（计算机科学与技术专业论文）基于短消息平台的智能交通信息发布系统的研究与设计.pdf

p - 北京邮i 乜人学硕i j 学位论文 声明 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不 包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人签名： 压垄羞： 日期：出生：至：竖： 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论 文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：压盘蕴 一 日期： 出2 芝：墨：! 篁 导师签名： 玉盈滋 日期：丝2 垒：三：2 篁 、艺，p p 、 一 北京邮i 【1 人学硕l ：学位论文 基于短消息平台的智能交通信息发布系统的研究与设计 摘要 随着经济的发展，交通压力是大中城市面临的严重问题，传统的 道路扩建已经不能缓解车辆增长造成的交通拥堵。智能交通系统i t s ( i n t e l l i g e n tt r a n s p o r ts y s t e m ) 是以缓和道路堵塞和减少交通事故， 提高交通使用者的方便、舒适为目的，利用交通信息系统、通信网络、 定位系统和智能化分析与选线的交通系统的总称n 1 。因此，建立完善 的交通信息发布系统，使大众在已知路网下选择出行方式、管理者和 决策者设置管制措施是i t s 的主要目标。 目前，城市智能交通建设已经取得显著进展，实时交通信息发布 系统随处可见，交通诱导屏、交通广播、公交移动传媒播报等已经成 为驾驶者行驶过程中不可或缺的选路依据。但这些信息需要驾驶者在 行驶过程中获得，对于决策没有更好的前瞻性，而且建设、维护成本 相对较高；同时，随着通信网络的发展，s m s 短消息业务正在得到 广泛的应用，运营商可以通过短消息平台向用户提供丰富的增值业 务，其建设、维护相对简单。因此，需要研究和设计出一种基于短消 息平台的新的城市智能交通综合信息发布系统。 本文从服务提供商s p ( s e r v i c ep r o v i d e r ) 的角度分析了短消息平 台的功能需求，按照从整体设计到技术实现对各个功能进行了研究。 首先，在研究了智能交通信息系统结构的基础上，从宏观上提出i t s 短消息平台能够满足的基本功能，根据功能需求设计详细的服务内 容。其次，设计了系统平台的整体架构，根据功能划分层次模块。短 消息网关i s m g 和短消息平台i t s 之间的数据交互是系统平台的研究 重点，不同的功能模块在提供相应服务时采用不同的数据处理流程， 为了实现能够适应多种运营商网关协议的短消息平台，本文在分析了 短消息实体协议的共性后，结合移动网关通信协议c m p p ( c h i n a m o b i l ep e e rt op e e rp r o t o c 0 1 ) 的格式定义了消息接口和内容。接下来， 对保证系统实时性和人性化设计的关键技术进行研究，包括：短消息 平台数据收发存储后的多线程处理方式；系统对处理线程的管理机 制；结合多线程和多级数据库缓冲池的数据处理方式；用户数据解析 后的模糊匹配处理。第三，完成相关数据库表及表关系的初步设计， 实现短消息平台数据持久化，用以业务统计、鉴权、资费管理、用户 基十矩消息、r - 台的智能交通信息发布系统的研究j 设计 发、信息接收和发送。最后，对系统容量和处 试，以满足实际应用的需要。 ( i t s ) ，g s m ，短消息实体协议，模糊匹配 l i q 1 噜 北京邮电人学硕l ：学位论文 i n v e s t i g a t i o na n dd e s i g no fu r b a ni n t e l l i g e n t t r a n s p o r ti n f o r m a t i o nd i s t l u b u t i o ns y s t e m b a s e do ns h o r tm es s a g ep l a t f o r m a b s t r a c t 晰t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to f e c o n o m y , t h eh i g ht r a f f i cp r e s s u r eh a s b e e nas e r i o u sp r o b l e mf a c e db yl a r g ea n dm i d d l es i z ec i t i e s t h e t r a d i t i o n a lw a yo fr o a d se x t e n s i o nc a nn o tr e d u c et h et m 衔ci a n lc a u s e d b yv e h i c l eg r o w t h i t s ( i n t e l l i g e n tt r a n s p o r ts y s t e m ) a i m sa tr e l a x i n gt h e t r a f f i cj a m , r e d u c i n gt r a f f i ca c c i d e n t sa n di m p r o v i n gc o n v e n i e n c ea n d c o m f o r tb yu s i n gt r a 艏ci n f o r m a t i o ns y s t e m , c o m m u n i c a t i o nn e t w o r k l o c a l i z a t i o ns y s t e ma n di n t e l l i g e n ta n a l y z e ra n d s e l e c t o r c o n s e q u e n t l y , i ti so n eo ft h eb a s i cf u n c t i o n so fi t st od i s t r i b u t ei n f o r m a t i o nf o r p e o p l e c h o o s et r a v e lm o d ea n d g o v e r n o r st os e t u pt r a f j f i cc o n t r o ls t r a t e g y a tp r e s e n t ，t h eu r b a ni n t e l l i g e n tt r a n s p o r tc o n s t r u c t i o nh a sm a d e r e m a r k a b l ep r o g r e s s ，a n dr e a l t i m et r a m ci n f o r m a t i o nd i s t r i b u t i o n s y s t e m sa r ew i d e l yd e p l o y e d t m f i l ev m s ，t r a 伍cr a d i oa n dm o b i l e m e d i ab r o a d c a s to nb u s e sa n ds o o nh a v eb e c o m et h ei n d i s p e n s a b l e d r i v e r s b u tt h i si n f o r m a t i o nc a no n l yb ep r o v i d a b l eo nt r i p i tc a nn o t f o r e c a s tr o a dc o n d i t i o nf o rd e c i s i o n m a k e r se f f e c t i v e l y m o r e o v e r , t h e c o s t so fi t se s t a b l i s h m e n ta n dm a i n t e n a n c ea r eh i g h m e a n w h i l e w i t ht h e d e v e l o p m e n to fc o m m u n i c a t i o nn e t w o r k ，s m sm e s s a g es e r v i c e sa r e w i d e l yu s e d t h en e t w o r ko p e r a t o r sc a l lp r o v i d ea b u n d a n tv a l u e a d d e d s e r v i c e s b yu s i n g s h o r tm e s s a g ep l a t f o r m ，t h ee s t a b li s h m e n ta n d m a i n t e n a n c ec o s t so fw h i c ha r em u c hl o w e r s o i ti s n e c e s s a r yt or e s e a r c h a n dd e s i g nan e wu r b a ni n t e l l i g e n tt r a n s p o r ti n f o r m a t i o nd i s t r i b u t i o n s y s t e mb a s e do ns h o r tm e s s a g ep l a t f o r m t h i sp a p e ra n a l y z e st h ef u n c t i o nr e q u i r e m e n to ft h es h o r tm e s s a g e p l a t f o r mi nt h ep e r s p e c t i v eo fs p ( s e r v i c ep r o v i d e r ) a n ds t u d i e st h e p l a t f o r m f u n c t i o n sf r o mo v e r a l l d e s i g n t ot e c h n i c a ld e t a i l so f 北京i i i i i t 人学硕l ：学位论文 i m p l e m e n t a t i o n f i r s t l y , t h i sp a p e rd e s c r i b e st h eb a s i cf u n c t i o n so fi t s s h o r tm e s s a g ep l a t f o r ma f t e rs t u d y i n gt h ec o n t e x to fi n t e l l i g e n tt r a n s p o r t i n f o r m a t i o ns y s t e m s e c o n d l y , s y s t e ma r c h i t e c h t u r ei sd e v e l o p e da n dt h e f u n c t i o nh i e r a r c h yi sc r e a t e d d a t ai n t e r a c t i o nb e t w e e ns h o r tm e s s a g e g a t e w a yi s m ga n ds h o r tm e s s a g ep l a t f o r mi t si st h ek e yp o i n to f t h e r e s e a r c h w h i l ep r o v i d i n gs e r v i c e s ，e a c hf u n c t i o nm o d u l eu s e si t so w n d a t ap r o c e s s i n gf l o w s t oe n s u r et h es h o r tm e s s a g ep l a t f o r ma d a p t a b i l i t y o fv a r i o u so p e r a t o r s g a t e w a yp r o t o c o l s ，t h ep a p e rd e f i n e st h ei n t e r f a c e s a n dc o n t e n t so fm e s s a g e sa f t e ra n a l y z i n gt h eg e n e r a lc h a r a c t e r so fs h o r t m e s s a g ee n t i t y p r o t o c o l sa n dt h ef o r m a to f m o b i l e g a t e w a y c o m m u n i c a t i o np r o t o c o l sc m p p ( c h i n am o b i l ep e e rt op e e rp r o t o c 0 1 ) t h e n ，t h i sp a p e rr e s e a r c h e st h ek e yt e c h n i q u e s ，w h i c hm a k et h es y s t e m r e a l - t i m ea n du s e r - f r i e n d l y , i n c l u d i n gm u l t i t h r e a dp r o c e s s i n ga f t e rs h o r t m e s s a g e sr e c e i v i n ga n dd i s p a t c h i n g ，t h em a n a g e m e n tm e c h a n i s mf o r p r o c e s s i n gt h r e a db ys y s t e m ，d a t ap r o c e s s i n gw i t hm u l t i - t h r e a d a n d m u l t i s t a g ed a t a b a s eb u f f e rp o o l ，f u z z ym a t c h i n ga f t e ru s e rd a t ap a r s i n g t h i r d l y , t h i sp a p e rd i s c u s s e st h ed e s i g no fr e l a t e dd a t a b a s e t a b l ea n dt a b l e r q r q 北京邮l 【1 人学颁l ：学位论文 目录 第一章 绪论l 1 1 研究背景1 1 2 智能交通系统概述一2 1 2 1 智能交通发展现状及未来2 1 2 2 智能交通信息系统结构及作用3 1 3 国内外研究状况4 1 3 1 国外有关研究概述4 1 3 2国内有关研究概述5 1 4 课题来源6 1 5 论文主要研究内容7 1 6论文主要创新点8 1 7 论文组织结构。8 第二章g s m 网络简介l o 2 1 g s m 短消息系统网络结构。1 0 2 1 1 术语定义1 0 2 1 2 短消息信息服务的发展1 0 2 1 3g s m 网络系统结构1 l 2 1 4 短消息业务分类1 4 2 2 短消息实体协议1 7 2 2 1 接口通信协议简介一1 7 2 2 2 协议栈l7 2 2 3 c m p p 原语定义1 8 2 2 4 通信连接s k e t 长连接方式l8 2 3本章小结1 9 第三章i t s 短消息平台系统设计与实现。2 0 3 1 i t s 短消息平台系统概述2 0 3 1 1lt s 短消息平台系统需求分析2 0 3 1 2 短消息平台服务说明2 l 3 2 r r s 短消息平台系统设计2 4 3 2 - 1 系统架构设计及模块划分2 5 3 - 2 2 数据处理流程设计3l 3 2 3 接口及消息定义3 5 3 3 i t s 短消息平台关键技术设计4 3 3 3 1 短消息处理方案的选择与分析4 3 3 3 2 数据处理线程结构设计与实现4 4 3 3 3 短消息收发队列及处理过程设计与实现4 5 3 3 4 数据库缓冲池及共用缓存设计与实现4 7 3 3 5 模糊查询模块设计与实现4 8 3 4数据库设计5 3 3 5系统测试5 7 3 。5 1 模糊查询模块容量测试5 7 3 5 2 系统处理速度测试5 8 v 北京i i l l i u 人学硕i ：学位论文 3 6 本章小结5 8 第四章总结与展望5 9 4 1 论文总结5 9 4 2 问题及展望6 0 参考文献6 2 致谢6 4 攻读学位期间取得的学术成果6 5 - 北京邮l 色人学烦i ：学位论文 1 1 研究背景 第一章绪论 信息发布系统是智能交通系统i t s ( i n t e l l i g e n tt r a n s p o r ts y s t e m ) 的信息 服务承载平台，是i t s 的重要组成部分。它具有i t s 信息平台与外界物理( 逻 辑) 连接、数据传输、信息发布等通信和业务( 包括应用信息的加工) 功能，是 信息数据库的基础数据信息的应用服务体现。它可为最终用户的使用和增值业务 服务商提供基本的交通信息( 包括静态信息和实时动态信息) 、地理信息和业务 信息“1 ，实现交通管理的智能化、信息化，以缓解交通拥挤、降低交通事故发生 率，提高道路通行能力。 现有的信息发布方式和通信技术手段是多种多样的，如广播电视方式、移动 通信方式、可变情报板方式、互联网发布方式等 3 1 0 依托什么通信网络，特别是 采用什么通信手段实现人、车、路通信的问题，业务分类、信息量、通信速率及 信道带宽问题，大数据量的实时信息发布通信通道及通信模式问题，都是目前亟 待解决的技术问题t 2 l 。 城市越来越快的车辆增长速度，使得交通拥堵的问题日渐严重，这就使实时 交通信息发布系统的建设越来越紧迫。对于一个普通的市民来讲，每天上班走 1 0 公里的路程要花1 个小时的时间，他最关心的就是交通拥塞的信息。交通拥 塞信息对用户来讲有两个作用：一个是根据这个信息来决定出行路线；第二是要 绕开这个拥堵路线来重新安排他的行程和出行计划。这个信息源首先要求是实时 的，其次传输渠道是通过无线网络，同时还要有好的终端设备。 目前，基于浮动车的道路交通信息采集系统已经广泛应用于各大城市，例如， 广州市9 0 以上的出租车都用到了智能交通的信息化服务，都安装了g p s 定位装 置。通过智能交通服务平台，通过信息的无线传送，可以实时知道车辆的相关情 况，掌握整个市区的交通状况，平台将采集到的数据经分析计算后以通俗形象的 文字、图片描述发送到用户手机上，将为市民的工作生活带来极大的便利。 与大众出行相关的公众信息的主要发布内容包括提供给交通使用者的静态 交通信息( 如公交线路、公交站点、公交换乘) 和动态信息( 如路况信息、公交 到站信息、停车场信息、优选路线) 等。这些信息发布的特点是： 实时性：所谓“实时 ，就是及时采集、处理和发布，采集时间间隔一般在 3 0 s 2 m i n 之间，发布时间在5 m i n l o m i n 之间。 移动性：信息发布的接收对象可通过手持设备、移动终端、车载终端来接 备以及工具使驾驶者在驾驶过程中做出更好更安全的决策，与自动车载安全系统 结合使用，可以明显的增强预防或者减轻碰撞。对机动性、效率、运输成本和安 全做出动态的策略，实现高效的能源和货物的运输。 交通信息发布系统，主要作用是交通诱导，即应对大量交通参与者导致局部 交通堵塞的很好的解决措施，交通诱导系统的作用和效果正在越来越被人们重 视。 2 北京邮i 乜人学顾i ? 学位论文 1 2 2 智能交通信息系统结构及作用 智能交通系统i t s 是将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子控制技术 及计算机处理技术与先进的行政管理手段结合起来，使其有效的综合运用于交通 运输的服务、控制和管理，以提高综合交通运输效率，其中一个关键的方面，就 是要建立交通信息系统，信息技术的发展使得整个交通运输系统将发生巨大的变 化，交通参与者由传统的凭经验、随即出行逐渐转变为在已知路网运行状态条件 下理性的自主选择，从而为交通的有序化奠定了基础，路网的通行能力也将大大 提高 1 。交通信息服务系统结构如图1 - 1 所示。 图卜l 交通信思服务系统结构图 交通状况信息探测采集是整个交通信息系统的感知器，相当于人的“眼睛 ， 它通过各种交通信息采集装置将路面上的信息采集并传送到信息处理部门、它直 接关系到诱导系统的实用性，可以通过电话报警采集交通状况信息，并将安装在 固定路口的卡口、监控中的视频信息传输到指挥调度中心，进行交通流统计，再 配合各种地感线圈的车流量信息及速度信息来控制信号配时，并且可以充分利用 遍布城市的出租车和警用车辆，在它们上面安装采集设备，并将这些车辆作为信 息采集的工具。 信息的汇总处理部分是整个信息系统的核心技术，相当于人的“大脑”，对 采集来的信息通过计算机程序筛选处理，配合交通信息平台、g i s 电子地图、交 通疏导的决策支持等综合信息处理，分析得出整个交通的动态交通流分布状况和 交通管理的预警信息，最后形成一目了然的诱导信息。根据信息的来源和使用状 况及对象的不同，大致可将诱导信息分为三类：通用信息，是指为避免交通事故 的发生而从管理上做出的一些规定和提示信息，如道路的限速信息、警示信息、 气象信息等；人工诱导信息，是指通过交通管理者或者交通参与者反馈的一些有 第一章绪论 关交通的信息，如交通事故、交通管制、道路施工、交通拥堵、突发事件等；自 动诱导信息，是指系统根据自动探测获取的交通状况信息，按预先的算法生成的 交通预警信息，如流量过载信息、车位满额信息等。 信息发布系统是交通信息系统的三大部分之一，它可以为广大交通参与者服 务，通过诱导出行而达到交通流动态调控的目的，从而实现道路网始终处于最佳 运营状态。其发布手段及途径呈现多元化。首先可以采用较为传统的方式，如交 警疏导、v m s 信息发布、交通广播等，而随着通信技术的不断发展，目前也可采 用短信平台、手机、网站等实现交通诱导信息的发布，在一些装载了车载导航终 端的车辆上，还可以靠此提供实时信息服务。当道路发生拥堵等事件时，交通部 门可通过各种手段发布诱导，“提前 调节交通流，还可利用流动交通巡逻车上 的车载动态信息板发布信息。 1 3 国内外研究状况 1 3 1 国外有关研究概述 近年来，许多发达国家投入了大量的人力、物力和财力对先进的交通信息系 统进行研究、试验和开发。其中代表性系统有欧洲的s o c r a t e s 、e u r o a c o u t 、 t r a f f i c m a s t e r 、美国的t r a v t e k 、a d v a n c e 、f a s t t r a c 、日本的v i c s 和a t i s 。 以上各系统的信息有限，服务对象单一化。例如，t r a v t e k 是以行驶中的车 辆为服务对象，t r a f f i c m a s t e r 是高速公路使用的系统等等。这种系统不能满足 广大用户在信息化时代对多种信息的需求“1 t m c 技术在欧洲经过2 0 年左右的发展，已经成熟并实现商用。1 9 8 4 - 1 9 9 0 年，欧洲广播联盟( e b u ) 制定了一系列数字广播系统欧洲规范，即r d s 。各国纷 纷开设r d s 广播业务，其成功的应用之一就是r d s t m c 。这需要一个嵌有t m c 卡 的特制无线电接收机，卡里含有具体路线信息，能即时接收交通信息。开车人进 入其他国家时，自动跳转到下一个t m c 电台。 t m c 信息可以利用无线通信技术( 包括g s m g p r s 、f m 无线调频系统、数字 广播等) 来播报实时交通消息，帮助驾驶员拥有一双可以看透交通的“慧眼。 借助于t m c 接收设备( 通常是车载及便携式导航设备或装有导航软件的智能手 机) 向驾驶员提供动态的交通路况信息，帮助驾驶员随时修正原有行驶路线，并 实时计算出一条新的行驶路线以尽可能避免拥堵和事故。 欧洲是世界上智能交通系统( i t s ) 研究领域的三大基地之一。法国从2 0 世 纪8 0 年代开始研究和应用通过多种方式，包括交通信息广播频道( r a d i od a t a s y s t e m t r a f f i cm e s s a g ec h a n n e l ，r d s t m c ) 、可变情报板( v m s ) 、车载系 4 北京邮1 1 1 人学硕l ：学位论文 统、互联网以及移动终端等，进行交通信息的发布。其中通过移动终端( 主要是 手机) 最灵活最便捷，是最能针对出行者的需求提供个性化服务的发布方式。 在法国有v t r a f i c ，i n f o t a f i c ，m a p p u ，s y t a d i n ，v i a m i c h e l i n 5 个主要的 旅客信息服务提供商。通过手机主要是以短信( s m s ) 和上网( w a p 以及i - m o d e ) 两种形式来实现信息的发布。基于手机终端，也同样有语音方式。但是语音方式 在本质上如同传统的电话。短信则包括基本的传递文字信息的s m s 、加强型的 e s m s 以及可以传递多媒体信息的m m s 。短信的传输速度基本上能够满足旅客需 求，但是信息量有限；文字信息表述也受到限制，而且主要是以问答的行驶与用 户进行信息交换。然而对于简单的信息，比如行程时间、公交等候时间、突发事 件报告等，短信还是有效且实用的。并且，短信是“p u s h 类型信息服务主要的 实现方式，为定制用户定时或不定时的发送信息，非常方便实用5 1 。 从法国的实例可以看到，法国政府部门、私营交通部门等机构所采集掌握的 基础数据的共享性比较高，和多个服务提供商之间都有合作。而各个服务提供商 也都和3 个主要的通信网络运营商之间有合作，将服务提供给所有的手机用户。 从采集基础数据，到将数据处理成交通信息，最后将旅客信息包装成信息服务， 各个部门的分工合作比较明确。在将旅客信息包装成信息服务方面，服务提供商 做了大量的工作，而通信网络运营商也在营销方面起到了很好的作用。 日本作为国际上交通信息服务的典型，其动态交通信息服务用户接近4 0 0 0 万，其中v i e s 系统用户接近3 0 0 0 万，v i c s 系统能够提供实时的，免费的动态 交通信息。面对庞大的用户群体，日本于2 0 0 6 年启动了下一代道路服务系统， 包括车载信息系统和路侧集成系统的开发与试验，该项目名称为“智能道路计划 ( s m a r t w a y ) 一，设立了由政府部门和企业共同参加的开发计划，并将s m a r t w a y 作为国家政策予以实施，其核心是通过先进的通信技术，将道路与车辆链接成为 一个整体，车辆既是信息的应用者，也是信息的提供者，2 0 0 7 年开始，s m a r t w a y 开始测试，2 0 0 9 年3 月，完成大规模测试后，开始在3 个都市区域部署应用， 如果该系统能够投入大规模应用，将对汽车、通信设备等行业产生较大的影响。 1 3 2 国内有关研究概述 我国智能交通发展的特点体现在大型活动智能交通服务、电子不停车收费 ( f , t c ) 、车载导航业发展等多个方面。 为奥运会提供服务的北京市智能交通系统，是目前国内规模最大的智能交通 通信管理系统，不但实现了对大范围交通状况宏观的把握，而且做到了对车辆和 人员的精细化管理，实现了对社会交通与奥运交通周密组织与协调，有效保证了 赛时交通安全、有序、顺畅。目前，上海正在进行世博会智能交通系统建设，将 5 第一章绪论 在2 0 1 0 年向世界展示中国在智能交通领域的最新成果。 广州是中国珠三角地区的中心城市，是广东省的政治经济文化中心，也是华 南地区的交通枢纽。广州市积极落实省委建设全省首善之区的决策方针，加快城 乡信息化发展，推进政务、产业、商务、生活数字化和网络化，努力构建信息社 会、信息广州。近年来，广州市交委大力推进广州交通行业的信息化建设，与广 州移动共同开发了广州出租车综合管理系统、广州公交车监控调度系统等智能交 通项目的建设，取得了丰硕成果，交通信息服务产业初具规模。 广州智能交通信息产业同盟形成，将有助于把移动信息化技术融入到智能交 通项目中。目前，交通信息化建设中已经渗透于集g p s 定位、g p r s 传送行车数 据、数据挖掘、移动信息发布平台等于一身的移动信息化技术，实现了车辆监控 调度、电子站牌、防盗防抢和电召服务等功能，已覆盖了广州1 5 0 0 0 辆出租车、 5 0 0 0 多辆公交车、3 0 0 多电子站牌和2 0 0 条公交线路。这些项目所取得的阶段性 成果为广州交通信息化、智能化奠定了坚实的基础，广州“智能交通 正阔步走 到全国同行的前列。 智能交通信息产业同盟促进“广州实时交通路况信息查询”创新服务，使 老百姓通过手机实时查询广州交通路况信息。广州市民足不出户，就可以查询到 广州实时交通路况信息，相信将为市民带来更多的便利。 该业务是融合移动通信技术和地理位置信息等技术，通过短信、彩信、w a p 、 u s s d 、1 2 5 8 0 语音、手机导航、g p s 车载导航仪器等方式，为广大市民和企事业 单位提供路况查询、路况定制、动态导航、路径规划等交通信息服务。通过“广 州实时交通路况信息查询系统 ，广州道路实时路况信息尽掌手中。 我国基于数字地图和g p s 的静态导航已经得到了较大规模应用，目前主要问 题是如何为用户提供及时和准确的数据更新服务还尚未明确，基于动态交通信息 的动态导航正在同步扩大应用，但交通信息的来源和准确性有待进一步证明。 1 4 课题来源 论文所描述的基于短消息平台的城市智能交通综合信息发布系统是以北京 航天智通科技有限公司承接的国家“十一五”科技支撑计划项目“广州亚运 智能交通综合信息平台系统”为原型，在充分研究了国内外智能交通信息系统发 展现状和目前大中城市在交通信息采集系统、交通信息处理系统等方面所取得的 高效实时数据融合的成果的前提下，将基于g s m 的短消息业务引入智能交通信息 发布系统，以其多用户、费用低廉、快捷方便等特点，建立一种适用于多种运营 商网关协议的短消息平台，从而建立满足大中城市需求的统一的智能交通综合信 息发布系统，最大程度的利用现有交通道路资源，缓解道路压力，为城市交通智 6 北京邮i 乜人学硕l j 学位论文 能管理系统的建设和应用提供一个较为理想的信息传输平台。 1 5 论文主要研究内容 高效可行的信息发布系统，能够有效的配合智能交通系统i t s 诱导大众出 行，使大众在已知路网中改善和解决交通拥堵的瓶颈问题。交通系统是一个人、 车、路及其环境综合作用的复杂而庞大的系统。当前人们开始从系统的观点出发， 将人、车、路等因素综合考虑，将现代通讯技术、控制技术等运用于交通系统管 理，本文提出的新的基于短消息平台的信息发布方式，结合了目前常见的几种运 营商网关和交通数据处理系统的实时交通数据，通过增值服务，最终将用户感兴 趣的交通信息发送到用户手机，诱导大众出行。 论文的主要研究内容如下： ( 1 )解析智能交通的概念，指明其研究范畴；分析智能交通信息系统 的结构，说明信息发布系统的基础数据来源和消息发布途径。本文提出的 i t s 短消息平台的基础数据来自城市交通信息采集系统，它通过各种路面 信息装置采集路面信息，包括浮动车路况信息、停车场动态信息、交通事 故、交通管制、道路施工、天气状况等，经过融合处理，发送到信息处理 部门，形成可以为出行者服务的交通信息、导航服务信息和路径规划信息。 ( 2 )分析g s m 网络的网络结构，研究通信网关协议、短消息收发的流 程及格式。论文设计的目标之一就是建立适合多种运营商网关协议的短消 息平台，这就需要分析目前四种网关协议的消息格式的异同，在短消息平 台设计相应的解析和封装接口，满足不同消息实体协议的要求；短消息的 收发流程，定义了短消息平台i t s 与短消息网关i s m g 之间交互的数据流。 ( 3 )在研究了智能交通信息系统结构的基础上，从宏观上提出i t s 短 消息平台应该满足的基本功能，根据功能需求设计详细的服务内容。 ( 4 )设计平台的整体架构，根据功能划分层次模块。短消息网关i s m g 和短消息平台i t s 之间的数据交互是平台的研究重点，不同的功能模块在 提供相应服务时采用不同的数据处理流程，为了实现能够适应多种运营商 网关协议的短消息平台，论文在分析了短消息实体协议的共性后，结合移 动网关通信协议c m p p 的格式定义了消息接口和内容。 ( 5 )对保证系统实时性和人性化设计的关键技术进行研究，包括：短 消息平台数据收发存储后的多线程处理方式；系统对处理线程的管理机制； 结合多线程和多级数据库缓冲池的数据处理方式；用户数据解析后的模糊 匹配处理。 ( 6 )完成相关数据库表及表关系的初步设计，实现短消息平台数据持 7 第一章绪论 久化，用以业务统计、鉴权、资费管理、用户信息存储、定时任务触发、 信息接收和发送。 ( 7 )对系统的容量和响应速度进行详实的测试。 论文研究的主要目标是设计一个成熟的城市智能交通综合信息发布系统，系 建在现有g s m 网络之上，以目前广泛的s m s 短消息的方式向广大城市居民提 关路况信息、公交信息、出行信息的实时交通信息，充分发挥高效的城市路 息采集系统融合处理后的道路信息和完善的网络资源的作用，使智能交通这 念更加贴近大众生活，更好的服务于大众日常出行活动。实时性和简单、人 的服务方式，也是系统的主要实现目标。 论文主要创新点 论文提出的城市智能交通综合信息发布系统的主要创新点在于： ( 1 )将提供第三方增值服务的支撑平台短消息平台应用于智能 交通领域，以s m s 短消息的方式，经济、方便、快捷的将有关交通信息发 送到更广泛的人群，通过点播和定制的方式，使智能交通更贴近人们的日 常生活。 ( 2 )论文提出的i t s 短消息平台是一种适用于多种运营商网关协议 的平台，能够对来自不同短消息网关的消息进行相应的解析和封装，可以 部署到任何运营商网关。 ( 3 )为了提高系统的实时性，系统采用基于多线程和多级缓冲池的处 理方式收发短消息并进行处理，系统的基础数据来源于实时更新的基础数 据库，避免了对数据处理平台的直接操作；同时，数据收发模块的收发队 列，在保证了消息实时性的同时，也保证了消息的先后顺序。 ( 4 )模糊查询功能的提出，使系统具有提示功能，能够提供更人性化 的服务，用户不需要准确无误的提供热点信息名称，只需发送关键字即可 进行热点信息查询。 1 7 论文组织结构 论文主要提出一种新的智能交通综合信息发布方式短消息平台发布方 式，这种发布方式结合了目前常见的几种运营商网关和交通数据处理系统的实时 交通数据，通过增值服务，最终将用户感兴趣的交通信息发送到用户手机，诱导 大众出行。 系统的主要功能是短消息平台通过与短消息网关i s m g 间的数据交互实现 北京邮i 【1 人学硕l ：学位论文 的，因此，本文的研究重点就是满足运营商网关短消息实体协议的交互数据流的 格式和内容、快速的数据收发和处理机制、热点信息模糊匹配以及数据持久化的 设计。论文的组织结构如下： 第一章绪论 提出智能交通的概念，介绍了智能交通的发展现状及未来，说明智能交通的 研究方向和主要研究内容；接着，介绍了智能交通信息系统的结构及作用，明确 信息发布系统在整个智能交通信息系统中的应用前提和研究范围。最后，分析相 关技术在国内外的研究状况，并介绍了课题来源，对相关工作进行分析和总结， 明确论文的主体目标和研究内容。 第二章g s m 网络简介 首先，介绍了短消息信息服务的发展；之后，划分g s m 网络结构，明确网络 中的服务参与实体，描述短消息网关i s m g 和服务提供商s p 之间的数据收发流程 和短消息业务；然后，介绍了短消息业务的分类。 第三章i t s 短消息平台系统设计与实现 文章的主体内容。首先对短消息平台进行需求分析，明确各项服务提供的主 要服务内容；其次，进行系统架构设计，并按层次划分功能模块，设计模块间交 互流程，定义交互信息数据流格式和内容，使其符合短消息实体协议规范，在 i s m g 和s p 间收发；第三，为了保证系统的实时性，系统基于多线程和多级数据 库缓冲池的消息处理机制研究，研究数据预处理中的模糊匹配设计；第四，数据 持久化的设计，用来进行业务管理、鉴权、资费管理、定时触发任务和短消息收 发。第五，对系统容量和响应性能进行测试。 第四章总结与展望 总结了论文的主要工作内容，分析论文在设计中存在的不足，提出论文改进 的方向并展望了下一步工作。 9 第一二章g s m 网络简介 第二章g s m 网络简介 2 1g s m 短消息系统网络结构 g s m ( g l o b a ls y s t e mf o rm o b i l ec o m m u n i c a t i o n ) 作为全球性的移动通信标 准，在全球1 6 0 多个国家中广泛分布8 1 。国际电信联盟统计的数据表明，截至 2 0 0 8 年底，全球移动电话用户数达4 0 亿，普及率达5 8 ；全球互联网用户数超 过1 5 亿，普及率达2 2 。目前，中国的移动用户数和互联网用户数均是世界第 一，截止2 0 0 0 9 年5 月底，全国移动电话用户数已达到6 8 亿，据预测，今年年 底中国使用手机上网的用户将可能首次超过p c 上网用户数量。尤其3 g 的到来， 加速了移动通信和互联网的融合，并呈现三个趋势一互联网接入移动化、移动 业务的互联网化、互联网业务移动化。 目前，围绕移动终端的服务正在逐渐成熟，专有应用正在建立中。由短信开 始，适合目前市场最广阔的手机用户群消费习惯，可以逐步带动彩信、w a p 等技 术向企业、行业用户应用延伸。 2 1 1 术语定义 服务提供商( s e r v i c ep r o v i d e r 缩写s p ) 短消息网关( i n t e r n e ts h o r tm e s s a g eg a t e w a y 缩写i s m g ) 短消息中心( s h o r tm e s s a g es e r v i c ec e n t e r 缩写s m s c ) 汇接网关( g a t e w a yn a m es e r v e r 缩写g n s ) 短消息点对点协议( s h o r tm e s s a g ep e e rt op e e r