３ 區(qū)調(diào)控制器的構(gòu)成 區(qū)調(diào)控制器在整個(gè)系統(tǒng)中主要完成車(chē)輛信息的接收及上行傳輸、差分?jǐn)?shù)據(jù)及調(diào)度命令的下發(fā)、廣播同步信號(hào)的下發(fā)等。其組成如圖4所示。
區(qū)調(diào)控制器由MODEM、CPU、GPS接收機(jī)、控制電路組成,MODEM實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換,控制電路提供嚴(yán)格的時(shí)序和相關(guān)
的控制信號(hào),GPS接收機(jī)提供時(shí)間基準(zhǔn),CPU完成所有操作的統(tǒng)一和協(xié)調(diào)。
區(qū)調(diào)控制器每隔5s（用于１路）或10.6s（用于44路）讀取1次GPS監(jiān)控站中的差分信息和調(diào)度命令,而后對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行重新打包,插入同步碼,由工作在數(shù)據(jù)組專用集群信道的電臺(tái)廣播出去,收到同步碼后不同的車(chē)輛延遲不同的時(shí)間生成相應(yīng)的時(shí)隙。其后的時(shí)間等待接收所有的車(chē)輛信息并轉(zhuǎn)發(fā)給GPS監(jiān)控站,即區(qū)調(diào)控制器和車(chē)載設(shè)備也是分時(shí)工作的。圖5(a)、(b)分別表示出了區(qū)調(diào)中心和車(chē)載設(shè)備的工作時(shí)序。
４ GPS監(jiān)控站監(jiān)控軟件
GPS監(jiān)控軟件的主要功能是對(duì)轄區(qū)內(nèi)所有的公交運(yùn)營(yíng)車(chē)輛進(jìn)行監(jiān)視,統(tǒng)計(jì)車(chē)輛的正點(diǎn)、狀態(tài)（含報(bào)警）等情況,且能夠?qū)崿F(xiàn)多條線路的同時(shí)跟蹤;儲(chǔ)存差分信息,并轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)自調(diào)度平臺(tái)的調(diào)度命令,將車(chē)輛信息轉(zhuǎn)發(fā)給區(qū)調(diào)平臺(tái)。其監(jiān)視方法有多種,主要是以電子地圖為背景為車(chē)輛調(diào)度提供可視化依據(jù)。其中全區(qū)、線路、單車(chē)、報(bào)警、短信息、正點(diǎn)為6種不同的顯示方式,可以根據(jù)不同情況對(duì)需要了解的公交車(chē)輛進(jìn)行查看,從而可以為調(diào)度平臺(tái)提供更加詳實(shí)的車(chē)輛狀況。同時(shí),監(jiān)控終端還具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、軌跡重放、信息查詢等功能。
５ GPS差分站及其工作原理
該系統(tǒng)中的差分站工作于偽距差分模式,為整個(gè)北京地區(qū)的所有公交車(chē)輛提供偽距修正信息,使得定位精度比SA影響時(shí)提高一個(gè)數(shù)量級(jí)。其構(gòu)成如圖６所示。DGPS接收機(jī)的差分輸出信息經(jīng)過(guò)控制電路傳輸?shù)讲罘终竟芾砦C(jī),由差分站軟件讀取并經(jīng)RS232串行口（轉(zhuǎn)換為485）發(fā)送到兩個(gè)區(qū)調(diào)的GPS監(jiān)控站。
差分GPS的工作原理如下所述。
假定衛(wèi)星j發(fā)信號(hào)時(shí)的理想GPS時(shí)為tjg,接收機(jī)接收到該信號(hào)時(shí)的理想GPS時(shí)為tg,tj為衛(wèi)星j發(fā)信號(hào)時(shí)的衛(wèi)星鐘時(shí)刻,t為接收機(jī)收到信號(hào)時(shí)的接收機(jī)時(shí)刻。則衛(wèi)星鐘具有鐘差
,接收機(jī)具有鐘差
,由此可以得出衛(wèi)星ｊ和接收機(jī)之間的偽距為：
其中 為光速,
為衛(wèi)星 j和接收機(jī)之間的真距,（2）中包含接收機(jī)鐘差與三維坐標(biāo)共 4個(gè)未知量。因此觀測(cè)至少４顆衛(wèi)星的偽距即可解算出接收機(jī)的實(shí)際位置。
根據(jù)偽距定位模型,在基準(zhǔn)站設(shè)置一個(gè)基準(zhǔn) GPS接收機(jī),利用多次平均法、聯(lián)測(cè)法或軟件法精確求得基準(zhǔn)站的地心坐標(biāo),再利用每一時(shí)刻的衛(wèi)星地心坐標(biāo)和已知的基準(zhǔn)站地心坐標(biāo)反求出各個(gè)時(shí)刻的真距Ｒｏｊ�；鶞�(zhǔn)站測(cè)量的偽距與其真距的差值即為偽距改正數(shù)：
利用改正后的偽距進(jìn)行定位可以獲得精度有所提高的差分定位解。
理論分析和試驗(yàn)均表明,差分改正數(shù)（含偽距改正數(shù)及偽距改正數(shù)變化率）的發(fā)送間隔為 s或 s都能夠使定位精度達(dá)到 m。
６ 集群通信的應(yīng)用
集群通信是一種專用通信方式,它將多個(gè)無(wú)線信道組合在一起由系統(tǒng)內(nèi)的所有用戶共同使用,其特點(diǎn)是“資源共享”。用戶如果需要通信,必須首先申請(qǐng)信道,如果系統(tǒng)內(nèi)的信道均為其它用戶所占用,則該用戶等待信道空閑后才能發(fā)起呼叫。系統(tǒng)內(nèi)的信道管理以及用戶接續(xù)均由集群控制器完成,信號(hào)的傳輸由集群網(wǎng)的基站進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),增大了系統(tǒng)的覆蓋范圍并改善了通信質(zhì)量。另外,集群系統(tǒng)內(nèi)的用戶可以進(jìn)行分組,同一組內(nèi)的用戶可以不需撥號(hào)就能相互呼叫。目前的集群系統(tǒng)主要是模擬制式。但數(shù)字集群系統(tǒng)已經(jīng)誕生,也是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。
綜上所述,利用模擬集群通信網(wǎng)進(jìn)行公交車(chē)輛的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸,需要采取特殊的措施以避免由于信道申請(qǐng)?jiān)斐傻臅r(shí)間延遲或者申請(qǐng)不到信道導(dǎo)致的信息丟失。首先,對(duì)公交車(chē)輛進(jìn)行分組,同一區(qū)域調(diào)度中心所屬的車(chē)輛分配在同一組內(nèi);為一個(gè)區(qū)域調(diào)度中心設(shè)置一個(gè)專用信道,該信道僅供此中心的車(chē)輛傳輸數(shù)據(jù),只要該中心的車(chē)輛發(fā)起呼叫,集群控制器就指定該信道為其所用。
北京市公共交通總公司智能調(diào)度指揮系統(tǒng)中的 S車(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)目前主要用于 1路和 4路的所有車(chē)輛。另外 2指揮車(chē)相當(dāng)于移動(dòng)的區(qū)域調(diào)度中心,既有普通車(chē)輛傳輸數(shù)據(jù)到區(qū)調(diào)的功能,又可以接收所有運(yùn)營(yíng)車(chē)輛的信息顯示在電子地圖中,為動(dòng)態(tài)調(diào)度公交車(chē)輛提供可視化依據(jù)。系統(tǒng)還包括１輛搶修車(chē),實(shí)現(xiàn)移動(dòng)的公交車(chē)輛維護(hù)管理。
