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随着国民经济的不断发展和人民生活水平的不断提高,人们对于交通运输的需求与日剧增。大量新增的交通运输车辆与有限的交通基础设施、能源和环境的矛盾愈演愈烈,交通事故、交通堵塞等问题层出不穷,直接影响着人们的生命财产安全和生活质量的提高。在这种情况下,以优化车辆出行路径、提高出行效率为目的开发的车载导航系统应运而生,成为辅助出行的重要工具。
已有的车载导航系统大多属于静态导航系统,在进行导航计算时没有参考实时交通信息,在交通路况变化大的区域,它提供的最优路径导航往往不具有现实参考价值。针对这种问题,各国都在积极研制动态车载导航系统。这些导航系统都采取集中式解决方案,即通过在路口、路段安置固定检测设备或浮动车辆采集实时交通信息,由交通信息中心进行统一收集、处理和分发,为车载导航终端导航计算提供实时交通信息支持。这种解决方式要求投入巨额资金进行数据采集和建设基础设施,不利于在我国这样的发展中国家实施。
对于动态车载导航应用来说,数据的准确性和时效性至关重要。本课题基于瑞典隆德大学和美国北卡莱纳州立大学的合作研究人员在车辆间通信(Inter-vehiclecommunication)领域及本实验室以往在基于位置的服务(LBS)领域的研究,提出了一种基于车辆间通信的分布式动态车载导航原型系统。系统中的每辆车都是一个实时交通数据采集、分发、处理和实施导航应用的主体,不需要基础设施支持。
与以往的动态车载导航系统相比,该解决方案可以避免集中式导航系统固有的时延较大、鲁棒性较低等缺陷。同时,由于数据采集主体不再是固定传感器或少数浮动车辆,而是所有在系统中实时运行的车辆,其采集的交通数据具有实时性强、准确性高、目的性强(只与本次出行相关)等优点,减轻了以往数据采集方式因数据融合、数据代表性差造成的数据利用率和可用性较低等问题。
此外,这种方案将基础设施建设所需的巨额投入转化为各出行车辆对车载终端设备的一次性小金额投入(以后不需要出行者再付出导航服务费用),这种投入对于有动态车载导航服务需求的出行者来说是可以接受的,因此具有较高的现实意义。如果将本系统与现有基础设施结合,还可以提供更多有发展潜力的服务,如交通安全、生活娱乐应用等。为了验证该方案的可行性,本研究利用开源的网络仿真器JiST/SWANS和车辆交通仿真器STRAW搭建了仿真试验平台,在平台上实现了本原型系统涉及到的各项关键技术,并对车载导航系统的两种典型应用,交通事件警报和交通监控进行了仿真试验。试验证明,依靠这种解决方案建立起的导航系统可以摆脱对基础设施的依赖,实现基于车辆间通信的分布式动态车载导航。