本文介紹了一種基于移動網(wǎng)絡GPS數(shù)據(jù)融合分析的智能交通的研究，闡述了目前智能交通分析中存在的一些問題,并針對這些問題提出了基于車載GPS數(shù)據(jù)融合分析的方法，并著重分析該方法的整體架構及技術實現(xiàn)方式。

    隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們的消費能力在不斷提高，城市中的車輛成幾何級數(shù)的增長，但是城市的一些交通的配套設施沒有跟上車輛增長的速度，從而造成了交通擁堵的狀況。ITS(智能交通系統(tǒng))應運而生，智能交通系統(tǒng)就是以緩和道路堵塞和減少交通事故，提高交通利用者的方便、舒適為目的，利用交通信息系統(tǒng)、通訊網(wǎng)絡、定位系統(tǒng)和智能化分析與選線的交通系統(tǒng)的總稱。其中，基于視頻的實時監(jiān)控系統(tǒng)、地感線圈、GPS浮動車、無線探測與定位系統(tǒng)在智能交通系統(tǒng)中應用最為廣泛。通過線圈和視頻采集的技術的樣本量大、精度高，但存在投資規(guī)模大、實施慢、覆蓋率有限的缺點；無線探測與定位系統(tǒng)，即通過無線信令采集器采集道路上手機的信令，然后通過一定得算法計算出手機用戶移動得速度，從而得到當前道路的實時狀況，由于基站覆蓋率以及基站定位精度比較低所以該方法需要大量的數(shù)據(jù)進行計算才能得出大致的數(shù)據(jù)，所以其應用存在著很大的局限性。GPS浮動車技術是通過在車輛上安裝車載GPS采集模塊而實現(xiàn)的交通狀況的實時獲取技術，它具有覆蓋率大、精度較高的特點，GPS浮動車技術也有一定的局限，如在高架下和隧道里等特殊的環(huán)境中，不能提供有效的GPS采集樣本，所以該方法也存在著不足。

    目前，上海移動已經(jīng)為約4萬輛各家出租和公交公司的GPS浮動車提供無線傳送手段，包括大眾出租、強生出租、巴士出租、錦江出租、海博出租、巴士公交等上海最主要的公交企業(yè)，另外，上海公司開展的基于GPS的手機導航業(yè)務也有超過3萬的私家車用戶，這些終端都是通過GPRS網(wǎng)絡實時將車輛的GPS信號信息回傳到出租公司、公交公司的調(diào)度中心或上海移動的導航服務中心。但是這些回傳的GPS數(shù)據(jù)都是為各公司單獨使用的，這樣，盡管總數(shù)上有4萬多輛浮動車可供交通采樣，但這些采樣的數(shù)據(jù)分別屬于不同的公司，各個公司單獨得到的數(shù)據(jù)樣本量很小而且使用上具有一定局限性，因此我們設計了一種基于移動網(wǎng)絡的GPS數(shù)據(jù)融合的智能交通分析方法，即將各個公司的GPS數(shù)據(jù)融合在一起，從承載傳送這些GPS信息的移動網(wǎng)絡上將所有信息提取出來，用于智能交通的實時道路狀況分析，該方法具有覆蓋率大，采集樣本大，建設成本低的優(yōu)點。

1現(xiàn)有的兩種基于移動網(wǎng)絡的智能交通技術分析
1.1基于車載GPS浮動車智能交通技術
    車載GPS浮動車技術是目前應用最廣泛的智能交通分析系統(tǒng)，由于裝載了GPS系統(tǒng)的車輛在城市道路上的運行狀態(tài)是取決于其所行駛的路段的道路狀況、擁擠程度、交通流量等交通狀況。利用一定數(shù)量規(guī)模的車載GPS車輛群，將有效、實時的采集包括點車速、路段平均車速、路段交通流量等在內(nèi)的道路交通信息。該技術采用了GPS、GSM、GIS和計算機網(wǎng)絡通信與數(shù)據(jù)處理技術，在現(xiàn)有GSM通信平臺上研究和開發(fā)的道路交通狀況實時檢測系統(tǒng)。

    在該系統(tǒng)中，在車載的GPS終端上有GPRS模塊，數(shù)據(jù)監(jiān)控中心通過移動得GPRS網(wǎng)絡主動或被動對車載終端發(fā)出定位或控制指令，車載終端接收到指令后，或將自己的定位信息通過GPRS傳到監(jiān)控中心，或應答控制指令。

    GPS終端可以將浮動車的坐標位置、時間、行駛速度、行駛方向等數(shù)據(jù)通過移動網(wǎng)絡傳輸?shù)胶笈_的數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺，監(jiān)控平臺根據(jù)這些數(shù)據(jù)與GIS相結合就可以得出當前道路實時地狀況。

    在該系統(tǒng)中移動通信網(wǎng)絡起到了連接GPS車載終端和后臺數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺的關鍵作用。目前實現(xiàn)的GPS浮動車系統(tǒng)需要大量的裝有GPS的浮動車作為交通信息計算的樣本量才能準確的計算各條道路的交通信息狀況，而實現(xiàn)大規(guī)模的浮動車還存在一定的困難，從而局限了該系統(tǒng)的進一步發(fā)展。 [nextpage]

1.2基于無線探測與定位的智能交通技術
    該技術是近年興起的基于移動網(wǎng)絡實現(xiàn)的智能交通技術，通過采集手機信令的切換時間和地點來判斷各個地區(qū)的大致交通狀況。該系統(tǒng)一般分為兩部分，第一部分為無線信令采集部分，即采集特定道路上所有的手機信令的部分；第二部分為數(shù)據(jù)分析部分，該部分利用所采集到的無線信令，根據(jù)交通道路測速原理，與GIS系統(tǒng)結合實時分析道路狀況。

    該系統(tǒng)首先采集道路上的手機無線信令，然后根據(jù)交通測速原理計算當前道路上用戶的速度從而達到分析道路的狀況。交通測速系統(tǒng)的基本原理是利用手機信令切換過程發(fā)生的時間和地點來計算行駛速度。切換地點通過已知的基站位置和事先進行的路測來得到的。

    由于切換原因的多樣性和個體行車速度與道路速度的不一致性，如果僅使用單個用戶的切換信息來估算交通速度，那一定是不準確的，一般會統(tǒng)計某一路段上的所有用戶的信令信息來統(tǒng)計平均得到該路段上的平均速度。這種大數(shù)據(jù)量的統(tǒng)計計算，在大部分信令是有規(guī)律的情況下，是可以比較準確的反映道路速度的。但是，這種系統(tǒng)存在3個方面的問題。第一，該系統(tǒng)只能采集一個頻段的無線信令即1800MHz或者900MHz，當遇到信令頻段切換時就不能進行采集，這樣對于道路的實時信息分析將造成很大的影響。第二，無線信令的采集會將行人以及騎車人的都采集進來，而我們分析機動車道路的速度，這些無關的信令勢必對于道路狀況分析造成很大的影響。第三，基于信令采集的交通測速技術受移動網(wǎng)絡優(yōu)化影響很大。

2基于移動網(wǎng)絡GPS數(shù)據(jù)融合的智能交通的技術架構
    基于移動網(wǎng)絡GPS數(shù)據(jù)融合的智能交通技術，是利用現(xiàn)有的GPS浮動車技術，通過移動網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸通道，將各家的智能交通數(shù)據(jù)采集到集中的處理中心，隨后通過數(shù)據(jù)處理、融合分析，將原本分散的交通數(shù)據(jù)，融合成為一個更全面的交通信息數(shù)據(jù)集，在此基礎上進步分析，可得到更為準確和全面的實時交通信息視圖。

    該系統(tǒng)由GPS浮動車、分光器、高速網(wǎng)絡監(jiān)控器、智能交通平臺等主要部件組成。系統(tǒng)通過分光器和高速網(wǎng)絡監(jiān)控器，將流經(jīng)GGSN的各公交公司的GPS浮動車回傳數(shù)據(jù)采集得到，統(tǒng)一送回給智能交通平臺，智能交通平臺將各家公司的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的清洗、去噪和歸一化，進行關聯(lián)和融合后，形成統(tǒng)一的交通狀況實時分析結果。下面將逐一介紹各主要部件的功能。

    GPS浮動車：GPS是由24顆衛(wèi)星及他們的地面部分組成的、全球性的無線導航系統(tǒng)。GPS接收端利用GPS衛(wèi)星發(fā)送的信號確定衛(wèi)星在太空中的位置，并根據(jù)無線電波傳送的時間來計算它們間的距離。等計算出至少3～4個衛(wèi)星的相對位置后，GPS接收端就可以用三角學來算計算出浮動車的運行方向以及運動速度和時間信息，從而達到定位的效果，位置誤差小于10m。

    分光器：浮動車的GPS信息通過車載的無線通信模塊發(fā)送到移動網(wǎng)絡中，當數(shù)據(jù)從GGSN出來后，在傳輸?shù)礁鞴还镜倪^程中，被分光器以分光方式從光鏈路中分出。分光器分離出的數(shù)據(jù)信息與分光前的數(shù)據(jù)信息完全一樣，并傳輸?shù)礁咚倬W(wǎng)絡監(jiān)控設備中。

    高速網(wǎng)絡監(jiān)控器：該設備共分為兩部分組成，第一部分為輸入承載模塊，它從光鏈路中巨大網(wǎng)絡流量中分拆出相關的包含GPS數(shù)據(jù)信息的報文，完成光鏈路信號轉換成電信號、流量過濾、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)分發(fā)3種功能。第二部分為計算分析模塊，按照智能交通平臺所需要的數(shù)據(jù)格式對輸入承載模塊分拆出的各公交公司的GPS數(shù)據(jù)進行重新封裝，這里需要各公交公司提供其GPS數(shù)據(jù)格式。 [nextpage]

    智能交通平臺：將高速網(wǎng)絡監(jiān)控器傳輸過來的GPS數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的融合處理，并與GIS系統(tǒng)進行關聯(lián)，從而得到道路的實時狀況。

    LBS系統(tǒng)：GPS在一些特殊的環(huán)境中無法提供定位信息如隧道內(nèi)，可以利用LBS定位系統(tǒng)為GPS做一個補充，能夠完整地得到相應路段的道路狀況。

數(shù)據(jù)流向說明如下：
(1)車載移動GPS終端接收衛(wèi)星信息，并計算出GPS標準數(shù)據(jù)，如三維位置信息，移動速度；
(2)通過上海移動GPRS網(wǎng)絡將GPS信息傳送到商業(yè)交通調(diào)度中心的過程；
(3)GPRS數(shù)據(jù)傳輸光通道中分光器件；
(4)前端報文分析模塊，將大流量的GPRS中與GPS信息相關的數(shù)據(jù)報文分轉到后端計算分析模塊，降低了后端模塊的數(shù)據(jù)包壓力；
(5)后端的計算分析模塊收集前端報文分析模塊轉發(fā)來的數(shù)據(jù)報；計算分析模塊可以按需求定制多種不同格式的GPS數(shù)據(jù)信息分析，以匹配市場中不同商業(yè)調(diào)度中心使用的移動GPS車載終端的數(shù)據(jù)各類格式；
(6)后端的計算分析模塊按照規(guī)格匹配數(shù)據(jù)報文格式，發(fā)送到交通分析智能平臺；計算分析模塊可匹配數(shù)種格式的GPS信息，統(tǒng)一成為交通分析平臺能夠接收標準格式；如網(wǎng)絡socket協(xié)議接收，也可以更直接地以某種關系數(shù)據(jù)庫接口的方式導入到交通分析平臺后臺數(shù)據(jù)庫中，增強了系統(tǒng)的靈活性；
(7)上海移動交通智能分析平臺接受計算分析模塊傳送來的格式數(shù)據(jù)后，與GIS數(shù)據(jù)結合進行智能交通分析。

    以上是基于移動網(wǎng)絡GPS數(shù)據(jù)融合的智能交通系統(tǒng)的工作流程，目前，該方案已完成了技術驗證。通過對移動網(wǎng)絡傳遞的GPS數(shù)據(jù)進行融合分析提取，將為用戶提供更為準確的實時道路信息。

3總結
    本文從技術上闡述了我們在智能交通領域的創(chuàng)新工作，設計了一種基于移動網(wǎng)絡GPS數(shù)據(jù)融合的智能交通技術方案，詳述了基于移動網(wǎng)絡的GPS數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)分析技術方案及其數(shù)據(jù)流程，總結了該方案融合各公交公司GPS數(shù)據(jù)增加樣本容量、定位精度準確等優(yōu)點。目前，該系統(tǒng)即將進行建設，在不久的將來為移動用戶提供高質量的實時交通信息服務。