技術(shù)與大型體育賽事的安全防衛(wèi)、管理控制(下)
文章出處:http://botanicstilllife.com 作者:fondcard 人氣: 發(fā)表時(shí)間:2011年09月17日
[文章內(nèi)容簡介]:智能卡在體育領(lǐng)域的潛在運(yùn)用形式多種多樣,至少包括:面向公眾(市場)的場館產(chǎn)業(yè)化管理、體育俱樂部、全民健身中的體質(zhì)監(jiān)測、競技體育的大型體育賽事運(yùn)用和體育院校信息化建設(shè)中的校園卡與校園一卡通等
3 衛(wèi)星全球定位系統(tǒng)(GPS) 的應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能
作為大型賽事人流、物流大動(dòng)脈的會務(wù)交通,在賽點(diǎn)多且分散,甚至分布周邊諸多城市的綜合性大型運(yùn)動(dòng)會有不容忽視的重要作用。隨著社會的發(fā)展、運(yùn)動(dòng)會自身及外環(huán)境的變化,對會務(wù)車輛調(diào)配管控的高效安全性亦提出更為苛刻的要求。完全依賴人的主觀意識和經(jīng)驗(yàn)的傳統(tǒng)方法,已難以勝任,必須大量倚助先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)手段。GPS在公共交通、治安巡查、長途貨運(yùn)、金融和刑事押送等領(lǐng)域的自動(dòng)車輛定位(AVL-Automatic Vehi-cle Location)中的運(yùn)用,即不失為極好借鑒參考例證。
GPS全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System)是美國國防部為滿足軍事需求,于二十世紀(jì)90年代布署完成的一種星基無線電導(dǎo)航系統(tǒng)。其在遂行軍用精密定位服務(wù)(PPS)的同時(shí),又無條件開放和提供民用標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)(SPS),可為全球范圍的陸、海、空、天軍民用對象提供全天時(shí)、全天候、高精度的三維空間、速度和時(shí)間信息。為了與美國抗衡和避免因政治、軍事等因素受肘于人,世界其它國家、地區(qū)和組織亦相繼建立自己的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),如俄羅斯1996年完成的GLONASS(GLObal NAvigation Satellite Sys-tem)。本文以GPS為例論述,但其原理和方法亦適用后者。
大型體育賽事會務(wù)交通管理的特點(diǎn)是:車輛數(shù)量大,車型和服務(wù)內(nèi)容、涉轄范圍以及車輛和駕乘人員的來源均相當(dāng)繁雜。對調(diào)度安排的科學(xué)合理靈活性,抵達(dá)時(shí)間的及時(shí)準(zhǔn)確性,運(yùn)行停放的安全可靠性,甚至搭乘人員及車輛的甄別控制、跟蹤查詢、緊急應(yīng)對等,均有較嚴(yán)格要求。以致GPS在該領(lǐng)域的運(yùn)用存在諸多有別于其它領(lǐng)域的獨(dú)特之所。鑒于對駕乘人員的身份甄別、追蹤查詢需求已超出GPS功能范疇,本文提出一融合GPS與ICC兩項(xiàng)技術(shù)的車輛和人員自動(dòng)定位跟蹤方案。
3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
從總體上看,GPS主要由三大部分組成:空間衛(wèi)星、地面控制部分和用戶設(shè)備。
前二部分由美國軍方控制并無償提供服務(wù),用戶構(gòu)建GPS應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)的主要研究和工作內(nèi)容僅限于用戶設(shè)備。該部分的基本部件為GPS接收機(jī)(含內(nèi)置前置放大器的天線、傳輸電纜和接收主機(jī))。對不同應(yīng)用目的和場合,還需增添其它設(shè)施,例如本文圖2所示系統(tǒng),就至少應(yīng)再包括:
3.1.1 指控中心
用于對所有車輛乃至人員進(jìn)行跟蹤調(diào)度的會務(wù)交通指揮控制中心(簡稱指控中心)的基本構(gòu)成為:大屏幕電子顯示屏、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)等。其中:
(a)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是調(diào)度指揮的運(yùn)作平臺,除包含中心相關(guān)資源外,且涉轄通過有線介質(zhì)與之相接的各分會場及相關(guān)職能部門的交通管理子終端。這些子終端可以是獨(dú)立的專用設(shè)備,也可以是相關(guān)部門綜合信息管理系統(tǒng)平臺的一種功能選項(xiàng)。
(b)大屏幕電子顯示屏用于最終輸出數(shù)字和圖像信息,是調(diào)度指揮的重要人機(jī)界面,有多種選擇形式。本方案取價(jià)格相對低、適宜室內(nèi)使用的高流明背投或前投式投影機(jī)。
(c)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)存放與交通指揮調(diào)度有關(guān)的各種信息,包括:會務(wù)車輛源信息(車型、車號、顏色、車況、使用年限、來源、會務(wù)用途及編號等)、司機(jī)源信息(姓名、性別、年齡、駕齡、來源、違章及事故記錄等)、每輛車或每個(gè)司機(jī)會務(wù)運(yùn)行的當(dāng)前和過去資料(含時(shí)間、任務(wù)、對應(yīng)司機(jī)或車輛、路線、乘客人數(shù)/性質(zhì)/索引識別碼及更詳盡信息、緊急事件內(nèi)容/時(shí)間/地點(diǎn)及解決處理辦法等)以及調(diào)度計(jì)劃和進(jìn)程、黑名單變更及查處記錄……等等。
(d)地理信息系統(tǒng)(GIS-Geo-graphical Information System)用于在大屏幕顯示屏的電子地圖上形象、直觀的向中心控管人員描述被定位跟蹤對象的當(dāng)前位置、行駛方向、移動(dòng)軌跡等,為其科學(xué)高效的指揮調(diào)度決策提供充分準(zhǔn)確依據(jù)。其蘊(yùn)含的數(shù)字化地圖——地圖數(shù)據(jù)庫,是大屏幕電子地圖的信息源。該庫的準(zhǔn)確完整性和信息量,將直接影響GIS效能和定位精度。該庫可利用掃描儀對紙質(zhì)城市街區(qū)圖或地理航片數(shù)字化掃描建立,以光柵編碼結(jié)構(gòu)存貯和檢索(優(yōu)點(diǎn)是與實(shí)際地圖吻合性好,建立方便快捷。但內(nèi)存占用大,使用上有局限性,僅適宜資源充裕的指控中心的部分應(yīng)用);也可采用數(shù)字化儀,由上述源資料逐點(diǎn)生成節(jié)點(diǎn)座標(biāo),最終形成一虛擬的道路數(shù)據(jù)網(wǎng)——矢量編碼地圖(優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)存占用少,訪問速度快,應(yīng)用靈活方便,真正反映各道路要素的幾何參數(shù)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);但建立過程乏味冗長。條件允許時(shí),可借助勘測部門已有成果,但必須注意城市建設(shè)的高速變化對其時(shí)效性影響),本方案取用后者。
該系統(tǒng)所用之地圖匹配(MM-Map Matching)技術(shù),可將各車載機(jī)發(fā)送的車輛運(yùn)動(dòng)路線特征信息與數(shù)字化地圖的道路特征比對,以校正衛(wèi)星可見性極差時(shí)車輛在電子地圖上的移動(dòng)軌跡,進(jìn)一步減少車輛行駛環(huán)境等對定位精度的影響。
3.1.2 數(shù)據(jù)鏈
用于將車載GPS接收機(jī)對衛(wèi)星GPS信號處理所得之位置、速度、時(shí)間信息和報(bào)警等信息傳送指控中心,以及供中心對各車輛遂行語音調(diào)度指揮。該無線通信系統(tǒng)涵蓋車載無線通信機(jī)和指控中心的相關(guān)通信設(shè)施。
蜂窩電話、通信衛(wèi)星、集群系統(tǒng)和其它短波或超短波通信等均可作此數(shù)據(jù)鏈,但性能特點(diǎn)各異,如:衛(wèi)星通信擁有任何其它方式所不及的大覆蓋面,但天線尺寸大、設(shè)備笨重、費(fèi)用高;GSM蜂窩電話覆蓋面相對大,非頻繁定位時(shí)可方便的利用其短信息服務(wù)(SMS-Short Message Service)數(shù)傳,但高頻率跟蹤定位時(shí)費(fèi)用上升,且存在信道擁擠時(shí)排隊(duì)堵塞的可能;共享集群系統(tǒng)可降低用戶成本,避免通信等待,但覆蓋面小……等等。用戶選擇依據(jù)應(yīng)為:數(shù)據(jù)流通量、傳輸速率、覆蓋范圍、實(shí)施和運(yùn)行費(fèi)用等。
鑒于運(yùn)行費(fèi)用及主辦大型賽事的城市多已具備用于其它領(lǐng)域的專用集群移動(dòng)通信設(shè)施,本方案建議租用此類現(xiàn)成設(shè)備(例如:在京的有關(guān)部委和北京市相關(guān)部門迄今已擁有十多個(gè)模擬集群通信網(wǎng),用戶逾萬。并計(jì)劃于2005年建成先進(jìn)的數(shù)字集群通信共用指揮調(diào)度網(wǎng),將擁有10萬用戶容量,并覆蓋北京所有區(qū)縣)。在充分利用這些設(shè)備原有功能,遂行多種語音調(diào)度指揮和聯(lián)絡(luò)的同時(shí),通過相應(yīng)配置,實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息的快速數(shù)傳。即:報(bào)警和卡信息的主動(dòng)立即發(fā)送、定位信息的主動(dòng)定時(shí)發(fā)送或被動(dòng)響應(yīng)發(fā)送(后者用于車輛長時(shí)間停放等。該通信模式下,車載機(jī)僅在經(jīng)無線信道獲取中心命令時(shí),才發(fā)送定位信息,以進(jìn)一步減少信道占用)。
3.1.3 差分站
為減少衛(wèi)星鐘差、星歷誤差、大氣傳輸延遲誤差等所致之系統(tǒng)誤差以及美國出于自身安全而采取選擇可用性(SA-Selective Availabil-ity)措施所施加的人為干擾等對定位精度的影響,應(yīng)采取差分GPS(DGPS-Differential GPS)技術(shù),在指控中心建立差分站,由差分站利用其已知精確位置座標(biāo)與GPS基準(zhǔn)接收機(jī)測量解算座標(biāo)的差,求取偽距校正數(shù)。
鑒于本方案實(shí)施目標(biāo)是僅由指控中心定位跟蹤,移動(dòng)車輛不顯示任何定位信息(即建立一純粹的中心控制式AVL系統(tǒng)),則該校正數(shù)據(jù)不廣播發(fā)送,而是由中心利用該數(shù)據(jù)對各車輛送來信息分別校正處理,然后顯示存貯,并分別發(fā)送相應(yīng)分會場或職能部門交通管理子終端。該集中差分——后向偽距差分,有利于提高系統(tǒng)效率和可靠性,減少信道占用;但對中心的資金、技術(shù)和工作負(fù)擔(dān)要求較高。
在某些定位精度要求不高的非導(dǎo)航運(yùn)用中,為節(jié)省資金,也有不采用DGPS,而是更多倚助動(dòng)態(tài)濾波理論和方法等改善定位精度的成功范例。
3.1.4 DR裝置
高樓、隧道、樹蔭、立交等均可能影響衛(wèi)星信號的正常接收,導(dǎo)致GPS定位精度下降甚至失效,形成跟蹤盲區(qū)。為此,對各定位車輛加裝由精度適中、價(jià)格低廉的壓電晶體速率陀螺和里程表組成的航位推算(DR-Dead Reckoning)裝置,與GPS一起構(gòu)成GPS/DR組合定位系統(tǒng)。當(dāng)GPS衛(wèi)星信號被遮擋時(shí),啟用DR定位功能,利用其良好的短期精度,消除跟蹤盲區(qū),保證定位連續(xù)性;無遮擋情況下則由GPS定位,并輔助校正DR裝置,避免陀螺漂移等所致之DR累積誤差。
需要指出,在衛(wèi)星可見性很差(衛(wèi)星信號被長時(shí)間遮擋,如高樓林立的商業(yè)區(qū)、林蔭大道等)情況下,陀螺儀方位積累誤差的漸進(jìn)增大,將使DR推算誤差顯著增大,車載機(jī)的GPS/DR組合定位輸出誤差也明顯增大。該誤差可利用地圖匹配(MM)方法,由指控中心根據(jù)數(shù)字地圖的道路屬性和車輛運(yùn)行軌跡,予以修正。
附表示出不同定位方案時(shí)的可能精度范圍。顯然,定位精度的提高通常都是以技術(shù)和系統(tǒng)的復(fù)雜性以及投資的增大為代價(jià)。
3.1.5 報(bào)警按鈕
車載機(jī)配有多個(gè)按鈕(鍵),分別對應(yīng)故障拋錨、交通事故、道路堵塞、暴力匪情等(暴力匪情按鈕可有多個(gè),分別置/藏車輛不同部位)。短時(shí)間內(nèi)連續(xù)兩次按同一按鈕,車載機(jī)即發(fā)送相應(yīng)報(bào)警信息,指控中心監(jiān)視大屏幕立即顯示報(bào)警對象位置、車號、報(bào)警類型,并輔以相應(yīng)聲光提醒。
3.1.6 讀卡器
GPS僅可定位跟蹤車輛,而ICC讀卡器的接入,則可鑒別、記錄司機(jī)和乘客身份。并隨即經(jīng)同一數(shù)據(jù)鏈,將司機(jī)和乘客所持證卡的卡號、刷卡時(shí)間等信息發(fā)送指控中心,實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步稽查和跟蹤備案。
該讀卡器類似公交IC卡系統(tǒng)的非接觸讀卡器。為使指控中心能隨時(shí)了解車上人員變化情況,所有駕乘人員上、下車均需刷卡。車載機(jī)專設(shè)一按鈕(鍵)式開關(guān)和聲光指示裝置,開關(guān)和光指示器狀態(tài)分別對應(yīng)刷卡者的上車、下車。刷卡時(shí)讀卡器自動(dòng)生成“請上車”、“請下車”語聲提示。該上或下車狀態(tài)信息將與卡號、刷卡時(shí)間等一并留存(讀卡器)并發(fā)送。對任一卡在同一車輛的同一狀態(tài)下的連續(xù)刷卡,讀卡器都將拒絕并語聲警告。
必要時(shí),也可經(jīng)前述無線數(shù)據(jù)鏈或?qū)S脭?shù)據(jù)中轉(zhuǎn)IC卡,向讀卡器下載“允許乘車卡號”。讀卡器將據(jù)此拒絕非允許人員刷卡乘車,并語聲提示。
3.2 主要功能
該系統(tǒng)主要功能可歸納為:
3.2.1 車輛跟蹤
車載機(jī)定時(shí)發(fā)送自己當(dāng)前位置、速度、時(shí)間等信息,指控中心對之接收并記錄存檔的同時(shí),在監(jiān)視大屏幕的電子地圖上以點(diǎn)座標(biāo)或連續(xù)移動(dòng)軌跡形式實(shí)時(shí)顯示其運(yùn)行情況。
在大屏幕上,不同任務(wù)類型車輛(救護(hù)、警務(wù)、物資運(yùn)輸、代表團(tuán)接送……等等)可以不同顏色標(biāo)示??娠@示所有會務(wù)車輛,也可僅顯示某一類車輛??娠@示全市或某區(qū)域甚至某街道的相關(guān)會務(wù)車輛,也可跟蹤顯示部分甚至某一車輛??蛇x擇顯示車輛牌號、車型、功用、所處地理位置和街道等。可放大、縮小、選擇切換。可多窗口顯示多區(qū)域或多窗口分別跟蹤顯示多車輛。
當(dāng)然,上述屏顯工作也可由網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的多個(gè)顯示終端分擔(dān)完成。而分別隸屬并置于各分會場或職能部門的交通管理子終端,則可與中心共享顯示與之相關(guān)的圖形和文字信息。
3.2.2 人員追蹤
司機(jī)和乘客上下車均刷卡,其所持證卡卡號與刷卡時(shí)間、上/下車狀態(tài)信息一并立即發(fā)送指控中心存檔。必要時(shí),中心可以卡號為索引,通過網(wǎng)絡(luò)從大會ICC系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫調(diào)取相關(guān)人員的姓名、年齡、性別、國(?。﹦e、身份、項(xiàng)目等個(gè)人信息。據(jù)此,中心不僅可隨時(shí)了解某輛車上有或曾有多少人、是誰或曾是誰、各人上/下車時(shí)間,也可查詢某代表團(tuán)或某身份、某項(xiàng)目人員甚至某人當(dāng)前或曾經(jīng)在哪些/輛車上。并可在電子大屏幕或網(wǎng)絡(luò)其它顯示終端實(shí)時(shí)跟蹤顯示其當(dāng)前位置、移動(dòng)軌跡及相關(guān)文字信息。
3.2.3 報(bào)警處理
車載機(jī)對所有報(bào)警信息均立即發(fā)送。中心對這類報(bào)警尤其是交通事故和暴力匪情等急待救助事件,在聲光提示的同時(shí),于電子大屏幕或其它顯示終端閃爍顯示其當(dāng)前位置,并文字顯示事發(fā)地點(diǎn)甚至車輛和人員信息。且可在電子地圖上自動(dòng)顯示事發(fā)地點(diǎn)附近的醫(yī)院、治安巡邏車輛或部門位置,供指揮人員決策參考。同時(shí)盡快接通中心與報(bào)警車輛、緊急應(yīng)對部門的語音通話,實(shí)施指揮、救助。
3.2.4 后期查詢
除實(shí)時(shí)跟蹤外,指控中心還可隨時(shí)檢索查詢過去某時(shí)間段、某路段、某車輛、某團(tuán)體、某個(gè)人的交通情況。除可以圖像(軌跡回放等)或文字形式經(jīng)屏幕顯示外,還可打印輸出,用于進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析。
3.2.5 指揮調(diào)度
車載機(jī)的語音通信功能大大便利了會務(wù)交通的指揮調(diào)度,而藉助GPS、ICC技術(shù)的會務(wù)車輛和人員位置、時(shí)間、報(bào)警等信息的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確獲取,則進(jìn)一步為調(diào)度指揮的科學(xué)有序高效合理奠定基礎(chǔ)。不僅利于人員、物資及時(shí)準(zhǔn)確的抵達(dá)和撤離,便于加強(qiáng)對來源繁雜的會務(wù)車輛和人員的管理,且對各種突發(fā)事件的處理,如道路堵塞時(shí)的路線誘導(dǎo)、故障拋錨時(shí)的搶修與換乘補(bǔ)救、交通事故時(shí)的緊急救護(hù)、暴力匪情時(shí)的防衛(wèi)解救等,特別有價(jià)值。
4 結(jié) 語
以衛(wèi)星為信息源并以無線信道為車載機(jī)與指控中心間的數(shù)據(jù)鏈的GPS定位跟蹤系統(tǒng),可視作一“天網(wǎng)”系統(tǒng);而基本上是用有線介質(zhì)實(shí)現(xiàn)各讀卡終端與系統(tǒng)間信息傳輸?shù)模桑茫脩?yīng)用系統(tǒng),則屬一“地網(wǎng)”系統(tǒng)。該二系統(tǒng)的有機(jī)整合,將覆蓋大會所有領(lǐng)域,成為綜合性大型運(yùn)動(dòng)會信息管理系統(tǒng)不可或缺的眼睛、觸梢和臂膀。藉此,大會組織者不僅可充分掌握整個(gè)大會人員、車輛分布運(yùn)行狀況,而且可迅速查詢了解任一人員、車輛的當(dāng)前或任一時(shí)間段在會場的位置和移動(dòng)軌跡。不僅有助于高效有序的科學(xué)管理、決策指揮,而且在安全防衛(wèi)上更有不容忽視的價(jià)值和意義。
亞特蘭大夏季奧運(yùn)會和其它國際馬拉松賽中的ICC計(jì)時(shí)、鹽湖城冬季奧運(yùn)會安全保衛(wèi)中的GPS定位,都是已有之成功嘗試和運(yùn)用??梢韵嘈?,隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展完善,隨著錯(cuò)綜復(fù)雜的國際形勢的劇烈變化和人們認(rèn)識的深入轉(zhuǎn)變,GPS和ICC技術(shù)必將在大型綜合性運(yùn)動(dòng)會,尤其是舉世矚目的奧林匹克運(yùn)動(dòng)會上,發(fā)揮更大作用!
本文關(guān)鍵詞:智能卡,體育賽事,GPS,定位系統(tǒng)
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