1前言
隨著現代化交通工具使用數量的不斷增長城市道路的交通不暢、交通阻塞、高速公路的交通管理不善以及已車輛廢氣導致環境污染成為制約國民經濟發展的突出矛盾。據統計，美國由于城市交通不暢而造成的年經濟損失超過420億美元，由此而帶來的交通延誤超過20億車輛小時，在下世紀初。這些數據可能翻兩番。許多發展國家。大城市的車輛時速達不到15km/h，使巨額投資所建成的道路網的潛力得不到充分的利用。增建的道路和城市橋梁不再是緩解巨大交通壓力的最好辦法。隨著我國交通事業的不斷發展，如何開發和利用現代化的智能交通系統已成為國內許多科研機構和科研學者們普遍關注的重要課題。
基于位置的信息服務(LBS)在正確的時間和地點，向正確的人群提供正確的位置信息，因而在智能交通系統中有著廣泛的應用，其應用領域涉及車輛的導航、跟蹤、監控、調度與安全，事件響應，信息獲取與定制，進入區域提示，按位置收費等。從系統集成的角度，以LBS為核心來構建智能交通系統是一個先進而且經濟的選擇，該解決方案是一種以分布式、可互操作、使用標準的Internet和無線通訊網絡協議為基礎建立起來的架構，由客戶層、中間件層、應用服務層和數據訪問層組成。客戶層是融無線通信、計算機、無線定位于一體的個人信息終端；中間件層提供一組與第三方無線定位系統集成的APIs，它支持與多種定位技術的連接；應用服務層由ITS的子系統和空間服務器組成，提供地圖生成、鄰近查找、地理編碼、路徑規劃、身份認證、收費等服務；數據訪問層為ITS存儲和管理各種空間信息、交通信息和車輛信息。
2　LBS在智能交通系統中的應用
如果交通參與者、交通工具、交通道路、交通設施、交通管理者等實體能夠進行實時信息交互，那么交通參與者合理選擇交通工具和交通路線，交通管理者透過交通設施合理控制各個交通道路的交通流量就有了科學決策的基礎。LBS正是通過在正確的時間、正確的地點、向正確的人群提供正確的位置信息，從而在智能交通系統中有著廣泛的應用，例如車輛的導航、跟蹤、監控、調度與車輛安全，事件響應，信息獲取與定制，進入區域提示，按位置收費，等等。
2.1車輛導航、跟蹤、監控、調度與安全
通過將車輛的位置和電子地圖進行匹配，可以實時了解當前車輛的行進方向、速度和前方道路的情況。用戶可以進行經過多個途徑點的路線計劃，或預先設定行車路線，當行駛的車輛偏離該路線時給予提示。用戶還可以查詢預定線路的交通狀態信息，這對于經常往返于某條固定線路的用戶非常有用。因為事先了解交通堵塞情況，能夠幫助他們及時到達目的地。
對于出租車、公共汽車、高等級公路客運、危險品運輸、長距離貨運、物流配送等運輸車輛，管理部門可隨時對車輛進行跟蹤和監控。監控中心可通過多種方式監視車輛的運行軌跡，通過對車輛的監控可以加強對車輛的集中管理和調度，提高交通運輸效率，有效改善城市交通狀況。例如出租車管理部門可以監控出租車的行車路線對顧客來說是否合理；公共汽車和客運公司可以合理調整運能并進行車輛的調度；貨運公司可以了解并控制整個運輸作業的準確性(發車時間、到貨時間、卸貨時間、返回時間等等)；物流配送公司可以更有效地制定送貨路線從而降低成本，用戶也可以隨時查詢自己的貨物所處的位置。當車輛遭遇搶劫或被盜時，可利用車載報警系統向監控中心發出緊急報警，監控中心接警后通過衛星定位跟蹤，鎖定車輛的具體位置并處警，發出遙控鎖車指令，使車輛強行熄火減速以至停駛。
2.2事件響應
出租車、搬家公司或貨運調度中心在接到移動設備的訂車請求后，把客戶的位置和電話號碼通知客戶附近的空車。同時客戶收到應答，獲得車輛所在位置并將在何時趕到的信息。
接處警中心在接到被盜、遇劫、車禍或其他緊急災害事故的報警后，啟動自動跟蹤系統和監聽錄音系統，記錄車輛位置和狀態，并迅速向報警位置發送應答信號。同時通知相應的處警部門，例如公安、消防或交通管理部門，向報警位置附近相應的處警實體發出緊急求救和調度信號，使處警實體迅速及時地趕到報警位置。
緊急救援中心在接到車輛故障、突發性疾病(如心肌梗塞)的求救信號后，定位求救位置并有效地調度救援車輛，以最快的速度，走最合理的路徑趕往求救現場。
野外工作人員在接到電力、電信、地下管網、石化等設備搶修的命令后，迅速定位故障設備，趕往現場。
2.3信息獲取與定制
利用移動設備可以隨時獲取周圍重要信息。如，選擇重要的設施(POI，PointofInterest)，停車場、加油站、汽車維修廠、自動售貨機、自動取款機、公用電話、超市、銀行、醫院、藥店、學校、郵局、影劇院、酒店、旅游景點等。按照距離當前位置的遠近，立刻就能收到該設施的列表及其詳細信息，例如位置、距離、地址、狀態等。用戶如果選擇預購物品的商標、型號、價格、特征等信息，立刻就能收到附近滿足需求的商店的詳細信息，以及到達該商店的行進路線。選擇前進路線中的交通信息，立刻就能收到沿途線路的交通狀況、限速、單雙行、轉向限制、紅綠燈、路面質量、橋梁的寬度和載重、立交橋的高度等信息。有些用戶，特別是經常往返于固定線路的用戶，可以在指定時間定制交通堵塞、交通事故、新建道路、道路施工、氣候變化及停車位等信息。
2.4進入區域提示
當車輛進入或離開指定區域(例如交通管制區域)時，將得到提示或告警。
2.5按位置收費
根據車輛的當前位置或所在區域進行收費，將有助于減少鬧市區上下班時間的車流。
3　以LBS為核心的ITS體系結構設計
根據國內外的研究成果，ITS應該包括交通信息服務系統、交通管理系統、公共交通信息系統、緊急救援系統、電子收費系統、停車系統等子系統。這里，設計了一種以LBS為核心的ITS解決方案。該解決方案是一種以分布式、可互操作、使用標準的Internet和無線通訊網絡協議為基礎建立起來的構架，由客戶層、中間件層、應用服務層和數據訪問層組成。圖1表示的是該解決方案的系統構架圖。
3.1客戶層
客戶層是融無線通信、計算機、無線定位于一體的個人信息終端，包括GPS接收機、無線通信模塊、數據處理單元等。客戶端以HTTP/SOAP/WAP協議，調用WebServiceAPI向服務器端發出客戶位置或數據請求，并根據相應協議來解釋執行從服務器端發回的數據。客戶端可以采用VBScript或JAVAScript等語言編寫，提供良好的可視界面，根據用戶請求，動態顯示地圖和相關信息。GPS接收機用來接收GPS衛星的C/A碼。接收頭外接天線，內部有低噪聲放大器，經差分處理，實現對GPS信號的跟蹤、鎖定、測量，并提供計算位置的數據信息，由RS2232輸送到移動單元處理機。數據處理單元及通信模塊負責處理GPS接收頭傳來的定位信息，以及接收監控中心送來的無線控制信號并控制數據的正常發出。鑒于當前的無線網絡帶寬，移動客戶端目前也可采用本地存儲部分數據，并給予一定“智慧”的策略，使之能夠直接在客戶端進行查詢和路徑操作，但復雜的操作和詳細的交通信息查詢仍然必須與服務器端交互。此外，移動客戶端的設計要可以擴充(scalable)，以便能融入各種通訊系統，并符合即將發放牌照的各種3G標準。
3.2中間件層
中間件層是一個承上啟下的綜合性管理平臺。它一方面要符合OpenLS和MLP等規范要求，兼容多種移動定位技術；另一方面要為移動運營商提供各種運營維護管理功能。如身份認證、計費等各種服務。身份認證服務包括對申請定位服務的用戶以及被定位用戶進行身份認證；計費服務可以根據地圖范圍、服務、以及位置的不同給出詳細的計費細節，同時還支持被定位用戶付費的模式。中間件層的特性包括:1)支持多種定位方式，包括由移動站/GPS為主導的定位技術和由基站主導的定位技術，支持與多種定位中心，例如MPC/GMLC、SMSC/MMSC、WAPGW等之間的集成和連接；2)能夠與現有各種類型的無線網絡兼容，包括GSM、CDMA和GPRS網絡；3)支持流量控制、負載平衡以及錯誤反饋等功能
3.3　應用服務層
應用服務層由交通信息服務系統、公共交通信息系統、車輛控制管理系統等ITS的子系統和空間服務器組成。空間服務器提供地圖、地理編碼、鄰近查詢和路徑規劃等GISweb服務。中間件層接受客戶端發出的各種服務請求，將這些請求轉給空間服務器處理，處理的結果再通過中間件層返回給客戶端。其中，地圖服務負責接受用戶對地圖的請求，通過地理信息訪問引擎從數據庫獲得各種圖形數據和柵格影像數據并進行相應處理，然后把結果返回給用戶；地理編碼服務根據通信地址查找經緯度坐標或根據經緯度坐標匹配相應的地址；鄰近查詢服務根據用戶所在位置的某一鄰域范圍，查找用戶感興趣的信息，并返回給用戶；路線計劃服務負責響應最佳路徑的請求，根據道路網絡(或公交線路網絡)及相關道路交通信息(數據庫中的各種權值)返回最佳路徑和行進指南，并通過地圖服務以地圖化的方式表現出來。
3.4　數據層
數據層采用大型關系數據庫管理系統(如ORACLE)對地理信息、交通信息、車輛信息等數據進行管理。
4結束語
近年來，LBS在國內外智能交通領域的應用已經取得了很大的進展。例如，在日本東京，LBS被用來幫助緩解市區交通壓力；在韓國用于監測實時的交通狀況以減輕高速公路的瓶頸；在美國用于科羅拉多州郊區道路的安全防范、北部維吉尼亞高速公路的通行收費、佛羅里達州的公共交通改善等；在歐洲用于道路管理系等等。
LBS能夠以地圖圖形的形式記錄并查詢道路的通行狀況，迅速定位事故點，進行搶修車輛的調度，以及提供交通疏散的方案等。因此，LBS在管理交通事務、處理緊急事故、提高道路的通行能力和安全系數等ITS應用領域都起到了至關重要的作用。從系統集成的角度看，LBS作為ITS工程的核心是一個先進而且經濟的選擇。