多传感器融合定位在高速铁路系统中的应用

周冠华

[摘 要]随着交通问题的日益突出，智能交通系统（ITS）变成时下热门，我国也处在积极地研究阶段，在技术层面上，首先是单频的GPS导航向着多传感器技术导航的过度发展。随着智能GPS/GIS技术的成熟与发展，以及智能交通系统的不断进步与完善。在信息的采集分析、处理、综合调度导向、智能决策方面，全方位一体化地形成以信息化为基础，辅助以计算机和现代通信手段的一种新型交通运输系统。

[关键词]GPS/GIS；多传感器技术；智能交通系统ITS；

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）13-0389-01

前言

全球化的发展，交通问题也变得越来越棘手，各国主要采取的解决办法就是通过建设密集的交通网络，不断的拓宽城市道路来满足车辆的需求，然而城市区域有限，寸土寸金，一味地拓宽交通道路显然不是一件明智之举，交通问题又亟待解决，所以智能交通系统应运而生，随着GPS/GIS的不断成熟，其在交通运输系统中结合应用形成了新型的交通运输系统。

1.GPS智能交通系统的组成以及应用

1.1 GPS概念及其组成

GPS即全球定位系统。它是一个基于卫星导航，实时定位的系统。通过接收器接收GPS卫星发送的数据，包括经度和纬度信息，以及提供相应的高度数据，融合了现代计算机技术，图形检索技术以及应用型数据库技术。通过计算机技术对描述目标物体在地球上进行实时监控，掌握相关的位置空间分布，以及速度检测。

GPS系统一般包括三大部分，第一部分是空间部分，即GPS卫星星座。这是由21颗工作卫星和三颗在轨的备用卫星所组成的。第二部分是地面控制部分，该部分包括一个主控站、三个注入站和五个监测站，来实现对地面对象的实时监控。第三部分主要是用户设备部分，就是GPS信号的接收机。这个部分通过对地面可捕捉到卫星信号进行追踪，并根据距一些其他的辅助卫星对地面形成不同的角度多角度测量监控，实现全方位测算出监控目标的实时状态。GPS系统这三个分系统各司其职。

1.2 GIS的概念及特点

GIS即地理信息系统。现今人们将GIS系统与全球定位系统和卫星遥感系统，合称为3s系统。GIS系统是集输入、计算、存储、测绘、查询、分析等多种功能于一体，把地图这一平面视觉信息与地理情况分析，二者结合并存储的一种数据管理系统。

GIS系统利用计算机储存数据量大的优势，伴随着多媒体信息技术发展而成的。GIS系统通过对三维数据的录入，将输入的数据转换为可视化图形。打破了常规二维数据对表现形式的束缚，形成的三维数据更加具体直观。以便于工作者更好的观察和理解所提供的地理信息。

1.3 GPS/GIS智能交通系统的应用

GPS/GIS智能交通系统主要应用在以下三个方面。首先是在城市的交通管理中，交通部们为了指挥管理交通，开发了很多的应用，GPS警车定位、交通事故静态动态信息监视系统和交通事故快速处理诱导系统等。GIS的作用就是对地面上的地理信息情况进行数据分析。一旦有交通事故发生的时候，指挥中心通过GPS定位到交通事故现场具体位置，然后再利用GIS来查找出当时路段的拥堵情况，迅速疏散交通。利用GPS系统来管理调度警察的巡逻车，可以设置交通电台，实时道路的诱导信息。与此同时也可以迅速定位到交通事故发生的地区。

其次城市公共管理的部分，国家大力的支持发展高效率的公共交通系统。应用GPS/GIS技术的新型管理系统用于改善以往公交系统的信息服务和指挥调度。如今大部分城市的公交车上都装了全球定位系统。出行者可以在公交车站电子站牌上看到车辆在路上的运行信息，以此了解公交车到站的信息。极大地方便出行者对于通行方式的选择。同时也可以帮助公交车导航，防止因为其他一些意外因素导致的突发性问题。

最后在公路应用在运输管理系统中。比如在高速公路上的通信监控的收费系统，就可以引入智能交通的设想。车辆到达收费站实时监控到，然后智能控制设置障碍，通过电子缴费以后，系统反馈给运输管理中心，开放障碍。

2.GPS/GIS與多传感器技术在ITS的中的应用

多传感器具有多目标实时追踪的功能。针对其被动式跟踪的特点，借助GPS/GIS技术转化为类主动的被动跟踪。GPS/GIS与多传感器信息融合技术应用在智能交通系统中取得了不俗的成绩，通过控制各区域内的多传感器，得到实时数据进行分析。能够轻易地计算出该路段当时的交通状况，以此来计算交通量，并根据实时情况进行路口控制，甚至于在发生严重的塞车或者交通事故，交通指挥中心也可以在第一时间得到消息，对其进行信号控制，调整交通结构，在上行路段控制车辆的进入，在下行路段的十字交叉口处，增加该路段的绿灯信号指示，使更多的车辆驶离该路段。还可以用于交通指挥控制中心对于交通系统的整体调控。城市的交通指挥是对于整个城市交通状况的调控，包括监督、评估以及紧急状态下快速处理。为了尽快地获得各个区域内道路的交通状况，必须整合GPS/GIS和多传感器系统。多传感器能接收交通事故发生路段的车流量，其中速度及流量明显减小，排队长度明显提高。根据这些规律了解时事交通状况，有利于城市交通的管理。

3.推广智能交通系统的现实意义

以我国现在的交通运行现状来看。城市中各区域地形条件的不同影响到了城市的交通发展。城市道路不足，机动车辆的不断增加，有限的交通服务导致我国车辆的停放安全以及车辆的行驶情况等问题频发，同时也加剧了道路运输拥堵状况。公共交通由于资金的缺乏、建设周期长等因素，在短期内很难改善道路的状况，因此。我们必须开发出智能交通系统，来改善我国的交通状况。

智能交通系统可以有效地减少交通拥挤和行车延误。通过GPS/GIS和多传感器双面反馈的有效信息，对实时的交通量的进行掌控，使得出行者选择最佳路线。智能交通系统全面地了解路况，发生车祸交通事故时，路网的交通状况信息能够迅速地通过传感器反馈回指挥中心，中心获得事故现场的相关信息，迅速进行交通指挥调度，减少交通事故的发生率，减少行车延误。将交通事故的损失降至最低。而且还可以根据高速路口收费站入口的信号指示，减少收费站车辆的排队状况。减小行车延误实现道路高效使用。

智能交通系统能够带动多方向产业链。其中涉及到了交通的通信建设，汽车的自动控制，信息服务，网络服务等多方面领域。具有巨大的群体经济效益，随着智能交通系统运输系统的发展，必定推动其他相关产业的发展，能更好地服务出行者，增加社会的经济效益。

面对极其拥堵的交通，仅依靠建设交通设施，并不能完全满足交通需求，同样还占用了大量的土地资源，给环境带来了恶劣的影响。使用智能交通系统，我们可以有力的解决交通的拥堵问题，还可以大范围地改善交通污染，能够节省交通资源和能源，保护环境。

4.结语

GPS/GIS与多传感器技术的在智能交通上的应用取得了前所未有的进步。但是我国的智能交通运输系统尚处于起步阶段。采集高精度的数据是信息处理的基础，还略有欠缺。另外，在信息分析方面，我们需要开发功能更完善的系统，提高交通运输的效率，合理利用交通资源，保证行车安全。

参考文献

[1] 杨兆升，使其信.智能运输系统概论[M].北京：人民交通出版社，2013.