【正文】 第 21章 ITS中的通信技術(shù) 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. BY FAITH I BY FAITH 。 VICS播發(fā)的實(shí)時交通信息包括：主要地點(diǎn)間的行程時間，交通擁擠，法規(guī)，事故，廣域的最優(yōu)路徑選擇信息和道路施工、天氣情況及停車場信息等。 VICS采用三種通信方式：紅外信標(biāo)，安裝于道路的主要路段；短波信標(biāo)，安裝于鄉(xiāng)村區(qū)域的道路和高速公路；調(diào)頻副載波廣播。 對那些沒有導(dǎo)航裝置的汽車來說 ，駕駛?cè)藛T可在電子交通信息顯示牌上看到道路交通堵塞的信息 。 試驗(yàn)該系統(tǒng)需要建立一個交通控制中心 ， 它有三項(xiàng)任務(wù)：一是收集交通信息 ， 如交通事故和交通堵塞情況；二是對交通信息進(jìn)行編輯 ， 然后控制信號燈；三是通過設(shè)在各處的信息終端 ， 發(fā)出無線電信息 ， 根據(jù)此信息駕駛員按自己的判斷選擇 “ 路徑 ” ， 從而適當(dāng)?shù)胤峙浣煌髁?， 達(dá)到最希望的交通形式 。 第 21章 ITS中的通信技術(shù) AMTICS系統(tǒng) 20世紀(jì) 80年代日本國家警視廳在郵電省合作下，試驗(yàn)了一種先進(jìn)的移動交通信息系統(tǒng)，如圖 21―11 所示，英文縮寫為 AMTICS（ Advanced Mobile Traffic In formationand Communication System），并發(fā)展了三種通信方式：短波信標(biāo)通信，移動數(shù)據(jù)蜂窩電臺和調(diào)頻（ FM）副載波。 車內(nèi)單元 (IVU， InVehicleUnit） 大約有一個袋裝支票簿大小 ， 裝在車輛的儀表板上 。 在 ADVANCE和TravTek系統(tǒng)中 ， 每輛車均配置了一個公路與當(dāng)前交通信息的數(shù)據(jù)庫 ， 通過它 ， 車輛可計(jì)算出路線導(dǎo)向指令 。 這樣 ， 信息就不需要傳遞給單個的車輛 ， 僅給行駛在同樣路線上的一群車就行了 。 典型地 ， 在一個服務(wù)于局部地區(qū)的道路網(wǎng)上 ， 相對少量的主要公路 （ 干線 ） 吸收了大部分交通：許多車輛在公共始點(diǎn)進(jìn)入系統(tǒng) ， 又在公共終點(diǎn)離開系統(tǒng) 。 行駛在系統(tǒng)范圍內(nèi)地區(qū)的 Ali―Scout 車輛自動執(zhí)行此功能 ， 無需駕駛員參與工作 。 在每個信號燈位置 ，車輛讀出有關(guān)發(fā)送信息時間和上一個信號燈位置的數(shù)據(jù) ， 這樣就標(biāo)識了行駛路線上的路段和通過該路段所需時間 。 這樣 ， 車輛在整個路線上接收到一個接一個的信息指令 ， 直到收到出口指令 。這些信息僅指導(dǎo)車輛沿指定路線到達(dá)下一個信號燈位置 ， 在那兒車輛又會收到新的指令 。 它為車輛準(zhǔn)備了一個信息包 ， 信號燈將向準(zhǔn)備經(jīng)過它的車輛傳送所記錄的所有信息 。 它從行駛的車輛上接收到它的當(dāng)前位置和想去的目的地信息 ， 從而為每一輛車計(jì)算出到達(dá)目的地的最優(yōu) （ 最快 ） 路線 。 第 21章 ITS中的通信技術(shù) 圖 21―10 Ali―Scout 系統(tǒng)示意圖 通信信號燈信息提供給駕駛員數(shù)據(jù)采集與導(dǎo)航信息輸出信號燈控制器交通數(shù)據(jù)處理A li S c o u t中心計(jì)算機(jī)交通優(yōu)化與目的地相關(guān)的導(dǎo)航信息通信傳輸與排隊(duì)第 21章 ITS中的通信技術(shù) 在 Ali―Scour 系統(tǒng)中 ， 沿著公路安裝了紅外線信號燈 （ 紅外線通信收發(fā)設(shè)備 ） ， 它與交通信息控制中心的中心計(jì)算機(jī)相連 ， 在 Ali―Scout 車輛內(nèi)也裝有紅外線信號燈 ， 這樣既可從交通信息控制中心發(fā)送信息給車輛 ， 也可以從車輛內(nèi)發(fā)送信息給交通信息控制中心 ，實(shí)現(xiàn)信息的雙向傳送 ， 車輛和路邊信號燈間交換的信息數(shù)據(jù)見表 21― 3。 第 21章 ITS中的通信技術(shù) Ali―Scout 系統(tǒng) Ali―Scout 車輛裝配一個車內(nèi)導(dǎo)航輔助系統(tǒng) ， 它包含指示方向的磁性羅盤和一個量測行駛距離的車輪速度傳感器；一個帶顯示器的儀表板可激活路線導(dǎo)向功能并給出路線導(dǎo)向指令 。 當(dāng)然 ， 它們都還集中在路線導(dǎo)航功能的實(shí)現(xiàn) ， 至于信息提供功能還很不完善 。 第 21章 ITS中的通信技術(shù) 國外有關(guān)系統(tǒng)介紹 自先進(jìn)的交通信息系統(tǒng)概念提出以來 ， 就受到交通工程工作者的普遍關(guān)注 ， 許多發(fā)達(dá)國家近年來投入了大量的人力 、 物力和財(cái)力進(jìn)行研究 、 試驗(yàn)和開發(fā) 。 第 21章 ITS中的通信技術(shù) 除了上述 GPS基本內(nèi)容之外 ， GPS系統(tǒng)還采用了其它通信技術(shù) ， 比如擴(kuò)頻通信技術(shù) 、 相關(guān)接收技術(shù) 、 最小頻移鍵控 、 糾錯編碼等 ， 限于篇幅本書不作介紹 。實(shí)驗(yàn)證明 ， 在以基準(zhǔn)點(diǎn)為圓心 ， 半徑 500km的范圍內(nèi) ，差分定位技術(shù)是可行的 。 簡單地講 ， 差分定位的基本原理是這樣的：在一個定位區(qū)內(nèi) ， 找一個已知坐標(biāo)的點(diǎn)位安放一部接收機(jī)作為基準(zhǔn)接收機(jī) 。 第 21章 ITS中的通信技術(shù) 圖 21― 9 差分 GPS示意圖 衛(wèi)星 衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星基準(zhǔn)站第 21章 ITS中的通信技術(shù) (3)接收機(jī)固有的誤差 ， 比如內(nèi)部噪聲 、 通道延遲 、多徑效應(yīng)等 。 這部分誤差對所有接收機(jī)都存在 ， 屬于公共誤差 。 在單點(diǎn) GPS定位過程中存在著以下三種誤差 。 這就迫使人們采用其它方法提高定位精度 。 至于數(shù)據(jù)碼 ， 由于內(nèi)容較多 ， 在此不作介紹 ，有興趣的讀者可參閱有關(guān)書籍 。 為此 ， 美國政府決定采用所謂的 SA（ Selective Availability） 政策（ 選擇使用政策 ） ， 人為地把誤差引入衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)中 ， 故意降低定位精度 ， 以防未經(jīng)許可的用戶將 GPS用于軍事目的 。 第 21章 ITS中的通信技術(shù) 在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)兩種碼的定位精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值 。 美國政府在 GPS系統(tǒng)中提供兩種服務(wù) ，一種是標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù) SPS， 采用一種稱為粗碼 （ C/A碼 ，Coarse/Acquisition） 的測距碼進(jìn)行定位 ， 精度約為100m， 主要供民用 。在 L2載波上只將測距 P碼進(jìn)行 PSK調(diào)制 。 式中 ,f0是時鐘頻率 ， f0=。 載波有兩種載頻： L1載波 —— 載頻 fL1=154 f0=， 波長λ1=。 為了修正衛(wèi)星和接收機(jī)的時間誤差 ， 還需要同時使用第 4顆衛(wèi)星 。 然后 ， 以這個距離為半徑 ， 以衛(wèi)星為圓心 ， 就形成了一個球面 。 每個衛(wèi)星以廣播形式向地面發(fā)送有關(guān)定位信號 ， 接收機(jī)收到該信號并計(jì)算出信號從衛(wèi)星上發(fā)出到它接收到所用的時間 ， 然后乘以光速就可得到該衛(wèi)星到接收機(jī)之間的距離 。 盡管接收機(jī)種類繁多 ， 但其電路結(jié)構(gòu)基本上一樣 ，主要分為天線單元和接收單元兩部分 ， 如圖 21― 8所示 。 按性能高低可分為： X型接收機(jī) 、 Y型接收機(jī)和 Z型接收機(jī) 。 按通道方式可分為：時序接收機(jī) 、 多路復(fù)用接收機(jī)和多通道接收機(jī) 。 根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn) ， 接收機(jī)有多種分類 。 上述兩大組成部分和具體的用戶關(guān)系不大 ， 是由專門機(jī)構(gòu)投資 、 建設(shè)和維護(hù)運(yùn)行的 ， 是一種共享型的信息資源 。 同時還可進(jìn)行衛(wèi)星調(diào)度 ， 用備份衛(wèi)星替代失效的衛(wèi)星 。調(diào)整衛(wèi)星 。 系統(tǒng)診斷 。 第 21章 ITS中的通信技術(shù) 編輯生成導(dǎo)航電文 。 主控站主要完成以下功能：采集數(shù)據(jù) 。地面控制系統(tǒng)測量和計(jì)算每顆衛(wèi)星的星歷 ， 編輯成電文發(fā)送給衛(wèi)星 ， 然后再由衛(wèi)星實(shí)時地播放給用戶 ， 也就是所謂的廣播星歷 。 ， 衛(wèi)星高度20230km， 運(yùn)行周期為 12小時 ， 設(shè)計(jì)壽命 7年 。 GPS衛(wèi)星由洛克韋爾國際公司空間部研制 ， 重 774kg， 主體呈柱形 ， 直徑 ， 底部裝有多波束定向天線 ， 能發(fā)射 L1和 L2波段的信號 ，其波束方向圖基本上能覆蓋半個地球 。 其工作衛(wèi)星分布示意圖見圖 21― 7。 其中 21顆為工作衛(wèi)星 ， 另外 3顆作為備用 。 該方案是由分布在 6個互成 60176。 現(xiàn)在國際上已經(jīng)公認(rèn)將這一系統(tǒng)簡稱為全球定位系統(tǒng) GPS。 第 21章 ITS中的通信技術(shù) GPS是英文 Navigation Satellite Timingand Ranging/ Global Positioning System的字 頭縮寫 NAVSTAR/GPS的簡稱 。 目前 ， 我國不少城市的銀行押款車和警車都裝上了 GPS定位系統(tǒng) 。 第 21章 ITS中的通信技術(shù) GPS 系 統(tǒng) GPS概述 GPS系統(tǒng)在 ITS系統(tǒng)中扮演著非常重要的角色 。 通過上述 4種通信系統(tǒng)的介紹 ， 我們可以看到只有微波式系統(tǒng)可以執(zhí)行 DSRC標(biāo)準(zhǔn) 。 有資料表明 ， 這種標(biāo)簽的有效工作距離約為 ～ 4m。 其工作原理與微波只讀式系統(tǒng)基本相似 ， 所不同的是標(biāo)簽反射電波的原理不同 。 (2)若發(fā)射功率控制不好，有可能對人體產(chǎn)生不良影響。 (7)被動式電路較主動式簡單；由于標(biāo)簽靠反射波通信 ， 因此信號強(qiáng)度弱 ， 相鄰車道的互擾小 。 第 21章 ITS中的通信技術(shù) (5)主動式系統(tǒng)的識別距離有一定的調(diào)整范圍 ， 以標(biāo)簽允許功率 （ 約小于 300μW） 發(fā)射的最大距離為限；因標(biāo)簽主動發(fā)射信號 ， 故可靠性好 ， 抗干擾力強(qiáng) 。 (3)只讀式系統(tǒng)可靠性極高 ， 可多次傳送數(shù)據(jù) ， 電路簡單 ， 成本低 ， 故障率低 。 (2)天線安裝方便 。 第 21章 ITS中的通信技術(shù) 1)系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn) (1)數(shù)據(jù)傳輸量大 ， 速度快 。