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電子標簽識讀器獲取用來標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 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電子標簽識讀器將獲取到的位置編碼信息和車輛自身的唯一標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、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)各組成部分的詳細設(shè)計說明

1、道路標簽

概念——用來唯一標志某一具體物理位置的RFID超高頻電子標簽，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。

標簽內(nèi)的數(shù)據(jù)編碼格式——RFID電子標簽的數(shù)據(jù)存儲量可以達到很大，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，進行一定的改動。

標簽的道路粘貼和維護——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)則行駛對標簽?zāi)雺旱那樾巍?就路面情況考慮，系統(tǒng)電子標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電子標簽的耐溫范圍已經(jīng)可以達到-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并不能給標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——此部分模塊負責準確地、快速地獲取位于道路上的RFID電子標簽中的位置信息，它對道路標簽的數(shù)據(jù)讀取速度和車輛運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簽的時 間可達到毫秒級，而在城市道路上運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簽的間隔距離在5m的情況下，仍然可以保 證RFID標簽數(shù)據(jù)的快速準確的讀取。也就是說，定位的精度相應(yīng)的也可以相應(yīng)的達到5m以內(nèi)的精度，當然此外還要考慮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——此部分模塊負責將RFID識讀器獲取的道路標簽的編碼信息進行處理，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——主要負責將車輛識讀器讀取到的道路標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，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，直接影響標簽的位置和穩(wěn)定性，甚至直接造成標簽丟失、移位。

2、車輛違反交通規(guī)則造成的標簽?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；其次可以改進標簽布設(shè)工藝，增加標簽的受力面積，即在標簽之外包裝一層高硬度的防水硬性材料（目前 市場已有的很多標簽已經(jīng)都具備一定的穿透能力，這樣不會造成對標簽閱讀范圍的太大影響），同時通過特殊的路面粉刷工藝，可以大大提高標簽的受力限度。

3、環(huán)境狀況的影響，由于標簽位于路面之上，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，要求標簽的有很強的耐腐蝕，耐高溫、低溫特性，這都是對標簽工藝的直接挑戰(zhàn)，目前的標簽已經(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；此外在標簽的使用過程中，對于因為一些特殊意外的原因造成的標簽損壞，還要進行及時的更新，雖然費用不是很多，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)域和場合進行了如下的設(shè)想：

1、由于城市道路路況構(gòu)造，標簽的物理特性，以及部分司機不規(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)域先進行小范圍的道路標簽的鋪設(shè)；這樣就要求對車載終端進行一定的改造，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。