智能车辆定位系统设计

ＡＲＴＩＦＩｃＩＡＬ　ＩＮＴＥⅢＧＥＮｃＥ　ＡＮＤ　ＩＤＥＮＴＩＦＩＣＡＴＩＯＮ　ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ　人工智能及识别技术　智能车辆定位系统设计　李响，李东江　ｑＥ京华北电力大学１０００２６）　摘要：车辆定位与导航系统是智能交通系统中＂３前需求较为迫切、应用比较广泛的一个重要的应用系统，是国际　－上公认的解决城市交通问题的有效途径之一。本文通过分析给出了智能车辆定位与导航系统的组成，并详细分析了　核心技术。最后，给出了系统的硬件平台。　关键词：车辆定位；智能交通系统　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ　Ｕ　Ｘｉａｎｇ，ＬＩ　Ｄｏｎｇｊｉａｎｇ　（Ｎｏｒｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｎｅｃ￣ｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００２６）　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｖｅｈｉｃｌｅ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ　ｂｅｌｏｎｇｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｃａｔｅｇｏｒｙ　ｏｆ　ｈｅ　Ｉｔｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ（ＩＴＳ），ｉｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ＩＴＳ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　ｇｒｅａｔ　ｄｅｍａｎｄ，ａｎｄ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｈｅ　ｅｆｔｉｃｉｆｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｔＯ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｕｒｂａｎ　ｔｒａｆｆｉｃ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｒｅｃｏｇｎｉｚｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ１．Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｌｏｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｇｉｖｅｎ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ；ａ　ｄｅｔａｉｌｅｄ　ａｎａｌｙｓ！ｓ　ｏｆ　ｈｅｔ　ｃｏｒｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｈａｒｄｗａｒｅ　ｐｌａｆｔｏｒｍ　ｉｓ　ｇｉｖｅｎ．　【Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ】Ｖｅｈｉｃｌｅ　ｌｏｃａｔｉｏｎ；Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｌ　引言　智能车辆定位系统就是对车辆进行实时地定位，便于统　一控制中心，实现报警、求助和通信功能。　智能车辆定位与导航系统由８个主要功能模块组成，各　功能模块简要概述如下：　管理、监控、调度或提供实时导航咆括路径选择、优化等　功能），它是多种技术集于一体的综合系统。智能交通系统　（ＩＴＳ）是在智能车辆道路系统（ＩＶＨＳ）的基础上发展起来的，　它不仅包括道路功能和车辆的智能化，而且还涉及到相关的　服务部门如公安、医疗等。因此从某种意义来说，智能车辆定　（１）电子地图数据库：是现代车辆导航系统必不可少的　组成部分，它包含以预定格式存储的数字化导航地图，为系　统提供诸如地理特征、道路位置及坐标、交通规则、基础设　施等多种重要信息。　（２）地理信息引擎：是操作和查询电子地图数据库的接　口，提供电子地图的显示、浏览、动态刷新、缩放等功能和　相关的信息检索与查询服务。　位系统是ＩＴＳ的核心部分，是实现道路管理智能化的关键之一　［１—３］。　２　组成　智能车辆定位与导航系统（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｌｏｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　（３）定位模块：由定位传感器和数据处理电路组成，功　能是提供实时、连续的车辆位置估计，以使系统能够正确辨　别车辆当前的行驶路段和正在接近的交叉路口。　（４）地图匹配模块：将定位模块输出的位置估计与地图　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ，简称ＩＶＬＮＳ）是集成应用了自动车辆定位　技术、地理信息系统与数据库技术、计算机技术、多媒体技　术和现代通信技术的高科技综合系统，主要为车辆驾驶员提　供以下重要功能：　（１）自动车辆定位。可在出行时准确、实时地确定出车　辆当前的位置，并以图形化方式　示在电子地图背景中。　数据库提供的道路位置信息进行比较，并通过适当的模式匹　配和识别过程确定车辆当前的行驶路段以及在路段中的准确　位置。如果数字地图具有较高的位置坐标精度，这一技术将　极大地改善系统的整体定位精度，并为实现路径引导提供可　靠依据。　（２）行车路线设计。可依据驾驶员提供起点、终点和途　经点，自动规划出旅行代价最少的最佳行驶路线。　（３）路径引导服务。可在出行过程中产生语音或图形方　式的实时引导指令使驾驶员沿预定行车路线顺利抵达目的地。　（４）综合信息服务。可向用户提供与电子地图有关的信　（５）路径规划：是帮助车辆驾驶员在旅行前或途中选择　合适的出行路线的过程，通常是依据电子地图中的交通路网　信息，提供从车辆当前位置到目的地之间总旅行代价最小的　息检索与查询服务，如按用户要求显示停车场、主要旅游景　点、宾馆饭店等服务设施的位置的数据资料，并在电子地图　中指示其所处的位置。　路线供用户参考。旅行代价可以是时间、距离、收费等用户　关心的因素。如有可能，在进行路径规划时还应考虑从无线　通信网络中获取的实时交通信息，以便对道路交通状况的变　化做出及时反应。　（６）路径引导：是帮助驾驶员沿预定路线行驶从而顺利　（５）移动通信功能。可接收实时交通信息广播，使用户　及时掌握最新的道路状况；同时还可将车辆状况报告给交通　本文收稿日期；２００８年６月２５日　一到达目的地的过程，它根据地图数据库中的道路信息和由定　７８一　人工智能及识别技术　ＡＲＴＩＦＩＣＩＡＬ　ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＩＤＥＮＴＩＦＩＣＡＴＩＯＮ　ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ　相关研究主要围绕基于数据挖掘技术的动态交通流预测模型　与算法、动态交通流分配最优控制模型与算法等方面展开。　驾驶员对路线的选择行为直接影响到导航系统的实施效果，　目前已从效用理论的角度展开了许多相应研究工作，而现在　投入应用的许多导航系统中并未详细考虑。　３．６路线优化技术　路线优化技术是进行车辆导航系统在功能实现环节中的　位模块及地图匹配模块提供的当前车辆位置产生适当的实时　驾驶指令。　（７）移动通信模块：能够进一步增强车载导航系统的功　能，通过移动通信网络（目前有多达ｌ２种不同的技术），车辆　及其使用者和交通管理系统之间能够互相交换实时交通信息，　使车载系统和公路网络工作得更加安全和有效。除定位和无　线通信模块外，其他功能模块都必须以车载导航计算机系统　为硬件平台、借助应用软件来实现。另外，车载计算机系统　关键技术，是导航系统智能化的重要体现。公认的经典路线　搜索算法有Ｄｉｊｋｓｔｒａ算法、Ｆｏｒｄ算法、Ｆｌｏｙｄ算法、启发式搜　索算法四类，此外根据道路网络实际特点进行路径优化也有　也是包括定位和通信装置在内的所有车载设备的控制平台。　（８）人机交互界面：提供用户与车载计算机系统间的交　互接口，用户通过它将地图显示、信息查询、路径规划等操　大量的研究，提出各类改进算法。　３．７通信技术　作指令输入到计算机系统中，计算机系统也通过它将以数字　地图为背景的车辆位置、最优路径规划结果、实时驾驶引导　指令等用户需要的信息以语音提示、可视图形等多媒体方式　返回。　通信是智能交通系统各组成部分之间进行信息交换的渠　道，按照导航系统对通信提出的可靠性、覆盖区域、传输速　率和安全性等方面的功能要求，通信系统基本采用的是较为　成熟的技术，包含无线通信和有线通信两大类。无线通信技　术主要有ＧＳＭ、ＧＳＤＲ、ＣＤＭＡ、ＣＤＰＤ、ＤＳＲＣ等陆基移动通　３　核心技术　３．１导航电子地图制作技术　导航电子地图是车辆导航系统中显示车辆位置的～个重　要手段和基本特征，它的制作需要将空间数据和相关属性数　据结合成为地图数据库，通过一定的组织手段来达到数据的　信系统和卫星通信系统，较为适用的广域有线通信技术有Ｉｎ—　ｔｅｒｎｅｔ、ＩＳＤＮ、ＡＴＭ、ＦＤＤＩ等。　４　硬件平台　车载定位导航系统的主要功能为车载娱乐、信息平台，　系统功能包括导航、ＩＴＳ、Ｒａｄｉｏ、ＤＶＤ、倒车后视、蓝牙通　信、多媒体播放、车辆信息显示、车身故障诊断以及Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　等功能。图１所示为构成车辆定位导航计算机硬件平台。　ＧＰＳ／ＤＲ　有效管理，实现准确及时、图文并茂地输出实时位置信息的　功能，并借助其空间分析能力和可视化表达，进行各种辅助　决策，其中需要涉及计算机图形学、数据库、ＧＩＳ等技术的综　合应用。　３．２车辆跟踪定位技术　常用的车辆定位技术主要包括航迹推算技术ｆＤＲ）、地面　无线电定位技术、卫星定位技术、地图匹配技术、以及基于　视觉的定位技术等等。由于基于任何一个单独的定位技术的　撞迭　键盘、通信　接口　￥３Ｃ２４４０Ａ　————］ＲＧＢ输出　Ｖｉｄｅｏ　Ｄ／Ａ　Ｌ　‘　＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝一　（ＡＲＭ９＠４００ＭＨＺ）　音炳输出　Ａｕｄｉｏ　Ｄｅｃ　ｏｄｅｒ￣系统都有本身无法克服的短处，因此出现了组合导航系统，　包括ＤＲ／ＭＭ、ＧＰＳ／ＭＭ、ＧＰＳ／ＤＲ等。同时，视觉定位、蜂窝　定位等新型定位技术也正处于实验和推动阶段中。　３．３交通数据的获取技术　．　网络ｌ　ｌ　ＳＤ　Ｉ／Ｆ¨ｌｍａ　ｌ｛ＳＤＲＡＭ　图１系统硬件平台　５　结论　本文通过详细的分析给出了车辆定位导航系统的组成、　交通信息的获取需要通过各类采集手段来实现，随着信　息技术、通信技术、电子控制技术、计算机技术的不断发展，　对相关交通数据的采集已达到固定与流动采集点相结合，计　功能和核心技术，阐述了各功能模块的工作原理，并给出了　车辆定位系统的硬件平台。　算周期灵活、自动化信息化采集手段大量应用的时代，同时　数据存储和加工手段的丰富也十分有助于信息准确性的提高。　３．４交通数据的分析融合　参考文献　［１］富立，范耀祖．车辆定位导航系统．北京：中国铁道出版　社，２００４：１－５　大量交通信息之间存在交叉、冗余甚至矛盾，需要将多　种传感器所获得的各种交通信息进行融合处理，以得到具有　实际应用价值的交通信息。一般着重在多源交通统计信息的　［２］杨东凯．ＩＴＳ系统分析与自动车辆定位【博士论文】．北京：　北京航空航天大学，２０００　融合方面，主要包括：各类交通信息的建模与描述、特征分　［３】史新宏，蔡伯根，穆建成．智能交通系统的发展．北方交　通大学学报，２００２，２６（１）：２９－３４　作者简介　析；多源信息的冗余消除；多源交通信息融合；突发事件与　统计信息融合；交通信息融合后的表示方法、性能评价等。　３．５路网交通状态预测技术　李东江（１９６４一），男，副教授，计算机嵌入式。　李响（１９８１一），女，汉，硕士研究生，计算机嵌入式应用。　路网状态的预测因素包括路网交通状态预测和驾驶员路　线选择行为。目前的行程时间预测的方法有四类：动态交通　分配模型、统计模型、启发式模型及仿真模型。现阶段国内　——７９——　ＡＲＴＩＦＩＣＩＡＬ　ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＩＤＥＮＴＩＦＩＣＡＴＩＯＮ　ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ　（上接第７３页）　人工智能及识别技术　通过远程音视频监控的设计，管理控制中心人员随时随　地可以远程监视到多媒体教室的现场情况，这将大大提高多　媒体教室的管理效率和管理水平。　参考文献　【１］彭建业，王海峰．基于ＶＢ６．０的计算机远程关机的设计与　实现【Ｊ］．现代电子技术，２００７，１１：８５—８７　［２］陈瑶．Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下实时视频捕捉、压缩的实现［Ｊ】．沈　阳化工学院学报，２００４，１８：４９—５１　［３］周建军，王萍．局域网视频传输系统的设计与实现【Ｊ］．计　图２管理控制中心视频监控截图　算机与自动化技术，２００４，３０（１０）：６２—６４　ｆ４］曹衍龙．Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ系统开发实例精粹【Ｍ］．北京：人民　邮电出版社，２００５，８：３５８—３５７　［５】姚巍．Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＡＰＩ函数在Ｖｉｓｕａｌ　Ｂａｓｉｃ中的应用实例［Ｍ］．　北京：人民邮电出版社，２００５，８　基金项目　江苏省现代教育技术研究“十一．五”规划立项课题（编号：　２００８——Ｒ——６９５６）　作者简介　王海峰（１９７７一），男，工程师顾士，研究方向：系统状态检　测与远程监控。　图３多媒体教室视频采集与传输截图　（上接第７７页）　／／ＦＨｅ（ｃｏｎｔｅｘｔ．Ｒｅｑｕｅｓｔ．ＰｈｙｓｉｃａｌＰａｔｈ）；　＜ＨｔｔｐＨａｎｄｌｅｒｓ＞　章怡，助理实验师，学士。　／／ＭａｐＰａｔｈ方法将水印图片的虚拟路径映射到服务　／墙；上的物理路径Ｉｍａｇｅ　ｗａｔｅｒｍａｒｋ＝　ｍａｇｅ．ＩＦｒｏｍＦｉｌｅ（ｃｏｎｔｅｘｔ．Ｒｅｑｕｅｓｔ．ＭａｐＰａｔｈ（＠”￣／ｉｍａｇｅｓ／　＜ａｄｄ　ｖｅｒｂ＝”　”ｐａｔｈ＝”ｉｍａｇｅｇ　．ｊＰｇ”ｔｙｐｅ＝”Ｗａ－　ｔｅｒＭａｒｋＨａｎｄｌｅｒ”，＞　＜／ＨｔｔｐＨａｎｄｌｅｒｓ＞　ｗａｔｅｒｍａｒｋ．ｊｐｇ”））；　／／￣＇ｌ建Ｇｒａｐｈｉｃｓ实例　Ｇｒａｐｈｉｃｓ　ｍｙＧｒａｐｈｃｓ＝Ｇｒａｐｈｉｃｓ．ＦｒｏｍＩｍａｇｅ（ｍｙＩｍａｇｅ）；　１）ｖｅｒｂ是逗号分隔的Ｈｔｔｐ谓词列表（例如：　“ＧＥＴ、　ＰＵＴ、ＰＯＳＴ”），也可以是开始脚本映射，比如星号“　通配　，／将水印叠加到图片右下角，这里水印位置可根据需要自　｜｜行设置　ｍｙＧｒａｐｈｃｓ．Ｄｒａｗｌｍａｇｅ（ｗａｔｅｒｍａｒｋ，ｍｙｉｍａｇｅ．Ｗｉｄｔｈ—　ｗａｔｅｒｍａｒｋ．Ｗｉｄｔｈ，　符，这里表示所有请求。　２）ｐａｔｈ是访问路径，这里表示访问ｉｍａｇｅｓ文件夹中所有　的．ｊｐｇ文件。　３）ｔｙｐｅ指定逗号分隔的类雇序集组合。ＡＳＰ．ＮＥＴ首先在　ｍｙＩｍａｇｅ．Ｈｅｉｇｈｔ－ｗａｔｅｒｍａｒｋ．Ｈｅｉｇｈｔ，ｗａｔｅｒｍａｒｋ．Ｗｉｄｔｈ，　ｗａｔｅｒｍａｒｋ．Ｈｅｉｇｈｔ）；　ｍｙＧｒａｐｈｃｓ．Ｄｉｓｐｏｓｅ（）；　ｗａｔｅｒｍａｒｋ．Ｄｉｓｐｏｓｅ（）；　应用程序的专用％ｉｎ目录中搜索程序集ＤＬＬ，然后在系统程序　集缓存中搜索程序集ＤＬＬ，这里表示凡是访问ｉｍａｇｅｓ文件夹　中的．ＪＰｇ文件的请求都将执行ＷａｔｅｒＭａｒｋＨａｎｄｌｅｒ中的代码。　／放置要输出到客户端的格式　ｃｏｎ￣ｘｔ．Ｒｅｓｐｏｎｓｅ．ＣｏｎｔｅｎｔＴｙｐｅ＝”ｉｍａｇｅ／ｊｐｅｇ”：　５　结语　以上方案利用ＨｔｔｐＨａｎｄｌｅｒ处理Ｈｔｔｐ请求的机制为图片动　态地嵌入水印提供了一种切实可行的方法，可以看出此方法　简单且易理解。本文只给出了ＨｔｔｐＨａｎｄｌｅｒ的应用，其实我们　还可以通过ＨｔｔｐＭｏｄｕｌｅ解决许多实际问题，如弹出广告、输　鸺叠加后的图片以指定的格式保存到Ｒｅｓｐｏｎｓｅ的　／腧出流中。　ｍｙＩｍａｇｅ．Ｓａｖｅ（ｃｏｎｔｅｘｔ．Ｒｅｓｐｏｎｓｅ．ＯｕｔｐｕｔＳｔｒｅａｍ，　ＩｍａｇｅＦｏｒｍａｔ．Ｊｐｅｇ）；　ｍｙＩｍａｇｅ．Ｄｉｓｐｏｓｅ　０；　ｃｏｎｔｅｘｔ．Ｒｅｓｐｏｎｓｅ．Ｅｎｄ（）；　出版权信息等等，鉴于篇幅所限，这里就不再赘述。　０．５０７２７、ＩＥ７．０中测试通过。　作者简介　．　）　ｐｕｂｌｉｃ　ｂｏｏｌ　ＩｓＲｅｕｓａｂｌｅ　本例在Ｗｉｎｄｏｗｓ　２００３　ｓｐｌ、ＩＩＳ　６．０、Ｍｓ：Ｎｅｔ　Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　２．　｛　ｇｅｔ｛ｒｅｔｕｒｎｆａｌｓｅ；｝　）　＼　叶文（１９６８一），男，汉族，四川省雅安市人，四川大学数学　）　系毕业，雅安职业技术学院讲师，研究方向：．Ｎｅｔ和数据库　技术。　（３）在Ｗｅｂ．ｅｏｎｆｉｇ的Ｓｙｓｔｅｍ．Ｗｅｂ节中添加如下代码：　～８０