智能交通系統(tǒng)

摘    要：本文提出了一種基于CDMA 的智能交通系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方案，簡(jiǎn)要介紹了CDMA 技術(shù)的基本知識(shí)，描述了CDMA無線傳輸應(yīng)用于交通數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方法。通過實(shí)際應(yīng)用，獲得了理想的效果。

關(guān)鍵詞：CDMA；VPDN；交通；聯(lián)網(wǎng)；智能交通；

一、背景介紹

現(xiàn)代城市的發(fā)展，交通問題越來越引起人們的關(guān)注。隨著城市車輛的增加，已經(jīng)成為交通管理部門所面臨的重要問題。城市交通控制系統(tǒng)是面向全市的交通數(shù)據(jù)檢測(cè)，交通信號(hào)燈控制與交通誘導(dǎo)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，已成為現(xiàn)代交通監(jiān)控系統(tǒng)中重要的組成部分，主要用于城市道路交通控制與管理，對(duì)提高城市道路的通行能力，緩和城市交通擁擠起著重要作用。在整個(gè)智能交通管理系統(tǒng)中可以采用數(shù)傳電臺(tái)，光纖接入等方式。但在使用中受地理環(huán)境，氣候，高額的費(fèi)用影響比較嚴(yán)重，造成系統(tǒng)的可靠性，實(shí)時(shí)性較差。CDMA無線組網(wǎng)的應(yīng)用及時(shí)解決了系統(tǒng)施工不方便，維護(hù)成本高，擴(kuò)展性差等問題。實(shí)現(xiàn)區(qū)域或整個(gè)城市交通監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)一控制，協(xié)調(diào)和管理，采用符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的通信和系統(tǒng)集成技術(shù)，具有穩(wěn)定性好，可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。

二、系統(tǒng)特點(diǎn)

智能交通無線聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具備如下特點(diǎn)：

1、良好的實(shí)時(shí)響應(yīng)與處理能力：CDMA具有實(shí)時(shí)在線特性，系統(tǒng)無時(shí)延，系統(tǒng)能夠同時(shí)實(shí)時(shí)收取，處理多個(gè)交通點(diǎn)的各種數(shù)據(jù)，無需輪巡就可以同步監(jiān)測(cè)點(diǎn)的時(shí)鐘可很好的滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集和傳輸實(shí)時(shí)性的要求。

2、遠(yuǎn)程設(shè)備控制：由于采用CDMA雙向傳輸系統(tǒng)，監(jiān)控中心可以反向?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備的時(shí)間校正，狀態(tài)報(bào)告，開關(guān)以及其他監(jiān)測(cè)，控制等功能。

3、建設(shè)成本低：可充分利用現(xiàn)有CDMA網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備安裝即接通，而采用超短波通信時(shí)需要充分考慮現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，還需要配備天線鐵架等附屬設(shè)備。

4、安裝調(diào)試簡(jiǎn)單，建設(shè)周期短：利用現(xiàn)有成熟CDMA網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)投入運(yùn)行時(shí)基本不需要調(diào)試，安裝簡(jiǎn)捷。采用超短波通信時(shí)安裝調(diào)試工作量大，要先進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)測(cè)試，天線鐵架架設(shè)，天線方向角度調(diào)試等工作。

5、覆蓋范圍廣：構(gòu)建智能交通系統(tǒng)系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)通信覆蓋范圍廣，擴(kuò)容無限制，接入地點(diǎn)無限制，能滿足山區(qū)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)和跨地區(qū)的接入需求。 由于監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量眾多，分布在全市范圍內(nèi)，部分監(jiān)控點(diǎn)位于偏僻地區(qū)，而且地理位置分散。采用超短波通訊方式，覆蓋范圍只有30多公里；而采用CDMA方式，理論上在無線CDMA網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍之內(nèi)，都可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。

6、數(shù)據(jù)傳輸速率高：CDMA網(wǎng)絡(luò)傳送速率理論上可達(dá)372Kbps，實(shí)際應(yīng)用時(shí)數(shù)據(jù)傳輸速率在80Kbps左右，而目前一般的超短波數(shù)傳電臺(tái)傳送速率多為2.4kbit/s或更低。

7、系統(tǒng)的傳輸容量大：監(jiān)控中心站要和每一個(gè)管網(wǎng)監(jiān)控點(diǎn)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)連接。由于交通監(jiān)控點(diǎn)數(shù)量眾多，系統(tǒng)要求能滿足突發(fā)性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?，而CDMA技術(shù)能很好地滿足傳輸突發(fā)性數(shù)據(jù)的需要。

8、通信費(fèi)用低，可按時(shí)間和流量進(jìn)行收費(fèi)。

9、系統(tǒng)易于擴(kuò)展和維護(hù)。

三、系統(tǒng)組成 

（圖）智能交通系統(tǒng)示意圖

CDMA智能交通控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖所示，系統(tǒng)分為三個(gè)部分，分別是交通管理中心，CDMA無線路由器，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括車輛檢測(cè)器，信號(hào)燈控制機(jī)，電子警察等。監(jiān)控中心主要完成人機(jī)交互工作，CDMA無線路由器主要完成信息的上傳和下載工作，現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備主要完成現(xiàn)場(chǎng)交通信息的采集和信號(hào)燈的控制燈工作。

1、現(xiàn)場(chǎng)交通信息采集設(shè)備

多通道車輛檢測(cè)器是專門面向交通信息采集的基于高性能微處理器的多通道車輛檢測(cè)器。它由地磁線圈，車輛檢測(cè)卡，微處理器和數(shù)據(jù)處理軟件組成。交通信號(hào)燈控制機(jī)時(shí)一種基于實(shí)時(shí)內(nèi)嵌操作系統(tǒng)的智能型交通信號(hào)燈控制機(jī)，實(shí)現(xiàn)了定時(shí)控制，多時(shí)段控制，感應(yīng)控制，手動(dòng)控制燈功能。電子警察系統(tǒng)由前端數(shù)碼攝像機(jī)，車輛檢測(cè)器，數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理部分組成一反應(yīng)快捷，效率高的交通違章自動(dòng)識(shí)別和處理的智能交通系統(tǒng)。

2、CDMA無線路由器傳輸終端設(shè)備

CDMA無線路由器主要工作時(shí)給現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控采集設(shè)備提供網(wǎng)絡(luò)接入和交通監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通信工作。

3、交通管理中心
本系統(tǒng)中的組態(tài)軟件是智能交通操作平臺(tái)的重要組成部分之一，主要完成對(duì)城市交通系統(tǒng)初始化配置工作，對(duì)前端數(shù)據(jù)采集設(shè)備采集的數(shù)據(jù)、圖片和視頻信息進(jìn)行處理、分析和存儲(chǔ)和對(duì)前端設(shè)備進(jìn)行控制和管理。

四、 系統(tǒng)安全性

在系統(tǒng)安全方面，本公司除了采用大型的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)，系統(tǒng)對(duì)用戶實(shí)現(xiàn)分級(jí)授權(quán)管理和提供防火墻功能及完善的數(shù)據(jù)備份功能外，對(duì)CDMA網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)監(jiān)控中心還提供了安全技術(shù)解決方案，以確保數(shù)據(jù)可靠。

1、IP 過濾技術(shù)

由于監(jiān)控中心服務(wù)于CDMA子網(wǎng)用戶，所有訪問客戶的IP必為CDMA子網(wǎng)內(nèi)的IP ，即所有的用戶必須通過CMNET才可能訪問該服務(wù)器。因此，我們?cè)谙到y(tǒng)中采用了IP過濾技術(shù)，對(duì)所有接受的數(shù)據(jù)包進(jìn)行過濾，拋棄掉所有的非法IP數(shù)據(jù)報(bào)。這一過程就好像將系統(tǒng)置身于CMNET的防火墻保護(hù)之下，所有的非法用戶只有先穿過了CMNET的安全防護(hù)才有可能訪問到本系統(tǒng)，但對(duì)于安全措施非常強(qiáng)大的CMNET網(wǎng)絡(luò)來說，這將是非常的困難。

2 、身分授權(quán)和密碼認(rèn)證體系

采用IP過濾技術(shù)盡管可以防止一些非CMNET網(wǎng)段用戶的侵襲，但由于系統(tǒng)處于CDMA子網(wǎng)以外，IP過濾只能起到簡(jiǎn)單的安全防護(hù)，對(duì)于那些利用IP偽裝技術(shù)的非法用戶則無法識(shí)別。
由于該系統(tǒng)是專業(yè)化的服務(wù)系統(tǒng)，訪問客戶是預(yù)先確定的，利用這一特點(diǎn)，我們?cè)谙到y(tǒng)中采用了用戶ID和密碼驗(yàn)證技術(shù)，系統(tǒng)中存儲(chǔ)了有所客戶端的MAC地址以及密碼，對(duì)通過了IP過濾的數(shù)據(jù)包，再驗(yàn)證其ID號(hào)和密碼。對(duì)于該系統(tǒng)以外的非法用戶，獲取合法的MAC地址和密碼將十分困難，所以這一步極大可能地增加了系統(tǒng)的安全性。 

3、系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的SSL數(shù)據(jù)安全通訊協(xié)議在客戶端和服務(wù)器端建立加密數(shù)據(jù)通道，保證私有數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕幌到y(tǒng)在應(yīng)用層植入高可靠性的加密算法，使得數(shù)據(jù)在任何網(wǎng)絡(luò)出錯(cuò)時(shí)都可以得到保證的高可靠性；采用MD5算法產(chǎn)生“報(bào)文摘要”已實(shí)現(xiàn)對(duì)所有發(fā)送報(bào)文的數(shù)字簽名，保證了數(shù)據(jù)傳輸過程中的完整性，防止數(shù)據(jù)被篡改。

4 、訪問過程跟蹤

系統(tǒng)對(duì)所有的訪問過程進(jìn)行日志記錄，包括用戶身份、IP、時(shí)間、數(shù)字簽名、操作事項(xiàng)等信息，向系統(tǒng)管理人員提供了詳細(xì)、完整、有效的操作證明。

五、 總結(jié)

該系統(tǒng)是采用控制技術(shù)，信息技術(shù)，CDMA無線通信技術(shù)，系統(tǒng)工程技術(shù)等對(duì)傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)進(jìn)行改造而形成的一種信息化，智能化的新型交通系統(tǒng)，在不增加道路的基礎(chǔ)設(shè)施的條件下大大改善交通狀況，達(dá)到減少旅行時(shí)間，降低燃料消耗，提高行車安全，保護(hù)城市環(huán)境的目的。