系統(tǒng)的總體設(shè)計思想

1、定位功能的實現(xiàn)過程

車輛通過安裝于底盤上的RFID電子標(biāo)簽識讀器獲取用來標(biāo)志唯一道路位置的編碼信息之后，將其傳遞給車載端的GIS數(shù)據(jù)處理模塊，GIS根據(jù)此編碼信息，結(jié)合電子地圖信 息數(shù)據(jù)庫（GIS模塊的一部分），找出此編碼信息對應(yīng)的電子地圖上的具體的地理位置點，進(jìn)而通過顯示模塊將其顯示在電子地圖上。這樣用戶就可以看到自己當(dāng) 前所處的地理位置，實現(xiàn)了車輛自身定位的功能。

2、導(dǎo)航功能的實現(xiàn)過程

所謂車輛導(dǎo)航就是要確定一條車輛當(dāng)前位置和目的地位置的線路信息，假如車輛現(xiàn)在處于A點，想要到達(dá)B點，則將B點的信息（直接輸入名稱即可）輸入到車載GIS模塊中，車載GIS模塊通過電子地圖信息數(shù)據(jù)庫將目的 地位置對應(yīng)找到之后，與電子地圖顯示上的某一點對應(yīng)起來，同時在兩個點之間確定一條或多條可行路線，并且顯示給用戶。這樣用戶就可以根據(jù)電子地圖上的目的 地B點和現(xiàn)在所處位置A點情況，決定采取那條路線到達(dá)目的地�？梢钥闯霰鞠到y(tǒng)不需要借助外界信號或網(wǎng)絡(luò)的輔助作用，可以利用車載模塊直接獨立解決導(dǎo)航問題。

3、監(jiān)控和調(diào)度功能的實現(xiàn)過程

在完成定位功能的同時，RFID電子標(biāo)簽識讀器將獲取到的位置編碼信息和車輛自身的唯一標(biāo)志信息通過車載通信模塊，利用移動通信網(wǎng) 絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方式（如GPRS等）傳遞給后臺監(jiān)控和調(diào)度中心，調(diào)度中心根據(jù)收到的信息，結(jié)合中心的GIS系統(tǒng)就可以得知此車輛現(xiàn)在所處的確切位置，從而實現(xiàn) 了對車輛的實時監(jiān)控功能。同時如果調(diào)度中心需要車輛去某一個目的地執(zhí)行某項任務(wù)（如消防，醫(yī)院救護(hù)等）時，調(diào)度中心就將目的地的位置編碼信息通過通信網(wǎng) 絡(luò)傳遞給某一具體車輛，車輛得到此編碼信息，并與自身電子地圖上的點對應(yīng)起來，從而實現(xiàn)導(dǎo)航，以最快的速度到達(dá)任務(wù)目的地。所以這主要是針對特殊的行業(yè) （公交、出租、醫(yī)院救護(hù)、消防等）應(yīng)用才需要用到的功能，因為對于一般的私人車輛用戶來講，沒必要將自己的位置信息告訴給其他方，所以這是一個可選的功能。

系統(tǒng)各組成部分的詳細(xì)設(shè)計說明

1、道路標(biāo)簽

概念——用來唯一標(biāo)志某一具體物理位置的RFID超高頻電子標(biāo)簽，它與GIS電子地圖信息數(shù)據(jù)庫中的某一點具體對應(yīng)，從而實現(xiàn)物理位置的顯示和定位。

標(biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)編碼格式——RFID電子標(biāo)簽的數(shù)據(jù)存儲量可以達(dá)到很大，但是這里卻不需要多么復(fù)雜，因為此編碼數(shù)據(jù)只要能使得實際代表的地理位置的某一點與電子地 圖信息數(shù)據(jù)庫中的某一點一一對應(yīng)起來就可以了，所以編碼的格式可以非常靈活，位數(shù)也不需要設(shè)計的過于復(fù)雜（這樣也可以加快數(shù)據(jù)讀取的速度）。所以完全可以 在目前的GIS電子地圖中的編碼格式的基礎(chǔ)上，進(jìn)行一定的改動。

標(biāo)簽的道路粘貼和維護(hù)——這是本系統(tǒng)最大的難點所在，不僅要考慮城市道路路面 的情況（軟硬，路面材料，路面的變形情況）、還要考慮外界的環(huán)境情況（溫度的變化，雨雪天氣狀況），此外還要考慮到一些車輛不規(guī)則行駛對標(biāo)簽?zāi)雺旱那樾巍?就路面情況考慮，系統(tǒng)電子標(biāo)簽首先考慮粘貼在一些路面狀況比較理想的地面（所謂理想，主要指混凝土路面等比較堅實，不會隨外界壓力和溫度發(fā)生太大型變的情況， 比如立交橋、高架橋車道路面就比較理想）；就外界環(huán)境狀況的影響，主要取決于標(biāo)簽自身物理特性的提高（耐低溫、耐高溫，耐變形和壓力等品質(zhì)）。目前已有UT5457電子標(biāo)簽的耐溫范圍已經(jīng)可以達(dá)到-40℃～140℃，此外對于抗變形和壓力可以通過特殊的外包裝和道路粉刷工藝來進(jìn)行相應(yīng)的處理。至于車輛不規(guī)則行駛帶來的 碾壓現(xiàn)象，因為電子標(biāo)簽本身體積很小，同時車輛的輪胎接觸面積較大，所以平均下來的壓強(qiáng)并不能給標(biāo)簽造成直接的物理損傷，而且不規(guī)則行駛的情況在城市道路上并不是主要常見的。

2、車載終端

車載終端主要由識讀器模塊，GIS信息處理模塊，通信模塊（可選），顯示模塊組成，共同配合完成了了整個定位信息的處理和顯示。

識讀器模塊——此部分模塊負(fù)責(zé)準(zhǔn)確地、快速地獲取位于道路上的RFID電子標(biāo)簽中的位置信息，它對道路標(biāo)簽的數(shù)據(jù)讀取速度和車輛運(yùn)行的速度直接決定了系統(tǒng)的定位 精度。相同的車速情況下，RFID識讀器的閱讀速度越快，則道路上的電子標(biāo)簽就可以間隔更小，從而定位的精度就可以更高。目前已有的RFID識讀器一般的閱讀一個電子標(biāo)簽的時 間可達(dá)到毫秒級，而在城市道路上運(yùn)行的車輛的速度一般都限制在60km/h以內(nèi)，按照這樣的數(shù)值大約可以計算出電子標(biāo)簽的間隔距離在5m的情況下，仍然可以保 證RFID標(biāo)簽數(shù)據(jù)的快速準(zhǔn)確的讀取。也就是說，定位的精度相應(yīng)的也可以相應(yīng)的達(dá)到5m以內(nèi)的精度，當(dāng)然此外還要考慮GIS模塊的數(shù)據(jù)處理和顯示速度，所以保證 10m的定位精度是理論可行的。

GIS信息處理模塊——此部分模塊負(fù)責(zé)將RFID識讀器獲取的道路標(biāo)簽的編碼信息進(jìn)行處理，與電子地圖信息庫中的具體 位置點對照，從而實現(xiàn)物理位置和電子地圖上的顯示點之間的對應(yīng)。同時在導(dǎo)航應(yīng)用中，此部分模塊還要能夠?qū)崿F(xiàn)查詢功能，即將輸入的目的地轉(zhuǎn)化為電子地圖上的 某一具體對應(yīng)點的信息，從而提供給車輛導(dǎo)航路線。從某種意義上來講，此部分模塊的設(shè)計是整個系統(tǒng)的核心和難點，因為所有的定位、導(dǎo)航數(shù)據(jù)的處理全部由它來 完成，具體實現(xiàn)時，可以借助目前已有的GIS車載端模塊，做一些必要的改變即可。

通信模塊——主要負(fù)責(zé)將車輛識讀器讀取到的道路標(biāo)簽的編碼信息傳遞給后臺控制和調(diào)度中心，或者將后臺中心的控制和目的地信息傳遞到車載端，從而實現(xiàn)中心對于車輛 的監(jiān)控和調(diào)度。因為系統(tǒng)在不需要外界網(wǎng)絡(luò)支持的情況下已經(jīng)完全可以獨立完成定位和導(dǎo)航等功能，所以此部分模塊本身就是可選的。主要針對一些特殊的行業(yè)應(yīng) 用，比如公交系統(tǒng)，消防，醫(yī)院救護(hù)，交通事故處理系統(tǒng)等，在這些行業(yè)中，都要求實時地掌握系統(tǒng)內(nèi)車輛的準(zhǔn)確位置信息以便在緊急事件時做出最為有效和快速的 反應(yīng)。就目前的網(wǎng)絡(luò)情況而言，可以借助于GPRS網(wǎng)絡(luò)，因為GPRS網(wǎng)絡(luò)一方面數(shù)據(jù)傳輸速率比較高，另一方面它可以實現(xiàn)持續(xù)在線，流量計費(fèi)的特點，適合于 突發(fā)性數(shù)據(jù)量的傳送需求。

顯示模塊——即將GIS處理后的信息數(shù)據(jù)完整地展示在電子地圖上，但決不只是一個簡單的顯示，因為要完成獨立導(dǎo)航時，需要輸入目的地的有關(guān)信息，此時可以采用當(dāng)前流行的觸摸屏顯示終端，將操作和顯示界面集成在了一起，從而降低系統(tǒng)的操作復(fù)雜度。

本系統(tǒng)在具體工程實施階段必須考慮以下幾個問題：

1、道路路況的優(yōu)劣，目前主要的城市道路還是停留在瀝青路面的時代，這樣的路面對于標(biāo)簽的布設(shè)會帶來致命的威脅，因為在高溫下，這樣的路面發(fā)生較大的變形，直接影響標(biāo)簽的位置和穩(wěn)定性，甚至直接造成標(biāo)簽丟失、移位。

2、車輛違反交通規(guī)則造成的標(biāo)簽?zāi)雺�，這一點可以說是一個必須要考慮的問題，但是可以通過很多種途徑來避免和盡量減少，其中道路標(biāo)簽基本都布設(shè)在每條行 車車道的中央，大多數(shù)情況下車輛通過是不會形成碾壓的；其次可以改進(jìn)標(biāo)簽布設(shè)工藝，增加標(biāo)簽的受力面積，即在標(biāo)簽之外包裝一層高硬度的防水硬性材料（目前 市場已有的很多標(biāo)簽已經(jīng)都具備一定的穿透能力，這樣不會造成對標(biāo)簽閱讀范圍的太大影響），同時通過特殊的路面粉刷工藝，可以大大提高標(biāo)簽的受力限度。

3、環(huán)境狀況的影響，由于標(biāo)簽位于路面之上，不可避免地會遇到雨、雪天氣的影響，為了減少外界條件變化帶來的影響，要求標(biāo)簽的有很強(qiáng)的耐腐蝕，耐高溫、低溫特性，這都是對標(biāo)簽工藝的直接挑戰(zhàn)，目前的標(biāo)簽已經(jīng)出現(xiàn)了耐溫范圍在-40℃～140℃的產(chǎn)品。

4、成本的影響，標(biāo)簽的價格現(xiàn)在已經(jīng)做到幾美分到幾十美分的范圍內(nèi)，但是車載終端的價格卻還會帶來較大的問題，但是根據(jù)目前GPS車載終端進(jìn)行改造，加上識讀器模塊，實際上也不會帶來太多的問題；此外在標(biāo)簽的使用過程中，對于因為一些特殊意外的原因造成的標(biāo)簽損壞，還要進(jìn)行及時的更新，雖然費(fèi)用不是很多，但是同樣也應(yīng)予以考慮。

系統(tǒng)應(yīng)用的設(shè)想。

基于以上工程實施必須考慮的實際問題，對本系統(tǒng)前期應(yīng)用的主要領(lǐng)域和場合進(jìn)行了如下的設(shè)想：

1、由于城市道路路況構(gòu)造，標(biāo)簽的物理特性，以及部分司機(jī)不規(guī)則行駛等問題，直接大范圍內(nèi)鋪設(shè)和推廣此系統(tǒng)還為時過早，同時考慮到目前大多數(shù)城市（如北京）道路路況周邊的環(huán)境并非都是高樓密集區(qū)，所以利用GPS即可，沒有必要一次到位。

2、系統(tǒng)應(yīng)用的定位：作為現(xiàn)有的GPS等已經(jīng)成熟應(yīng)用的城市道路交通定位系統(tǒng)的一種有益的補(bǔ)充，即在GPS可以實現(xiàn)定位的大多數(shù)路面，采用GPS定位，在一些特殊的區(qū)域，如高樓密集區(qū)，立交橋，高架橋，大型地下停車場等區(qū)域則利用此RFID系統(tǒng)實現(xiàn)定位，即在這些區(qū)域先進(jìn)行小范圍的道路標(biāo)簽的鋪設(shè)；這樣就要求對車載終端進(jìn)行一定的改造，將GPS終端和RFID識讀器相結(jié)合集成在一起，從而實現(xiàn)城市道路定位“無盲區(qū)”的目標(biāo)。