【正文】 Design and Realization of Taxi Dispatched and Supervised System Based on GPS . .. 基于GPS的城市出租車智 能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 同濟(jì)大學(xué) . .. 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本人完全了解同濟(jì)大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意如下各項(xiàng)內(nèi)容：按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，并采用影印、縮印、掃描、數(shù)字化或其它手段保存論文；學(xué)校有權(quán)提供目錄檢索以及提供本學(xué)位論文全文或者部分的閱覽服務(wù)；學(xué)校有權(quán)按有關(guān)規(guī)定向國(guó)家有關(guān)部門或者機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版；在不以贏利為目的的前提下，學(xué)校可以適當(dāng)復(fù)制論文的部分或全 部?jī)?nèi)容用于學(xué)術(shù)活動(dòng)。 學(xué)位論文作者簽名： 年 月 日 經(jīng)指導(dǎo)教師同意，本學(xué)位論文屬于保密，在 年解密后適用本授權(quán)書。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含任何他人創(chuàng)作的、已公開發(fā)表或者沒有公開發(fā)表的作品的內(nèi)容。本學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。隨著這個(gè)行業(yè)的不斷發(fā)展，在其中也引申出了各種管理問題，并實(shí)實(shí)在在的地放在了對(duì)出 租車行業(yè)進(jìn)行管理的相關(guān)政府單位及出租車企業(yè)管理者的面前。隨著出租車行業(yè)的不斷擴(kuò)大，面對(duì)怎樣合理規(guī)劃出租車實(shí)時(shí)運(yùn)力的投放，怎樣加強(qiáng)對(duì)出租車的安全管理，如何加強(qiáng)企業(yè)對(duì)駕駛員及車輛的監(jiān)管，如何避免車輛空駛來降低油耗，以及如何為出租車乘客提供更便捷更滿意的服務(wù)等等現(xiàn)實(shí)的問題，都需要不斷提供更先進(jìn)的系統(tǒng)來支撐和解決。 3S 技術(shù)，即 GPS、 GIS 和 GPRS，是集衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)、空間技術(shù)和計(jì)算機(jī)通信技術(shù)與一體的新型現(xiàn)代信息技術(shù)，它通過多學(xué)科的高度集成來實(shí)現(xiàn)對(duì)空間信息的采集、分析、處理、管理、傳播及應(yīng)用等。本文研究及設(shè)計(jì)的目標(biāo)是將 3S 技術(shù)進(jìn)行集成，使其應(yīng)用于出租車行業(yè)的實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)度中，從而解決 出租車系統(tǒng)監(jiān)控中心在實(shí)際操作過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，例如當(dāng)前大多數(shù)調(diào)度系統(tǒng)中因由于采用集中式架構(gòu)而引起類似監(jiān)控車輛數(shù)目有限、系統(tǒng)可擴(kuò)展性差、調(diào)度機(jī)制不合理等各種問題。通過調(diào)試仿真該系統(tǒng)在出租車管理 中增加交通的機(jī)動(dòng)性，提高運(yùn)營(yíng)效率；降低事故的可能性，避免事故，提高出租車公司的服務(wù)管理水平 。 managers in front of a taxi. Taxi industry is a service industry oriented to direct the vehicle mass, scattered throughout the city in various areas, impact on society and relates to a broader scope, with the growing enterprise how reasonable planning capacity of taxi transport delivery, strengthen taxi safety management, strengthening enterprise to the driver and the taxi regulation, reduce traffic air sails mileage reduced fuel consumption to reduce the waste of resources, to provide passengers with faster and more highquality service and so on practical problems need to be solved by more advanced systems to support, through the system to achieve the industry 39。 the bination of the three is more applications in system integration, vehicle monitoring, vehicle scheduling, vehicle security project. In this paper, the design goal is integrated 3G technology application in taxi dispatching, while addressing system monitoring center in the actual problems occurring in the process, especially the most current monitoring system for the centralized architecture caused by such as monitoring vehicle capacity is limited, hard to expand the system, monitoring mechanism is unreasonable wait for a problem. In view of these problems this paper puts forward a distributed architecture of monitoring center design. Increase traffic . .. mobility through simulation and debug the system in the taxi management to improve operational efficiency。 參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................56 個(gè)人簡(jiǎn)歷 .......................................................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。隨著社會(huì)的不斷 進(jìn)步和老百姓生活水平的逐漸提高，人們對(duì)道路交通條件開始有了越來越高的要求。機(jī)動(dòng)車輛作為人們的代步工具，在給人們的生活和出行帶來方便的同時(shí)，也帶來了很多難以解決的問題。以中國(guó)為例， 2021 年中國(guó)的汽車總產(chǎn)量為 萬輛，其中民用載客汽車大約有 萬輛。在這種背景下，交通事故的發(fā)生率與日俱增，車輛盜竊、搶劫，分散不易管理以及造成的環(huán)境污染等問題，都開始對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和人民生活水平的提高造成了嚴(yán)重的影響。 城市出租車作為公共交工具的一種，在城市的汽車客運(yùn)系統(tǒng)中發(fā)揮著非常重要的作用，出租車由于快捷、方便 、舒以及服務(wù)面廣等優(yōu)點(diǎn)，和其他公交方式有著很大的區(qū)別和不同。以北京市的出租車為例， 2021年共接待乘客的運(yùn)量達(dá)到了 68000 萬次，在北京市總的交通客運(yùn)量中占到了%的比例，因此出租車在北京已經(jīng)成為客運(yùn)交通系統(tǒng)中的一個(gè)不可或缺的部分。當(dāng)前各個(gè)城市對(duì)出租車的運(yùn)營(yíng)管理，大部分都采用以自營(yíng)為主、調(diào)度為輔的管理辦法，“路拋式”成為該行業(yè)的主要運(yùn)營(yíng)模式，所有這些因素都為交通問題的發(fā)生埋下了隱患。利用自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)出租車的合理調(diào)度、縮短乘客的等候時(shí)間及減少空駛率，達(dá)到減輕交通擁堵和提高工作效率的目的。出租車在補(bǔ)充城市公共交通客運(yùn)不足的同時(shí)，也隨之帶來了一些問題，主要表現(xiàn)兩個(gè)方面：首先是在城市中心區(qū)域及郊區(qū)出租車數(shù)量分布不均勻，出租車大部分都集中在市區(qū)中心地帶，而郊區(qū)卻很少，從而造成出租車空載率較高；其次是隨著出租車的增多，容易造成交通堵塞，造成更多的環(huán)境污染 [1]。隨著信息化技術(shù)的飛速發(fā)展，各種計(jì)算機(jī) 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及無線通信技術(shù)開始應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，出租車管理調(diào)度系統(tǒng)的自動(dòng)化及智能化也成為未來該行業(yè)的發(fā)展方向。將 3S 技術(shù)應(yīng)用于出租車的調(diào)度系統(tǒng)上，對(duì)發(fā)展我國(guó)的車輛自動(dòng)定位及汽車導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)，具有十分重要的社會(huì)現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前，在國(guó)際上比較流行的系統(tǒng)是美國(guó)模塊公司研發(fā)的 DSIPATCH 系統(tǒng)，這是一個(gè)軟、硬件功能都強(qiáng)大的綜合監(jiān)控系統(tǒng)，經(jīng)過近幾年的不斷發(fā)展，目前已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn) GPS 定位、自動(dòng)排車派車、自動(dòng)監(jiān)控等功能，已經(jīng)開始廣泛的應(yīng)用于世界上的很多國(guó)家和城市。以新加坡的出租車公司為例，他們?cè)缭?1995 年底就開始裝備較完備的 GPS 智能管理調(diào)度系統(tǒng)，為出租車乘客提供便捷的派車服務(wù)。世界上第一代出租車調(diào)度系統(tǒng)最典型的的代表，是 90 年代澳大利亞一家叫做 Sigtec 的公司研發(fā)的系統(tǒng)，該管理調(diào)度系統(tǒng)采取的是文件的存儲(chǔ)方式，每天能夠容納的最大的訂單數(shù)目是 5000 筆，一共能夠接入不超過 3000 輛出租車 [2]。雖然如此，該系統(tǒng)在20世紀(jì)末依然被全球很多國(guó)家采用，業(yè)務(wù)遍布世界各地，成為出租車行業(yè)最成功的管理調(diào)度系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)提供商 [3]。在系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)方面，隨著計(jì)算機(jī)軟硬件設(shè)施的不斷發(fā)展，尤其是出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫技術(shù)，分布式計(jì)算方法以及服務(wù)器集群后，目前開發(fā)的系統(tǒng)在車輛接入數(shù)量及能容納的乘客電話訂單數(shù)目上都有了質(zhì)的飛躍，理論上可以達(dá)到不受限制的程度。最早在國(guó)內(nèi)介紹出租車智能化管理調(diào)度系統(tǒng)的是曹春生，在他 1999年發(fā)表的文章中，出租車調(diào)度系統(tǒng)有以下幾個(gè)子系統(tǒng)組成：叫車輸入子系統(tǒng)、調(diào)度子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)及語音通信子系統(tǒng)、車載設(shè)備等，文章還對(duì)調(diào)度的原理及過程進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。李婭、陸建等在系統(tǒng)中引入出租車凈需求的概念，設(shè)計(jì)了一種出租車等候站點(diǎn)調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)的基礎(chǔ)是 ITS 技術(shù)，系統(tǒng)原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)施，有很便捷的操作性，可以很好的解決出租車行業(yè)的一些問題，是出租車的服務(wù)水平得到提高。該系統(tǒng)能夠無需調(diào)度中心支持而達(dá)到完全的自主呼叫，因此可以快速的調(diào)度出租車。 據(jù)有關(guān)部門的不完全統(tǒng) 計(jì)，截至 2021 年，已經(jīng)有 萬輛在運(yùn)營(yíng)的出租車安裝了車載 GPS 定位終端。在這種背景下，也只有上海、北京等一線發(fā)達(dá)城市采用過出租車調(diào)度系統(tǒng) [4]。但是由于國(guó)內(nèi)出租車行業(yè)的實(shí)際情況，奇華公司為投入巨資建立的 GPS 服務(wù)網(wǎng)付出了慘重的代價(jià)。而且由于國(guó)內(nèi)的乘客習(xí)慣于在道路兩邊直接招手叫車的方式，導(dǎo)致該系統(tǒng)并沒有達(dá)到事先預(yù)期的效果。該系統(tǒng)的核心內(nèi)容就是基于先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及通信技術(shù)，構(gòu)建高效、快速的管理調(diào)度中心 ，將出租車候車點(diǎn)，出租車輛本身組成一個(gè)現(xiàn)代化的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)城市所有出租車資源配置的最優(yōu)化。本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外車輛監(jiān)控技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)，并結(jié)合當(dāng)前出租車行業(yè)需求和背景，分析了出租車監(jiān)控的必要性和可行性；繼而對(duì)與本文有關(guān)的基礎(chǔ)技術(shù)和原理做了詳細(xì)的介紹和分析；在理論分析的基礎(chǔ)上，本文給出了系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，包括系統(tǒng)需求、功能、及軟件設(shè)計(jì)模式等；重點(diǎn)分析了實(shí) 現(xiàn)監(jiān)控中心的分布式計(jì)算原理、實(shí)現(xiàn)技術(shù)；同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分層設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，并給出了系統(tǒng)部分界面。 第四章出租車智能管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，主要包括系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)的選擇、數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)及主界面的實(shí)現(xiàn)。 . .. 第 2 章 出租車智能管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù) 伴隨著 GPS 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（ Global Positioning System）、 GIS 地理信息系統(tǒng)（ Geographic Information System）以及 GPRS 無線通信技術(shù)的不斷成熟和日漸廣泛的應(yīng)用，給構(gòu)建出租車行業(yè)的實(shí)時(shí)管理調(diào)度系統(tǒng)提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障，也使得系統(tǒng)的搭建成為可能。系統(tǒng)的構(gòu)建關(guān)鍵在于依靠三大 3S 技術(shù)，同時(shí)結(jié)合相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)，將它們整體捏合而成。該系統(tǒng)最初只應(yīng)用于美國(guó)的軍事領(lǐng)域，后來才慢慢的進(jìn)入到民用應(yīng)用領(lǐng)域 [6]。出租車安裝 GPS 定位系統(tǒng)后，可以實(shí)時(shí)的得到自身所處的精確位置，汽車通 過安裝對(duì)應(yīng)的終端，還可以將這些位置信息傳送給指揮調(diào)度中心，從而能夠?qū)崟r(shí)地掌握每個(gè)車輛的具體地點(diǎn)，便于對(duì)其進(jìn)行調(diào)度，尤其是在災(zāi)害搶險(xiǎn)及相關(guān)的指揮決策方面，能夠發(fā)揮著非常重要的作用。 GPS 全球定位系統(tǒng)組成 GPS 全球定位系統(tǒng)主要由衛(wèi)星、地面監(jiān)控設(shè)施以及信號(hào)接收機(jī)等三大部分構(gòu)成。所有的 24 顆GPS 衛(wèi)星全部均勻的分布在 6 個(gè)平面軌道內(nèi)，軌道平面的傾角為 55o，每一個(gè)軌道平面間的角度為相距 60o。在同一個(gè)軌道上的衛(wèi)星相比西邊相鄰軌道上的對(duì)應(yīng)衛(wèi)星升角度距超前為. .. 30o。 GPS 衛(wèi)星每一顆內(nèi)部都裝有 4 臺(tái)高精度的原子鐘，這些原子鐘通過發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)頻率，為其提供十分精確的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。地面監(jiān)控中心監(jiān)測(cè)所有衛(wèi)星上各種設(shè)備的正常工作情況，以及控制衛(wèi)星能夠始終沿著預(yù)定軌道運(yùn)行。所有 GPS 工作衛(wèi)星在地面的監(jiān)控設(shè)施由一個(gè)主控站、三個(gè)注入站以及五個(gè)監(jiān)測(cè)站組成。安裝了 GPS 接收機(jī)的出租車在行駛過程中實(shí)行動(dòng)態(tài)定位，接收機(jī)天 線在追蹤衛(wèi)星的過程和地球發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，然后接收機(jī)就可以根據(jù) GPS信號(hào)測(cè)出租車實(shí)時(shí)的三維坐標(biāo)和速度等數(shù)據(jù)。詳細(xì)的測(cè)量辦法是測(cè)出 GPS 衛(wèi)星發(fā)射的電波到其傳輸至接收機(jī)的時(shí)間 τ， 然后和光速 c 相乘即可求出距離 P 為 [8]： )(cc sr ttP ???? （ 21） 上式中， tr 為衛(wèi)星信號(hào)被接收到的時(shí)間， ts 為衛(wèi)星