a ) 的应用已经成为现代交 通运输体系建设重点和必然。它作为一种解决交通问题的全新方式，在国内外迅速发展 起来1 2 1 。i t s 是一个综合性的网络，它的主要功能体现在交通优化控制、管理调度、快 速反应和救援等方面。而这些都离不开地理空间信息和对移动目标的位置信息获取，因 此g i s ( 地理信息系统) 技术、g p s ( 全球卫星定位系统) 技术在智能交通信息系统中 具有很大的市场潜力和广阔的应用前景。 公共交通是国家交通运输的重要组成部分，公交智能交通运输系统是i t s 的重要组 成部分，而定位技术又是车辆监控系统得基本要求，几乎所有的公交智能交通运输系统 在很大程度上依靠g p s 和g i s 数字地图技术【3 1 。g i s 下的电子地图，为公交智能交通运 输系统提供了一个车辆位置信息的一个形象的可视化表现手段。g p s 定位技术使车辆监 控中的实时跟踪定位成为可能。而通信技术则在g i s 和g p s 之间建立一座数据通信的 桥梁，使得远程监控成为可能。通过准确的定位，配合通信技术以及数字地图，使得公 交智能交通运输系统可以进行实时车辆状态监控、出行路线规划、引导车辆避开拥挤路 段，提高道路通行能力，缓解道路拥挤和堵塞。 1 2 现状及其发展 在当前信息时代的社会中，交通运输的合理调度和管制是一个从实际出发的重要问 题，也是促进社会生产和人类生活的关键环节，一方面需要车辆实时向中心报告自己的 位置；另一方面中心可实时查询各个车辆的位置，以便及时指挥调度或处理突发事件。 g p s 车辆监控系统在我国的发展主要是从9 0 年代初期开始的，至今有十几年的时 间，在这期间g p s 车辆监控系统的发展经历了几次起落。第一次在1 9 9 4 - - 1 9 9 5 年，由 于市场尚未形成，技术尚未成熟，在这一阶段g p s 车辆监控系统的应用没有形成规模。 从1 9 9 9 年开始为第二次浪潮，随着采用g s m 短消息业务作为无线通信手段，系统的瓶 颈通信问题得以解决，g p s 车辆监控系统找到了新的出路并得到长足的发展。从 2 0 0 4 年开始，随着g s m 网络的g p r s 功能的逐步成熟与完善，覆盖面积的扩大，基于 - 1 - 东北大学硕士学位论文第1 章引 言 g p s g i s g p r s 的车辆定位监控系统得到了应用，g p s 车辆定位监控系统有了新的发展， 并在各行业中得到广泛的应用。 g p s 应用的发展方向主要有两个：一是相对独立的自主导航系统，它自备电子地图， 主要是目的地寻找、路径引导、信息查询等一系列功能，这类系统在发达国家得到很好 的应用。二是车辆定位监控系统，该系统在我国的市场需求日益明显，而且也初具规模。 这种系统的应用主要在一些有位置信息需求的行业，如银行、公安、消防、交通、货运 和出租车等行业，已经逐步形成一个需求巨大的市场。 g i s 是一项以计算机为基础的新兴学科，是管理和研究空间数据的技术系统【4 j 。在 计算机软硬件支持下，它可以对空间数据按照地理坐标或空问位置进行各种处理、对数 据有效的进行管理、研究各种空间实体及其相互关系。通过对多因素的综合分析，它可 以迅速的获取满足应用需求的信息，并能以地图、图形或数据的形式表示处理的结果。 在交通行业，道路的规划、设计、管理以及鲜明的地学特征都与g i s 有着天然的联系。 将g i s 技术应用于道路建设和管理中，是高效建设现代化道路的一项重要的基础工程， 是推进道路建设、管理现代化的重要手段之一1 5 j 。 在交通管理中，g p s 导航系统和g i s 电子地图、无线通信网络及计算机车辆管理信 息系统相结合，可以实现车辆跟踪、出行路线规划和导航、信息查询、话务指挥和紧急 援助等许多功能。 1 3 目的和意义 汽车是现代文明社会中与每个人关系最密切的一种交通工具，据统计，仅几个发达 国家的汽车拥有量就达数千万辆，而且我国现在汽车的数量也迅速增多，因此车辆监控、 调度、导航将成为未来全球卫星定位系统应用的最大市场之一。 自1 9 7 8 年中国大陆实施改革开放以来，中国经济始终处于高速发展的轨道中。国 民经济不断提高，人民消费水平也水涨船高。并且随着中国加入w t o ，汽车购买市场 呈现出巨大的潜力。多家世界知名汽车生产厂家涌入中国市场建立汽车生产基地，极大 的提高了中国的国产汽车生产能力，与此同时，在国民收入逐渐提高的基础上，汽车的 价格进一步下降，使得汽车进入中国人民的每一个家庭成为可能。 但是，我国正处于社会主义初级阶段，我国社会治安不容乐观，加之防范手段又十 分薄弱，犯罪分子往往把价值不菲的机动车作为抢劫的对象，广大车主的生命、财产安 全受到威胁，恶性事件的社会影响恶劣。这就使得车主、保险公司和公安部门都在寻求 一种安全快捷而有效的反盗窃、反抢劫车辆的手段。g p s 车辆定位监控系统采用卫星定 位和无线通信，可以准确测定车辆位置发出警报信息。它是当前反盗窃、反抢劫车辆的 最有效的技术手段。另外，随着经济的不断发展，物流产业在我国得到了长足的发展， 如何提高物沛车辆的安全、高效、合理的调运是交通运输的关键。g p s 车辆监控调度系 2 o 一 0 h ， ，飞j 蚕i i 量_ 东北大学硕士学位论文第1 章引言 统能够对物流车辆的调度提供有效的支持，是物流车辆高效运营合理调度的最有效的科 学的解决方案。 因此，将g i s 、g p s 及g s m 、g p r s 无线通信技术应用于车辆监控，对发展我国的 车辆定位和导航产业具有重要的现实意义，并能创造良好的社会效益和经济效益。 1 4 论文的组织与安排 第1 章介绍了智能交通信息系统的发展概况和背景；接着介绍了我国现阶段对智能 交通的社会需求；之后结合我国交通的实际情况，讨论了研究智能交通信息系统的必要 性和意义。最后给出了论文的组织与安排。 第2 章首先提出了系统的组成及具体功能；然后根据北京祥龙客运集团的要求提出 了系统实现的目标；再根据智能交通信息系统的实现目标，分析了本系统的设计路线和 方法；接着介绍了本系统的运行环境、软硬件开发环境、开发工具和后台数据库；最后 根据系统的数据逻辑流向和数据存储，给出了数据流图。 第3 章首先描述了系统的总体设计，提出了模块结构设计应遵循的原则；此后描述 了系统的总体结构，给出了模块层次图；然后对一些重要模块进行了较为详细的描述； 最后根据系统结构和模块做了数据库的总体设计，给出了系统e r 图。 第4 章描述了系统的实现，在系统总体设计的指导下，详细叙述了系统的各个功能 模块的实现，并做了详细的流程图。 第5 章首先介绍了软件测试的目的和测试的注意事项；然后给出了本系统的测试环 境；接着叙述了测试计划，描述了软件的安装测试、界面测试、集成测试、功能测试、 性能测试和安全性测试的内容和目标；最后给出了对本系统主要模块的测试内容、测试 方法和测试结果。 第6 章对本文工作进行了总结，并展望了进一步的研究工作。 4 1卅 d-f。；0口， 东北大学硕士学位论文第2 章系统分析 第2 章系统分析 本智能交通信息系统是为北京详龙客运公司设计和开发的。监控中心的管理人员需 监视各个运行车辆的数据，并向各个移动终端车辆发出短消息指令，监控中心要具备采 集实时数据、在地图上显示车辆当前位置、向各个运行车辆发送短信数据、进行报警分 析等功能。 监控中心将收到的车辆位置信息进行处理，并在电子地图上实时显示出当前监控车 辆的地理位置。监控中心还可以进行车辆的报警处理，完成车辆轨迹回放。车辆运行状 态数据，车辆司机基本数据，车辆基本信息有专门的数据管理。 2 1 系统的组成及具体功能 本智能交通信息系统由移动终端、中心监控软件系统、g p s 、g p r s 和i n t e r n e t 等组 成。如图2 1 为智能交通信息系统详细组成图。 g p ss a t e l l i t e 蛰洛 f研簧 | v _ - 气 f 酾p 叫 v e h i c l em o n i t o rc e n t e r 图2 1 智能交通信息系统详细组成图 f i g 2 1c o m p o s i t i o no fi n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m 监控中心车辆监控系统的功能如下： ( 1 ) 车辆卫星定位功能、“一 用车载终端的g p s 接收机获得车辆位置信息l 哆 ：将车辆的经纬度信息加载在电子 地图上。因此，在车辆行驶中，调度中心、分监控中心及驾驶员可以了解自己的位置情 况，看到运营中车辆的即时位置、时间、轨迹、速度和方向。车载终端通过g p r s 发送 位置信息到调度中心，公司和车队可以在调度中心了解全车队每辆车的上述信息，这些 信息的传递都是通过g p r s 无线通信方式，采用通用接口，因此安装简便，不会对车辆 结构和营运秩序产生影响。 ( 2 ) 智能调度管理功能 车载终端收到定位卫星传来的信g 后，解算出地理位置坐标，当车辆运行、在线路 专鼍- 5 - 东北大学硕士学位论文 第2 章系统分析 两端停靠、收班进场时，都将地理位置信息发送至监控中心；当有调度任务时，监控中 心的调度员向系统输入调度信息，相应车辆会立即收到信息并执行相应的动作，从而完 成整个调度过程；当有特殊情况时( 如紧急报警) ，司机可以按下报警开关，车载终端 将自动向总调中心发出报警信息，监控中心工作人员确认后可向有关部门申请处理；讽 ! 七一一憋啵中心还可以通过发送消息的方式向网内的车辆广播相关信息( 如通知、天气预报等) 。 ( 3 ) 远程报警功能 远程报警功能主要包括：紧急报警、超速报警、区域限速报警、偏离路线报警和远 程断电报警等。紧急报警是在紧急情况下可手动报警立即上报监控中心，监控中心立刻 知道车辆所在的位置及状态；超速报警( 含分段限速) 是在监控中心对车辆设定限速后， 车载监控单元将在车辆违规超速后自动向中心报警并回传车辆位置、速度、航向信息， 并以声音提示司机；区域限速报警是在监控中心对车辆设定禁区后，车载监控单元将在 车辆违规( 驶入禁区或驶离禁区) 后自动向中心报警并回传车辆位置、速度、航向信息； 偏离线路报警，在监控中心对车辆设定行驶路线后，配合监控中心下发的呼叫指令，在 车辆违规( 偏离设定路线指定距离) 后监控中心将自动触发偏航报警。断电报警，在车 载终端外部电源被切断后，终端自动向监控中心上报电源报警。 ( 4 ) 语音提示功能 车辆在运行途中，如果行驶超速或行驶偏离路线等，本系统可进行语音提示。 ( 5 ) 图像传输功能 当关车门后车速达到x x 公里川、时，车载终端自动控制拍摄车内图像并存储，同时 发出新的图片报警通知中心：当关车门后车速达到x x 公里，小时，车载终端自动控制拍 摄车内图像并上传中心；中心还可随时发送命令拍摄并传输车内状态图像，图片格式和 分辨率可以选择。 ( 6 ) 车辆信息管理 包括车辆、驾驶员、承包者和路线等信息的管理，以及车辆年检、尾气检测、灭火 器更新、二级维护等的到期提醒功能。 ( 7 ) 车辆运行日志管理 在数据库中对报警、处警、故障、事故、记录运行和移动目标的运行轨迹等数据进 行详细的记录，方便用户查询。在遇到灭火器即将过期，或车辆险等事务到期时，本系 统可进行提示，直到更新提醒事务的日期。 2 2 系统实现的目标 ( 1 ) 采用基于g s m 通信服鳋网络的g p r s 通信服务、计算机网络、g p s 、g i s 、数 据库等技术和系统设计方案，构建一个通用性较强的大型g p s 定位监控服务系统，对 监控网络中的一切车辆实施动态跟踪、监控和调度管理服务。 6 东北大学硕士学位论文第2 章系统分析 ( 2 ) 为突发事件提供接警、报警、故障排除和急救等服务，提高车辆运行的安全性 和处理突发事件的能力。 ( 3 ) 在保证系统安全的前提下采用国际通用标准的系统规范和传输协议，能较容易 地实现与其它系统的网络连接和资料共享。 ( 4 ) 系统不仅要为普通用户提供服务，还要为特定的专业用户提供特殊服务。 ( 5 ) 系统要具有良好的可靠性和可操作性，使系统能够稳定的运行和方便的使用。 2 3 系统设计路线和方法 为了实现本公共智能交通信息系统的上述功能，并有效地监控和管理车辆，本系统 包括应用层、网络层、业务逻辑层和物理层。图2 2 为系统层次图。 移动终端 b s 客户端 c s 客户端 三；一o t 一心 誉 j 1 y _ 一弋b 、 m e t ：一醴 中心软件 通信车辆管理 g i s w e b n 最务图形界面 应用层 网络层 业务 逻辑层 物理层 数据库g i s 数据库 图2 2 系统层次图 f i g 2 2s y s t e ms t r u c t u r e ( 1 ) 应用层 应用层包括移动终端、b s ( b r o w s e r s e n r c rs t r u c t u r e ) 客户端和c s ( c l i e n t s e r v e r s t r u c t u r e ) 客户端。b s 客户端软件支持报警监视、地图浏览、查询和远程报班发送等。 客户端软件支持车辆定位数据的解析、地图浏览、轨迹回放、向车载终端发送消息、 车辆管理和打印等。 东北大学硕士学位论文 第2 章系统分析 ( 2 ) 网络层 网络层由无线通信网络、i n t e r n e t 、i n t r a n e t 构成。移动终端连接广域通信网络，b s 客户端与i n t e r n e t 相连。 ( 3 ) 业务逻辑层 业务逻辑层主要由中心软件构成，包括通信、车辆管理、g i s 、w e b 服务器和图形 界面。 ( 4 ) 物理层 物理层主要由所有数据库构成。 2 4 系统开发环境 2 4 1 系统通信方式的选择 本系统在车辆上通过g p s 定位，将定位信息传回监控中心的技术方案关系重大， 目前国内外采用的通信方式主要有以下几种： ( 1 ) 无线电台 采用电台方式传送数据需要配备车载电台。g p s 车载终端的定位数据经车载电台的 调制后，由车载天线发射给基站，基站把数据传送给监控中心。 电台方式传送速度比较慢，系统容量小，覆盖面小，并且建立和维护电台基站的成 本很高，不利于推广。 ( 2 ) 卫星通信 g p s 定位信息直接通过卫星电话网传送给监控中心，这种方式的好处是覆盖面广， 基本没有通信盲区【6 1 。但是设备复杂，成本高，适合军用，科学考察等。对于本系统来 说成本过高，不适合运营。 ( 3 ) 数字集群通信 在一个区域设立一系列专用无线收发台，能与此区间内行事的车辆进行通信，收取 车辆的定位信息，发送控制指令。 这种方式实时性好，但是投资很大，如果建立一个能够覆盖全身道路范围的集群网 络需要的投资是数十亿的资金，成本过高，对于本系统也不适合。 ( 4 ) g s m 短信 车载终端通过发送g s m 短信，将定位数据发送到短信中心，然后短信中心将数据 通过专线网络发送到系统的监控中心。 这种通信方式覆盖范围广，容量大，依托移动通信公司的网络，无需自己投资建网。 但是，所有的信息必须通过短信中心中转发，如果要达到高的通信性能，监控中心必须 要向移动通信公司申请专用光纤，投资较大。并且短信数据丢失几率和移动公司服务质 8 眇 基： 东北大学硕士学位论文第2 章系统分析 量有很大关系，错误信息和信息丢失的几率很大。 ( 5 ) g p r s 车载终端通过使用g p r s 利用p p p 协议拨号接入i n t e r n c t ，可使用u d p 、t c p 等通 信协议与监控中心进行数据的交互1 7 l 。任何数据都可以按照自定义的通信控制协议进行 传送。并且车载终端可以长时间在线，产生的费用和通信字节成正比。对于本系统中频 繁短小的数据通信方式价格成本更低。同时，监控中心只要能够接入i n t e r a c t 就可以实 现与系统车载终端的通信。利于监控中心的总体成本控制和用户监控中心甚至移动监控 设备的建立。并且使用g p r s 传输同样字节数的信息，其效率远远高于g s m 短信方式。 综上所述，利用g p r s 服务具有投资少、网络覆盖范围广、终端设备价格适中、可 靠性好、传送信息丰富、服务成本低、接入方便等优点。因此，本系统采用g p r s 通信。 2 4 2 地理信息系统平台的选择 至今为止，世界各国设计了大量实用化的地理信息系统【踟，比较著名的有美国环境 系统研究所( e s r i ) 的a r c i n f o 和a r c v i e w ，美国m a p l n f o 公司的m a p l n f o ，澳大利 亚g e n a s y s 公司开发的g e n a m a p ，中国地质大学开发的m a p g i s ，武汉测绘科技 大学开发的g e o s t a r ，北京大学遥感与地理信息系统研究所开发的c i t y s t a r 等等。 对于国内使用的较多的平台，其主要功能特点如下： ( 1 ) a p c i n f o a p c a n f o 是应用最广泛的一种大型g i s 软件【9 1 。功能非常强大，我国早期开发的 g i s 几乎都是以a r c h n f o 作为平台的。主要特点为：采用地理关系数据模型；提供极 强的空间操作和分析功能；采用模块式结构，灵活并易于扩充；提供宏命令a m l 实现 快速编程；提供3 8 种地图投影方式可在不同投影之间实现坐标转换；开放式的结构提 供直接和多种数据库的接口；兼容性好，能在2 5 种不同系统的数据格式间相互转换； 独立于硬件，运行于不同的平台；广泛支持当今各种工业标准。但是，他没有d e m 和 插值计算，并不具备统计图表分析功能，且价格比较贵。 ( 2 ) m a p i n f o m a p l n f o 是标准的桌面地图信息系统1 1 0 l ，在m a p l n f o 软件平台中，核心是m a p l n f o p r o f e s s i o n a l 和m a p b a s i c 两部分。m a p b a s i c 是它提供的类b a s i c 的编程语言可开发应用 软件包。m a p l n f op r o f e s s i o n a l 可运行在c s 环境下，具有可视化地理分析功能，电子地 图的显示、管理、建立和修改功能，电子地图上的地图对象与关系数据库的记录自动链 接功能。可实现地图与数据库的双向查询，对数据库的查询结果，可以直接反映在地图 上，也可直接在地图上选择对象，查询相应数据库的信息，可为数据库查询结果自动建 立一张结果地图或为地图上的选择结果自动建立数据表，尤其适合管理人员进行宏观查 询，综合分析。 q 1 东北大学硕士学位论文第2 章系统分析 m a p x 是m a p l n f o 公司推出的o c x 组件产品，使用m a p x ，开发人员可以很容易在 一些标准的编程语言( 如v b 、v c 、c 撑、d e l p h i 等) 环境中集成地图应用。 ( 3 ) m a p g i s m a p g i s 是中国地质大学开发的具有中国自主知识产权的g i s 软件，在国产g i s 软件中一直处于领先地位1 1 1 】。它采用矢量书记和栅格数据混合结构，将不同来源、不同 类型的数据和信息进行有机结合，实现了数据信息的共享。m a p g i s 网络版的空间数据 引擎可在标准关系数据库环境下实现c s 结构允许用户同时访问同以空间数据支持多种 硬件网络服务平台，支持大型、超大型关系数据管理空间和属性数据。m a p g i s 的地图 编辑功能十分强大，并且具有无限大的外挂系统数据，它将图形中的文字、图形符号、 注记、填充花纹及各种线型等抽取出来，经过编辑、修改，生成外挂式的符号库、线型 库、填充图案库和颜色库，用户可根据不同行业的标准建立适合的符号、图形、颜色库， 使输出的图像准确、丰富、美观。 ( 4 ) g e o s t a r g c o s t a r 是原武汉测绘科技大学开发的具有中国自主知识产权的g i s 产品，它采用 了面向对象技术，它可以同时管理g i s 中的图形数据、属性数据、影响数据和d e m 数 据，四种数据可以单独建库，并可以进行分布式管理。通过自行开发的空间数据交换模 块可以同当前流行的g i s 软件及标准空间数据交换格式交换数据。 g e o s t a r 的核心模块式空间数据管理平台，在空间数据管理平台基础上，抽象出一 套应用程序开发函数( a p l ) ，上层数据处理与应用系统用它来开发数据采集、空间查询、 空间分析及应用模块，所有模块共享一个空间数据库。i n t e m e tg e o s t a r 是一个网络地理 信息系统软件【1 2 1 。它基于分布式超图模型( d h m ，d i s t r i b u t i o nh y p e r m a pm o d e l ) ，是一 种c s 模式的i n t e r a c t 的g i s 系统。用超图概念来表达i n t e r n e tg i s 数据