基于GPS技术的智能道路分析系统设计
摘 要
本文针对当前研究的现状，利用GPS技术实现了对车辆位置信息的采集，并且通过数据挖掘技术对采集到的数据信息进行分析，实现对道路交通状况的有效判断，进而实现基于GPS技术的道路交通分析与管理的目的。
【关键词】GPS 智能交通 流量分析
1 GPS技术
GPS即全球定位系统，是一个可以实现在全球范围内快速精准定位的系统。同时还能够采集到精准的位置信息以及速度、时间等交通信息并反馈给用户。主要由卫星系统、地面系统以及信号接收系统三部分组成。其中卫星系统由24颗卫星组成，其均匀分布在地球的各个方向，有工作卫星和备用卫星两种类型。地面系统主要作用是监控系统内的各种设备确保卫星轨道的准确性，主要由主控站和监测站组成。信号接收系统主要由信号接收设备和数据处理设备组成。
2 智能交通分析系统架构原理
本文利用车载智能手机终端，采集车辆的GPS、速度信息，通过手机网络传输到后台数据库中进行分类存储。同时经过对全天候道路交通数据的综合分析得到道路拥堵变化曲线、平均速度变化曲线等统计信息，并在网页上实现分析结果的展现。
数据存储阶段，并不是所有数据都会参与到后期的数据分析中，需要对非正常数据进行预处理，以免影响后期数据分析的精度。异常数据包括因网络问题和定位技术缺陷造成的位置数据错误以及定位盲区和网络间断造成的数据缺失两种情况，两种情况有不同的数据预处理方式，进而实现数据清洗的目的。
地图匹配阶段。本系统是针对城市道路的交通分析系统，因此需要对所有的车辆交通信息进行分类处理，即进行地图匹配，将不同的车辆位置点归类到不同的城市道路上，再针对不同的道路进行数据分析。进行地图匹配后的交通数据首先根据计算公式，计算不同时段该道路上的车流量以及平均车速，然后根据拥堵系数公式计算不同时段的拥堵系数，达到对路段不同时段内的交通状况有较为具体的了解。
其中在拥堵系数方面，借助当前主流的交通拥堵系数的计算方法，根据车辆的平均速度计算得到道路当前拥堵系数，并将不同速度范围内的计算公式分开，实现计算的精确性，更能够真实反应道路拥堵情况。
在进行完数据分析后，为了更加形象化的展示分析结果，系统借助highcharts.js插件实现分析结果的统计图展示，为系统整体效果展示，系统可以为城市道路监管人员提供城市规划建议和车辆调配参考。
3 智能交通分析系统架构设计
智能交通分析系统架构图如图1所示。
3.1 收集交通信息
在现有智能手机基础上搭建手机客户端，利用百度地图API实现用户定位，以及位置信息的采集，数据主要包括位置经纬度、速度，都采用浮点数的格式进行暂存。其中智能手机应用在android 4.0系统上搭建，借助百度地图Android SDK v2.2进行用户位置的显示和GPS选取。
3.2 数据发送
移动客户端每隔15秒上传车辆实时信息，包括经纬度、速度、用户ID、速度等对应信息，通过手机GPRS或无线网络，应用后台GPS.action接口进行测量交通数据的发送。
3.3 数据存储
后台服务端与前台手机客户端通过http协议进行数据通讯，收集到用户的交通信息和基本信息后，对用户数据进行存储。GPS和速度数据的存储以用户ID作为索引存储，数据库建表taxi_location_history用于存放待分析的交通数据，
3.4 数据预处理
针对所有收集到的车辆交通信息进行检查、分析，对于对数据分析有干扰性质的、影响分析进度的数据进行剔除。如GPS数据发生漂移的情况，上传的GPS远远区别于实际位置信息；数据不连续或中断，网络不稳定会导致这种问题，数据短时间内的变化值超过了正常范围，或数据传送的中断，导致数据丢失等，针对数据产生偏差的不同情况，对交通数据进行不同的分析。
3.5 数据分析
对GPS数据分析，利用决策树算法将车辆定位到具体道路，实现交通数据的地图匹配，并对每辆车交通数据进行总结分析。先计算不同时段路段的车流量总数，并对数据库中车辆速度信息取得平均得到该时段路段平均速度，最后根据拥堵系数公式计算当前时段的拥堵系数，生成每日道路交通情况数据报告，包括全天候道路速度变化趋势，车辆流通量变化和交通拥堵路段和拥堵时间段等信息。
3.6 分析结果显示
利用JSP、JavaScript、Ajax等技术，借助highcharts.js插件实现统计结果的网页统计图显示，以柱状图、饼状图、曲线图的形式分别显示路段拥堵时段、路段车流量统计、路段车速变化曲线，将数据分析的结果更加形象、直观得展示在用户面前，提高系统人机交互性。
4 结论
本文主要对基于GPS的智能道路交通分析系统进行了设计，实现了基于GPS定位的数据信息采集，基于数据挖掘的位置信息统计分析，实现了掌握道路车辆流量等功能。为制定相关的道路决策和通行方案提供了数据基础和支持。
参考文献
[1]夏宇敬.城市智能公共交通系统框架研究[D].山东大学，2010.
[2]张雪莲，于雷，刘梦涵.基于交通需求的路网交通拥堵评价模型[J].现代交通技术，2008（06）.
作者简介
钱杰（1983-），男，浙江省平湖市人。大学本科学历。现任职于平湖市住房和城乡规划建设局。
作者单位
平湖市住房和城乡规划建设局 浙江省平湖市 314200
