一、 概 述

　　智能交通系统（Intelligent Transportation System）是利用最尖端的电子信息技术，形成人员（包括驾驶员和管理者）、公路和车辆三位一体的新公路交通系统的总称。ITS能够利用现有的道路设施，减少交通拥挤，加强对车辆的集中管理和调度，为驾驶员提供足够的交通、公安、娱乐等信息，实现人、车、路的密切结合和和谐统一，这将极大地提高交通运输效率，保障交通安全，增强行车的舒适性，改善环保质量，提高能源的利用率。为此ITS已引起各国的重视。北美和欧洲以及亚洲的日本等经济发达、交通拥挤的国家，都花巨资列入国家计划，以推动ITS的发展。例如，日本在96－97年就已投入61亿元，并计划于2015年投入500亿美元。美国、德国在该领域中的投入也颇具规模。我国对ITS的研究尚处起步阶段，但象北京、上海这样交通拥挤的大都市，已把ITS的建设提到日程上来，并对城市未来的ITS的功能和结构进行了构想，提出了实现目标。

　　在ITS中，一个关键的问题就是要准确地知道车辆当前所在的位置，这个问题通常采用GPS（Global Positioning System）技术解决。GPS是美国维护的卫星全球定位系统，它可以为地面用户提供精确的三维位置、三维速度和时间。它由24颗距地面2万多公里的人造地球卫星组成，形成对地面的连续、均匀覆盖。GPS定位的特点是全天候、实时性和高精度，因此倍受测量和导航用户的青睐。但美国政府为了维护自身的利益，对GPS采用了人为降低精度的SA技术，使得一般的民用用户较差的定位服务，精度在百米水平，这是不能满足车辆定位的要求的。解决这个问题的方法之一是采用差分技术，通过求差（通常包括位置差分和伪距差分）部分地消除距离不远的两个单点的卫星钟差、星历误差、电离层延迟误差、对流层延迟误差。经过差分之后，民用GPS的精度可达到3－5米水平。

　　二、ITS的组成及对车辆导航的要求

　　ITS由以下几大部分组成：信息管理中心，路边系统，车内系统，需求管理系统，交通管理控制系统。其中，信息管理中心是ITS的核心，为ITS实现交通信息的共享提供基础。路边系统的任务是实时检测路况和行车情况，包括路面参数和车离路面标志线的距离等。路边系统包括测量车辆速度的雷达、交通路口的信号灯和电子收费装置。车内系统包含动态实时导航系统（含路网数据库、路径选取算法、视音频输出和导航信息提示等）。需求管理系统的作用是对有需求的用户进行分析，以便管理控制系统制定高效的服务策略，实时地提供给行使中和预定车辆旅行的用户。

　　交通管理控制系统是ITS的决策中心，它利用应用软件分析整个交通系统的有关信息，并得出控制和管理系统运行的策略。ITS是一套较为完备的服务体系，ITS服务可分为六大组，包括：旅行和交通管理，商业车辆管理，公共运输管理，电子付款，应急管理和先进的车辆安全系统，这六大服务又可进一步细化为28个服务种类，其中至少有8种需知道车辆的实时位置，它们对车辆导航的性能要求如表1所示：

表1 ITS对车辆导航的精度要求

　　三、GPS在ITS中的应用

　　GPS在ITS中的应用主要体现在车辆导航上。在GPS的诸项应用中，车辆定位导航应用发展最快，并取得了巨大的经济效益和社会效益。据统计，GPS在世界范围内用于车辆导航的投资1994年比1993年增加80%，预计从1995年至2000年期间年平均增长率为60.08%，车辆应用已跃居GPS各应用之首。日本的GPS车辆导航仪生产量在96年已达到150万台，97年达到了380万台，完全形成了规模化和产业化生产。

　　目前，GPS车辆应用有三种类型，一是美国的汽车急救系统；二是日本的车辆导航仪；三是中国的车辆调度系统。从目前的情况来看，日本的车辆导航仪应用最具规模，而且已有全国性的与之匹配的道路交通信息系统及其中心。美国的急救系统也在不断扩大应用之中。我国的GPS车辆调度指挥系统政治蓬勃发展，尤其在公安、金融部门中应用最为广泛。

　　下面将车辆导航仪与车辆监控系统介绍如下。

　　1、（自主）车辆导航仪在ITS系统中，很重要的一大功能是集成信息服务功能，它所涉及的领域有信息处理及数据库技术，包括路线引导服务、旅行者信息服务、出行信息服务、驾驶员信息服务等主要功能。（自主）车辆导航仪则可以完全地提供这些服务。从层次化的观点出发，车辆导航仪可认为由三个层次组成：物理层、处理层和智能层。物理层提供当前车辆的相关信息，包括定位、定向、定时信息，以及与当前位置相关的地理信息数据；处理层则在提取信息的基础之上，进行一系列的数据处理，实现地图匹配。智能层则集中体现车辆自主导航的功能，它包括专家系统，辅助决策系统，用以实现不同条件下的路径搜索，还能够将每一次经过的路径记录下来，供将来或他人参考。

　　----早期的车辆导航系统使用车辆计程表、环形检测器等。70年代初，航位推算系统、车载电子地图和地图匹配技术也得到了发展。到80年代末期，新一代的汽车导航系统开始进入市场，它是以GPS、航位推算和地图匹配共同作为车辆导航的基础。如前所述，GPS定位精度高、实时性好，基本上能够满足未来ITS中的车辆导航系统的精度要求。但GPS还需使用其他手段加以辅助，这是因为在实际环境特别是在高楼林立的大城市中，常常发生GPS信号受遮挡而接收机无法定位的情况。航位推算虽精度不高，但可以在GPS接收机无法工作时加以补充。

　　另一种方案是以俄罗斯的GLONASS卫星定位系统对GPS进行增强，但由于GLONASS目前尚处发展阶段，这种解决方法还有待进一步研究。GPS同航位推算相互补充，形成一个稳定的汽车导航平台。

　　同时电子地图存储在CD－ROM中，显示在显示器上，使用起来也十分方便。2、车辆监控系统车辆监控系统是集GPS、GIS和现代通信技术于一体的高科技系统，其主要功能是对移动车辆进行实时动态地跟踪，利用无线通信设备将目标的位置和其他信息传送至主控中心，在主控中心进行地图匹配后显示在监视器上。

　　主控中心还能够对移动车辆的准确位置、速度和状态等必要的参数进行监控和查询，从而科学地进行调度和管理，提高运营效率。如果移动车辆遇到麻烦或其安全受到危害，可以向主控中心发送报警信息，及时地得到附近保安部门的支援。车辆监控系统在ITS中的应用是相当广泛的。车辆监控系统分为主控中心和移动车辆设备，两部分都包含移动通信装置和GPS定位装置。移动通信装置可以是大区制的集群系统设备，小区制的蜂窝设备如GSM手机，利用无线和有线通信网和现有的通信系统联系起来，从而能实现各种各样的功能。定位装置采用GPS作为其核心手段，惯导辅助使定位的可靠性和连续性大大地提高。信息的提取和变换是使用高速的调制解调器来扩大系统的容量，从而可以节约系统的建设成本。

　　从改善通信设备的性能角度出发，可以通过减少车载设备的收发时间已进一步扩大系统容量。主控中心的信息提取和变换电路在需要时还能够提取DGPS和惯导信息。通信控制器完成调制解调器和通信设备的匹配。

　　GIS信息数据库存有主控中心和移动车辆所属范围的电子地图及当地的路况信息，还包括特定的路径搜索和优化算法，微机和工作站则实现整个系统的协调、显示及强大的查询功能。总的来说，车辆导航仪和车辆监控系统都是ITS中非常关键的部分，利用它们可以很好地实现交通运输的控制、旅行信息服务、道路应急及多种信息服务。而GPS接收机在这两个系统中都是核心的定位部件，起着重要的作用。.