论述GPS技术在交通工程中的应用

论述GPS技术在交通工程中的应用

全球定位系统GPS（GlobalPositioningSystem）是随着现代科学技术下迅速发展而建立起来的新一代精密卫星导航定位系统。GPS系统由空间部分、地面监控部分和用户接受设备部分组成。GPS技术具有测站间无通视、精度高、观测时间短、提供三维坐标、全天候和自动测量的特点，能作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。目前，GPS技术在交通工程领域有着广泛的应用，相信在不久的将来， GPS技术将在交通工程领域中扮演着举足轻重的角色。

交通工程是从道路工程学中派生出来的一门学科，它把人、车、路、环境及能源等与交通有关的几个方面综合在道路交通这一统一体中进行研究，以寻求道路通行能力最大、交通事故最少、运行速度最快、运输费用最省、环境影响最小、能源消耗最低的交通系统规划、建设与管理方案，从而达到安全、迅速、经济、方便、舒适、节能及低公害的目的。

GPS在交通工程中的应用,可以实现对城市道路规划、车辆导航、车辆实时监控车辆运营管理,从而使城市路网中的公共交通处于最佳状态。同时可以使车辆与道路的功能智能化, 解决城市公共交通拥挤问题,改善行车安全,提高运行效率。GPS技术在交通工程中的应用主要如下：

一、道路规划。

GPS在道路工程中的应用，目前主要是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，对道路规划提出了更高的要求，目前国内已逐步采用GPS技术建立线路首级高精度控制网，然后用常规方法布设导线加密。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，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。

二、车辆导航。

1

长沙理工大学

利用GPS可以实现车辆导航系统。由下图所示，基于GPS实现的车辆导航系统由GPS接收机、微处理器、车辆导航软件、显示器、地理信息系统组成。

FM天线GPS天线显示器FM/DGPSGPS接收机微处理机车辆导航软件数据库 GPS接收机可以通过同时接收四颗以上卫星信号，确定三维坐标，用以确定车辆位置。车辆导航软件用于整个系统的数据处理和管理。显示器可用于车辆运行情况的实时显示。地理信息系统用于存放地图和有关的导航信息。下面将具体介绍。

三维导航是GPS的首要功能，GPS在汽车导航系统中的应用极为广泛。汽车导航系统可分为两类，第一种方式是汽车拥有的GPS导航装置，可以进行自主导航。第二种方式是公众信息服务性质的车辆定位跟踪、监控系统。它由车载GPS接收部分和监控中心GPS定位导航部分组成，使用专线或公共网络进行通信，为行驶的车辆提供导航信息、跟踪调度、保全防盗、信息查询与救援等项服务。

车辆导航系统具有一下功能：

1.查询。车辆导航系统能提供停车场、主要旅游景点、宾馆等数据库，以供用户查询，并可在电子图上显示其位置。查询资料可以语音和图像的形式显示。

2

长沙理工大学

2.跟踪车辆位置。汽车踪迹监控功能，车辆导航系统可以跟踪移动目标，并使目标始终保持在屏幕上。电子地图可以显示车辆的实际位置。电子地图可以任意缩小、放大、还原及换图。只要将已编码的GPS接收装置安装在汽车上，该汽车无论行驶到任何地方都可以通过计算机控制中心的电子地图上指示出它的所在方位

3.行车路线设计。驾驶指南功能，车辆行车路线设计可以分为人工设计和自动设计两种。人工设计是根据驾驶员要到达的目的地，自行设计行车路线的起点、终点和途径点等，自行建立路线库。自动设计路线是驾驶员确定路线的起点、终点和途径点等，由软件自动按最短行驶路线设计行车路线，建立路线库。车主可以将各个地区的交通线路电子图存储在软盘上，只要在车工接收装置中插入软盘，显示屏上就会立即显示出该车所在地区的位置及目前的交通状态，既可输入要去的目的地，预先编制出最佳行驶路线，又可接受计算机控制中心的指令，选择汽车行驶的路线和方向。

4.按设计的行车路线导航。在电子地图上显示所设计的路线，同时显示汽车运行方向与运行路径。汽车运行路线可以记录保存，以便事后回放。在运行路线导航中，同时显示车辆所在位置的纬度和经度，以及到达下一个目的地的剩余距离。

三、车辆运营管理。

利用GPS可对车辆实时监控包括车辆定位、定址、监控、导航、路径规划与引导，实现车辆运营管理系统。车辆运营管理系统主要是为了使车辆运营管理部门、安全保卫部门及时掌握车辆的运营状况以便对车辆进行指挥调度，同时为驾驶员提供交通、和服务信息。

车辆运营管理系统是由GPS、GIS、无线电通信网络、多媒体、遥测遥控集成为一体的一种新型车辆运营管理系统。下图所示为车辆运营管理系统框图。

3

长沙理工大学

天线天线 GPS接收器 MODEM及通信转换接口电台天线大屏幕 显示电台天线 GPS接收器 MODEM及通信转换接口电台 MODEM及通信转换接口管理系统 车辆运营管理系统具有如下功能：

1.查询。控制中心利用监控台可查询系统内任意目标所在的位置。在大屏幕电子地图上以数字形式显示车辆速度、方向及其所在位置的经度、纬度以及到达目的地的剩余距离等信息。

2.系统大屏可实现多视口开窗。多窗口可同时监视多辆车运行，并可显示和存储车辆的运行轨迹，以供运行评价，进行指挥调度。指挥中心随时可同跟踪目标进行通话，话务指挥与车辆跟踪相结合，实行现代管理。

3. 指挥中心可监视车辆的运行状况，采用最佳设计软件，对车辆进行指挥调度。指挥中心可随时可同跟踪目标进行通话，话务指挥与车辆跟踪相结合，实行现代管理。

4.系统对车辆实行分级管理，对不同优先级分配不同时间。监控台对有险情获发生事故的车辆发出求救信号，并采用电子地图显示和声光报警，进行优先处理。

国内首套专业的GPS长途客运车辆管理系统就是利用了GPS等技术。系统可对注册车辆实施动态跟踪、监控、拍照、行车记录、管理、数据分析等功能。 GPS车载终端子模块（GPS汽车行驶记录仪）不仅能够实现车辆自身的定位，获取车辆的定位信息，而且，能够获得车辆管理、驾驶员管理、乘客统计等等大量的运营信息和运行信息，这些信息可以按照要求实时回传到监控平

4

长沙理工大学

台，也可以通过IC卡等媒介事后采集，由控制中心对这些数据进行相应的分析处理，为长途客运管理提供科学管理依据和决策模型。

基于GPS定位的自动跟踪系统和双向移动通信,使物流管理公司、运输公司能够实时地获得车辆的各种行进信息,有效监控、调度、管理其车队, 降低费用,提高车辆的实载率、资产和人员的利用效率、管理水平和竞争能力。广大用户也能通过网络等信息渠道了解运力供应、货物运动状态,有利于安排生产和出行,降低库存，给生产提供必要的条件。利用GPS技术对车辆的要求进行可行性分析,以最快的速度响应顾客请求,降低能源消耗,节省运行成本。

四、GPS测时、测速。

在科学技术高度发达的现代生活，时间对于科学研究、经济建设和日常生活的重要意义是不言而喻的。应用GPS进行测时、测速，不仅经度较高，而且设备简单、经济可靠。因此，GPS测时与测定接收机载体的运动速度，是GPS技术在交通工程领域的又一个重要应用。

随着GPS技术普及和应用的深入，GPS在交通工程的应用将更加广泛，进一步开发和推广GPS技术在交通工程领域的创新和应用，将大幅度提高公路建设和管理的工作效率和经济效益，推进公路建设和管理模式的全而发展。

参考文献：《GPS测量原理及应用》.张勤、李家权.科学出版社.

《GPS测量原理及其应用》.高成发、施一民.人民交通出版社. 《GPS定位技术及其应用》.李明峰、冯宝红、刘三枝.国防工业

出版社.

5