动态交通信息服务一直是智能交通领域的研究热点问题,美、日、欧等发达的国家政府和企业投入了大量精力和资源进行交通信息服务的研究与应用,将其作为解决大城市交通困境的有效手段。国际间通过不断的产业合作和广泛联盟,动态交通信息服务在向集成化、平台化方向发展的同时,已经在相关设施建设、终端设备销售、各类服务应用方面形成了规模巨大的产业市场。
发达国家在交通信息服务系统应用中已取得了大量研究经验,并从中获得显著的社会和经济效益。我国90年代开始积极跟踪国际智能交通系统领域技术的发展,经过多年发展我国智能交通系统建设已进入发展期,在软件、产品开发、技术标准、产业化等方面都取得了相当进展。但在交通信息服务上与发达国家仍然有较大差距,面临巨大挑战。
1、国外发展现状
1、1日本VICS
日本早在20世纪60年代就开始了有关ITS 的研究工作,1970 年在日本东京装配了车辆交通控制系统(VTCS),1973~1978 年进行了综合汽车控制系统(CACS) 的研究,1981 年本田公司售出了第一套导航系统,并装配在Accord 轿车上,1987年丰田公司在Crown 轿车上使用CRT 技术来显示地图,这在汽车界是第一次。1994 年1 月,以民间企业和团体为主的日本道路交通车辆智能化推进协会(VERTIS)成立,成员包括与智能交通运输系统有关的学术组织、行业与机构,并与政府的相关5 省厅结成联席会议制度。1996年7月5个省厅联合制定了“智能交通运输系统和系统结构的全面计划”,这一计划确定了日本智能交通运输系统研究和发展的长期目标,它包括9个发展区域和20 种用户服务。其发展区域包括导行系统、电子收费系统、安全驾驶系统、最佳交通管理、提高交通管理的效率、支持公共交通、提高商业车辆的管理、支持行人和支持紧急车辆管理。作为现实建设的一个典型例子,通过提供交通信息作为导航系统的先导,车辆信息和通讯系统,也就是所谓的“VICS”,于1996 年4 月开始应用,并且从那时起不断扩大范围,遍布日本的高速公路和主要城市。全球交通管理系统(UTMS) 在日本已经建成,并通过VICS、定点公交车优先交通信号控制和公交优先系统来实现,1998 年的横滨冬季奥运会实际验证了基于UTMS 的车辆运行管理系统。2001年由名古屋大学、日本电气株式会社(NEC)、日本电装(DENSO)、丰田、日本A- works、日本气象协会等机构组成的P- DRGS协作团体合作开发的基于浮动车的交通信息系统测试,通过对1500多台的出租车提供的位置等数据的分析,进行配车支援,对出租车乘客提供触摸屏式信息服务。
经过近年来的不断发展和完善,VICS已经可以进行日本全国范围,多种出行信息的实时发布和服务,包括实时路况和旅行时间预测,停车场信息,交通事件和天气状况。在改善交通安全,通畅和环境方面作出了巨大的贡献。截止到2006年3月已经有1800万辆汽车使用VICS系统。据富士Chimera调查报告显示,2004年日本国内整个ITS市场为8461亿日元(约合人民币651亿元,比上年增长1%)。调查将ITS相关市场分为车载设备、路车间通信基础设施、系统服务三个领域,预测到2010年整个市场规模将超过1.71万亿日元(约合人民币1315亿元,比2004年增长102%),其中系统服务市场将急剧增长。
1、2欧盟ERTICO-TMC
欧共体内部从60 年代末70 年代初开始出现有关ITS 的讨论。70年代后半期,德国博世和大众公司开始涉足路车之间的通讯、导航实验计划。1988年,在法国总统密特朗的倡导下,欧洲19个国家的政府和企业界开始了名为“尤里卡”的联合开发计划,旨在建立跨欧洲的智能化道路网,投资50亿美元。为了将研究成果尽快投入使用,欧盟委员会与民间企业(汽车、电子和通讯业) 成立了欧洲道路运输信息通讯合作组织( ERTICO) ,负责产业界与地方、中央与欧盟外国家政府间的联系。ERTICO作为欧盟委员会的咨询机构,制定战略性的实用化计划,推动标准化工作进程。
ERTICO的使命是促进和支持ITS在整个欧洲的应用,创造一个更令人满意的交通环境,并取得良好的经济回报。通过ERTICO企业及机构能更有效地合作,没有部门及国家的限制,共同创建一个成功的欧洲ITS大市场。
欧洲的代表性交通信息系统有:SOCRATES、EURO SCOUT、TrafficMaster和RDS-TMC。其中RDS-TMC是应用最成功,使用范围最广的大规模交通信息解决方案。RDS是于1984年由欧洲广播联盟(EBU)制定的数据广播系统的欧洲规范。TMC(Traffic Message Channel,交通信息频道)是一个数字编码系统。
TMC能产生连续的交通流信息,将TMC信息与地图导航结合到一起,提高了车辆导航对前方路况预测的准确性。建立DGPS数据的FM负载波广播服务,提供广播电台周围的GPS差分校正数据,大大提高了GPS的位置定位精度。TMC将交通流、事故、天气等有关的数据通过交通监控系统、应急服务、汽车出行者报告等汇集在一起,并在交通信息中心进行整理,然后,这些信息被传输到TMC交通信息服务提供商,由他们根据ALERT-C编码协议生成TMC消息,数据信息由配备TMC的车载无线接收终端或导航设备“无声”的接收并解码,以各种方法传达给驾驶员。其中最为常见的是TMC导航系统,它可以提供动态的路线引导,以向驾驶员其计划行使路线上出现的问题并推算出一条备选路线以避免事故。
RDS-TMC是采用RDS技术实现信息发布的应用之一。交通信息在按照标准进行编码,采用RDS技术发布。车载终端设备可接收该码型信息,并可选择信息的实现方式,如文本、简单图形和语言等。接收RDS-TMC需要一个特别的无线电接收机,其最主要部分就是TMC卡,该卡包含了具体的路线信息等。假如要从甲地到乙地,在离开甲地前,先购买或租用甲地到乙地路线的TMC卡,这样就会收到路线中最新的交通信息。在进入其他国家时,接收机就会自动转到提供TMC信息流的另一个无线电台。
经过20年左右的发展,目前RDS-TMC技术已经成熟,相关产品在全球已经形成了年销售上百亿欧元的产业规模。在我国,该技术起步较晚,目前只有个别地区和单位建立了一些特殊用途的RDS电台,但是作为一种成本低廉、技术成熟、覆盖范围广的无线广播数据系统,其中孕育的市场商机是不可估量的。
2003英国ITIS公司的推出以浮动车数据为基础的交通信息服务,包括车辆行车时间预测, 被盗车辆跟踪,系统浮动车数量达到约50000辆,德国VISUM Online是先进出行信息系统(ATIS)的理想平台,其内核算法融合了检测器数据、浮动车(FCD)数据和交通事故数据,VISUM Online所得信息可直接通过网络发布;欧洲实时交通信息的提供商Trafficmaster以固定探测数据为主,浮动车数据作为补充,为车载设备、移动电话服务、固定或移动网络提供服务。荷兰和丹麦等国正在进行基于浮动车的动态交通信息服务的小规模试验。
1、3美国ITS
美国在60年代就提出了电子导行系统计划,即通过路与车之间的双向通讯,引导或提示驾驶员选择最合理的行车路线。由于当时没有得到联邦议会的支持而未能进行。到了80年代后半期,在日欧等国研究活动的影响下,美国开始对ITS予以支持。
2、国内发展现状
2.1汽车产业和相关产业的发展促进我国车载导航市场已经进入规模发展的时期
中国车载 GPS 设备销售增长率图
近年来,随着人们生活水平的不断提高,汽车逐渐进入家庭,并成为生活必需品,未来几年内汽车的增长速度还将会大幅上升。车载GPS 系统具有巨大的市场潜力和不可估量的发展前景。我们估计,国内汽车市场对 GPS 系统的需求量,将以每年 30%以上的速度递增。 车载 GPS 的最大特点是兼具导航、定位、防盗等功能,在 GPS 应用较为普遍的北美、欧洲、日本等地,汽车导航销售额雄居各类 GPS 市场之首。而我国车载 GPS 市场过去一直饱受技术应用、市场规模因素的瓶颈。随着这两年技术水平与产品成熟程度的不断提高,特别是汽车市场的飞速发展,我国车载 GPS 市场已经进入规模发展的时期,未来国内车载 GPS 市场前景相当看好。相信随着与 GPS 紧密相关的电子地图的逐步完善,动态内容的不断丰富,GPS 的实用性将不断提高,其市场的容量会随着我国汽车市场的发展而大幅度的增加。而动态导航将逐步取代静态占据主导地位。
来自国家统计局、慧聪网汽车研究所和中国汽车新网的统计数据显示,目前中国汽车导航市场尚处于市场启动初期,初步估计其需求量约为 55 万台,如果以每台 4000元的售价来算,3 至 5 年后就可能会成为百亿元规模的市场。 据统计,中国私人汽车的保有量已经达到了 2400 多万辆。中国 GPS 协会研究报告显示,到 2010 年,汽车自主导航系统年销量将达到53 万台,保有量 210 万台。
可以预见,车载 GPS 市场的前景将日渐开阔。全球汽车市场的增长主要来自中国,中国导航系统市场的快速发展对全球市场有举足轻重的影响。今后我国卫星导航车辆应用将在以下几方面有所发展:车辆监控系统市场已开始出现大批量需求的倾向,其发展的关键在于提高产品质量和应用服务,尤其应注重专业应用,为用户带来实际效益;多种导航系统,特别是车载导航仪,已在技术、产品和服务及系统集成方面实现了突破,并日趋成熟,有望在短时间内形成批量市场;与车辆应用系统同步发展起来的信息服务产业在许多城市已全面展开,在今后几年内会成为产业发展的主力军之一;车辆导航与监控合二为一的走向是产品发展的大方向;卫星导航车辆应用在中国会呈现出多样化的趋势,并向深度和广度进军。
2.2与国际水平相比中国车载 GPS 市场拥有巨大发展空间
数据显示,在整个 GPS 潜在市场价值高达数百亿元的情况下,国内车载导航系统的车辆却不足 2%。国务院发展研究中心预测显示,中国汽车保有量 2010 年将达到5669 万辆,2020 年达到 13103 万辆。
汽车行业发展也带动了相关的车辆导航产业。与西方国家相比,我国 GPS 导航的市场潜力巨大。截至到 2007 年底,中国拥有车载导航设备普及率不到 5%。而日本的汽车车载导航安装率高达 59%,欧美约占 25%。同时,在北美、欧洲、日本等地,汽车导航销售额雄居各类 GPS 市场之首,而我国 GPS 导航的发展则尚处于导入期。据日本一家研究机构保守预测,到 2010年,中国车载产值至少超过 200 亿元人民币。面对如此大的潜在市场需求,各厂商纷纷推出各类导航产品。
2.3我国车载动态导航市场概况
我国的动态导航服务产业刚刚起步。目前市场上的导航仪、手机导航产品采用传统的静态导航技术,产品缺乏使用粘性,普及率只有2%。“动态导航信息服务”市场调查显示,70%的驾驶员愿意购买有动态导航功能的导航仪和信息服务,市场需求强劲,发展空间巨大。
目前,我国智能交通数据采集处理发布等关键技术已经达到了国际水平,数据质量经过测试,已经达到了商用水平。同时,在产业链的打造和推动上,终端厂商、地图厂商、软件厂商、电信运营商、信息服务提供商、科研机构已经形成了“交通信息产业联盟”,相互之间紧密合作,并共同建立行业标准。
近期手机短信/WAP业务开始试用,国产动态导航终端今年已全面推向市场。
可以预期,通过产业链中各个企业的快速发展,将有力推动并加快我国智能交通系统及交通服务应用的进程。
二、国家的行业产业政策
目前,中国政府也在大力推动导航产业的发展,主要的举措如下:
1、国家发改委实施“卫星导航应用产业化”专项,成为“十五”计划高新技术产业化的一个组成部分。
2、国家发改委确定的产业化重点:一项核心技术(GNSS 兼容机软硬件与芯片设计)、两种基础产品(芯片组和接收机主板)、三类组成体系(研发生产、规范标准、信息服务体系)、四大应用领域(车载系统、通信系统、消费应用、传统行业改造)、五个实施措施(核心技术引进、芯片组和主板的研制、保障体系的建立、典型示范系统的构筑、可持续发展的落实)
3、2005 年实现“两百”突破(1)卫星导航应用产业年产值突破 100 亿人民币。(2)GNSS 应用的接收板/机/设备年需求量突破 100 万片/台/套。
4、国家航天局“卫星导航民用产业化”项目目标
(1)实现市场规范化,产业规模化,应用大众化;
(2)为“新一代导航”的民用市场推广和应用产业化奠定基础,为“十一五”末期行业年产值突破 500 亿元、年销用户设备量超过 2500 万台、接受信息服务用户量超过 3200 万个、并有大批量产品出口奠定基础,为中国在国际上真正成为卫星导航应用强国奠定基础。
(3)北斗一号的民用政策和用户设备方面均取得了长足的进步;北斗二号也已经在研制中。
作为四大应用领域的车载动态导航系统,无疑将从上述行业政策中获得极大的支持。
三、信天翁动态导航仪的技术原理
1、基于浮动车的动态交通信息的采集与处理
该项技术是将浮动车发回的位置、速度、时间、方向等信息存入数据库,在整个城市的交通路网的拓扑模型的基础上,通过优化算法可以通过对这些数据计算在最短的时间内得到整个城市的交通路况信息模型。这里涉及到很多对数据的建模、处理问题,其主要内容为:将某一时间段内所有车辆的定位信息与电子地图进行匹配,确定车辆所在街道的位置,再根据这些车辆的位置、速度、时间、所在街道等信息进行计算,计算得到路段旅行时间、道路拥堵状况等动态交通信息。
2、利用FM调频副载波发送动态交通信息
FM调频广播立体声频道的带宽为200KHz左右,而主载波音频只占一半左右,剩余的部分则是闲置不用的,不用这部分叫作副载波(SCA)。FM-SCA调频副载波广播就是采用主载波传输音频广播信号,而利用副载波(SCA)来传输数字信号。这样一台发射机,一个频率即可实现音频信号与数字信号同时传输,既节省频率资源,又提高系统的可靠性。
3、动态导航技术
车载路径导航系统(Route Guidance Systems)也称为车辆导航系统(Vehicle Navigation Systems),是以车载装置为终端来接收信息服务的出行者信息系统的高级服务形式,它能帮助驾驶员避开拥挤和事故、避免在陌生的交通环境中迷路,也可以提供出行的安全性。
车载导航分为静态路径导航和动态路径导航两种方式。静态路径导航系统仅仅基于车辆行驶位置和路网地理分布的路线导航,即仅以路网结构中的距离最短路径实施诱导。静态路径诱导一般采用车载的全球卫星定位系统装置来获取车辆的行驶位置,然后通过与预先描绘好的电子地图数据库实行地图匹配,得出车辆在路网结构中的位置,从而给出车辆到达目的地的行驶路径以及达到相应路段后的路径选择,并且可以存储和回放车辆的行驶轨迹。
动态路径诱导在静态路径诱导的基础上加入道路网的实时交通信息,并根据动态交通分配理论预测的路段行程时间,在出行者达到目的地的可能的地理路径中选择旅行时间的最短路,将其作为推荐路径对驾驶员进行诱导,同时系统根据需要还可以向驾驶员提供路段的交通拥挤情况、行程时间、交通管制信息以及公交和停车方面的信息,从而利于出行者选择最佳路径,并缩短旅行时间。
四、我国交通信息服务产业链
目前,我国的交通信息服务产业已具备完善的产业基础,各上下游企业如终端厂商(大用软件等)、地图厂商(四维图新等)、运营商(移动、联通等)、信息服务提供商(世纪高通)、科研机构(北航等)等,在政府相关部门的引领和指导下,已完全具备打造交通信息服务产业的充分条件。
{{item.content}}