智能交通中的浮动车数据编码研究

一、引言

由于我国国民经济高速发展和人民生活水平与消费水平的不断提高，城市中的车辆保有量也随之在呈几何倍数的增长，尤其是像北京、上海、深圳等一线大城市，道路堵塞已经无法避免，再加上某些交通配套设施没能跟上车辆增长的速度，从而造成了交通拥堵的现状。因此智能交通系统（IntelligentTransportationSystem，简写为ITS）应运而生，智能交通系统就是以缓和道路堵塞和减少交通事故，提高出行者的方便、舒适为目的，利用交通信息系统、通信网络、定位系统和智能化分析与选线的交通系统的总称。

浮动车交通信息系统是最近几年伴随着ITS新技术应用而发展起来的新型交通信息采集技术,它可以直接方便地测得可靠准确的车辆行驶速度、路段行程时间等参数。该系统作为一种重要的交通信息采集方法,可以弥补现有传统交通信息采集技术存在的数据不完全、数据量不足、数据质量差等问题。

二、浮动车简介

浮动车通常是指装有定位和无线通讯装置的车辆，其所采集的数据一般包括时间戳、位置坐标、瞬时速度、行驶方向、运行状态及其他内容。浮动车交通信息采集主要是通过GPS定位装置等采集浮动车辆的运行数据，并通过无线通信网络将运行数据传回地面处理中心进行分析处理，得到实际的路况信息，将其应用于交通信息服务、交通管理和停车指导等方面。

目前，上海移动已经为约4万辆各家出租和公交公司的GPS浮动车提供无线传送手段，包括大众出租、强生出租、巴士出租、锦江出租、海博出租、巴士公交等上海最主要的公交企业。

三、浮动车数据编码分析

（一）浮动车系统的参考模型

浮动车系统的参考模型描述了各个系统元素以及各元素之间的关系。如下图所示。

图1浮动车系统参考模型

参考模型中各个元素的描述如下：

车载数据源：提供浮动车数据的原始数据。原始数据可以是纯传感器数据或者其他车载应用的数据。车载数据源可以是各种类型的，如传感器、车载系统等。

浮动车数据元素生成：根据原始数据生成浮动车数据元素。包括以下三种：1.不处理（浮动车数据元素与原始数据是一样的）；2.将原始数据格式化（浮动车数据元素是对于原始数据的计算和转化）；3.对原始数据处理后产生新的数据（对多条原始数据进行处理，可能需要经过一段时间，产生浮动车数据元素，如"检测到交通拥塞"）。

浮动车消息生成：根据浮动车数据元素产生浮动车消息。

历史数据存储：从浮动车消息生成模块接收到的参考数据。

地面处理中心处理：对于浮动车数据包中的数据进行处理，包括接收浮动车数据包并从中解析出相应的浮动车数据、对收集到的数据进行处理（例如：分析、整合等），对浮动车数据处理后的信息进行应用等。

图1中传递的数据描述如下：

浮动车数据元素：由原始数据生成的数据条目。

浮动车消息：将浮动车数据元素封装成适合传输的数据结构，然后通过车载的通信设备传给地面处理中心。

浮动车数据包：从浮动车传输到浮动车数据采集器的数据块集合。包含：浮动车数据包头和浮动车消息。浮动车数据包由浮动车消息组成，浮动车消息由浮动车数据元素组成。

（二）浮动车数据参考模型

浮动车数据的参考模型包括多个数据包。图2是浮动车数据参考模型的整体结构。

图2浮动车数据参考模型

（三）编码分析

由于浮动车能够上报的数据的种类很多，只要是车辆得到的数据都能够作为浮动车数据，为不同的目的服务。鉴于数据种类多样性，无法要求所有的浮动车都将所有数据全部传给地面处理中心，而且不同的应用所需要的数据也不相同。

根据现实应用的情况，可以考虑将浮动车数据分为核心数据元素和扩展数据元素。核心数据元素是所有浮动车消息都必须包含的浮动车数据元素。包括时间戳、位置信息（经度、纬度和高度）、行驶速度和行驶方向。扩展数据元素是浮动车消息中，在核心数据元素的基础上，增加的可选浮动车数据元素。通过车载的传感器或者车载软件获取，这些元素表征了具体的应用领域的特性，如天气信息、车辆状态信息、操作状态信息、路况状态信息、安全信息等。

由浮动车数据元素封装成浮动车消息并组成浮动车数据包的过程如下图所示。

图3浮动车数据包形成示意图

每一条浮动车消息都应包含核心数据元素，并且浮动车消息中的每一个数据元素都应该是通过一组数据描述的，包括所属类别和具体的数值。每个数据元素可以包含以下属性，例如名称、描述、数据类型、格式、单位、精度、有效值等。浮动车消息能应该够将一系列的浮动车数据元素从浮动车传给地面处理中心。

从通信的角度来看，浮动车数据包的格式如下图所示：

浮动车数据包格式的具体说明如下：

开始符：标识通信包的开始；

包长度：包括开始符和结束符在内的所有数据的总有效长度；

版本号：版本号标识；

应用类型：应用类型标识；

消息类型：可扩展空间。

流水号：升序排列，至225则溢出归零；

头部CRC：头部CRC校验；

浮点车消息：将浮动车数据元素封装而得到的适合传输的数据结构；

结束符：通信包结束标识。

四、结束语

浮动车是目前国际上ITS领域中一种先进的道路交通信息采集技术，具有应用方便、经济，覆盖范围广的特点。在国内的一些城市也已经有了相关的应用。通过采集浮动车的信息，经过处理后得到实际的路况信息，用以为出行者服务。本文对浮动车数据编码的研究有利于将浮动车数据的采集、传输进行规范化，统一各种不同的浮动车系统，更好的服务于智能交通的需要。

参考文献

[1]何鹏、史望聪，《基于3G技术的浮动车交通信息采集系统研究》，现代电子技术，2009

[2]秦玲等，《浮动车交通信息采集与处理关键技术及其应用研究》，交通运输系统工程与信息，2007

[3]全国地理信息标准技术委员会等，《地理信息国家标准手册》，中国标准出版社

作者简介

常玲：毕业于东北大学，工学硕士，现就职于中国移动通信集团设计院有限公司研究所，长期从事计算机通信相关工作。

王西点：西安电子科技大学工学硕士，现就职于中国移动通信集团设计院有限公司研究所，长期从事计算机通信相关工作。

张琳：中国移动通信集团设计院有限公司

马华兴：中国移动通信集团设计院有限公司