北斗卫星导航系统在智能交通系统中的应用

The Application of Compass in the Intelligent Transportation System

Zhigang Xu

Police Maritime Academy, Ningbo, China

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Abstract: According to the current development problems of developed urban transportation and Intelligent Transportation System (ITS), and the characteristics of Compass application in the ITS, the all aspects of applications of Compass in the ITS are analyzed in this paper, and then some problems about these applications and their suggestions are also proposed.

Keywords: Compass; Intelligent Transportation System (ITS); Location Based Service (LBS) 北斗卫星导航系统在智能交通系统中的应用

徐志刚

公安海警学院，宁波，中国，315801

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【摘要】根据当前发达城市交通以及我国在智能交通系统发展中存在的问题，结合北斗卫星导航系统在智能交通系统中应用的特点，分析了北斗卫星导航系统在智能交通系统各方面的应用，并针对这些应用提出了可能存在的问题及建议。

【关键词】北斗卫星导航系统；智能交通系统；基于位置服务

1 引言

我国是一个经济持续发展的发展中国家，改革开放以来，城市化与汽车化发展十分迅猛。改革开放前，城市化水平不足19%，据今年公布的人口普查结果，我国的城镇人口接近6.66亿人，城镇化率达到

49.68 %；相应的车辆增长也非常快速，截至2011年6月底，全国机动车总量达2.17亿辆，其中私家车达7206万辆，并且私家车拥有率呈不断增长的趋势。反观中国城市道路建设情况，改革开放以来，中国道路交通设施及管理设施虽然有较大改观，但远远跟不上机动车增长速度，而且总体水平与发达国家有较大差距，特别是大多数城市路网结构不合理，道路功能不完善，道路系统不健全。造成城市交通拥塞严重，交通效率大大下降。另外，交通拥堵、车速下降以及车况差、车辆技术性能低等，致使汽车尾气对城市的空气污染剧增。同时，车辆状况差也直接影响到城市交通，并已成为制约我国城市交通的重要因素。以车况较好的北京市为例，平均日故障次数达500次以上，给城市交通带来巨大压力。另外一个问题，就是我国大多城市交通管理设施缺乏，管理水平不高。即使各地都建立了交通控制中心，大多只是实现了监视功能，而远没有发挥控制功能。

正是由于的车辆、道路和管理发展不均衡所带来的问题，迫切需要发展智能交通系统（Intelligent Transportation System，ITS）来缓解上述问题。智能交通系统是以信息、通信、控制和计算机技术将人、车、路三者紧密协调、和谐统一，而建立起的大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输管理系统。ITS将有效地利用现有交通设施、减少交通负荷和环境污染、保证交通安全、提高运输效率、促进社会经济发展、提高人民生活质量，并以推动社会信息化及形成新产业受到各国的重视，目前已成为世界21世纪交通系统的发展方向。我国在上世纪90年代末期就确立智能交通系统的研究和发展战略，并已经在北京、上海、广州等一些发达城市实施了ITS的“关键技术开发和示范工程”。经过十多来年的发展，我国ITS 发展总体形势良好，但在管理面层主要存在问题如下：体制分散，统一协调不够；引进太多，消化创新不够；政府主导，民间参与不够。从技术的战略面层来看，我国几乎所有的ITS都是建立在美国的全球定位系统（GPS）的基础上的，这是个基础性战略性的缺陷。现在我国的北斗卫星导航系统（下述简称“北斗系统”）发展快速，完全可以取代GPS在ITS的地位，北斗系统将在我国的ITS中具有更加重要和更广泛的应用。。

2 北斗卫星导航系统在智能交通系统中应用的特点

北斗卫星导航系统由空间星座、地面控制和用户终端三大部分组成。空间星座部分由 5 颗对地球静止

轨道（GEO）卫星和30 颗对地球非静止轨道

（Non-GEO）卫星组成。北斗卫星导航系统建成后将为全球用户提供卫星定位、导航和授时服务，并为我国及周边地区用户提供定位精度1米的广域差分服务和120个汉字/次的短报文通信服务。

卫星定位、无线通信及网络技术是ITS的支撑技术，具有广域差分服务以及短报文通信服务功能的北斗系统将比GPS更适合应用在ITS中。从国家的根本利益出发，今后我国的ITS也必须建立在北斗系统的基础之上。北斗系统在ITS中的应用，具有以下几个GPS

不能拥有的特点：

首先，北斗系统完全为我国所有和控制，系统运行维护不受国际环境变化的影响；系统具有很好的加密功能，可以有效保障用户关键业务数据在处理、存储、传输过程中的安全性。

其次，北斗系统的通信功能，能实现点对点和点对中心或中转站等多种数据信息通信网络，可以实现用户之间、用户和管理部门之间双向或转发通信，对于ITS中智能监管、调度和安全救助，具有独特的优势。尤其是在发生地震等重大灾难面前，建立在北斗系统基础上的ITS可以在脱离陆基无线及有线通信网络的情况下正常工作，而基于GPS的ITS在陆基无线或有线通信网络的中断的情况下根本无法工作。另外，建立在卫星通信基础之上的ITS，不仅可以运行在陆基无线通信网络覆盖区内繁华的闹市，即使在陆基无线通信网络不能覆盖的偏远地区同样可以使用，尤其是车辆在偏远地区出现安全事故的情况下，能够及时得到救助。

第三，由于北斗系统在我国及周边国家具备基于卫星的广域差分服务，这将为ITS提供比GPS更为精确位置信息。

3 北斗卫星导航系统在智能交通系统的应用

通常，智能交通系统通常包括交通信息、车辆监控、车辆管理以及车辆控制等子系统组成。将北斗系统代替GPS应用于ITS后，可以建立一种新型的ITS，基于北斗系统的ITS将由交通信息及通信、车辆用户终端以及交通监管等子系统组成，北斗系统将在上述各部分中具有相当广泛的应用。

3.1 北斗系统在ITS的交通信息及通信子系统中的应用

交通信息及通信子系统是基于北斗系统的智能交通系统的神经中枢，负责交通信息的采集、处理和分发工作。应包括信息采集、处理和发布分系统，如图1所示。

上述各分系统中，利用“信息采集”分系统，不仅车辆的位置可以由北斗车载用户机准确测量并提供到智能交通信息子系统中，其他采集信息部位，只要需要结合位置信息，均可由北斗系统提供。其中，交通设施信息是智能交通管理数据的重要组成部分之一，作为交通运输的详细信息，例如交通中的红绿灯控制信息、步行街、单行道、禁止左转等信息，公路交通中的路况、车道数、限速等有关交通运输专用信息在实际中经常发生变化，随时掌握交通设施的位置及变化，对交通管理，规划出行路线等至关重要。另外，各段路况的实时采集，包括各路段车流量、拥塞程度以及道路条件等，这些实时信息可以利用雷达监测器、摄像机等实时采集，也可在采集的基础上由交管部门发布文字信息等等。上述采集到的各种交通信息，除图像、视频、语音信息外，其文本信息（如位置、交通流量、道路设施变化情况等等）均可应用北斗系统的通信服务传输到信息服务器。各种交通信息经“信息处理”分系统（中心）处理后，通过“信息发布”分系统包括3G/4G网络、互联网、广播等发布交通信息，但是诸如有关路段事故、急救等紧急、重要的信息在通过陆基无线/有线通信通道传输的同时应该通过北斗系统的通信服务传输给监控中心及相关的北斗系统移动车辆用户终端，保证这些紧急、重要的交通信息在任何环境下不中断。

3.2 北斗系统在ITS移动车辆用户终端中的应用

如图2所示, 该系统由北斗系统车载用户机、显示器、微处理机、用户软件（包括电子地图软件、导航软件、专家系统等）、数据库（包括地理信息数据、交通设施数据库等）、3G/4G通信及辅助定位等, 北斗系统车辆用户终端能够为驾驶员提供车辆的位置、导航以及查询交通信息等服务，还可通过该系统把本车的位置及其相关的信息传输到交通信息中心。系统利用用户软件通过地理信息数据库、北斗系统提供的位