系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想
1、定位功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程
車輛通過(guò)安裝于底盤上的識(shí)讀器獲取用來(lái)標(biāo)志唯一道路位置的編碼信息之后，將其傳遞給車載端的GIS數(shù)據(jù)處理模塊，GIS根據(jù)此編碼信息，結(jié)合電子地圖信息數(shù)據(jù)庫(kù)（GIS模塊的一部分），找出此編碼信息對(duì)應(yīng)的電子地圖上的具體的地理位置點(diǎn)，進(jìn)而通過(guò)顯示模塊將其顯示在電子地圖上。這樣用戶就可以看到自己當(dāng)前所處的地理位置，實(shí)現(xiàn)了車輛自身定位的功能。
2、導(dǎo)航功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程
所謂車輛導(dǎo)航就是要確定一條車輛當(dāng)前位置和目的地位置的線路信息，假如車輛現(xiàn)在處于A點(diǎn)，想要到達(dá)B點(diǎn)，則將B點(diǎn)的信息（直接輸入名稱即可）輸入到車載GIS模塊中，車載GIS模塊通過(guò)電子地圖信息數(shù)據(jù)庫(kù)將目的地位置對(duì)應(yīng)找到之后，與電子地圖顯示上的某一點(diǎn)對(duì)應(yīng)起來(lái)，同時(shí)在兩個(gè)點(diǎn)之間確定一條或多條可行路線，并且顯示給用戶。這樣用戶就可以根據(jù)電子地圖上的目的地B點(diǎn)和現(xiàn)在所處位置A點(diǎn)情況，決定采取那條路線到達(dá)目的地?？梢钥闯霰鞠到y(tǒng)不需要借助外界信號(hào)或網(wǎng)絡(luò)的輔助作用，可以利用車載模塊直接獨(dú)立解決導(dǎo)航問(wèn)題。
3、監(jiān)控和調(diào)度功能的實(shí)現(xiàn)過(guò)程
在完成定位功能的同時(shí)，識(shí)讀器將獲取到的位置編碼信息和車輛自身的唯一標(biāo)志信息通過(guò)車載通信模塊，利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方式（如GPRS等）傳遞給后臺(tái)監(jiān)控和調(diào)度中心，調(diào)度中心根據(jù)收到的信息，結(jié)合中心的GIS系統(tǒng)就可以得知此車輛現(xiàn)在所處的確切位置，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。同時(shí)如果調(diào)度中心需要車輛去某一個(gè)目的地執(zhí)行某項(xiàng)任務(wù)（如消防，醫(yī)院救護(hù)等）時(shí)，調(diào)度中心就將目的地的位置編碼信息通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞給某一具體車輛，車輛得到此編碼信息，并與自身電子地圖上的點(diǎn)對(duì)應(yīng)起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航，以最快的速度到達(dá)任務(wù)目的地。所以這主要是針對(duì)特殊的行業(yè)（公交、出租、醫(yī)院救護(hù)、消防等）應(yīng)用才需要用到的功能，因?yàn)閷?duì)于一般的私人車輛用戶來(lái)講，沒(méi)必要將自己的位置信息告訴給其他方，所以這是一個(gè)可選的功能（圖中用虛線分割開(kāi)來(lái)）。
系統(tǒng)各組成部分的詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明
1、道路標(biāo)簽
概念——用來(lái)唯一標(biāo)志某一具體物理位置的電子標(biāo)簽，它與GIS 電子地圖信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的某一點(diǎn)具體對(duì)應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)物理位置的顯示和定位。
標(biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)編碼格式——電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量可以達(dá)到很大，但是這里卻不需要多么復(fù)雜，因?yàn)榇司幋a數(shù)據(jù)只要能使得實(shí)際代表的地理位置的某一點(diǎn)與電子地圖信息數(shù)據(jù)庫(kù)中的某一點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)起來(lái)就可以了，所以編碼的格式可以非常靈活，位數(shù)也不需要設(shè)計(jì)的過(guò)于復(fù)雜（這樣也可以加快數(shù)據(jù)讀取的速度）。所以完全可以在目前的GIS電子地圖中的編碼格式的基礎(chǔ)上，進(jìn)行一定的改動(dòng)。
標(biāo)簽的道路粘貼和維護(hù)——這是本系統(tǒng)最大的難點(diǎn)所在，不僅要考慮城市道路路面的情況（軟硬，路面材料，路面的變形情況）、還要考慮外界的環(huán)境情況（溫度的變化，雨雪天氣狀況），此外還要考慮到一些車輛不規(guī)則行駛對(duì)標(biāo)簽?zāi)雺旱那樾巍＞吐访媲闆r考慮，系統(tǒng)標(biāo)簽首先考慮粘貼在一些路面狀況比較理想的地面（所謂理想，主要指混凝土路面等比較堅(jiān)實(shí)，不會(huì)隨外界壓力和溫度發(fā)生太大型變的情況，比如立交橋、高架橋車道路面就比較理想）；就外界環(huán)境狀況的影響，主要取決于標(biāo)簽自身物理特性的提高（耐低溫、耐高溫，耐變形和壓力等品質(zhì)）。目前已有RFID標(biāo)簽產(chǎn)品的耐溫范圍已經(jīng)可以達(dá)到-40℃～140℃，此外對(duì)于抗變形和壓力可以通過(guò)特殊的外包裝和道路粉刷工藝來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的處理。至于車輛不規(guī)則行駛帶來(lái)的碾壓現(xiàn)象，因?yàn)闃?biāo)簽本身體積很小，同時(shí)車輛的輪胎接觸面積較大，所以平均下來(lái)的壓強(qiáng)并不能給標(biāo)簽造成直接的物理?yè)p傷，而且不規(guī)則行駛的情況在城市道路上并不是主要常見(jiàn)的。
2、車載終端
車載終端主要由識(shí)讀器模塊，GIS信息處理模塊，通信模塊（可選），顯示模塊組成，共同配合完成了了整個(gè)定位信息的處理和顯示。
識(shí)讀器模塊——此部分模塊負(fù)責(zé)準(zhǔn)確地、快速地獲取位于道路上的電子標(biāo)簽中的位置信息，它對(duì)道路標(biāo)簽的數(shù)據(jù)讀取速度和車輛運(yùn)行的速度直接決定了系統(tǒng)的定位精度。相同的車速情況下，識(shí)讀器的閱讀速度越快，則道路上的標(biāo)簽就可以間隔更小，從而定位的精度就可以更高。目前已有的識(shí)讀器一般的閱讀一個(gè)電子標(biāo)簽的時(shí)間可達(dá)到毫秒級(jí)，而在城市道路上運(yùn)行的車輛的速度一般都限制在60km/h以內(nèi)，按照這樣的數(shù)值大約可以計(jì)算出標(biāo)簽的間隔距離在5m的情況下，仍然可以保證標(biāo)簽數(shù)據(jù)的快速準(zhǔn)確的讀取。也就是說(shuō)，定位的精度相應(yīng)的也可以相應(yīng)的達(dá)到5m以內(nèi)的精度，當(dāng)然此外還要考慮GIS模塊的數(shù)據(jù)處理和顯示速度，所以保證10m的定位精度是理論可行的。
GIS信息處理模塊——此部分模塊負(fù)責(zé)將識(shí)讀器獲取的道路標(biāo)簽的編碼信息進(jìn)行處理，與電子地圖信息庫(kù)中的具體位置點(diǎn)對(duì)照，從而實(shí)現(xiàn)物理位置和電子地圖上的顯示點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)。同時(shí)在導(dǎo)航應(yīng)用中，此部分模塊還要能夠?qū)崿F(xiàn)查詢功能，即將輸入的目的地轉(zhuǎn)化為電子地圖上的某一具體對(duì)應(yīng)點(diǎn)的信息，從而提供給車輛導(dǎo)航路線。從某種意義上來(lái)講，此部分模塊的設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的核心和難點(diǎn)，因?yàn)樗械亩ㄎ?、?dǎo)航數(shù)據(jù)的處理全部由它來(lái)完成，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以借助目前已有的GIS 車載端模塊，做一些必要的改變即可。
通信模塊——主要負(fù)責(zé)將車輛識(shí)讀器讀取到的道路標(biāo)簽的編碼信息傳遞給后臺(tái)控制和調(diào)度中心，或者將后臺(tái)中心的控制和目的地信息傳遞到車載端，從而實(shí)現(xiàn)中心對(duì)于車輛的監(jiān)控和調(diào)度。因?yàn)橄到y(tǒng)在不需要外界網(wǎng)絡(luò)支持的情況下已經(jīng)完全可以獨(dú)立完成定位和導(dǎo)航等功能，所以此部分模塊本身就是可選的。主要針對(duì)一些特殊的行業(yè)應(yīng)用，比如公交系統(tǒng)，消防，醫(yī)院救護(hù)，交通事故處理系統(tǒng)等，在這些行業(yè)中，都要求實(shí)時(shí)地掌握系統(tǒng)內(nèi)車輛的準(zhǔn)確位置信息以便在緊急事件時(shí)做出最為有效和快速的反應(yīng)。就目前的網(wǎng)絡(luò)情況而言，可以借助于GPRS網(wǎng)絡(luò)，因?yàn)镚PRS網(wǎng)絡(luò)一方面數(shù)據(jù)傳輸速率比較高，另一方面它可以實(shí)現(xiàn)持續(xù)在線，流量計(jì)費(fèi)的特點(diǎn)，適合于突發(fā)性數(shù)據(jù)量的傳送需求。
顯示模塊——即將GIS 處理后的信息數(shù)據(jù)完整地展示在電子地圖上，但決不只是一個(gè)簡(jiǎn)單的顯示，因?yàn)橐瓿瑟?dú)立導(dǎo)航時(shí)，需要輸入目的地的有關(guān)信息，此時(shí)可以采用當(dāng)前流行的觸摸屏顯示終端，將操作和顯示界面集成在了一起，從而降低系統(tǒng)的操作復(fù)雜度。
系統(tǒng)方案實(shí)現(xiàn)的具體分析
本系統(tǒng)在具體工程實(shí)施階段必須考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：
1、道路路況的優(yōu)劣，目前主要的城市道路還是停留在瀝青路面的時(shí)代，這樣的路面對(duì)于標(biāo)簽的布設(shè)會(huì)帶來(lái)致命的威脅，因?yàn)樵诟邷叵拢@樣的路面發(fā)生較大的變形，直接影響標(biāo)簽的位置和穩(wěn)定性，甚至直接造成標(biāo)簽丟失、移位；
2、車輛違反交通規(guī)則造成的標(biāo)簽?zāi)雺海@一點(diǎn)可以說(shuō)是一個(gè)必須要考慮的問(wèn)題，但是可以通過(guò)很多種途徑來(lái)避免和盡量減少，其中道路標(biāo)簽基本都布設(shè)在每條行車車道的中央，大多數(shù)情況下車輛通過(guò)是不會(huì)形成碾壓的；其次可以改進(jìn)標(biāo)簽布設(shè)工藝，增加標(biāo)簽的受力面積，即在標(biāo)簽之外包裝一層高硬度的防水硬性材料（目前市場(chǎng)已有的很多標(biāo)簽已經(jīng)都具備一定的穿透能力，這樣不會(huì)造成對(duì)標(biāo)簽閱讀范圍的太大影響），同時(shí)通過(guò)特殊的路面粉刷工藝，可以大大提高標(biāo)簽 的受力限度；
3、環(huán)境狀況的影響，由于標(biāo)簽位于路面之上，不可避免地會(huì)遇到雨、雪天氣的影響，為了減少外界條件變化帶來(lái)的影響，要求標(biāo)簽的有很強(qiáng)的耐腐蝕，耐高溫、低溫特性，這都是對(duì)標(biāo)簽工藝的直接挑戰(zhàn)，目前的標(biāo)簽已經(jīng)出現(xiàn)了耐溫范圍在-40℃～140℃的產(chǎn)品；
4、成本的影響，標(biāo)簽的價(jià)格現(xiàn)在已經(jīng)做到幾美分到幾十美分的范圍內(nèi)，但是車載終端的價(jià)格卻還會(huì)帶來(lái)較大的問(wèn)題，但是根據(jù)目前GPS 車載終端進(jìn)行改造，加上識(shí)讀器模塊，實(shí)際上也不會(huì)帶來(lái)太多的問(wèn)題；此外在標(biāo)簽的使用過(guò)程中，對(duì)于因?yàn)橐恍┨厥庖馔獾脑蛟斐傻臉?biāo)簽損壞，還要進(jìn)行及時(shí)的更新，雖然費(fèi)用不是很多，但是同樣也應(yīng)予以考慮。
系統(tǒng)應(yīng)用的設(shè)想：
基于以上工程實(shí)施必須考慮的實(shí)際問(wèn)題，對(duì)本系統(tǒng)前期應(yīng)用的主要領(lǐng)域和場(chǎng)合進(jìn)行了如下的設(shè)想：
1、由于城市道路路況構(gòu)造，標(biāo)簽的物理特性，以及部分司機(jī)不規(guī)則行駛等問(wèn)題，直接大范圍內(nèi)鋪設(shè)和推廣此系統(tǒng)還為時(shí)過(guò)早，同時(shí)考慮到目前大多數(shù)城市（如北京）道路路況周邊的環(huán)境并非都是高樓密集區(qū)，所以利用GPS即可，沒(méi)有必要一次到位；
2、系統(tǒng)應(yīng)用的定位：作為現(xiàn)有的GPS等已經(jīng)成熟應(yīng)用的城市道路交通定位系統(tǒng)的一種有益的補(bǔ)充，即在GPS可以實(shí)現(xiàn)定位的大多數(shù)路面，采用GPS定位，在一些特殊的區(qū)域，如高樓密集區(qū)，立交橋，高架橋，大型地下停車場(chǎng)等區(qū)域則利用此RFID系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)定位，即在這些區(qū)域先進(jìn)行小范圍的道路標(biāo)簽的鋪設(shè)；這樣就要求對(duì)車載終端進(jìn)行一定的改造，將GPS終端和識(shí)讀器相結(jié)合集成在一起，從而實(shí)現(xiàn)城市道路定位“無(wú)盲區(qū)”的目標(biāo)。
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