GPS和射頻識別在智能公交管理中的應(yīng)用

 

一、概述

 

隨著我國國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模與日俱進(jìn)，城市交通問題日益凸顯，已成為嚴(yán)重制約許多大中城市發(fā)展的重點問題之一。大力、優(yōu)先發(fā)展公共交通.實現(xiàn)數(shù)字化、智能化城市交通管理，提高公共交通運營管理效率和社會服務(wù)水平，符合目前中國國情下的現(xiàn)代化大城市發(fā)展趨勢。

 

目前，國內(nèi)大多數(shù)大城市的公交車智能管理調(diào)度模式單一采用車載GPS衛(wèi)星定位技術(shù)，也有少部分城市單一采用了射頻識別技術(shù)。這兩種技術(shù)的采用都是由靜態(tài)監(jiān)管向動態(tài)監(jiān)管，人工管理向自動管理的轉(zhuǎn)變，是公共交通管理進(jìn)步的表現(xiàn)，但是這兩種技術(shù)的采用都存在各自鮮明的優(yōu)勢與不足之處，應(yīng)用效果并不十分理想。

 

下面分別通過對GPS、射頻識別兩種技術(shù)在公交領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行分析，并討論兩種技術(shù)結(jié)合使用，從而試想提高公交智能化管理的可能性。

 

二、GPS技術(shù)及其在公交領(lǐng)域引用的優(yōu)缺點

 

GPS又稱為全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)，由空間星座、地面控制和用戶設(shè)備等三部分構(gòu)成，其基本定位原理是：衛(wèi)星不問斷地發(fā)送自身的星歷參數(shù)和時間，信息用戶接收到這些信息后經(jīng)過計算機輔助，求出接收機的三維位置、三維方向以及運動速度和時間信息。GPS系統(tǒng)具有以下主要特點：全天候、多功能、操作簡便和應(yīng)用范圍廣泛等。

 

(一)在公交領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)點

 

GPS技術(shù)目前在車載方面的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，已具備了快速、高效、準(zhǔn)確地提供點、線、面要素的精確三維坐標(biāo)，且具有全天候、高精度、自動化、效益高等優(yōu)點。公交智能化管理對GPS技術(shù)的運用主要體現(xiàn)在車輛自動定位、行駛信息引導(dǎo)和電子站牌等子系統(tǒng)上面，前面闡述的GPS主要特點正符合公交智能化管理技術(shù)運用的需求。對于新發(fā)展起來的大中城市，公共交通基礎(chǔ)設(shè)施比較完善，城市道路、樓距比較寬，高架橋和隧道相應(yīng)也就比較少，GPS系統(tǒng)調(diào)度靈活，知情能力和應(yīng)變能力強的優(yōu)勢就充分地體現(xiàn)了出來，完全可以達(dá)到實時掌握車輛行為狀態(tài)的管理要求。

 

(二)在公交領(lǐng)域應(yīng)用的缺點

 

我國目前歷史比較悠久而且經(jīng)濟水平比較高的大城市，例如北京、上海、廣州等，經(jīng)過三十多年來的城市建設(shè)后，市區(qū)高層建筑林立，高架路橋密集，隧道也越來越多，公交車作為城市公共交通主力軍，穿梭于這些地方是必須的，而GPS衛(wèi)星定位在碰到高層建筑比較多和密集的路段時信號衰弱嚴(yán)重，在有高架路橋或者隧道遮擋時沒信號，都會導(dǎo)致GPS系統(tǒng)信號不穩(wěn)定甚至無法正常工作。舉個例子來說，廣州市是建筑密度大、樓層高，高架路橋和隧道非常多的典型大城市，目前廣州市部分公交公司建設(shè)使用的公交GPS智能調(diào)度管理系統(tǒng)，一旦行使經(jīng)過高架路橋底層、隧道，或者停在高架路橋附近公交站點上客，進(jìn)入分層人車分流樞紐公交站場的公交車輛，就碰到過這種信號不穩(wěn)定或者沒信號的問題，也就使得調(diào)度中心無法得知公交車此時的行為狀態(tài)了。

 

三、射頻識別技術(shù)及其在公交領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)缺點

 

射頻識別技術(shù)(Radio Frequency Identification，RFID)是通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，由射頻卡、讀卡器和信號發(fā)射天線三個基本部分組成。其工作原理是：當(dāng)射頻卡進(jìn)入收發(fā)天線區(qū)域后，發(fā)出的加密載波信號被天線接收，經(jīng)RFID射頻讀卡器裝置接收處理后，向通信模塊發(fā)送獲取的卡信息。

 

(一)在公交領(lǐng)域應(yīng)用的優(yōu)點

 

采用射頻識別技術(shù)主要目的在于實現(xiàn)不停車遠(yuǎn)距離自動識別，實時定點采集公交車輛進(jìn)出站和通過信息采集點，快速確定公交車輛所處位置。其主要優(yōu)點有：車載射頻卡與讀卡器基本都采用了雙向交互的無線數(shù)據(jù)通信方式，通信技術(shù)穩(wěn)定、可行性，誤碼率極低。載波信號穿透力、繞射力極強和信息防沖撞功能非常好，車載射頻卡可固定安裝在車輛的金屬、非金屬、玻璃等物體表面，安裝位置基本不受限制，讀卡器可同時識別多輛并排、串道、跨線、爬頭等不按規(guī)定行走的車載卡。車載射頻卡和讀卡設(shè)備的感應(yīng)范圍和通過速度也可根據(jù)管理需要進(jìn)行靈活調(diào)整。

 

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(二)在公交領(lǐng)域應(yīng)用的缺點

 

射頻識別技術(shù)在公交領(lǐng)域應(yīng)用的缺點主要體現(xiàn)于只能在固定點進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，其技術(shù)的“點式定位”方式具有較強的局限性，相對于采用GPS技術(shù)來說，在靈活性方面就落后了。如果密集安裝數(shù)據(jù)采集設(shè)備，資金投入將相當(dāng)大，建成后的維護成本也非常昂貴；如果數(shù)據(jù)采集設(shè)備太少，感應(yīng)范圍沒有全面覆蓋，也就無法實現(xiàn)感知車輛在道路上行駛的實時狀態(tài)信息。

 

四、通過GPS和RFID兩種技術(shù)的結(jié)合來提高公交智能調(diào)度管理系統(tǒng)的可行性。

 

公交智能調(diào)度管理系統(tǒng)可以采用GPS技術(shù)和射頻識別技術(shù)相結(jié)合的設(shè)計方案。因為目前GPS信號的覆蓋范圍已經(jīng)比較廣，所以可采用以GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)為主，射頻識別技術(shù)為輔的方式。根據(jù)上面這兩種技術(shù)在公交領(lǐng)域應(yīng)用優(yōu)缺點的分析，可以利用射頻識別技術(shù)的優(yōu)點來彌補GPS技術(shù)運用的缺點。調(diào)度指揮中心后臺管理子系統(tǒng)第一采用數(shù)據(jù)信息來自于GPS子系統(tǒng)，第二采用數(shù)據(jù)信息則來自于射頻識別子系統(tǒng)。在有充分?jǐn)?shù)據(jù)信息來源的前提下，公交智能調(diào)度管理系統(tǒng)的可***性也將得到較好的提高。系統(tǒng)主要框架構(gòu)成設(shè)想大致如下：

 

(一)公交車載設(shè)備

 

公交車上面同時安裝一套GPS設(shè)備和一張射頻卡，目前市場上一張射頻卡的價格大概在50～80元不等，相對于車載GPS設(shè)備的價格，是非常低廉的，對于提高系統(tǒng)可行性來說，這筆投資是非常值得的。

 

(二)射頻信息采集傳輸設(shè)備

 

主要安裝在GPS信號無法覆蓋或者比較弱區(qū)域的適當(dāng)位置，設(shè)備由射頻收發(fā)天線、讀卡器和通信模塊構(gòu)成。其工作原理是：當(dāng)車載射頻卡進(jìn)入收發(fā)天線區(qū)域后，車載射頻卡發(fā)出的加密載波信號被天線接收，經(jīng)RFID射頻讀卡器裝置接收處理后，向通信模塊發(fā)送獲取的車載射頻卡信息。通信模塊通過GSM/GPRS/CDMA無線網(wǎng)絡(luò)方式與遠(yuǎn)端的讀卡服務(wù)器建立通信連接，將接收到的卡號、時間、地址信息傳送到調(diào)度中心。

 

通信模塊主要依托GSM/GPRS/CDMA等數(shù)字公眾網(wǎng)通信，具有IP地址設(shè)置、讀卡數(shù)據(jù)緩存/比對 E本地卡號限制過濾、遠(yuǎn)程通信超時/異常告警、時鐘/卡號集/異常告警短信遠(yuǎn)程設(shè)置等功能。鑒于數(shù)據(jù)通信的重要性，為確保無線通信的穩(wěn)定性和可行性，這里的通信模塊要求提供熱備份的GSM/GPRS/CDMA工作模塊為第二信道。

 

(三)調(diào)度指揮中心系統(tǒng)

 

調(diào)度指揮中心系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備、數(shù)據(jù)接收、存儲、分析、管理、發(fā)布服務(wù)器、大屏幕電視墻、客戶端管理計算機等設(shè)備組成。后臺管理子系統(tǒng)根據(jù)實時收到的各線路公交車輛運行的定位數(shù)據(jù)及狀態(tài)信息加以甄別和分析之后呈現(xiàn)出來，調(diào)度指揮中心管理人員可即時作出快速、合理的調(diào)度指令，同時往信息發(fā)布等子系統(tǒng)發(fā)布及時服務(wù)信息。對采集到的數(shù)據(jù)，后臺管理子系統(tǒng)自動進(jìn)行匯總、統(tǒng)計，生成各種營運報表等。

 

五、總結(jié)

 

針對我國目前一些大城市的公交車智能管理調(diào)度模式，在這里提出的通過GPS和RFID兩種技術(shù)的結(jié)合來提高公交智能調(diào)度管理系統(tǒng)的可行程度，是嘗試將高科技手段更好地服務(wù)于城市公共交通數(shù)字化的一種設(shè)想。針對目前一些城市已經(jīng)建設(shè)的GPS公交智能調(diào)度管理系統(tǒng)。采用基于射頻識別技術(shù)的“點式定位”系統(tǒng)作為補充，既能提高車輛定位精度，提升公交系統(tǒng)企業(yè)的運營效率和服務(wù)水平。又能克服GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)在公交應(yīng)用中的不足.減少資金投入。

 

交通是經(jīng)濟的動脈，要用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)改造傳統(tǒng)的公交產(chǎn)業(yè)，以信息化帶動現(xiàn)代化。建設(shè)新型智能化。自動化的公交調(diào)度管理系統(tǒng)，“公交優(yōu)先”政策符合我國目前國情，代表著大多數(shù)人民群眾的利益，能最大限度地挖掘現(xiàn)有城市道路潛力，是政府交通管理部門解決城市交通問題的重要途徑。把公交系統(tǒng)的管理和服務(wù)工作提高到新的水平，同時也就能夠協(xié)助政府職能部門實現(xiàn)對公交系統(tǒng)整體運行狀況進(jìn)行有效管理和總體規(guī)劃。