基于FCD技术的城市智能交通诱导系统研究

孙亚芳，刘耀华

（1.山西泰森科技股份有限公司，山西 太原 030006）

（2.太原星联机动车辆卫星定位导航指挥中心，山西 太原 030000）

1 研究基础条件

城市智能交通诱导系统是目前缓解城市交通拥堵问题和节能减排的有效手段，未来智能交通诱导系统将与交通大数据融合，直接改变人们的传统出行，给人们带来全新的出行体验。国内智能交通系统的发展一直处于初级阶段，在部分应用较好的城市中可实现10%～20%的交通拥堵量，降低城市碳排放3%～6%[1]。对于智能交通诱导系统的研究和应用，将有效改善城市交通拥挤状况，可减少15%～20%的交通拥堵量，市中心的CO2排放量降低4%左右，还我们一个碧水蓝天。

对城市智能交通诱导系统的研究，我们具有较好的基础条件，特别是基于FCD的城市智能交通诱导系统的研究。我们长期专注GPS全球定位系统技术以及运营技术的发展，在GPS产业大发展的进程中，始终发挥着主导作用，并在山西省GPS领域占有重要的地位。太原星联机动车辆卫星定位导航指挥中心经过多年的建设和发展，拥有山西省太原市城市FCD（城市出租车）10年以上的运营数据。星联已建成一个覆盖范围广、定位准确、实时在线、通信质量高、业务品种丰富、服务水平一流的GPS运营中心平台。在太原市范围内建立了快捷、周到、完善的各项服务体系，并拥有面向全省移动目标监控管理体系大型“调度指挥中心”。到目前为止公司已为太原市8 000多辆出租车安装了GPS卫星定位设备，可同时为全市2万余名出租车驾驶员发布各类信息，在满足出租车司机不同服务需求的基础上，大大提升了出租车管理的现代化水平。公司多年来，为上千位乘客找回遗失在出租车上的物品；协助公安机关追回被盗、抢的出租车百余辆，为公安机关侦查破案、精准打击提供及时准确的信息。

2 基于FCD的智能交通诱导系统

“基于FCD技术的城市智能交通诱导系统”是开发基于城市机动车辆（FCD）交通信息采集的城市智能交通诱导系统，系统通过对城市出租车（FCD）的GPS技术应用，采集城市实时交通数据，同时集中交通路口的线圈数据、信号灯数据、摄像头图像和实时的交通路口反馈信息，进行海量数据库的处理、分析和传输，向出行者提供道路信息、驾驶信息及目的地信息等相关的出行路况信息。该系统还建设完成城市智能交通应用平台，主要是开发完成基于GPS数据采集和智能交通服务中心，通过多网络系统为乘驾者发布实时的交通路线，从而提高了道路的使用率以及交通网络的通行能力，同时提高各种资源的利用率，降低交通运行能耗，减少交通对环境的负面影响，使得交通行为更加顺畅、节能、环保，真正实现城市的和谐发展。

图1 城市智能交通信息诱导系统架构图

基于FCD城市智能交通诱导诱导系统包括4个核心层：采集层、数据预处理层、数据挖据深度处理层、应用层。采集数据主要来源FCD车采集数据，以及部分静态固定数据接入，采集数据量大、格式多样化，需要进行预处理，数据统一后进行存储，形成多个数据库存储，存储完成后数据进入处理平台，进行深度的数据挖掘、整理，进入交通诱导系统应用层实现智能交通诱导。

基于FCD的城市智能交通诱导系统包括：城市智能交通信息服务中心、交通信息网络发布系统、交通信息短信定制系统、交通信息社会联动系统。

a）城市智能交通信息服务中心 交通信息服务中心是将交通实时数据、实时静态信息进行分析整理和控制的服务中心，最大限度地发挥已有的交通信息和设备的作用。城市交通信息服务中心可将实时交通数据进行处理和存储，提供限定区域内的车流量、占有率、饱和度、排队长度等交通信息的功能。

b）交通信息发布系统 系统是智能交通诱导系统的重要组成部分，它是把主机运算出来的交通信息（包括预测的交通信息）通过各种传输媒介传送给公众。这些媒介包括：有线电视、联网的计算机、收音机、公共场所的电话、路边的可变交通标示牌和车载行车诱导装置，使人们在家中、在路上都可以得到交通诱导信息。

c）智能交通诱导信息发布系统 该系统为车辆提供最佳行驶路线，安全迅速地到达目的地。通过对交通信息的采集和处理，由交通广播电台、道路可变信息板、Internet发布和车载交通诱导终端等信息输出设备，为交通参与者提供实时准确的交通信息服务，使交通参与者能合理地选择出行路线，节约出行时间，使城市交通流达到有效的均衡，使交通管理从被动管理向主动管理方向转变。

d）智能交通信息短信定制系统 该系统同样是通过访问处理后的交通信息数据库，由通信服务商为手机用户、PDA用户提供准确的交通信息。

e）交通信息社会联动系统 路况信息涉及许多部门和人员，包括出行者、交警、公安、道路市政部门、媒体、其他道路使用者等。目前实时交通路况只有附近的道路使用者和区域交通警察知晓，为了短时间内迅速传递到所有交通路况牵涉的人员和部门，我们要有“交通信息社会联动系统”，特别是在发生交通事故以后，会更加凸显本系统的重要性。该系统可以最大化地缩短社会响应时间和处理时间，让道路的使用率达到最佳，让社会民生状况对社会的损坏降到最低。该系统在设计时突出系统的实用性、经济性、安全可靠性，力求系统的性能价格比最高，又兼顾设备档次，避免华而不实和设备的简单罗列和重复[2]。

3 智能交通信息诱导系统的关键技术

系统主要的难点和风险在于动态数据的分析、处理、运营和发布。动态数据包括FCD实时采集数据、GIS中电子地图上的矢量数据、实时静态交通数据等，每种不同的交通数据都需要对应的分析方法，同时要提供的信息是一个复合的综合信息，需要借助先进的数据融合技术将这些数据有效融合，由于涉及到的数据源多、数据量大，数据采集与处理技术仍然是智能交通系统研究中的难点。本项目在研发主要攻破的技术难点和关键技术点如下：

a）浮动车的数据采集；

b）地理信息和空间数据管理技术；

c）数据库设计，管理；

d）多源海量数据的处理，数据挖掘技术；

e）交通路况仿真预测；

f）WEB服务器实现信息发布。

4 基于FCD智能交通信息诱导系统的创新点

a）浮动车数据覆盖面广、灵活、可操作性强。选用太原市出租车作为数据采集的浮动车，实时记录太原市出租车GPS终端设备采集的路况数据，数据形式统一、覆盖面广、成本低。

b）数据处理方法多样，数据处理速度快。多源数据采用不同的数据处理方法，海量数据的处理效率高。

c）多网络的交通信息运营。采用GPS智能导航系统、移动数字电视接受技术和覆盖网络、Internet网络三网融合下进行交通信息的运营和发布，传播速度快、效率高、实时性强、覆盖范围广，具有创新性。

5 结语

该智能交通诱导系统在太原市进行了应用，太原市出租车作为智能交通诱导系统下的“浮动车”之后，出租车的GPS终端实现了多元化、智能化，将成为一个集出租车调度（语音信息、数字信息）、出租车安全防范（GPS技术、数字图像技术）、出租车数据采集与控制（车况信息、电子计价结算、无线通信技术、车辆电子控制）、出租车电子导航功能和多媒体信息发布及接收等功能为一体的车载设备。太原市出租车GPS导航终端数据采集频率为每分钟记录一次，及每分钟铺平道路的记录点8 300条，每小时50万条，日平均记录量高达1 200万个记录点，而每个记录点的数据信息量达10个以上，日存储数据量为1.2亿条。系统的进一步使用将实现太原市交通事故、阻塞及环境负荷降到最小，减缓道路拥堵压力，减少车辆尾气排放，降低环境污染。