三、北斗智能交通综合服务系统
关键技术及解决途径
1. 多源异构数据处理
不同的数据集所应用的目的虽然不同,但是对它们进行加工处理的技术与方法却是通用的,主要的数据融合处理技术包括“多元异构交通数据预处理技术”“海量数据存储技术”“可视化数据处理技术”“数据整合处理技术”“数据挖掘处理技术”“数据分析处理技术”以及“用户权限检查机制”,其具体的功能架构图如图3所示。
2. 高精度地图与高精度定位的融合
在涉车领域进行LBS的分析过程中,影响数据挖掘与分析的原因主要包括地图精度与终端定位精度。将高精度地图与高精度的定位方式相结合,最大程度对数据进行挖掘分析,以获得可靠的分析结果以辅助用户进行决策。
为使北斗终端在应用中受环境的影响降到最低、获得高定位精度,对北斗终端的定位误差产生原因进行分析,在复杂的城区环境下对定位精度影响最大的误差源主要是电离层误差以及多路径偏差。对于以上两种误差对应的解决途径包括通过利用北斗卫星的多频观测量,并其进行合理的线性组合从而有效消除电离层误差,还可以加速整周模糊度的收敛;同时还要重点消除或抑制多径误差,可通过采用基于窄距相关器的多路径估计延迟锁定环(MEDLL)技术,来提高终端的抗多径能力。
(1)基于北斗卫星导航系统的实时动态模糊度确定技术
高精度卫星导航定位中的RTK技术都必须使用载波相位观测值,但是由于载波相位观测值存在整周未知数即整周模糊度的问题。因此要获得高精度的定位结果,首先必须确定出整周未知数。研究设计实现北斗卫星三频接收机,可利用B2频点与B3频点快速解除模糊度,同时优选B1频点加B2频点的组合消除电离层误差。拟采用先固定宽巷模糊度、然后固定两个频点信号模糊度方法。利用宽巷观测值波长、电离层影响和噪声相对较小的优点,有利于快速确定整周模糊度。同时为了实现多历元动态模糊度确定,消去动态定位中时刻变化的坐标参数后,可以采用卡尔曼滤波或序贯最小二乘来动态确定模糊度。同时在实时数据处理中的粗差探测方面,利用卫星星历提供的卫星的健康性、稳健估计、冗余观测值、残差相关性粗差探测、历元间差分等方法,可进行实时粗差探测和剔除;在实时数据处理的质量控制方面,将研究数据预处理、载波相位模糊度确定过程中的质量控制,以保证模糊度确定的正确性和可靠性。
(2)MEDLL 多路径抑制技术
多路径估计延迟锁定环(MEDLL)是一种基于窄距相关器的软硬件结合的多路径信号抑制技术,实践证明能有效地减少码相位和载波相位测量值的多路径效应,消除窄距相关接收机中90%的多路径效应,性能上接近于没有多路径情况下的测量精度理论值,故拟采用该技术抑制多路径效应。MEDLL解决这一问题的思路是:在跟踪环路中充分考虑到多径的影响,在积分器进行本地相关运算的时候,在本地产生一个带有当前多径特性的信号,由于本地信号的波形更接近多径信道环境下的接收信号,因此可以抵消由于多径信号存在而对S曲线平衡点带来的影响。MEDLL在每一个接收通道上用一列窄距相关器采样、测量自相关函数主峰,应用最大似然法反解、估算直射信号和反射信号参数,实现多径误差校正。
四、北斗智能交通综合服务系统
应用示范
1. 公共交通应用示范
公共交通系统是以智能交通综合服务平台的涉车数据、监测数据为基础,基于卫星导航定位技术、汽车专用电子标识技术、信息处理技术、电子通信技术、自动控制技术、计算机网络技术和地理信息技术等技术的综合运用,实现公交车与出租车的运营调度智能化、公共交通车辆的信息化和可视化,实现面向公众乘客的公共交通信息服务与车辆监管分析,通过建立营运管理系统和连接公共交通车辆的车载终端信息网络,加强对运营车辆的指挥调度、运营监管以及采集数据的分析,推动公共交通的健康发展。
建设本公共交通系统的思想内核是借助先进的科学技术,结合人性化的设计理念,构造一套精密、复杂、庞大的公交车联网视频监控管理系统,为公共交通运营体系提供可视化服务,进而为公众出行提供便捷服务,为公众出行安全提供有力的保障。系统总体架构如图4所示,包括公交示范应用、四个子系统、多个服务接口。
2. 车辆监管应用示范
车辆监管系统对城市的特种车辆包括公务用车、危险品车辆等安装北斗导航终端和电子车牌标识,建立基于北斗导航和电子车牌的车辆监管系统,本系统由车载终端子系统、车辆监管子系统、应急指挥子系统、公共服务子系统四部分组成。该系统利用北斗导航技术与车辆电子车牌相结合的方式实现全方位、全过程的实时监管与应急服务,可为相关部门提供车辆位置信息、车辆速度信息和驾驶员状态信息等,对正处于超速、抛锚、遇劫等情况的运输车辆采取报警、自动熄火等应急措施,建立涵盖运输市场管理、运政管理、运输安全管理等业务领域的综合车辆管理系统,进一步提升目前车辆运营管理体系的效率,实现公务用车、特种车等车辆的安全监管与服务向信息化、精细化、智能化转变。
车辆监管系统在体系结构上可分为信息获取、通信网络和信息处理应用中心三个层次,其中,信息获取层集成多种信息采集方式,从CAN总线和各类传感器持续不断地采集发动机运行数据、车辆状况信息及驾驶员的操控行为,以及记录车辆所在位置;通信网络层完成信息的传递;数据处理应用中心将接收到的海量数据实时分析、整理,并将驾驶员不良的驾驶行为、油耗数据、车辆运行情况、维修保养计划等内容以直观的报告、图表等形式展现出来。车辆监管系统整体架构如图5所示。
五、结束语
根据城市交通当前发展状况,通过融合北斗导航定位技术,再结合大数据、物联网、云计算和移动互联网等新一代信息技术,以城市空间信息数据为基础,整合动静态交通数据,研制北斗智能交通应用终端和电子车牌终端,打造智能交通综合服务平台,形成公共交通应用示范和车辆监管应用示范,推动北斗导航产品在智慧交通上的应用和发展。
作者:哈尔滨航天恒星数据系统科技有限公司 李东博 王景光 焦恒
来源:卫星应用(《卫星应用》由北京空间科技信息研究所主办,是中国宇航学会卫星应用专业委员会会刊。)
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