基於救難車行踪偵測之迴避引導系統
AVOIDING GUIDING SYSTEM FOR EMERGENCY VEHICLES WITH GPS AND MOVING PREDICTION
Adviser : 柯開維教授 Speaker : 張文諸
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Outline2
Introduction System Architecture System Design Conclusion Demo
Introduction3
大多數的 GPS 定位系統應用在車輛的定位與導航上,且都只有單向傳輸系統,這樣的應用很有限。
使用 GPS 搭配手機行動通訊網路,建置一套完整的 LBS 系統。
使得用路人能明確知道救難車的位置,並提供迴避警示,達到兩方的車輛都能在安全且快速的交通上行駛。
Introduction4
系統道路示意圖
Internet3G、GPRS、WiMAX
Internet
Introduction5
GPS
取得目前自己的位置、方向、速度及時間。
行動可攜裝置智慧型手機 Android 平台。
行動通訊GPRS 、 3G 及 WiMAX 。
System Architecture6
VLR
視為一個 Server 端,提供系統登錄資訊。當登錄時增加資料欄位,並向 HLR 記錄資訊。
HLR
記錄資訊,提供車輛 location management與 handoff management 服務。
System Architecture7
HLR
VLRVLR
HLR 與 VLR 運作圖
System Architecture8
架構圖
System Architecture9
Server 功能 維護 Client 服務範圍 發佈救難車位置資訊訊息
一般 Client 判斷救難車距離、行進方向給予迴避警示 Show 出兩者間地圖 語音播報
特殊 Client 傳送位置相關資訊
System Design10
Server
Android用戶端
Web伺服器 MySQL
資料庫
Server 運作圖
System Design11
欄位 一般使用者
救難車使用者
車種 車號 GPS 座標 方向 速度
車號 GPS 座標
12Registration?
Start
傳送資訊至服務
範圍內各使用者
是否在有效服務範圍?
Yes
No
No
登入資料
接收使用者資訊
使用者是否為救難車?
存儲使用者記錄
Yes
No
Yes
Server 端運作流程圖
System Design13
GPS 格式 $GPGGA,161229.487,2423.2475,N,12158.3
416,W,1,07,1.0,9.0,M, , , ,0000*18
名 稱 實 例 單 位 敘 述
訊息代號 $GPGGA GGA 規範抬頭
標準定位時間 161229.487 時時分分秒秒 . 秒秒秒
緯度 2423.2475 度度分分 . 分分分分
北半球或南半球指示器 N 北半球( N )或南半球( S )
經度 12158.3416 度度度分分 . 分分分分
東半球或西半球指示器 W 東( E )半球或西( W )半球
定位代號指示器 1
使用中的衛星數目 07 00 至 12
GPS 格式輸出表
System Design14
方向之取得 GPS 每隔一秒更新一次當前地點資訊,每一點
的座標和上一點的座標一比較,就可以知道前進的方向。
System Design15
N
S
EW
0。180 。
判斷 θ 角度
System Design16
速度之取得兩點位置求距離Latitude 1 :起點緯度Longitude 1 :起點經度Latitude 2 :終點緯度Longitude 2 :終點經度R : 6378.7(km)( 地球半徑 )
System Design17
球體兩點距離公式
速度 v = d / t
System Design18
距離之判斷當收到緊急救難車座標資訊時,必須先對
本車與緊急救難車兩車之間的距離做出判斷,我們以 1 公里為有效距離。 800 公尺、 500 公尺、 300 公尺、 100 公尺內做報區隔。
System Design19
行進方向之判斷救難車的行進方向,與本車行進方向是否
相等,加上記錄上一次兩者的距離與這次距離做比對,兩者距離越來越靠近則屬於此案例。
擋住之前車示意圖
System Design20
將交會之車輛記錄上一次兩者的
距離與這次距離做比對後越來越靠近;且兩者行進方向不為反方向,代表不是對向車道且越來越近者,屬於此案例。再依兩者座標之△ X 與△ Y 之關係,判別左相會與右相會之來車。
將相會之車輛示意圖
System Design21
不必處理車輛
對向之車輛
不會相會之車輛
算出距離
實際距離網路延遲*車速
System Design22
時間補償距離修正
補償距離修正示意圖
System Design23
假設 T 為本車定位時間與由 Server 端傳送之緊急救難車之定位時間差。
V 為由 Server 端傳送緊急救難車之車速。 B 為緊急救難車行走距離。 D為兩車算出之距離。 D’為實際距離。
System Design24
B 為救難車之車速乘以網路傳輸所需的時間。
在同方向沒有角度情況下可算出以下公式。
D
B D’
行進同方向距離修正
System Design25
D
B
D’
θ
D
B
D’
θ
將相會之左側車輛 將相會之右側車輛
System Design26
救難車之行進方向與本車之行進方向夾角 θ ,再算出 B 代入下列公式算出 D’ 實際距離。
System Design27
我們也設計一套公式去判斷漸行漸遠的車輛
D
B
D’
θ
漸行漸遠之車輛
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Start
是否有EC在所設定之示警範圍內?
No
依目前的位置載入地圖
是否該做避讓?
Yes
No
Registration
接收Server端發出的
救難車(EC)位置資訊
Yes
時間補償距離修正 顯示迴避警示訊息
載入救難車圖層
與位置圖
預報語音警示
Client 端運作流程圖
Conclusion29
我們建置了一套系統,利用 GPS衛星定位與透過行動通訊的傳輸,達到行踪偵測救難車的位置,提供給其他駕駛人參考作迴避警示。
本系統雖然可以行踪偵測救難車的位置,並提供其他駕駛人迴避警示。但這算是單向傳輸,如果可以達到雙向傳輸,當駕駛人把雍塞路段告知這些緊急的救難車,讓救難車在規劃路徑時做為參考,避開目前雍塞的路段,則整個系統運作將更為完善。
Demo30
展示影片
31
Q&A