國標(biāo)《道路交通信息服務(wù) 浮動車數(shù)據(jù)編碼》的研究與制定

王西點 王琪琳 常玲

1 任務(wù)來源

由于我國國民經(jīng)濟高速發(fā)展和人民生活水平與消費水平的不斷提高，城市中的車輛保有量也隨之呈幾何倍數(shù)的增長，尤其是北京、上海、深圳等一線大城市，道路堵塞已經(jīng)無法避免，再加上某些交通配套設(shè)施沒能跟上車輛增長的速度，從而造成了交通擁堵的現(xiàn)狀。因此智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation System，簡寫為ITS）應(yīng)運而生，智能交通系統(tǒng)就是以緩和道路堵塞和減少交通事故，提高出行者的方便、舒適為目的，利用交通信息系統(tǒng)、通信網(wǎng)絡(luò)、定位系統(tǒng)和智能化分析與選線的交通系統(tǒng)的總稱。

ITS所需的關(guān)鍵數(shù)據(jù)是交通信息，其可通過多種技術(shù)手段采集，其中，浮動車是目前國際ITS領(lǐng)域中一種先進的道路交通信息采集技術(shù)，具有應(yīng)用方便、經(jīng)濟，覆蓋范圍廣的特點。在國內(nèi)的一些城市也已經(jīng)有了相關(guān)的應(yīng)用。目前還沒有全國的浮動車方面的標(biāo)準體系，本標(biāo)準制定的目的是為了將浮動車數(shù)據(jù)的采集、傳輸進行規(guī)范化，統(tǒng)一各種不同的浮動車系統(tǒng)，更好地服務(wù)于智能交通的需要。

推薦性國家標(biāo)準《道路交通信息服務(wù) 浮動車數(shù)據(jù)編碼》（以下簡稱本標(biāo)準，報批號：GB 20100492-T-469）是質(zhì)檢公益性行業(yè)科研專項“交通信息服務(wù)系列標(biāo)準研究”項目中的一個子項目。為保證本標(biāo)準能作為國家標(biāo)準正式發(fā)布，交通部公路科學(xué)研究院于2008年上報國家標(biāo)準計劃，并獲國家標(biāo)準化管理委員會批準。

2 編制過程

任務(wù)下達后，編制組依據(jù)相關(guān)的文件及規(guī)定，經(jīng)過大量的調(diào)研，起草了標(biāo)準征求意見稿及編制說明。

征求意見稿完成后，發(fā)21個單位和專家征求意見；收到《征求意見稿》后，回函單位數(shù)：16個，并有13家回函單位提出修改建議；沒有回函的單位數(shù)：5個。在匯總整理專家意見的基礎(chǔ)上，完成送審稿。

2011年3月23日召開本標(biāo)準審定會，與會專家一致通過了對該標(biāo)準的審查，同時對本標(biāo)準送審稿提出意見。按照送審稿評審會的要求將標(biāo)準名稱改為《道路交通信息服務(wù) 浮動車數(shù)據(jù)編碼》。修改后經(jīng)ITS標(biāo)委會專家組審查，形成了標(biāo)準報批稿。

3 編制依據(jù)

編制組在編寫過程中，充分考慮了和現(xiàn)有標(biāo)準的協(xié)調(diào)。對于已有的標(biāo)準內(nèi)容，盡量引用。根據(jù)標(biāo)準的性質(zhì)及類別，主要參考了以下文獻資料：

GB／T 1.1—2000《標(biāo)準化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準的結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則》；

GB／T 16831—1997《地理點位置的緯度、經(jīng)度和高度的標(biāo)準表示法》；

GB／T 20606—2006《智能運輸系統(tǒng) 數(shù)據(jù)字典要求》；

GB／T 19056—2003《車載行駛記錄儀》。

4 主要技術(shù)內(nèi)容

4.1 標(biāo)準覆蓋范圍

浮動車通常是指具有定位和無線通信裝置的車輛，浮動車所采集的數(shù)據(jù)一般包括時間戳、位置坐標(biāo)、瞬時速度、行駛方向、運行狀態(tài)及其他內(nèi)容。浮動車交通信息處理與應(yīng)用系統(tǒng)在對浮動車運行數(shù)據(jù)進行分析處理的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了實時旅行時間估計和擁堵狀態(tài)判斷、實時交通狀況地圖展現(xiàn)和查詢、實時旅行時間查詢、可變情報板旅行時間發(fā)布模擬、歷史交通信息統(tǒng)計分析和查詢等功能。

對于浮動車的概念、數(shù)據(jù)、應(yīng)用等方面，業(yè)界有不同的理解，本標(biāo)準的制定需要綜合考慮各方面的因素，盡可能符合中國的現(xiàn)狀，同時也要考慮未來的發(fā)展需要。本標(biāo)準對于浮動車的界定是具有定位和無線通信裝置的“車輛”，對于那些非安裝在車輛上的同樣具有定位和通信功能的終端不在本標(biāo)準的考慮范圍之內(nèi)。

4.2 參考模型

4.2.1 浮動車系統(tǒng)的參考模型

浮動車系統(tǒng)的參考模型從概念上給出了各個系統(tǒng)過程及其關(guān)系。詳見圖1。

圖1 浮動車系統(tǒng)參考模型

參考模型中各個過程描述如下：

a）車載數(shù)據(jù)源采集（onboard data source collect）：采集浮動車系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)。

b）浮動車數(shù)據(jù)元素生成（probe data element generation）：根據(jù)原始數(shù)據(jù)生成浮動車數(shù)據(jù)元素。包括以下幾種：

——不處理（浮動車數(shù)據(jù)元素與原始數(shù)據(jù)是一樣的）；

——將原始數(shù)據(jù)格式化（浮動車數(shù)據(jù)元素是對原始數(shù)據(jù)進行計算、轉(zhuǎn)化而得到的結(jié)果）；

——對原始數(shù)據(jù)處理后產(chǎn)生新的數(shù)據(jù)（對多條原始數(shù)據(jù)進行處理，可能需要經(jīng)過一段時間，產(chǎn)生浮動車數(shù)據(jù)元素，如“檢測到交通擁塞”）。

c）浮動車消息生成（probe message generation）：根據(jù)浮動車數(shù)據(jù)元素產(chǎn)生浮動車消息并將其格式化后傳輸給浮動車數(shù)據(jù)采集器。這里的“傳輸”是一個應(yīng)用層的概念而不是通信層面的。浮動車消息負責(zé)在應(yīng)用層定時發(fā)送消息，實際的車輛外的消息傳輸是由通信層進行的。

d）地面處理中心處理：對浮動車數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)進行處理，包括接收浮動車數(shù)據(jù)包并從中解析出相應(yīng)的浮動車數(shù)據(jù)、對收集到的數(shù)據(jù)進行處理（例如：分析、整合等），對浮動車數(shù)據(jù)處理后的信息進行應(yīng)用等。

圖1中傳遞的數(shù)據(jù)描述如下：

a）浮動車數(shù)據(jù)元素：由原始數(shù)據(jù)生成的數(shù)據(jù)條目。

b）浮動車消息：將浮動車數(shù)據(jù)元素進行封裝得到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

c）浮動車數(shù)據(jù)包：通過車載的通信設(shè)備傳送給地面處理中心的數(shù)據(jù)塊集合。包含：浮動車數(shù)據(jù)包頭和浮動車消息。浮動車數(shù)據(jù)包由浮動車消息組成，浮動車消息由浮動車數(shù)據(jù)元素組成。

4.2.2 浮動車數(shù)據(jù)的參考模型（信息模型）

浮動車數(shù)據(jù)的參考模型用以描述浮動車數(shù)據(jù)的初始類別，同時還包含了數(shù)據(jù)的信息模型。

浮動車數(shù)據(jù)的參考模型包括多個數(shù)據(jù)包。圖2是浮動車數(shù)據(jù)參考模型的整體結(jié)構(gòu)。

圖2 浮動車數(shù)據(jù)參考模型

4.3 浮動車數(shù)據(jù)要求

4.3.1 浮動車數(shù)據(jù)元素

對于浮動車數(shù)據(jù)元素的要求如下：

a）每一個浮動車數(shù)據(jù)元素是通過一組數(shù)據(jù)描述的，包括所屬類別和具體的數(shù)值；

b）每一個浮動車數(shù)據(jù)元素應(yīng)包含下面的屬性：名稱、描述、數(shù)據(jù)類型、格式、單位及精度、有效值。

4.3.2 浮動車消息

對于浮動車消息的要求為：

a）每一條浮動車消息應(yīng)能夠?qū)⒁幌盗械母榆嚁?shù)據(jù)元素從浮動車傳給地面處理中心；

b）每一條浮動車消息應(yīng)包含核心數(shù)據(jù)元素；

4.4 浮動車數(shù)據(jù)包格式

4.4.1 概述

由浮動車數(shù)據(jù)元素封裝成浮動車消息并組成浮動車數(shù)據(jù)包的過程如圖3所示：

圖3 浮動車數(shù)據(jù)包形成示意圖

4.4.2 核心數(shù)據(jù)元素組格式

核心數(shù)據(jù)元素是在所有浮動車消息中都必須包含的浮動車數(shù)據(jù)元素。

其元素組格式如圖4所示，各核心數(shù)據(jù)元素在核心數(shù)據(jù)元素組中依次傳輸，數(shù)據(jù)元素之間以“，”隔開。

圖4 核心數(shù)據(jù)元素組格式

4.4.3 擴展數(shù)據(jù)元素組格式

擴展數(shù)據(jù)元素是浮動車消息中，在核心數(shù)據(jù)元素的基礎(chǔ)上，增加的可選浮動車數(shù)據(jù)元素。

其數(shù)據(jù)元素組格式如圖5所示，各個數(shù)據(jù)元素之間用“，”隔開，并預(yù)留擴展空間。當(dāng)浮動車與地面處理中心之間協(xié)商成功，并在浮動車數(shù)據(jù)包頭中以特定的標(biāo)識表示，各數(shù)據(jù)元素的順序便可根據(jù)具體情況定義。整個數(shù)據(jù)元素組的格式不能改變。

圖5 擴展數(shù)據(jù)元素組格式

4.4.4 數(shù)據(jù)采集點包格式

數(shù)據(jù)采集點包將核心數(shù)據(jù)元素組和擴展數(shù)據(jù)元素組進行封裝，其格式如圖6所示，數(shù)據(jù)采集點包結(jié)束標(biāo)識為“$”，核心數(shù)據(jù)元素組、擴展數(shù)據(jù)元素組、數(shù)據(jù)采集點包結(jié)束標(biāo)識依次排列，中間以“，”隔開。

圖6 數(shù)據(jù)采集點包格式

4.4.5 浮動車消息格式

浮動車消息將多個數(shù)據(jù)采集點的信息進行封裝，通過一條消息進行傳輸，其格式如圖7所示，中間以“，”隔開。

圖7 浮動車消息格式

4.4.6 用于通信的浮動車數(shù)據(jù)包格式

4.4.6.1 浮動車數(shù)據(jù)包格式總體說明

從通信的角度來看，浮動車數(shù)據(jù)包的格式見圖8。

圖8 浮動車數(shù)據(jù)包格式

4.4.6.2 開始符

開始符（同步字）1個字節(jié)，用0X7E表示。

4.4.6.3 包頭

4.4.6.3.1 包長度

包長度采用兩個字節(jié)表示，理論上包長度最大可以是65535個字節(jié)。

4.4.6.3.2 版本號

高四位表示版本號，低四位表示分版本號。當(dāng)前版本號為1.0，用0X10表示。

4.4.6.3.3 應(yīng)用類型

最高位為1時表示包頭中存在目的地址（目的地址表示不同的地面處理中心），否則表示不同的應(yīng)用分類，浮動車與地面處理中心間應(yīng)用類型為0X01。

4.4.6.3.4 消息類型

消息類型是預(yù)留的字段，其含義可以由廠家進行擴展，當(dāng)廠家對于擴展數(shù)據(jù)元素包中的元素順序或者元素內(nèi)容進行修改時，可在消息類型中予以標(biāo)識。

4.4.6.3.5 頭部CRC

頭部CRC計算包括開始符號、包長度、版本號、應(yīng)用類型、消息類型、流水號和源地址共11個字節(jié)。采用異或運算進行CRC的計算。 計算過程如下：通過查找16進制的開始符（0X7E），對頭部CRC進行計算和檢查，如果不相符合，則認為開始符查找錯誤，迅速丟棄，重新開始查找0X7E，頭部CRC提供快速錯誤檢測功能。若找到開始符（0X7E），根據(jù)包長度取到結(jié)束符位置判斷是否為結(jié)束符（0X7F），如果不是則同樣迅速丟棄，重新開始查找開始符（0X7E）。

4.4.6.4 包體

包體由一個浮動車消息組成，包括核心數(shù)據(jù)元素包和擴展數(shù)據(jù)元素包，由于擴展數(shù)據(jù)元素包是不確定的，故該部分的長度是可變的。

4.4.6.5 結(jié)束符

結(jié)束符采用一個字節(jié)，用0X7F表示。

4.5 核心數(shù)據(jù)元素

核心數(shù)據(jù)元素是所有浮動車消息都應(yīng)包含的數(shù)據(jù)元素。包括以下幾部分：

a）時間戳：描述了浮動車數(shù)據(jù)采集時的時間。

b）位置信息：定義了浮動車數(shù)據(jù)采集時車輛的具體位置，包括“經(jīng)度”、“緯度”、“高度”，遵循GB／T 16831規(guī)定。

——經(jīng)度：以實數(shù)形式表示，單位為度。東經(jīng)為正，西經(jīng)為負；

——緯度：以實數(shù)形式表示，單位為度。北緯為正，南緯為負；

——高度：高度的單位為米（m），表示相對于海平面的高度，以整數(shù)形式表示。正數(shù)表示高于海平面，負數(shù)表示低于海平面。

c）行駛速度：定義了浮動車數(shù)據(jù)采集時的車輛行駛速度和方向。

——速度：以整數(shù)形式表示，單位為千米每小時（km／h）。

——行駛方向：以實數(shù)形式表示，表示行駛方向與正北的順時針夾角，單位為：度。

4.6 擴展數(shù)據(jù)元素

擴展數(shù)據(jù)元素通過車載的傳感器或者車載軟件獲取，表征了具體的應(yīng)用領(lǐng)域的特性，如天氣信息、車輛狀態(tài)信息、操作狀態(tài)信息、路況信息、安全信息等。

本標(biāo)準已報批，預(yù)計2012年4季度發(fā)布。本標(biāo)準是應(yīng)用型標(biāo)準，經(jīng)過了多次討論和現(xiàn)網(wǎng)驗證，具有較強的實施性。標(biāo)準的完成將有效推進智能交通發(fā)展，為提高人們出行效率提供支撐。