基于GIS的营运车辆监测体系分析

第1章绪论

1.1论文研究背景及意义

随着城市建设和国民经济的快速发展，交通问题日益严重，汽车保有量的剧增引起的交通堵塞、交通事故频发、尾气污染等现象都严重影响国民经济发展和百姓生活。如何对车辆进行信息化、科学化管理，成为了人们急需解决的问题。随着专家与学者的不断深入研究，车辆监控系统出现。

车辆监控系统是由无线通信信息传输、地理信息系系统、全球定位系统等先进技术组成。加载了电子地图的地理信息系统让车辆监控系统变得可视化，全球定位系统则提供了车辆运行的实时定位信息，地理信息系统和全球定位系统通过无线通讯技术传输数据，车载终端体积变小，功能变强则要归功于嵌入式技术。基于这些技术，车辆监控系统越来越完善。

营运车辆相对于非营运车辆具有线路固定以及盈利性的特点，并且营运车辆一般都会装载大量的货物或者人，所以安全性必须得到保证。因此，将车辆监控系统应用到营运车辆中，建立一个集长途客运车、物流车辆等各种运输工具的实时定位显示，实时监控、危险报警、运营线路设定等为一体的，同时面向各级政府和各地企业的公共的运输安全监控应用平台和数据发布与共享平台，从智能交通的角度提高整个公路运输业的运输效率与运输安全水平，降低运输行业的经营成本具有十分重要的意义。

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

20世纪80年代，欧洲、美国、日本等一些发达国家的汽车保有量剧增，交通堵塞和交通事故严重的制约了这些发达国家的经济增长。因此，为了舒缓交通拥堵和降低交通事故率欧美日等发达国家相继开展了智能交通系统的研究。他们都有一个目的那就是通过无线通信信息传输、地理信息系系统、全球定位系统等先进技术，将道路状况和车辆信息组成一个信息网络，以实现车辆的信息化、科学化管理，增强了行驶车辆的安全保障和运输效率。

美国在60年代末期就开始研究的电子路径导向系统，到20世纪80年代，美国交通运输系统得到社会各界的大力支持，智能交通系统开始发展。20世纪80年代中期，美、英、以色列及日本都相继开始这方面的研发工作，推出了几种定位技术方案及相应的产品。国外GPS车辆跟踪系统的答题发展分成两个流派：美国派和欧洲派。美国派主张利用各种无线网络，如常规、集群、卫星通信系统和标准的蜂窝网或等手段，而欧洲派主张釆用GPS/GSM系统。

90年代初美国为了研究智能交通系统成立了专门的机构。美国开发了运营车辆信息系统及网络，这个系统专门负责提供实时车辆运行信息，以及及时修正车辆错误的运营线路以保障营运车辆的安全性和高效性。在美国，经营GPS车辆跟踪系统的公司有很多，比较典型的应用软件有Fleet Tra公司的GPS-LIM和GPS-MAP软件。GPS-LIM和GPS-MAP主要应用在车辆或船只跟踪调度，野外数据采集，野外验证核实，119调度等方面。1990年，美国Trimble公司开发了Vtrac系统，用于车辆跟踪监控，这是首次将GPS技术运用在车辆监控方面。在欧美国家中最早从事车辆监控方面研发的公司中，美国的Navsys公司于1994年设计开发了TIDGET系统，这个系统将GPS技术与蜂窝通信相互结合的一个成功案例。

20世纪70年代，日本围绕动态路径诱导系统的项目进行了实验。在80年代中期至90年代中期的时间里，日本在交通信息通信系统、路车间通信系统、超智能车辆系统、宽区域旅行信息系统、新交通管理系统及安全车辆系统及等方面进行了研究。目前，日本学者主要集中攻克先进的车辆控制系统、汽车信息和通讯系统、不停车收费系统这三个方面的课题。

第2章系统的需求分析与总体结构设计

2.1系统需求分析

2.1.1系统功能需求分析

由于营运车辆有好多种类，因此木文针对营运车辆中的长途客运汽车的特点制定了相应的功能。

(1)无线通讯功能。常规监控时应能达到不大于1分钟（GSM、SPRS、CDMA现实），特定监控时应能达到不大于5秒（GPRS、CDMA现实）和不大于20秒（GSM、CDMA现实）。每个移动目标的定位信号经过经度和讳度的坐标转换之后发送到监控中心。

（2）地图显示功能。为了了解长途客运汽车的当前位置的详细周边情况，能对地图进行不同类型的操作，例如全图、放大、缩小、拖拽等。实时监控功能。

（3）实时显示长途客运汽车的位置，并且对数据进行刷新。

（4）轨迹回放功能。实现对车辆历史行驶数据的查询以及在地图上显示。根据用户设定的时间段选定的某辆车，查询该车的历史行驶轨迹。

（5）报警功能。由于长途客运汽车行驶的道路不论是高速公路还是国道都有相应的限速标准，因此必须对其速度进行监控，当设定最高限制速度时会显示超速车辆。

（6）线路设定功能。长途客运汽车的营运线路一般都是固定的，因此系统会对营运线路进行路线设定，并建立营运线路数据库。

2.1.2系统数据需求分析

（1）系统管理功能。查询数据库资料时需要输入登录帐号和密码，各种控制功能受权限控制。

（2）日志记录功能。系统管理员查看系统的监控日志、运行日志等。可以为管理员对监控系统进行科学管理等提供数据支撑。

（3）数据库查询功能。数据库修改和查询功能。能够在数据库更新车辆信息，查询车型，运行线路等相关资料。

2.2系统设计原则

（1）实用性。系统的用户界面具有友好性、简洁性，用户能进行方便快捷的操作，实现信息交换与共享。

（2）可靠性。在用户进行非法操作时会有相应的限制和信息反馈，数据出错时具有相应的错误信息反馈及处理能力。

（3）先进性。编程语言不断更新，各种软件也层出不穷，因此要求系统具有先进性。

（4）可扩展性。随着智能交通的发展，跟交通相关的应用也越来越多，必须具备一定扩展能力。

（5）安全性。由于系统属于应用性的软件，某些环节可能涉及行业机密，因此数据传输和数据储存必须具有保密性。

（6）开放性。遵守TCP/IP协议，符合相关的工业标准，提供开放式结构，方便同其他系统完全对接。

2.2.1系统物理结构设计系统物理结构包括核心应用、基础软件、数据交互、通信网络4个部分，如图2-1所示。

第3章系统开发的关键技术..........12

3.1地理信息系统（GIS）及开发平台..........12

3.1.1地理信息系统（GIS）.........12

第4章地图匹配算法设计与实现..........23

4.1地图匹配的基本原理.........23

4.2常用的地图匹配算法..........24

第5章系统设计与实现...........31

5.1车载客户端设计与实现.........31

第5章系统设计与实现

5.1车载客户端设计与实现

5.1.1GPS数据采集模块设计

实时监控车辆的位置。当车辆位置发生变化，即时获取车辆GPS数据，提取并且保存车辆经纬度信息。功能描述如表5-1所示。

结论与展望

结论

本文主要围绕地图匹配算法以及营运车辆监控系统的开发进行了相关的研究，主要研究内容以及结论如下：

（1）研究了几种常用的地图匹配算法如：直接投影算法、相关性算法、概率统计算法、模糊逻辑算法，分析了它们的缺点，以网拓扑结构算法为基础，对其做出部分改进，并进行了实验，实验结果表明该算法在比较复杂的道路上也能减少地图匹配定位误差。

（2）以GIS、GPS、GPRS理论为基础，TCP/IP为协议，Oracle为数据库，ArcGIS Engine和C#为开发平台，使用C/S架构开发了营运车辆监控系统。

展望

由于理论水平和开发水平有限，木文还有很多不足，需要在以下几个方面继续研究：

（1）本文是建立在GPS定位前提下开发的系统，希望能基于北斗导航开发相应的系统。

（2）在地图匹配方面需要做进一步研究，提高匹配精度。

（3）开发能在手机上应用的营运车辆监控系统。

参考文献（略）