توجه به شکل (2-5) ماهواره هاي اين سيستم، روزي 2 بار در مداراتي دقيق بدور زمين مي گردند و اطلاعاتي را به زمين مخابره مي کنند. گيرنده هاي GPS اين اطلاعات را دريافت و با انجام محاسبات هندسي، محل دقيق گيرنده را نسبت به زمين محاسبه مي کنند. همانطور که در شکل (2-6) مشخص است در واقع گيرنده زمان ارسال سيگنال توسط ماهواره را با زمان دريافت آن مقايسه مي کند از اختلاف اين دو زمان فاصله گيرنده از ماهواره تعيين مي گردد سپس اين عمل را با داده هاي دريافتي از چند ماهواره ديگر تکرار مي کند و بدين ترتيب محل دقيق گيرنده را با اختلافي ناچيز، معين مي کند. گيرنده به دريافت اطلاعات همزمان از حداقل 3 ماهواره براي محاسبه 2 بعدي و يافتن طول و عرض جغرافيايي و همچنين دريافت اطلاعات حداقل 4 ماهواره براي يافتن مختصات سه بعدي )ارتفاع( نيازمند است. با ادامه دريافت اطلاعات از ماهواره ها گيرنده اقدام به محاسبه سرعت، جهت)قطب نما(، مسير پيموده شده، فواصل طي شده، فاصله باقي مانده تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشيد و بسياري اطلاعات مفيد ديگر، مينمايد]27 [.

شکل(2-6)-نحوه عملکرد ماهواره هاي موقعيت ياب جهاني
2-2-8-2-چگونگي کارکرد GPS
کارکرد اصلي که GPS به آن متکي مي باشد اندازه گيري فاصله (مسافت31) ميان گيرنده و ماهواره است. همچنين ماهواره ها بدرستي اعلام مي کنند در کجاي مدار خود در بالاي زمين قرار دارند، GPS تقريبا به صورت زير کار مي کند:
اگر فاصله درست يک پديده از يک ماهواره در فضا مشخص باشد مي توانيم بگوييم در جايي بر روي سطح فرضي کره اي با شعاع برابر فاصله تا شعاع ماهواره قرار دارد. اگر فاصله درست از دو ماهواره مشخص باشد، مي توان گفت در جايي بر روي خطي که از محل تقاطع دو کره مي گذرد قرار دارد و اگر سومين اندازه گيري هم موجود باشد، آنجا تنها دو نقطه وجود دارد که جسم مي تواند بر روي آن قرار بگيرد. يکي ازاين دو نقطه غير ممکن بوده و گيرنده GPS داراي متدهاي رياضي مي باشد که قادر است موقعيت غير ممکن را حذف نمايد. يک گيرنده GPS موقعيت مکاني را با استفاده از روشي بنام برد ماهواره اي تخمين مي زند. يک گيرنده GPS هميشه مي تواند معين کند که پديده ها کجا قرار دارند، مشروط بر اين که دو نمونه کليدي از اطلاعات موجود باشد ]27[:
* فاصله بين گيرنده و هر ماهواره )حداقل 4 ماهواره يا بيشتر(
* موقعيت کامل هر يک از ماهواره ها در فضا

شکل(2-7)-استفاده از موقعيت ياب جهاني با استفاده از تلفن هاي همراه هوشمند
2-2-8-3-بعضي از کاربران اصلي GPS عبارتند از
* سرويس هاي اورژانس، مانند آتش نشاني، آمبولانس در تعيين موقعيت افراد آسيب ديده.
* پي گيري وسايل نقليه، مانند نگهداري و پي گيري کاميونها، قطارها، اتوبوسها و غيره.
* هوانوردي، خلبانان از آن براي راهبري هواپيماها استفاده مي کنند.
* کشاورزي، کشاورزان از GPS براي کنترل بهتر محصولاتشان استفاده مي کنند.
* جمع آوري داده هاي GIS شهرها براي موقعيت سرويس هايشان مانند خطوط نيرو و لوله کشي آبها در خيابانها از آن استفاده مي کنند.
* در هدايت وسايل نقليه با استفاده از GPS براي رسيدن به مقصد، بدون نياز به نقشه.
* گردشگران و کوهنوردان از آن استفاده مي کنند تا مسير خود را پيدا کنند. ]30[،]34[
مي توان يک اتومبيل را با يک سيستم نمايشگر ويدئويي در داشبورد آن تصور کرد. شکل (2-7). در حال حاضر رديابي وسيله نقليه يکي از کاربرد هاي در حال رشد GPS مي باشد. تجهيزات GPS در ناوگان وسايل نقليه، سيستم هاي حمل و نقل عمومي، کاميون هاي حمل بار استفاده مي شود، حتي پيک هاي خدماتي از اين گيرنده ها براي نشان دادن موقعيت خود در تمام مواقع استفاده مي کنند. GPS در نجات زندگي نيز کمک مي کند، بيشتر واحدهاي پليس، آتشنشاني و خدمات اورژانس (اضطراري) پزشکي از گيرنده هاي GPS در ماشين هاي خود جهت تعيين نزديک ترين مرکز اورژانس که بتواند سريع ترين واکنش ممکن را نسبت به وضعيت زندگي يا سلامتي نشان دهد، استفاده مي کنند.
2-2-8-4-استفاده از GPS تلفن همراه در کنترل ترافيک
در يک تحقيق که محققان دانشگاه کاليفرنيا و شرکت نوکيا 32آن را انجام دادند، طى آن شهروندان بوسيله فناوري GPS از ترافيک بزرگراه ها مطلع مي شدند؛ محققان کارايى استفاده از تلفن هاى همراه مجهز به GPS را جهت کنترل وضعيت ترافيک، با حفظ حريم خصوصى کاربران، مورد آزمايش قرار دادند. در اين آزمايش، يکصد خودرو در يکى از بزرگراه هاى بين ايالتى آمريکا در مسيرى حدود ده مايل، به مدت 3 ساعت تردد کردند. هر خودرو مجهز به يک گوشى موبايل نوکيا N95 به همراه نرم افزارى است که در فواصل زمانى مشخص، سرعت خودرو مربوطه را از طريق GPS به سرورهايى که از اين طريق روند ترافيک را محاسبه و پيش بينى مى کنند، ارسال مى نمايد.
وجود يک سيستم رديابى مستقل، به مرکز دريافت پيام ها اجازه مى دهد که موقعيت هر خودرو را ارزيابى نموده و از امنيت رانندگان نيز اطلاع حاصل نمايد. با استفاده از اطلاعات ارسالى از GPS ها مىتوان سرعت آتى و زمان تردد خودروها را پيش بينى نمود و در نتيجه وضعيت واقعى ترافيک را کاملا تحت کنترل داشت. در حال حاضر وضعيت ترافيک با استفاده از حسگرهاى موجود در خيابان ها، رادارها و دوربين هاى کنارجاده ها کنترل مى گردد. يکى از مشکلات اين روش، بالا بودن هزينه نصب و نگهدارى سيستم ها و تجهيزات مربوطه است که سبب محدوديت مناطق تحت پوشش آنها گرديده است. بنا به اظهارات يکى از مديران پروژه مذکور، دسترسى به شبکه گسترده اى از تلفن ه
اى همراه در مسير جاده ها بدون شک منجر به کاهش هزينه هاى آژانس هاى حمل و نقل جهت دستيابى به اطلاعات ترافيکى خواهد شد. به علاوه اين روش به رانندگان اجازه مى دهد که به آسانى با استفاده از تلفن هاى همراه بتوانند مسير خود را با اطمينان کامل انتخاب نمايند.
سيستم هاى مبتنى بر GPS قادرند تنها با اختلاف چند متر، محل دقيق خودرو را شناسايى نموده و سرعت آن را نيز محاسبه نمايند. با توجه شکل (2-8) افزودن گوشى هاى تلفن همراه مجهز به GPS به سيستم کنترل ترافيک نه تنها به تهيه اطلاعات ترافيکى در مسيرها و معابر شهرى کمک مى کند، بلکه در مورد هشدار خطرات جاده اى و احتمال کاهش تصادفات نيز بسيار موثرخواهد بود. چنين سيستم هايى به طرق مختلف قادر به جمع آورى اطلاعات مى باشند که از آن ميان مى توان به سنجش قدرت سيگنال هاى ارسالى، اشاره نمود؛ هر چند براى اولين بار است که در چنين مقياس وسيعى از گوشى هاى هاى موبايل مجهز به، GPS جهت تامين اطلاعات ترافيکى با در نظر گرفتن فاکتورهايى چون هزينه پهناى باند و تامين امنيت حريم خصوصى کاربران، استفاده مى شود. محققان معتقدند هر چند کاربران گوشى ها قادرند اطلاعات مربوط به سرعت و موقعيت خود را هر سه ثانيه يک بار ارسال نمايند، اما در حالت کلى يک سيستم کنترل ترافيک کارا و استاندارد نبايد نياز به ارسال چنين حجم اطلاعاتى را که در اختيار داشتن پهناى باند عظيمى را نيز طلب مى کند، دارا باشد.

شکل(2-8)-کاربر در حال استفاده از نرم افزارهاي موقعيت ياب جهاني
2-2-9-سامانه يکپارچه کنترل ترافيک SOTM
سامانه يکپارچه کنترل ترافيک SOTM 33جهت کنترل پوياي ترافيک شهري طراحي شده است. بديهي است چنين سامانه اي بايد به اطلاعات ترافيکي تمام نقاط شهر بطور همزمان دسترسي داشته باشد تا بتواند سياست هاي صحيح ترافيکي را در شبکه ترافيک شهري اعمال نمايد. از سوي ديگر ارائه خدمات ترافيکي به شهروندان هدفمند و در راستاي کنترل و مديريت ترافيک صورت مي پذيرد تا از ازدحام هاي احتمالي که ممکن است در شبکه شهري بوجود آيد جلوگيري شود]12[.
از جمله مهمترين ويژگي هاي SOTM مي توان به: 1) استفاده از شبکه موبايل بعنوان در دسترس ترين شبکه ارتباطي براي شهروندان. 2) استفاده از تلفن همراه شهروندان بعنوان در دسترس ترين واسط ارتباطي با شهروندان و 3) يکپارچه سازي سامانه ارائه خدمات ترافيکي شهري اشاره نمود]11[.
در ذيل به معرفي برخي از خدمات ارائه شده در سيستم هاي حمل و نقل هوشمند و SOTM مي پردازيم.
* افزايش ايمني در تقاطع ها: حسگرهاي نصب شده در تقاطعاتي که از قبل به عنوان نقاط حادثه خيز تردد عابرين پياده شناسايي شده اند، حضور عابرين پياده در عرض تقاطع را به اطلاع مرکز کنترل ترافيک و از آن طريق به اطلاع رانندگان در مسير حرکت مي رساند تا از ترمزها و توقف هاي ناگهاني و احتمال تصادف خودروها با عابرين پياده يا ساير خودروها کاسته شود.
* افزايش ايمني در موارد خاص: اين خدمات جهت افزايش ايمني در زمان وقوع شرايط و حوادث خاص ارائه شده است به عنوان مثال طي وقوع شرايط يخبندان و لغزندگي جاده که توسط سنسورهاي سطح روسازي در مسير گزارش شده است از طريق مرکز کنترل به اطلاع خودروهاي واقع در معبرخواهد رسيد.
* افزايش ايمني در قوس ها: در اين سيستم ها با توجه به ديد کم و سرعت بالاي خودروهاي خط سرعت قبل از قوس، رانندگان بدون پيش آگاهي و کاهش سرعت موفق به توقف کامل خودرو خود نخواهند شد. لذا توقف خودرو بلافاصله بعد از قوس، بوسيله حسگرهاي الکتريکي واقع در معبر به مرکز کنترل، اطلاع داده مي شود. پس از پردازش سريع اطلاعات، توقف ناخواسته خودرو و محل دقيق آن در اختيار رانندگان در مسير قرار مي گيرد.
* درخواست موج سبز: با استفاده از اين سرويس، مي توان حرکت واحد هاي سيار پليس، آتش نشاني و آمبولانس را در مسيرهاي شهري، تسهيل نمود. بعنوان مثالي از شيوه عملکرد اين سرويس، پس از درخواست يک واحد سيار پليس براي موج سبز و ارسال نمودن اطلاعات مورد نياز SOTM مانند کد شناسايي، مبدا و محل تصادف، بخش مديريت و کنترل ترافيک، سياست هاي خود را در جهتي تنظيم مي نمايد که کمترين بار ترافيک به مسير انتخابي واحد سيار پليس اضافه شود]5 [.
2-2-10-مخابرات اطلاعات
اطلاعات جمع آوري شده از شبکه هاي حمل و نقل توسط منابع ثابت مانند شناسگرهاي حلقوي و CCTVرا مي توان از طريق ابزارهاي ارتباطي ثابت يا متحرک به مراکز عملياتي ارسال کرد. در مورد وسايل نقليه، به مخابرات سيار نياز است. به اين ترتيب اطلاعات کسب شده از وسيله نقليه توسط منابع سيار مانند گشت هاي هوايي و خروجي حاصل از پردازش اطلاعات داخل وسيله نقليه و هماهنگ کننده هاي GPS از طريق بي سيم يا وسايل ارتباطي سيار به مرکز عمليات ارسال ميشود. پارامترهاي ترافيکي بدست آمده از شناسگرهاي ترافيک از طريق کابل مسي با پهناي باند کم (خطوط تلفن) يا شبکه بي سيم با پهناي باند کم (مانند packet radio) ارسال مي شوند. زيرا پارامترهاي ترافيکي فقط چند بيت در واحد زمان را شامل ميشوند. بر عکس تصاوير زنده ويدئويي مي توانند شامل بيت هاي زياد اطلاعات در هر واحد زمان باشند و از اين رو نيازمند سيستم مخابراتي با پهناي باند بالا مانند کابل هاي کواکسيال و فيبرهاي نوري هستند. به اين ترتيب پيش از آنکه اطلاعات به مرکز مديريت ترافيک ارسال شود پردازش اطلاعات براي تبديل تصاوير دوربين هاي ويدئويي به پارامترهاي ترافيکي معمولا در محل صورت مي گيرد] 14 [.
2-2-11-توزيع اطلاعات
مسئولين دولتي م
ي توانند ترافيک و ساير اطلاعات مرتبط از قبيل جاده، فضاي موجود براي پارک وسيله نقليه و غيره را براي افزايش کارايي حمل و نقل، امنيت و کيفيت زيست محيطي اعلام کنند. بخش خصوصي مسئول اطلاع رساني نيز، اطلاعات مشابه را اعلام مي کند و سود خود را از طريق آگهي و يا دريافت هزينه از کاربران به دست مي آورد. در چنين مواردي ارزش اطلاع رساني ترافيک از طريق سفارشي کردن اطلاعات افزايش مي يابد و به دليل تجاري، اين ارزش مي تواند با ساير خدمات اطلاع رساني (سرويس پيجينگ ) همراه شود]14[.
دو روش براي اعلام ترافيک و ديگر اطلاعات مربوط وجود دارد :
* ترمينال هاي ثابت
* ترمينال هاي سيار
ترمينال هاي ثابت که در شبکه هاي حمل و نقل مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتند از:
o تلفن معمولي
o راديو
o تلويزيون
o کامپيوتر روميزي
o دستگاه فکس
o کيوسک اطلاع رساني
o تابلوهاي متغير خبري
و ترمينال هاي سيار شامل موارد زير مي شوند:
o راديوهاي سيار مخصوص
o تلفن همراه
o کامپيوتر کيفي
o پيجر
o ابزارهاي ديجيتالي دستي

همان طور که در شکل(2-9) نشان داده شده است تابلوهاي متغير خبري موسوم به VMS 34يا CMS 35 که همان تابلوهاي اطلاع رساني هستند و يا پيام هاي متغير محدوديت سرعت که آن ها نيز در همين شکل نشان داده شده اند، بر اساس تغييرات ترافيک مجاور شناسگر نصب شده در مسير، براي پيش آگاهي دادن به رانندگان درباره خطرات و يا اعلام ظرفيت پارکينگ ها، اطلاعات اين تابلوها تغيير مي کند. اغلب اوقات اين پيام ها، که به شکل اطلاعات کد شده هستند، از سوي مرکز مديريت ترافيک طبق برنامه از پيش تعيين شده و از راه دور تغيير مي کنند و مرکز مديريت کنترل ترافيک براي اطمينان از صحت اين علائم و پيام ها، بر آن ها نظارت مي کند. اين تابلوها از يک صفحه مغناطيسي يا منشورهاي چرخشي يا تجهيزات نوري الکتريکي مانند فيبر هاي نوري، ماتريس لامپ يا ديود هاي نوراني ساخته شده اند.

شکل(2-9)-تابلوهاي اطلاع رساني در جاده ها
پيام هاي VMS بدون پرداخت هيچ گونه هزينه اي، در دسترس تمام رانندگان در بزرگراه ها قرار ميگيرد. ابزار رو به رشد ديگر براي اعلام اطلاعات حمل و نقل در بخش شبکه، اينترنت است.
شکل (2-10) نقشه ترافيک ايالت واشنگتن آمريکا را نشان مي دهد که از طريق اينترنت براي تمامي کاربران قابل دسترس است. در زمان حاضر ده ها ميليون کاربر در سراسر جهان با دسترسي به کامپيوتر يا کيوسک اطلاع رساني مي توانند در تعامل و استفاده از اينترنت، اطلاعات دقيق و لحظه به لحظه در مورد ترافيک و حمل و نقل عمومي را در بسياري از شهرها براي برنامه ريزي قبل از سفر به دست آورند. توسعه بيشتر ارتباطات بي سيم کامپيوترهاي همراه اينترنت، دسترسي به شبکه جهاني اينترنت را براي اطلاع رساني به راننده هنگام سفر امکان پذير مي سازد.

شکل (2-10)-نقشه ترافيکي ايالت واشنگتن آمريکا
يکي ديگر از روش هاي دريافت اطلاعات مربوط به ترافيک توسط رانندگان وسايل نقليه استفاده از راديوهاي داخل خودرو با امواج FM و AM است. اما به دليل رقابت بين برنامه هاي راديويي در مورد زمان پخش، اطلاع رساني ترافيک معمولا در ساعات زماني خاصي از راديو پخش مي شود. با استفاده از فناوري هاي جديد، فرستنده هاي راديو مشاور بزرگراه به منظور اطلاع رساني به راننده مطابق با شرايط


دیدگاهتان را بنویسید