基于GPS技术的实时路况系统设计

王燚堂

摘 要

本文主要研究内容为对汽车GPS数据在道路上的数量、空间分布及速度数据进行接收，然后对车辆数据进行计算，做出租车道路匹配，周期性地按道路路段对汽车数据进行分析计算，得到道路的实时路况信息，达到了解某一道路上汽车的运行情况，从而得到道路的通行路况情况。

【关键词】GPS 交通流量 实时路况

基于GPS技术的实时路况系统可以针对道路交通情况进行实时的检测，根据实际情况，本实时路况系统设计的目标为：

（1）根据目前各大城市大多数汽车装载了GPS设备，这些GPS数据由相关单位进行收集汇总，然后发送给本系统。

（2）把有效数据与地图道路数据进行匹配，把每辆汽车进行准确的道路定位。

（3）把汽车数据匹配到地图数据完成后，需要对某一道路的汽车数量进行计算。计算得出汽车在道路上的数量，进而得出某些道路的交通情况。

（4）将计算得到的结果发布给汽车公司或需要这些数据的交通管理服务等部门。

根据上文对系统设定的目标，系统主要完成下面一些功能。本系统是实时将汽车GPS数据接入，并周期性地进行分析运算，得到道路汽车流量信息并发布。系统体系图如图1所示。

1 系统的结构组成

本系统的体系主要有如下一些方面组成：分别是汽车GPS数据的接收与发送，汽车数据的接收服务器、数据计算服务器、数据存储服务器，汽车数据发布，发布对象对有线网络用户、手机用户和交管中心等部门。

体系的流程为汽车GPS接收器通过GPS卫星发出的定位数据，对汽车本身的数据进行接收，然后通过GPS发送装置把之前接收的数据发送给本系统的服务器。通过本系统对汽车数据在道路交通流量中定位与计算，得出汽车的路况流量信息。

系统模块主要由三大部分组成，如图2所示。

2 系统模块详细设计

2.1 汽车数据接收模块设计

汽车数据接收模块中实现了汽车数据发送、转换与接收接口，采用TCP/IP协议进行数据传输，通过标准的接口进行统一格式数据的接收和发送，确保数据传输的稳定性。

汽车数据接收模块采用汽车数据源支持的方式接收数据，对数据按照数据规格进行解析，然后将接收的汽车数据转换为通用的格式在内存中缓存，并采用固定的格式协议，发送给实时路况计算软件。

汽车流量计算系统采用Socket在线接受方式。Socket在线接入服务，网络连接方式包括TCP传输控制协议的Socket连接的方式通讯，通常采用用户现行的方式。

完成接收模块流程设计之后，对接收模块的算法进行设计，解析数据格式，判断解析数据是否正确。如果解析正确的数据进行筛选，提取有效数据，因为只有有效数据才会参与运算。对有效的数据进行简单的加密，存储备份，为下一阶段的数据计算做好准备。

2.2 汽车数据计算模块设计

实时路况计算软件采用内部标准通讯方式，接收汽车数据标准格式数据，做汽车道路匹配，周期性地对汽车进行分析计算，得到道路的交通状态信息，用于后面的发布应用。

根据整体结构图中数据计算模块的功能，对数据计算模块进行了如下设计。包括汽车数据与地图数据匹配、匹配后数据计算、汽车路况数据缓存、汽车计算完成后的数据存储。

交通状态判别部分是系统的核心，最主要是保證系统的稳定性、准确性。道路匹配根据汽车的GPS位置、历史的行驶情况，在道路中确定当前行驶的最大可能性的道路，并确定汽车在当前道路中的位置。

模式包括：正常行驶、等待红绿灯、堵车等。积累一些通常的模式模型样本，做筛选和匹配，符合模式特征的，进入相应的处理环节，提高路况的计算精度。

汽车数据计算的流程设计主要原则是保证汽车数据与道路匹配的准确性，按照道路分组汽车数据的准确性，道路上汽车数量计算的准确性。然后进行计算后数据的存储。

路况的结果计算后，可以参考历史路况数据，其它路况数据源的路况数据，或者结合人工干预的信息，对计算结果进行再次判别和纠正。

2.3 汽车数据发布模块设计

把汽车原始数据进行计算后，把数据以统一的格式发布给需求方。并把数据进行保存。同时能对历史数据进行条件查询。实时路况发布，支持历史数据的查询发布、实时路况的发布两种。历史数据的查询发布，根据用户请求，在数据库或历史文件中取出相应的路况发布出去。

3 汽车流量计算系统整体数据流程设计

根据上面的系统结构，下面设计出系统的数据流程，按照接收数据以后，系统完成数量流向的顺序，主要完成从数据的接收，到数据的计算，最后数据进行发布的流程进行了如下的设计。

3.1 汽车数据的接收

汽车数据接收软件采用汽车数据源支持的方式接收数据，对数据按照数据规格进行解析，并经过数据的初步筛选，然后将接收的汽车数据转换为通用的格式在内存中缓存，并转换为自定义的固定格式协议，用自定义的标准Socket通讯的方式发送给系统计算模块。

3.2 汽车数据计算

汽车数据计算模块根据数据接收模块得到的有效数据，对这些有效数据与电子地图进行匹配，通过有效的算法，使得匹配结果更加准确。然后对某一道路上的汽车的速度进行计算。得出计算结果保存到数据库中。

3.3 汽车路况发布

实时路况发布，支持历史数据的查询发布、实时路况的发布。历史数据的查询发布，根据用户请求，在数据库或历史文件中取出相应的路况发布出去。

系统数据流过程如图2所示。

4 结论

基于GPS技术的实时路况系统的设计为主要模块设计及数据流程设计，并对系统分析设计总体思路做了简单的描述。整体的分析设计分成三个阶段：数学模型建立阶段、业务逻辑模型建立阶段和模型整合与完善阶段。并对数据的汽车数据接收、汽车数据计算、汽车数据发布三个模块内容分别进行了阐述。

参考文献

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[3]张培林，赵弘尧.基于混沌理论的高速公路网短时交通流量预测研究[J].公路工程，2015（04）.

作者单位

北京卫生职业学院 北京市 100053endprint