一种基于智能移动终端的交互式行车信息系统

摘要：上网查询、收听广播都是行车时常见的路况信息收集方法。但由于交通路况瞬息多变，以上方式的路况信息实时性较慢，且存在系统操作需要较多的专注力或路况信息不直观的影响，不便于在车辆行驶中使用。本系统采用智能移动终端的简单操作风格设计，只需点选图形按键来完成操作，交通路况能以电子地图的方式快速呈现，且提供双向数据互动模式，让用户能快速地查询或上报交通路况，相较于其他智能交通系统，本系统的实现成本相对低廉，且具有跨平台的信息交换功能。

关键词：智慧交通；交互式行车信息系统

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）22-0054-02

1 概述

实时通讯的研究及应用惠及多个领域，其中又以交通领域最为热门。欧美国家从上世纪八十年代开始就开始应用车载型的广播数据系统（Radio Data System， RDS），使用载波频率87.5MHz到108.0MHz的VHF/FM广播实时路况、交通管制等行车信息。由于广播信息的时间周期性较长，使用者也难以掌握与自己相关实时路况。随着对路况信息的要求不断提高，当今的发达国家已全面导入计算机化自动控制[1]。据统计，选用广播电台接收交通信息平均需要10～15分钟来获得道路的实时交通信息，使用者仅能被动接受而无法反馈信息；而使用网络查询虽较为快捷，但需要驾驶人对周边道路较为熟悉，才能快速决策是否需要改道行驶，否则需要暂停驾驶以便专心操作和阅读[2-3]，对于正在开车的使用者帮助有限。若能将车辆当前位置、附近交通信息与电子地图结合，以图形化的界面予以显示，不仅大幅增加了使用者解读实时交通信息的能力，也能简化使用者在行车过程的操作。

2 系统架构设计

为了改进现有交通信息的方式，增加行车信息与使用者的互动性，本文设计一套适合在车辆行驶中简便操作的行车信息系统。操作者只需来点选屏幕上的图形按钮，就可以进行路况查询上报。本系统整体架构分成三大部份，包含云服务器（含数据库）、车载信息系统以及电子地图。服务器负责接收车载信息系统所上报的交通信息及交通事件，包括日期、时间、经纬度、高度及事件代码等字段，并提供远程存取服务。车载信息系统的设计包含人机界面、GPS定位及移动通信网络。其中人机界面设计为触屏式操作接口，所有的操作都是用点选图标来完成，便于行车过程中的快捷操作。车载系统启动后，将按所接受的GPS定位装置的经纬度信息，换算成电子地图上的对应坐标完成定位。当按键图标的底色变成绿色时，表示系统GPS定位完成。

系统的软件设计包含服务器联机模块、触屏操作模块、定位模块、移动通讯模块与地图信息模块五个内容。简要说明如下：

1）服务器联机模块为核心模块，在云服务器端部署，用于建立实时交通信息数据库与行车信息的交互。服务器在接收到回报数据包时，系统会比对已有的行车信息记录，排除重复回报后将信息存入数据库，并回复车载系统“存储成功”；当系统收到查询需求时，系统会先回复所查询信息的事件总数，然后开始传送实时交通数据。为避免多人同时查询数据时可能出现的传输数据错误或网络时延问题，系统采用多任务分时处理设计，并在数据包中加入校验编码。

2）触屏操作模块在车载系统部署，用于实现点选屏幕上的大型图标取代传统的键盘或鼠标输入方式，大幅简化操作流程及上手时间。功能的采取树状结构图的方式设计，主选单有四个主要的功能图标，分别是路况查询、紧急服务、现在位置及周边服务，其中“路况查询”为启动电子地图，让使用者直接在屏幕上浏览目前的实时交通信息地图；“紧急服务”会开启五大分类交通信息按键选单，分成行车事故、交通事故、救援派遣、道路封闭、危险路段及离开等，而“交通事故”还将细化为“追撞前车”、“自己撞车”、“五十米内有事故”、“一百公尺内有事故”等，使用者只需按下相应的图标，系统便会自动上报相应的交通信息及事件；“现在位置”用于在电子地图系统当前位置的平面图转换成3D街景。“周边服务”会根据使用者的选择，在电子地图上展示当前位置附近加油站、停车场、休息场所等几类交通设备的位置信息。

3）定位模块在车载系统部署，用于定期解析目前GPS接受到卫星信息，由于GPS卫星三角定位的部分是由硬件运算完成的，所以定位模块只负责分析串列端口所送出的数据，解析出经纬度再转换成地图坐标提供给电子地图软件模块。定位数据需要大量的运算处理，因此采取上传到云端服务处理然后将结果回传的方案。

4）移动通信模块在车载系统部署，使用TCP/IP协议提供服务。便于跨平台的程序开发，不论是智能手机、个人计算机或PAD，不需额外的软件开发工作，就能使用本系统的跨平台服务。

5）地图信息模块部分，使用成熟应用的API编写HTML网页程序，将地图信息结合服务器系统的实时交通信息以地图的方式呈现。

3 运作实效

系统部署为“服务器+移动终端”，主要硬件参数见表1：

测试结果表明，行经隧道、地下车库或恶劣天气时，由于卫星信号减弱将影响到系统的定位速度：在晴天的时候定位平均时间约为43秒左右，若遇雨天平均定位时间则需要65秒以上的时间。但如果使用外接天线，则能提高到晴天38秒内、雨天45秒内完成定位。

在定位精度方面，主要受服务器的运算性能影响。系统起初测试一直有二十米左右的定位误差，原先以为是电子地图版本过低，经路测发现误差来自定点坐标不断漂移，经排查为坐标转换的公式不够精确，其服务器端的时间戳的对分、秒的运算没有处理进位导致出现误差。经过反复比对验证后，对GPS经纬度转换成地图平面坐标的程序进行修正，定位精度可控制在五米以内。

车载系统的运作流畅度则主要受限于移动通信网络。路测统计结果表明，在城区以外以3G信号为主的区域，电子地图平均需要5秒才能更新显示路况。

4 小结

本文设计了一套实时交通信息分享系统，并搭配电子地图软件及移动通讯网络，为驾驶人员提供可随时查询与上报实时交通资讯的功能，从而构建交互式行车信息系统分享平台。除了提供触控操作方式让用户容易操作外，显示屏幕也能根据车载终端情况扩大到7寸及以上，以电子地图的实时交通信息分享来取代传统的文字、语音的信息查询及上报方式，使交通信息分享更为简单便利。

参考文献：

[1] Singh L， Tripathi S， Arora H.Time Optimization for Traffic Signal Control Using Genetic Algorithm[J]. International Journal of Recent Trends in Engineering， 2009，2（2）：4-6.

[2] Tai M， Ata S， Anmd I. Oka， Fast， Accurate， and Lightweight Real-Time Traffic Identification Method Based on Flow Statistics[J].Lecture Notes in Computer Science， 2007（4427/2007）：255-259.

[3] Argyraki K， Cheriton D.Active Internet Traffic Filtering： Real-Time Response to Denial-of-Service Attacks[C]. Proceedings of the 2005 USENIX Annual Technical Conference， 2005：135-148.