（交通运输工程专业论文）深圳市营运汽车计算机辅助信息调度系统的设计与实现.pdf

、 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t t h i sp a p e rb r i n go u tt h ei d e at os e tu pt h ec i t yo fs h e n z h e na c o m p u t e r a s s i s t e d d i s p a c h i n gp l a t f o r m ，w h i c hi n t e g r a t e s t h e g p s ，g i s c o m p u t e r n e t w o r k s o f t w a r e 。t r u n k i n g c o m m u n i c a t i o n t e c h n o l o g i e s t h ep l a t f o r mw i l ls e r v ef o rs h e n z h e nb u s i n e s sv e h i c l e s ( i n c l u d e i n gt a x i ，f r e i g h tv e h i c l e s ) f i r s t l y ，t h ep a p e ra n a l y z e st h es i u a t u sq u oo ft h et r a n s p o r t a t i o n m a r k e ta n dt r e n do fd e v e l o p m e n to ft h ee i t yo fs h e n z h e n ，a n dc o m p a r e s i tw i t ho t h e rn a t i o n a la n di n t e r n a t i o n a l i nm yo p i n i o n ，i ti sn e c e s s a r y a n df e a s i b l et os e t u p s u c hb u s n i e s sv e h i c l e s c o m p u t e r a s s i s t e d d i s p a c h i n gs y s t e mi ns h e n z h e n i nm yp a p e r ，ib e l i e v et h a tt h et h r e em a i ng o a l so ft h es y s t e m s h o u l df o c u so n ：t r a n s p o r t a t i o np r o d u c e ，s a f e t y a n d m a n a g e m e n t a c c o r d i n gt ot h er e q u i r e m e n t so ft h em a r k e t s u r r o u n d i n gt h et h r e eg o a l s ， t h ep a p e rd e s c r i b e sh o wt oi n t e g r a t ew i t ho t h e ra p p l i c a t i o ns y s t e m s b a s e do nt h ei d e nn e t w o r kp l a t f o r m t h ep a p e rt h e ne x p l a i n st h ep a r t so ft h es y s t e md e s i g n ，i n c l u d i n g w o r kf l o w ，a p p li c a t i o n1 a y e rp r o t o c o la n ds m a r tt e r m i n a li nv e h i c l e a n ds oo n t h ep a p e rg i v e st h eo p i n i o nt h a ti ti st h er i g h tw a yt o i n t e g r a t et h en e t w o r k ，s o f t w a r e d a t a b a s ea n dt os e tu p a n ds t a b i l i z e t h es o f t w a r ec o r e ，t oh a v ea no p e ni n t e r f a c et ot h ed e v e l o p e r f i n a l l y ，t h i sp a p e rd i s c u s s e so nk e yt e c h n o l o g i e sa b o u tl o c a t i o n i n g ， s h o r t e s tp a t ha l g o r i t h m ，a n dp r o v i d e sp a r to ft h e s o u r c ec o d e sf o r l o c a t i n ga l g o r i t h ma n dt h et e s t r e s u l t s k e y w o r d s ：b u s i n e s sv e h i c l e s ，c a d ，d e s i g n ，d e v e l o p m e n t 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 问题的提出 在改革开放初期，深圳市的交通营运企业为了提高管理效率，安全防范， 在部分营运车辆上配备了简单的无线电对讲设备。但当时仅能进行语音对讲， 功能单一，对运输生产调度效果并不明显，管理效率并未得到太大提高。 随着经济的发展和通信市场的开放，频率资源的开发、利用，通信环境已 产生新的变化。据深圳市无委会提供资料，深圳市用频单位5 6 0 家，涉外用频 单位3 1 0 家，使用近千个频点，还有其他无证用频单位。私调频率、功率等， 造成频率资源紧张、信道拥挤。进入9 0 年代，无线传呼业发展迅猛，深圳市的 传呼台发射频率基本使用1 5 0 m h z 频段和4 5 0 m h z 频段，与营运汽车企业使用的 频率相近造成谐波交调互扰，影响正常通话和缩短了通信距离，有的企业通 信发射天线处在传呼天线的包围之中，信号长期受到传呼网络的压制，通信半 径还不到一公里。根据统计调查的6 0 家企业数据和上门走访的1 8 家企业的情 况看。约9 0 的出租车企业均反映9 0 年以来，通信效果急剧恶化，通信距离缩 短、干扰大，甚至连基本的通信联络功能都不能达到。例如深圳最大的出租汽 车企业迅达公司，地处草埔，面向较开阔的罗湖、福田方向，在超出总台不到8 公里的范围，就不能有效地与司机联系，其他如龙岗、宝安、沙头角、盐田方 向基本处于通信空白，根本谈不上生产调度和有效监控。深圳市的营运汽车行 业传统的生产调度技术手段已经不能满足现代运输市场和行业发展的需求。 不少企业也尝试进行车辆定位、信息调度的应用开发，如：在原有的模拟 车台上，利用调制解调器传输g p s 车辆定位数据。虽然可以搭建一些演示系统， 但距离实际应用还相差很远。而且，由于技术、投资等原因营运企业也不可 能达到预想的目的。 目前，营运公司急切需要采用更先进的技术手段对车辆、货物进行监控管 理，需要即时了解车辆的地理位置和运行状态，加强对车辆、货物安全的技术 保障，而车辆驾驶人员也迫切需要获得更多的业务信息，道路信息等，以减少 运行成本。 通过无线信息调度、车载智能终端、g p s 定位等技术手段提高管理水平， 增加企业收入、降低空耗成本，成为该行业的热门话题。 1 2 车辆信息调度在国内外研究的现状 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 问题的提出 在改革开放初期，深圳市的交通营运企业为了提高管理效率，安全防范， 在部分营运车辆上配备了简单的无线电对讲设备。但当时仅能进行语音对讲， 功能单一，对运输生产调度效果并不明显，管理效率并未得到太大提高。 随着经济的发展和通信市场的开放，频率资源的开发、利用，通信环境已 产生新的变化。据深圳市无委会提供资料，深圳市用频单位5 6 0 家，涉外用频 单位3 1 0 家，使用近千个频点，还有其他无证用频单位。私调频率、功率等， 造成频率资源紧张、信道拥挤。进入9 0 年代，无线传呼业发展迅猛，深圳市的 传呼台发射频率基本使用1 5 0 m h z 频段和4 5 0 m h z 频段，与营运汽车企业使用的 频率相近造成谐波交调互扰，影响正常通话和缩短了通信距离，有的企业通 信发射天线处在传呼天线的包围之中，信号长期受到传呼网络的压制，通信半 径还不到一公里。根据统计调查的6 0 家企业数据和上门走访的1 8 家企业的情 况看。约9 0 的出租车企业均反映9 0 年以来，通信效果急剧恶化，通信距离缩 短、干扰大，甚至连基本的通信联络功能都不能达到。例如深圳最大的出租汽 车企业迅达公司，地处草埔，面向较开阔的罗湖、福田方向，在超出总台不到8 公里的范围，就不能有效地与司机联系，其他如龙岗、宝安、沙头角、盐田方 向基本处于通信空白，根本谈不上生产调度和有效监控。深圳市的营运汽车行 业传统的生产调度技术手段已经不能满足现代运输市场和行业发展的需求。 不少企业也尝试进行车辆定位、信息调度的应用开发，如：在原有的模拟 车台上，利用调制解调器传输g p s 车辆定位数据。虽然可以搭建一些演示系统， 但距离实际应用还相差很远。而且，由于技术、投资等原因营运企业也不可 能达到预想的目的。 目前，营运公司急切需要采用更先进的技术手段对车辆、货物进行监控管 理，需要即时了解车辆的地理位置和运行状态，加强对车辆、货物安全的技术 保障，而车辆驾驶人员也迫切需要获得更多的业务信息，道路信息等，以减少 运行成本。 通过无线信息调度、车载智能终端、g p s 定位等技术手段提高管理水平， 增加企业收入、降低空耗成本，成为该行业的热门话题。 1 2 车辆信息调度在国内外研究的现状 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 f h w a 的2 0 0 0 年8 月的a v l 系统应用报告中指出：车辆自动定位a v l 系统 是基于计算机技术的车辆跟踪系统。最近一项研究显示：全美至少有6 1 家交 通助理公司在运行a v l 系统，同时，有上百家公司准备涉足这个领域。a v l 系 统一般是整合了计算机辅助调度软件c a d 、移动数据终端、紧急告警、数字通 信系统。由于采用了a v l 系统，b a l t i m o r e 地区公共交通准点率提高了2 3 ， k a n s a sc i t y 提高了1 2 5 。在d e n v e r 自从安装了a v l 系统，用户抱怨减 少了2 6 。在a n na r b o r 自从使用数据终端，语音通信的需求量减少了7 0 “1 。 在美国，无线电话呼救系统将继续其成功的势头。f c c 强制性的无线e 9 1 1 规定，将推动车载终端及无线定位技术的发展。该系统可使得车辆使用者在紧 急情况下立刻与服务中心通过无线通信取得联系，以求得帮助，与此同时自动 报告车辆的位置。 日本的u t m s 计划由国家警察厅发起。该计划包括交通数据收集、交通信 息、交通信号控制和动态导航等，在公共交通安全保障方面获得了成功。 上海是国内较早在营运汽车上使用信息调度平台的城市。上海的大众出 租汽车公司引进了澳太利亚的电召调度系统其是建立在模拟集群的基础上， 结合6 p s 模块，利用车载终端接收及发送短消息进行调度信息。该系统的应用 极大地提升了该公司的服务水平和管理效率，获得了巨大的社会、经济效益。 但是该系统由于建立在模拟集群的基础之上，其用户容量和功能都较为有限， 限制了该系统的发展空问。 北京出租车的g p s 卫星导航系统已经开始试运营，市民可随时拨打要车电 话，最现代的电话调度中心将以迅捷的方式将您需要的车调来。首批使用该系 统的有5 0 0 0 辆出租车，目前正在进行系统随车设备的安装调试。同时，银建、 金建公司等组建电话调度中心，将于g p s 系统启动后，随时接待电话要车，将 有5 0 0 0 辆出租车安装使用电话调度系统。 目前，营运信息调度的应用正处于高速发展的阶段，为解决营运车辆运输 的安全及效率，各国都在研究新的技术和应用。将智能化技术、信息技术、通 信及网络等技术应用在交通运输领域，成为当今传统产业与信息产业相结合的 热点，并有可能为电子商务的发展找到依托的对象。 1 3 本文主要研究的内容和采用的方法 面对深圳市营运汽车对信息调度的巨大的市场需求本文希望通过理论联 系实践的方式，从具体技术实践上对如何建立深圳市营运汽车计算机辅助信息 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 f h w a 的2 0 0 0 年8 月的a v l 系统应用报告中指出：车辆自动定位a v l 系统 是基于计算机技术的车辆跟踪系统。最近一项研究显示：全美至少有6 1 家交 通助理公司在运行a v l 系统，同时，有上百家公司准备涉足这个领域。a v l 系 统一般是整合了计算机辅助调度软件c a d 、移动数据终端、紧急告警、数字通 信系统。由于采用了a v l 系统，b a l t i m o r e 地区公共交通准点率提高了2 3 ， k a n s a sc i t y 提高了1 2 5 。在d e n v e r 自从安装了a v l 系统，用户抱怨减 少了2 6 。在a n na r b o r 自从使用数据终端，语音通信的需求量减少了7 0 “1 。 在美国，无线电话呼救系统将继续其成功的势头。f c c 强制性的无线e 9 1 1 规定，将推动车载终端及无线定位技术的发展。该系统可使得车辆使用者在紧 急情况下立刻与服务中心通过无线通信取得联系，以求得帮助，与此同时自动 报告车辆的位置。 日本的u t m s 计划由国家警察厅发起。该计划包括交通数据收集、交通信 息、交通信号控制和动态导航等，在公共交通安全保障方面获得了成功。 上海是国内较早在营运汽车上使用信息调度平台的城市。上海的大众出 租汽车公司引进了澳太利亚的电召调度系统其是建立在模拟集群的基础上， 结合6 p s 模块，利用车载终端接收及发送短消息进行调度信息。该系统的应用 极大地提升了该公司的服务水平和管理效率，获得了巨大的社会、经济效益。 但是该系统由于建立在模拟集群的基础之上，其用户容量和功能都较为有限， 限制了该系统的发展空问。 北京出租车的g p s 卫星导航系统已经开始试运营，市民可随时拨打要车电 话，最现代的电话调度中心将以迅捷的方式将您需要的车调来。首批使用该系 统的有5 0 0 0 辆出租车，目前正在进行系统随车设备的安装调试。同时，银建、 金建公司等组建电话调度中心，将于g p s 系统启动后，随时接待电话要车，将 有5 0 0 0 辆出租车安装使用电话调度系统。 目前，营运信息调度的应用正处于高速发展的阶段，为解决营运车辆运输 的安全及效率，各国都在研究新的技术和应用。将智能化技术、信息技术、通 信及网络等技术应用在交通运输领域，成为当今传统产业与信息产业相结合的 热点，并有可能为电子商务的发展找到依托的对象。 1 3 本文主要研究的内容和采用的方法 面对深圳市营运汽车对信息调度的巨大的市场需求本文希望通过理论联 系实践的方式，从具体技术实践上对如何建立深圳市营运汽车计算机辅助信息 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 调度系统作出论述。 本文主要研究了在深圳建立营运汽车计算机辅助信息调度系统的可行性， 并提出了构造该系统的平台结构、系统集成方法及应用层协议，就构造该系统 的最短路径、定位等几个关键算法进行了演算，并运用在实际的系统中，得到 理想的实际结果。 本文主要采用的研究方法是： 1 、理论联系实际。通过广泛的调研，把握市场需求。并以此作为根 据，进行系统的结构设计和应用规划； 2 、采用跨领域的技术，如借用计算机、通信领域的技术对研究的目标 进行整合集成设计提出系统应用开发接口标准化的问题。并对系统应用层协 议作出设计。 3 、重点对系统关键的应用算法进行实践研究，通过实测结果进行验证。 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 第2 章用户需求分析及可行性分析 2 1 深圳市具有发展智能运输系统( i t s ) 的基础。 2 1 1 深知l 经济的发展举世瞩目 经过2 0 多年的快速发展，深圳已从边陲小镇建成一个初具规模的现代化 国际城市。至1 9 9 8 年底，全市g d p l 2 8 9 2 8 亿元，人均g d p 达6 0 0 0 - - 8 0 0 0 美 元，居全国大中城市第六位。1 。深圳市经过二十多年来的建设和发展在社会、 经济各方面取得了领世界瞩目的成就，综合经济实力已进入全国大中城市全 列。国家宏观经济的健康持续发展，我国加入w t o 东南亚的经济的复苏等因 素，均将对深圳经济产生强烈而深刻的影响，深圳经济必将保持强劲增长势头 并跨上新的台阶。一个城市要发展i t s ，首先要有足够的财力。国家要求深圳 市在全国率先实现现代化，而一个现代化城市必然包括现代化的交通运输系 统。删 2 1 2 已建成良好的交通运输基础设施 在深圳特区内已经形成以环型快速道路和网络为主、次干道组合的城市道 路网，城市道路总长7 8 9 公里，路网密度为6 3 6 公里平方公里，还有稠密的 城郊公路网。具有发展i t s 的良好基础。 深圳地铁第一期工程正在建设中。深圳还有以铁路、高速公路、航空和海 运为骨干的发达的立体的对外交通运输通道，通往内地、香港和全世。 2 1 3 深圳具有相当大中城市规模的营运交通行业 据统计到1 9 9 7 年底，我市已拥有班车客运企业4 3 家，旅游包车企业4 2 家专业货运企业6 5 家，公共大巴企业2 2 家，公共中小巴企业4 l 家r 出租 汽车企业8 0 家。营运车辆保有量：班车客运车辆1 2 1 0 台，包车客运车辆2 8 5 台，专业货运车辆1 8 3 6 台，公共大巴车辆2 2 8 9 辆( 含城镇专线大巴，线路 1 1 5 条，年客运量4 4 亿人次，约占公交总量的4 6 ) ，公共中小巴车辆2 5 7 4 台( 线路1 1 4 条承担全市3 0 的公交客流) ，出租小汽车8 5 0 8 台 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 2 1 4 深圳具有发展l t s 的强烈需求 随着经济发展，客货运输量迅猛增长，1 9 9 8 年的客运量为8 2 7 0 7 万人 货运量4 0 4 4 5 万吨，港口吞吐量为3 4 4 4 2 万吨：全市拥有机动车3 6 万辆， 其中客车1 6 0 0 0 辆；全市公共交通客运量在7 亿人以上。深圳市未来的车辆拥 有量和客货运量还将进一步增长路网上繁重的交通流量引起对i t s 的强烈需 求，期望通过采用高新技术实现交通运输的安全、畅通、快速、舒适、高效、 低能耗和轻污染。 城市的空间资源及环境资源的有限性，要求我们采用高新技术对传统交通 运输系统进行改造。同时以航运为依托的现代物流业被定位为深圳未来三丈支 柱产业之一，这意味着以“大交通”为特征的深圳综合运输体系必须适应现代 物流业发展的需要从运输环节进行系统的整体提升，以适应社会经济系统对 交通运输需要的高层次化。 深圳以高新技术产业作为主导型产业发展目标，由此产生向多批次、小批 量运输结构变化的趋势，以及通过现代化交通系统建设带动相关高新技术产业 发展的要求。经过多年努力深圳虽己初步形成了衔接国际运输系统的综合交 通枢纽，但迫切需要不断地提高交通枢纽的技术含量以适应激烈的市场竞争要 求。 深圳已经进入高速机动化发展的阶段，通过有效的引导形成合理且有节制 的交通消费模式已经成为当务之急。智能运输系统的建立标志着传统的以土建 工程为特征的交通基础设施的建设正在向以交通信息主要特征的交通信息基 础设施建设转变。这种转变也潜在地意味着智能运输系统利用信息技术有效地 对道路基础设施的资源进行整合，充分发挥其潜力，以满足社会经济系统对交 通的需求。多年来建立的道路、港口等硬件基础设施，需要通过管理设施及水 平的提高进一步发挥其潜力，以提高运输系统运行效率，减少向自然界的排放 和索取。” 2 1 5 高新技术为特色经济的背景，汇聚众多科技创新人才 深圳高新技术产值边疆年以5 0 的高速增长，1 9 9 8 年达6 5 5 亿元，将近占 全市工业生产总值量4 0 ，1 9 9 9 7 年被国务院科技部评为“科技兴市先进城市” 全国第一名。电子信息产业又是深圳高新技术的龙头其产值占全市高新技术 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 2 1 4 深圳具有发展l t s 的强烈需求 随着经济发展，客货运输量迅猛增长，1 9 9 8 年的客运量为8 2 7 0 7 万人 货运量4 0 4 4 5 万吨，港口吞吐量为3 4 4 4 2 万吨：全市拥有机动车3 6 万辆， 其中客车1 6 0 0 0 辆；全市公共交通客运量在7 亿人以上。深圳市未来的车辆拥 有量和客货运量还将进一步增长路网上繁重的交通流量引起对i t s 的强烈需 求，期望通过采用高新技术实现交通运输的安全、畅通、快速、舒适、高效、 低能耗和轻污染。 城市的空间资源及环境资源的有限性，要求我们采用高新技术对传统交通 运输系统进行改造。同时以航运为依托的现代物流业被定位为深圳未来三丈支 柱产业之一，这意味着以“大交通”为特征的深圳综合运输体系必须适应现代 物流业发展的需要从运输环节进行系统的整体提升，以适应社会经济系统对 交通运输需要的高层次化。 深圳以高新技术产业作为主导型产业发展目标，由此产生向多批次、小批 量运输结构变化的趋势，以及通过现代化交通系统建设带动相关高新技术产业 发展的要求。经过多年努力深圳虽己初步形成了衔接国际运输系统的综合交 通枢纽，但迫切需要不断地提高交通枢纽的技术含量以适应激烈的市场竞争要 求。 深圳已经进入高速机动化发展的阶段，通过有效的引导形成合理且有节制 的交通消费模式已经成为当务之急。智能运输系统的建立标志着传统的以土建 工程为特征的交通基础设施的建设正在向以交通信息主要特征的交通信息基 础设施建设转变。这种转变也潜在地意味着智能运输系统利用信息技术有效地 对道路基础设施的资源进行整合，充分发挥其潜力，以满足社会经济系统对交 通的需求。多年来建立的道路、港口等硬件基础设施，需要通过管理设施及水 平的提高进一步发挥其潜力，以提高运输系统运行效率，减少向自然界的排放 和索取。” 2 1 5 高新技术为特色经济的背景，汇聚众多科技创新人才 深圳高新技术产值边疆年以5 0 的高速增长，1 9 9 8 年达6 5 5 亿元，将近占 全市工业生产总值量4 0 ，1 9 9 9 7 年被国务院科技部评为“科技兴市先进城市” 全国第一名。电子信息产业又是深圳高新技术的龙头其产值占全市高新技术 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 值的9 0 。i t s 实质上是交通运输的信息化，深圳市的信息基础设施建设走在 全国的确良前面，2 0 0 0 年全市信息化指数已达到5 0 0 ( 相当于香港上一世纪 9 0 年代中期的水平) ，发达的信息产业正是发展i t s 的坚强后盾，事实上许多 电子信息企业早己介入交通科技领域，深圳的i t s 产业正在幅起。由于深圳浓 重的高新技术氛围和良好的人才素质，社会人士和政府官员对i t s 普遍持开明 和积极态度，这也是其它城市难以比拟的。 2 1 6 智能运输系统( 1t s ) 是深圳市政府优先发展的规划项目。 九五年以来，深圳市运输局在发展i t s 方面给予了越来越大的关注，并脚 踏实地地展开了全面规划和研究。通过努力，现已初具基础。主要有： 开通了海上集装箱e d i 。e d i 即电子数据交换，国际上广泛应用于运输、 商贸、生产等行业，是目前国际上发达国家使用最早、最普遍的电子商务。国 家交通部等部委也先后下文推行e d i 。深圳市运输局经过多年筹备，于1 9 9 7 年建立了集装箱运输e d i 中心，并于1 9 9 9 年完成了在深靠港的全部国际集装 箱班轮公司和盐田、蛇口三大集装箱码头接入e d i 中心工作。现在，各码头、 船公司之间已取消使用纸面、磁盘及其它传统方式传送有关文件，统一全部使 用e d i 传送有关单证。 推行公交收费“一卡通”。国家建设部已将深圳市定为城市公共交通收费 “一卡通”试点城市，即市民凭一张购买的i c 储值卡，就可通用乘坐包括公 共汽车、中小巴、出租车、地铁等在内的交通工具。这既方便市民出行，又可 防止乱收费，还可对电子收费采集的有关信息进行统计分析，以便完成机构组 织等工作，进入具体实施阶段，计划年内开始运行。 充分利用全国交通通信专网。1 9 9 5 年前后，交通部交通通信中心在全国 范围内建了一个交通通信专网，连接了国内各主要交通部门和单位。该网是利 用v a s t ( 甚小天线卫星地球站) 技术开通的，深圳市运输局建有一个端站。 交通通信专网为我们的i t s 提供了一个国内长途通信干道这对于我们充分发 挥i t s 的作用是必不可少的。 建立了公路主枢纽管理控制中心。根据交通部的统一部署深圳市运输局 负责建设深圳市公路主枢纽管理控制中心，中心大厦已于2 0 0 0 年初落成使用， 深圳市i t s 所有的交通信息枢纽都将集中在大厦内。大厦采用了先进的楼内综 合布线技术。同时还建有办公自动化系统和数据库 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 值的9 0 。i t s 实质上是交通运输的信息化，深圳市的信息基础设施建设走在 全国的确良前面，2 0 0 0 年全市信息化指数已达到5 0 0 ( 相当于香港上一世纪 9 0 年代中期的水平) ，发达的信息产业正是发展i t s 的坚强后盾，事实上许多 电子信息企业早己介入交通科技领域，深圳的i t s 产业正在幅起。由于深圳浓 重的高新技术氛围和良好的人才素质，社会人士和政府官员对i t s 普遍持开明 和积极态度，这也是其它城市难以比拟的。 2 1 6 智能运输系统( 1t s ) 是深圳市政府优先发展的规划项目。 九五年以来，深圳市运输局在发展i t s 方面给予了越来越大的关注，并脚 踏实地地展开了全面规划和研究。通过努力，现已初具基础。主要有： 开通了海上集装箱e d i 。e d i 即电子数据交换，国际上广泛应用于运输、 商贸、生产等行业，是目前国际上发达国家使用最早、最普遍的电子商务。国 家交通部等部委也先后下文推行e d i 。深圳市运输局经过多年筹备，于1 9 9 7 年建立了集装箱运输e d i 中心，并于1 9 9 9 年完成了在深靠港的全部国际集装 箱班轮公司和盐田、蛇口三大集装箱码头接入e d i 中心工作。现在，各码头、 船公司之间已取消使用纸面、磁盘及其它传统方式传送有关文件，统一全部使 用e d i 传送有关单证。 推行公交收费“一卡通”。国家建设部已将深圳市定为城市公共交通收费 “一卡通”试点城市，即市民凭一张购买的i c 储值卡，就可通用乘坐包括公 共汽车、中小巴、出租车、地铁等在内的交通工具。这既方便市民出行，又可 防止乱收费，还可对电子收费采集的有关信息进行统计分析，以便完成机构组 织等工作，进入具体实施阶段，计划年内开始运行。 充分利用全国交通通信专网。1 9 9 5 年前后，交通部交通通信中心在全国 范围内建了一个交通通信专网，连接了国内各主要交通部门和单位。该网是利 用v a s t ( 甚小天线卫星地球站) 技术开通的，深圳市运输局建有一个端站。 交通通信专网为我们的i t s 提供了一个国内长途通信干道这对于我们充分发 挥i t s 的作用是必不可少的。 建立了公路主枢纽管理控制中心。根据交通部的统一部署深圳市运输局 负责建设深圳市公路主枢纽管理控制中心，中心大厦已于2 0 0 0 年初落成使用， 深圳市i t s 所有的交通信息枢纽都将集中在大厦内。大厦采用了先进的楼内综 合布线技术。同时还建有办公自动化系统和数据库 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 2 2 营运汽车智能调度系统是深圳市发展智能运输系统优先发 展的规划项目。 深圳市政府针对i t s 的发展提出了规划方案。其中营运汽车智能调度系统 属于优先发展的项目。深圳市目前有8 5 0 0 多辆出租车、2 2 0 0 多辆公共汽车、 2 6 0 0 多辆中小巴，其中只有出租车配备了通信工具，且是以无线电对讲机为 主，还有少量模拟式的无线电集群通信机。普遍存在通信质量差、电波干扰大、 通信盲区多等技术问题，也存在司机出于某种目的私自改频率，进行小集团通 话、不文明通话等现象。为此各企业要求建一个高质量通信网，市运输局站在 i t s 的高度看，也意识到了建网的迫切性，于两年前开始筹建通信专网，现已 完成了设各引进和建设工作。 通信专网采用的是美国摩托罗拉公司的i d e n 系统，该系统为8 0 0 兆赫蜂 窝式数字无线电集群系统，具有集群调度、电话互联、短信息传输、分组交换 等功能，相当于集调度对讲机、移动电话手机、寻呼机于一身，而其中的分组 交换功能对于支持g p s 系统是非常有利的。它还具有频率复用、保密性能好、 抗干扰、信道利用率高、扩容方便等优点。 通信专网一期工程按6 万容量设计，实装2 万；1 3 个基站及一定数量的 直放站覆盖全市路网；首期装备出租车、大巴、中小巴及路政、运政管理队伍： 车载同时装备g p s 系统。目前，该系统已经运行。 由于定位跟踪及信息调度智能运输系统需要的系统投资巨大，特别是作为 传输平台的无线通讯系统的建设需要相当规模的投入才能保证覆盖、通信效 果和合理的投资回报，靠各运输企业独立投资是不能完成的，而深圳现各运输 企业现在各自使用的小型模拟对讲机已经落后，通信效果和覆盖都很差，同时 占用了国家频率资源，各企业每年还须投巨资维护更新。投资近2 亿元人民币 的第二代数字集群通信系统摩托罗拉i d e n 系统的建成，将提供语音调度、分 组数据交换、短信息和电话功能。为开发营运汽车g p s 定位监控和信息调度提 供了良好的传输平台。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 第3 章系统设计 3 1 系统设计目标 3 1 1 目标一( 关于运输安全保障方面) 提供营运汽车业的运输安全保障功能，减少人员和财产损失。具体应用： 系统控制中心通过车载智能终端的定位和安全控制模块，可以及时监控到遇险 或被盗窃告警车辆的位置、状态等信息，并可通过遥控熄火、联动救助等方式 采取安全措施。该目标实现主要是为出租汽车解决安全保障的实际问题。 3 1 2 目标二( 关于运输生产技术改造方面) 提高营运汽车业的运输效率、降低运营成本、提高运输服务质量和管理监 督水平。具体的应用： 为出租汽车提供电召调度服务。出租汽车司机可以通过接收和受领业务，获 取更多的业务，减少空车里程。 为货运汽车提供货运配载调度服务，并可对货物的运输进行跟踪监督。 在大巴站车上安装信息发布牌、在候车亭设置交通信息告示牌，方便乘客出 行及大巴车出车计划的安排。 为乘客提供方便快捷的运输服务预约方式和结算方式。如：用户可以通过电 话、互联网站服务等方式约车，可以通过电子货币，如i c 卡进行结算。 为运输企业提供车辆的运行数据和运行经济性分析协助企业综合考察运输 车队的业绩，提高运输企业的管理技术水平。运输企业也可通过网站代理，监 控其管辖的车队运行情况，发布短消息通知，以及降低管理成本。 3 1 3 目标三( 关于运输管理方面) 可为运政执法人员现场联网接入控制中心数据库，查询有关信息，即时办 公服务。同时，系统可为交通信息中心n i c 提供道路情况的状态样本，并可及 时更新路网交通流量信息。为需要导航的用户提供动态的路径规划，为交通系 统仿真提供基础环境，为政府部门提供交通规划原始数据，控制中心将收集的 交通信息统计分析后，可以获得有价值的数据，为政府制订行业政策提供可靠 的依据。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 3 2 系统结构设计 图3 l 系统结构图 控制中心是营运汽车定位跟踪及信息调度系统的核心部分，它与应用服务 系统集成，并通过t c p i p 协议与i d e n 通信网移动数据网关相接，构成叠加 在i d e n 数字集群系统之上的控制系统。控制中心是整个应用系统实现不同网 络、不同软件平台的结合部，只加载针对不同的服务抽象出来的应用通信协议 及接口软件，并存储原始数据，完成数据服务助理的功能。其采用分层实现的 方式，其核心是不断完普和精炼的实体，而各种复杂的功能和应用可以由核心 扩展、延伸。各种功能逐步分层定义，逐步实现。为实现以上结构，系统将采 用基于开放标准的分布计算解决方案，如采用c o r b a ( c o m m o no b j e c tb r o k e r a r c h i t e c t u r e ，公共对象请求代理结构) ，按照软件总线的设计思想规划。控制 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 中心与应用服务子系统通过代理机制联系，只要符合接口标准，就可以集成到 系统中。应用服务子系统可设在远端，并可以有自己的应用服务程序和数据库， 可通过内部路由器与控制中心系统联网。系统可以为部分用户开发开发接口， 鼓励应用系统集成开发商开发并推出新业务。 通信网采用i d e n 移动数据网，支持符合m o v e i p 标准的分组移动数据 交换服务。 车载智能终端是装载在营运车辆上的终端设备，作为被控制对象，完成控 制中心一系列的指令动作，并传递数据信息回控制中心。同时，车载智能终端 也是面向司乘人员的人机接口，完成与中心系统交互的功能。可以采用嵌入式 系统进行开发，加快开发周期和便于今后扩展。 3 2 1 系统通信平台技术住1 可靠的通信平台技术是车辆定位和导航系统的基础。目前主要可提供无线 数据传输的平台系统见表3 - 1 ，表3 - 2 。 表3 1 主要语音、数据无线集群系统 公司系统数据协议调制信道复用总数据率语音 摩托罗拉 i d e nl a p i m q a m t d m a 6 4 k b p s数字 o p e nt e t r at e t r a 4 d q p s k t d m a 3 6 k b p s数字 伊利克森 e d a c sr d i 二进制f s k f d m a 9 6 k b p s模拟，数字 o p e nm p 叮1 3 2 7m p t 】3 2 7f f s kf d m a 1 2 k b p s模j 薹l 摩托罗拉 s m a r t z o n em d l cf s kf d m a 3 6 0 0 b p s模拟 表3 - 2 主要无线数据网络 网络总数据率用户速率数据协议调制方式信道复用频率 r a m 8 k b p s4 k b p sm a s c i pg m s k f d m a ，一 s l o h a9 0 0 m h z c d p d1 9 2k b p s 9 6 k b p s t c p 仃pg m s kf d m a d s m a8 0 0 m h z a r 】d s 4 3 或2 4 或9 6 m d c - 4 3 d of s kf d m a ， 1 9 2k b p s k b p s r d - l a pd s m a8 0 们v i h z 国内目前一般采用g s m 短信息、模拟集群系统、c d p d 等平台基础上叠 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 中心与应用服务子系统通过代理机制联系，只要符合接口标准，就可以集成到 系统中。应用服务子系统可设在远端，并可以有自己的应用服务程序和数据库， 可通过内部路由器与控制中心系统联网。系统可以为部分用户开发开发接口， 鼓励应用系统集成开发商开发并推出新业务。 通信网采用i d e n 移动数据网，支持符合m o v e i p 标准的分组移动数据 交换服务。 车载智能终端是装载在营运车辆上的终端设备，作为被控制对象，完成控 制中心一系列的指令动作，并传递数据信息回控制中心。同时，车载智能终端 也是面向司乘人员的人机接口，完成与中心系统交互的功能。可以采用嵌入式 系统进行开发，加快开发周期和便于今后扩展。 3 2 1 系统通信平台技术住1 可靠的通信平台技术是车辆定位和导航系统的基础。目前主要可提供无线 数据传输的平台系统见表3 - 1 ，表3 - 2 。 表3 1 主要语音、数据无线集群系统 公司系统数据协议调制信道复用总数据率语音 摩托罗拉 i d e nl a p i m q a m t d m a 6 4 k b p s数字 o p e nt e t r at e t r a 4 d q p s k t d m a 3 6 k b p s数字 伊利克森 e d a c sr d i 二进制f s k f d m a 9 6 k b p s模拟，数字 o p e nm p 叮1 3 2 7m p t 】3 2 7f f s kf d m a 1 2 k b p s模j 薹l 摩托罗拉 s m a r t z o n em d l cf s kf d m a 3 6 0 0 b p s模拟 表3 - 2 主要无线数据网络 网络总数据率用户速率数据协议调制方式信道复用频率 r a m 8 k b p s4 k b p sm a s c i pg m s k f d m a ，一 s l o h a9 0 0 m h z c d p d1 9 2k b p s 9 6 k b p s t c p 仃pg m s kf d m a d s m a8 0 0 m h z a r 】d s 4 3 或2 4 或9 6 m d c - 4 3 d of s kf d m a ， 1 9 2k b p s k b p s r d - l a pd s m a8 0 们v i h z 国内目前一般采用g s m 短信息、模拟集群系统、c d p d 等平台基础上叠 西南交通大学硕士研究生学位论文第11 页 加g p s 车辆跟踪系统应用。但由于短信息实时性差，不具备语音调度功能等 弱点，不利于在该领域的应用：模拟集群因其频率利用率低、数据传输能力差， 其发展也受到限制；c d p d 是利用模拟蜂窝网络，但由于以数据传输为主，终 端设备功能单一，不适应用户的综合应用需求。从国外通信发展的经验来看， 使用数字集群系统技术代替模拟集群系统在数字集群上叠加车辆跟踪定位系 统已经成为发展的趋势。数字集群与模拟集群相比，具有频谱利用率高、通信 抗干扰能力强、话音清晰、保密性好、多功能综合等优点。i d e n 是当今较为 成熟的数字集群通信系统，现在国际上已经有几百用户。i d e n 系统是由一系 列的功能单元构成的，如图3 - 2 所示，可分为三个主要部分：射频子系统、调 度子系统和电话互联子系统。以下分别介绍【1 6 l ： 射频子系统 射频子系统由移动台m s 、基站收发系统e b t s 组成。 移动台可以是固定台，如调度台、车载台和手机。在建系统拟采用便 携小巧的四功能手机，以下将作进一步介绍。 基站收发系统类式无线g s m 基站，其在数字系统中作为系统固定部分与移 动部分进行空中接口的单元。 调度子系统 调度子系统由以下部分组成：数字交叉系统d a c s 、快速分组交换系 统( m p s ) 、调度应用处理器d a p 、网管中心o m c 。 调度子系统负责网内的调度功能调度应用处理器d a p 是处理调度业务 的网络控制核心部分，它存储了移动用户的原始材料、业务范围及呼叫处理等 数据。 网管中心o m c 是全网操作维护的中心可显示系统功能单元的运行情 况，检测出错告警，并可对网内设备进行软件安装及参数控制等。 数字交叉系统d a c s 、快速分组交换系统m p s 负责数字电路的连接。 电话互联子系统 电话互联子系统是由基站控制器b s c ，话音编码转换器x c d r ，移动交 换中心m s c ，短信息中心s m s s c 等组成。 基站控制器是移动交换中心m s c 与基站收发系统e b t s 之间的控制交换 设备。 话音编码器x c d r 是将v s e l p 编码方式的语音转换为标准p c m 编码方 式语音。 移动交换中心m s c 是网络核心，它为系统与公共电话网提供接口，类似 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 移动网端局的功能。与其相联的位置登记器h l r 及v l r 为移动用户提供管理、 识别、验证等功能，是数字通信系统电话互联用户的数据库管理中心。 短信息中一t h , s m s s c 可传递最多达1 4 0 个字符到一个移动台。其特点 是可存储信息，并将信息传给移动台。如果信息不能传递，s m s - - s c 就暂时 存储，以便移动台工作时送出。 运 i 互联电谱业弃 d 珥魔韭务 j 量d 互联朝调度生务混台 ( 注) 瑶璐c 和相关的n c s 的具体配置由蓉堍布和恬务膏度决宅 图3 2i d e n 系统图 由于i d e n 系统集调度、分组数据交换、电话、短信息于一体，因此可 以采取功能互补地应用在该系统中。信息中心可以通过多种途径与移动用户取 西南交通大学硕士研究生学位论文第l3 页 得联系，为其完成各项业务提供协作和服务。主要依托的平台的分组数据交换。 i d e n 的分组数据移动交换是按照移动i p 的标准进行设计。支持端对端透明的 连接，并采取标准的r s 2 3 2 接口非常便于集成开发。其每物理信道理论传 输率达3 3 k b p s ，是智能交通系统开发应用的良好基础平台。作为补充，可采 用与传统传呼业结合的办法，实现数据广播。将大量的交通信息及调度信息， 通过广播的方式下达到用户终端。由于寻呼业已经相当成熟，且价格较为低廉 价，为减少系统下行损失，采用这种方法具有覆盖、经济性好的特点。 3 2 2 控制中心结构设计 控制中心按照上述软件总线及软件组建的设计思路，从逻辑结构上分成三 个层次如图3 3 所示。 客户 到层 一 新一 图3 3 三层服务结构 采用c o r b a 规范，可充分利用现今各种技术发展的最新成果，将面向对 象的概念揉和到分布计算中，定义一组与实现无关的接口方式。任何应用软件 只要符