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

28

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