分析全球定位系统与交通运输

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GPS还在陆地和空中有很大作用。GPS导航系统与电子地图、无线电通信网络及计算机车辆管理信息系统相结合,可以实现车辆跟踪、提供出行路线和导航、信息查询、话务指挥、紧急救援等许多功能。

GPS在公共交通车辆导航中的作用可具体地例证它的功能,如其智能调度功能,使装有GPS的出租车配备合理,能最大程度地满足乘客需求,减少空载率,降低能源消耗,节省运行成本,并使行车、乘车安全系数大大提高等。

二、GPS在道路工程中的应用

目前,GPS在道路工程中主要用于建立各种道路工程控制网及测定航测外控点等。随着高等级公路的迅速发展,对勘测技术提出了更高的要求,由于线路长,已知点少,用常规测量手段不仅布网困难,而且难以满足高精度的要求。目前,国内已逐步采用GPS技术建立线路首级高精度控制网,如沪宁、沪杭高速公路的上海段就是利用GPS建立了首级控制网,然后用常规方法布设导线加密。实践证明,在几十千米范围内的点位误差只有2厘米左右,达到了常规方法难以实现的精度,同时也大大提前了工期。GPS技术也同样应用于特大桥梁的控制测量。由于无需通视,可构成较强的网形,提高点位精度,同时对检测常规测量的支点也非常有效。如在江阴长江大桥的建设中,首先用常规方法建立了高精度边角网,然后利用GPS对该网进行了检测,GPS检测网达到了毫米级精度,与常规精度网符合较好。GPS技术在隧道测量中具有广泛的应用前景,其测量无需通视,减少了常规方法的中间环节,因此,速度快、精度高,具有明显的经济和社会效益。

三、GPS在汽车导航和交通管理中的应用

三维导航是GPS的首要功能,飞机、船舶、地面车辆以及步行者都可利用GPS导航接收器进行导航。汽车导航系统是在全球定位系统GPS基础上发展起来的一门新型技术,由GPS导航、自律导航、微处理器、车速传感器、陀螺传感器、CD—ROM驱动器、LCD显示器组成。

GPS导航是由GPS接收机接收GPS卫星信号(三颗以上),求出该点的经纬度坐标、速度、时间等信息。为提高汽车导航定位精度,通常采用差分GPS技术。当汽车行驶到地下隧道、高层楼群、高速公路等遮掩物而捕获不到GPS卫星信号时,系统可自动导入自律导航系统,此时由车速传感器检测出汽车的行进速度,通过微处理单元的数据处理,从速度和时间中直接算出前进的距离,陀螺传感器直接检测出前进的方向,陀螺仪还能自动存储各种数据,即使在更换轮胎暂时停车时,系统也可以重新设定。

由GPS卫星导航和自律导航所测到的汽车位置坐标、前进的方向都与实际行驶的路线轨迹存在一定误差,为修正这两者间的误差,使之与地图上的路线统一,需采用地图匹配技术,加一个地图匹配电路,对汽车行驶的路线与电子地图上道路的误差进行实时相关匹配,并做自动修正,此时,地图匹配电路通过微处理单元的整理程序进行快速处理,得到汽车在电子地图上的正确位置,以指示出正确行驶路线。CD-ROM用于存储道路数据等信息,LCD显示器用于导航的相关信息。

导航系统与电子地图、无线电通信网络及计算机车辆管理信息系统相结合,可以实现车辆跟踪和交通管理等许多功能,如车辆跟踪、出行路线的规划和导航、信息查询、话务指挥、紧急援助等。

车辆跟踪即利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置,并任意放大、缩小、还原、换图;可以随目标移动,使目标始终保持在屏幕上;还可以实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪,利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪运输。

出行路线规划和导航主要包括以下几方面。

自动线路规划。由驾驶员确定起点和终点,由计算机软件按照要求自动设计最佳行驶路线,包括最快的路线、最简单的路线、通过高速公路路段次数最少的路线等。

人工线路设计。由驾驶员根据自己的目的地设计起点、终点和途经点等,自动建立线路库。线路规划完毕后,显示器能够在电子地图上显示设计路线,并同时显示汽车运行路径和运行方法。

信息查询。为用户提供主要物标,如旅游景点、宾馆、医院等数据库,用户能够在电子地图上根据需要进行查询。查询资料可以文字、语言及图象的形式显示,并在电子地图上显示其位置。同时,监测中心可以利用监测控制台对区域内任意目标的所在位置进行查询,车辆信息将以数字形式在控制中心的电子地图上显示出来。

话务指挥。指挥中心可以监测区域内车辆的运行状况,对被监控车辆进行合理调度。指挥中心也可以随时与被跟踪目标通话,实行管理。

紧急援助。通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图可显示求助信息和报警目标,并以报警声、光提醒值班人员进行应急处理。