第27卷　第11期
2005年11月武　汉　理　工　大　学　学　报JOURNA L OF WUHAN UNIVERSIT Y OF TECHN OLOG Y Vol.27　No.11　Nov.2005
基于3G 技术的智能车辆导航与无线互连系统
明平顺，杨利强，张腊梅，廖　勇
(武汉理工大学汽车工程学院，武汉430070)
摘　要:　3G 移动通信技术能够使移动终端设备实现随时随地高速上网，而美国QUALCOMM 公司的GpsOne 技术能够实现移动设备的快速准确定位。结合这2种技术并应用于智能交通系统，给汽车的功能带来革命性的变化。在阐释以上技术的基础上，探讨了基于这种技术的智能车辆导航与无线互连系统的工作原理和硬件组成。
关键词:　第三代数字通信;　智能车辆定位与导航;　无线互连;　智能交通系统
中图分类号:　TN 967.1文献标志码:　A 文章编号:167124431(2005)1120066203
Intelligent V ehicle N avigation and Wireless Interconnection
System B ased on 3G T echnology
M IN G Pi ng 2shun ,YA N G L i 2qiang ,ZHA N G L a 2mei ,L IA O Yong
(School of Automotive Engineering ,Wuhan University of Technology ,Wuhan 430070,China )
Abstract :　The 3G technology can make mobile terminal surfing internet in high speed ,and G psOne technology that devel 2oped by US QUALCOMM company can locate the mobile equipment rapidly and nicety.Combining these two technologies and applying to intelligent transportation system (ITS ),it will bring revolutionary changes to the automotive functions.This paper illustrated the principles of these technologies ,and then discussed the working principle and hardware structure of intelligent ve 2hicle navigation and wireless interconnection system.
K ey w ords :　
3G;　intelligent location and navigation system ;　wireless interconnection ;　intelligent transportation system 收稿日期:2005206207.
基金项目：湖北省自然科学基金(2003ABA088).
作者简介：明平顺(19462)，男，教授.E 2mail :mingpsh @mail.whut.edu
1　智能车辆定位与导航系统
交通、能源一直是制约我国国民经济发展的瓶颈，解决交通问题的有效途径是积极发展新一代智能交通系统(ITS )[1]。在智能交通系统中，交通信息采集、车辆调度控制、车辆监控以及紧急救援等，都需要实时准确的掌握车辆的位置信息、选择合适的定位技术。为了实时避开交通拥堵的区域，又需要建立车辆导航系统。技术上常把定位与导航集成为智能车辆定位与导航系统(Intelligent Vehicle Location and Navigation System IVLNS )[2]。IVLNS 应用车辆定位技术、地理信息系统、数据库技术、计算机技术、多媒体技术和现代通信技术，为车辆驾驶员提供车辆定位、行车路线设计、路径引导服务、综合信息服务、无线通信等重要功能。
2　G psOne 定位原理
传统的GPS 定位手段在户外运转良好，在室内或卫星信号无法覆盖的地方效果较差，车辆所在位置上空若没有3颗以上的卫星，那么系统就无法从冷启动状态进行定位。如果单独利用无线通信网络的方案依赖于从移动台(MS )到多个(BS )的信号转发，而且基于网络的方法受多路、衍射、弱信号和几何形
状等多因素影响，导致其精确度、可用性降低和系统掉线，而美国QUALCOMM 公司开发的G psOne [3]技术能够克服上述使用时的缺点[4,5]。QUALCOMM 充分利用CDMA 网络和GPS 解决方案的互补特
性，开发出的这种独特的无线定位技术，在农村和郊区时，由于小区站点密度较低导致了网络解决方案性能和服务可用性较差，但GPS 接收器的接收效果通常却很好，可以接收到4颗或更多卫星的信号。在密集的市区和建筑物内部,GPS 接收器经常无法接收到足够的卫星信号计算定位，却可以接收到多个小区站点的信号。G p 2sOne 解决方案充分融合了CDMA 网络和GPS 的互补优势，利用蜂窝无线网络信息和基于卫星的GPS 信息直接改善了定位的可用性、灵敏性、精确度。
3　基于3G 技术的车辆导航与无线互连系统的组成
3.1　3G 技术
所谓3G ，其全称为3rd G eneration ，是指第三代数字通信。第三代与前代的主要区别在传输声音和图像数据的速度上的提升，在室内、室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mb/s 、384kb/s 以及144kb/s 的传输速度。它能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，可以用来传输由安装在道路上的视频检测器检测到的实时交通状况。
随着第三代移动通信技术在世界范围内的商用成功(我国也即将颁发3G 牌照)，肯定会对IVLNS 产生深刻影响，同时3G 也为车辆随时随地无线上网和与外界互连提供了新的技术方法，对汽车的安全性和舒适性带来了更大的保障。甚至如果移动通信手段向3.5G 和4G 发展，也可以采用同样的技术手段来实现汽车的导航和无线互连功能，并且应该比基于3G 的技术更有效。文中就探讨了建立在3G 技术基础上，利
用QUALCOMM 的G psOne 技术来建立智能车辆导航与无线互连系统的组成和工作原理。
3.2　车辆定位与导航功能
车辆定位与导航系统主要由导航系统GPS 卫星、
车载定位与导航设备、通信、网关设备、移动定位
中心、电子地图数据库及服务器等组成，为了使车辆能
够实时与交通监控中心交换信息和实现无线上网，在
G psOne 基础上增加了互连模块，原理如图1所示。
导航功能的实现必须依靠电子地图，车载设备所
存储电子地图往往满足不了导航的要求，而3G 技术
能使车载计算机随时随地实现快速无线上网，车辆在
行驶过程中检测所处的行政区域，立即通过无线互连
网接入Internet ，再连接到该区域的电子地图数据库下载相应的电子地图。这样不但可以降低车载设备的成本，而且使定位与导航更加精确。
3.3　无线互连功能
无线互连系统主要由车载设备、通信、网络和网关设备(PDSN )、Web 服务器组成。其中的PDSN (Packet Data Serving Node )是一种无线接入网(RAN )和分组交换公共数据网(Packet Switched Public Data Network ,PSPDN )之间的网关，即CDMA2000网络中移动终端访问互联网的接入设备,PDSN 是3G 计划中的关键性设备，没有它，针对移动终端的特有功能就无从实现。无线互连系统除了能够实现网络下载电子地图的功能外，车辆司乘人员还能够通过它接入Internet ，随时随地收发、进行网上办公和娱乐等。4　车辆导航与无线互连系统车载设备
4.1　智能车辆导航与无线互连系统车载系统功能模块
1)电子地图数据库　该数据库是现代车辆导航系统必不可少的组成部分，它包含以预定格式存储的数字化导航地图，为系统提供诸如地理特征、道路位置及坐标、交通规则、基础设施等多种重要信息。需要实时对本地电子地图数据库进行下载更新。
2)地理信息引擎　它是操作和查询电子地图数据库的接口，提供电子地图的显示、浏览、动态刷新、缩放、旋转、拖放、界面切换等功能以及相关的信息检索与查询服务。
76第27卷　第11期        明平顺，等：基于3G 技术的智能车辆导航与无线互连系统       
3)G psOne定位和无线通信模块　采用高通3G1X MSM5100芯片的设备。该设备除了具有3G系统的功能外，还包括一个与芯片集成DSP紧密连接的G psOne内核。另外，高通MSM架构采用了支持多路抗衰和信号增强的Snap Track算法，显著提高了GPS信号的获取速度和灵敏性，以使系统能够正确辨别车辆当前的行驶路段或正在接近的交叉路口。G psOne定位和无线通信模块能够进一步增强车载导航系统的功能，通过CDMA3G无线通信网络，车辆及其使用者和交通管理系统之间能够互相交换实时交通信息，使车载系统和公路网络工作更加安全和有效。
4)地图匹配模块　用以将G psOne定位和无线通信模块输出的位置估计与地图数据库提供的道路位置信息进行比较，并通过适当的模式匹配和识别过程确定车辆当前的行驶路段以及在路段中的准确位置，为实现路径引导提供可靠依据。
5)路径规划　能够帮助车辆驾驶员在旅行前或旅途中选择合适的出行路线，通常是依据电子地图中的交通路网信息，提供最佳路线。同时建立在3G技术基础上的导航功能，还应考虑从无线通信网络中获取的实时交通信息，以便对道路交通状况的变化作出及时反应。
6)路径引导　帮助驾驶员沿预定路线行驶从而顺利到达目的地的过程，它根据地图数据库中的道路信息和由G psOne定位信息从地图匹配模块提供的当前车辆位置产生适当的实时驾驶指令。
7)人机交互界面　提供用户与车载计算机系统间的交互接口，用户通过它将地图显示、信息查询、路径规划、上网、娱乐等操作指令输入到计算机系统中，计算机系统也通过它将以数字地图为背景的车辆位置、最优路径规划结果、实时驾驶引导指令等用户需要的信息以语音提示、可视图形等多媒体方式返回，还能显示由摄像设备检测到并通过3G网络传输过来的路段和交叉路口交通图像信息，上网时也通过它将网络信息返回在显示设备上。
8)无线上网模块　主要使驾驶员在停车时能够通
过3G网络接入互连网，实现上网功能。同时也可以
提供笔记本电脑上网接口，使车内非驾驶成员，在车辆
行进过程中上网。
9)车载免提电话控制模块　用来实现免提通话,
保证了驾驶员专心驾驶的条件下，可以为其提供免提
车载电话控制，更能接收来自调度中心的语音信号，实
现车辆与调度中心的语音通信，接收其指令。
10)备用电源模块　用以向车辆导航与无线互连
系统车载系统进行应急供电。
以上10个模块中(见图2)除了定位和无线通信模块、备用电源模块外，其他功能模块都必须以车载导航计算机系统为硬件平台、借助应用软件来实现。另外，车载计算机系统也
是包括定位和通信装置在内的所有车载设备的控制平台。
4.2　车辆导航与无线互连系统硬件结构
车载导航和无线互连系统的硬件体系结构如图3所示。其中的一些周边
设备如音响、显示、控制、存储等设备既可以作为导航系统专用部件，又可以与
其他车载娱乐设备或非导航与无线互连系统共用，例如显示设备还可以用来
显示汽车电控仪表系统适合在屏幕显示的信号；音响设备可以和汽车的电视、
DVD等系统共用。
5　结　语
探讨了基于3G技术的车辆导航与无线互连系统，利用最新的且即将在我国商用的移动通信网络和先进的G psOne定位技术，能够极大增进车辆的信息化、自动化、舒适性、安全性、娱乐功能和司乘人员的工作效率，车辆导航与无线互连系统也是ITS的重要组成部分，该系统是在车载电话的基础上发展起来的，而现在许多轿车(如奥迪A6L)已经配备了车载电话系统，因此车辆导航与无线互连系统也不会增加汽车的成本，有广阔应用前景。(下转第78页)
B EGIN
　T i・N=N S i・PS
　T i・L=N S i・L S
　S T RS i=N S i・L S i・S T R+……N S i・L S ir・S T R
　m=m-1;i=i+1;T i・page=1//给树T增添i个节点
END
T m+1・N=<
T m+1・L=<
END
4　结　语
工艺Web网页之间通过超链接相互链接，构成一棵工艺网页兴趣树。利用Rough集的相关理论，通过上下近似集及其近似精度对工艺知识网页进行智能搜索，近似精度的阈值直接影响工艺Web网页的搜索树状结构及网页的多少，基于此，可以获得经过约简的工艺网页。
参考文献
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(上接第68页)
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