专利名称：用网格技术实现交通信息服务的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种交通信息服务系统和方法。
背景技术：
智能交通系统是在较完善的道路设施基础上，通过先进的信息技术、数据通信技术、电子传感技术、计算机处理技术等及其相互集成，运用于地面交通的实际需求，建立起全方位、实时、准确、高效的地面交通系统，实质上就是利用高新技术对传统的交通系统进行改造和提升而形成的一种信息化、智能化、社会化的新型交通系统，是城市交通进入信息时代的重要标志。
国内外已有智能交通系统适用于高速公路或车流量不密集的地区，不适用于中国的特大型城市。现行的交通系统信息管理系统主要利用传统的分布式计算技术，不能整合现有的各个独立的交通系统资源，不能对交通信息进行深度加工并提供有效的实时路况的信息服务，不能提供有效的全区域路网负载平衡的动态出行方案，不能实现大规模的交通流并行仿真。
发明内容
针对现有技术的上述缺点，本发明的目的在于提供一种用网格技术实现交通信息服务的系统和方法。其中所述网格技术是一种整合异构资源、消除信息孤岛的计算技术。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案，一种用网格技术实现交通信息服务的系统，所述系统分为信息点播与展示层、应用服务层、网格服务层、资源层，所述信息点播与展示层包括服务点播与信息展示装置，所述资源层包括计算资源、数据库、程序代码库、交通模型库，所述信息点播与展示层用于信息点播和展示，所述应用服务层用于接受和分辨信息点播的服务类型并向网格服务层发出服务请求，所述网格服务层响应服务请求，调用资源层中的资源进行处理和计算，并将计算结果发送至信息展示装置。
其中，所述网络服务层包括任务调度装置、资源管理装置、数据管理装置、数据服务接口装置。
其中，所述应用服务层包括出行者服务装置、运营管理服务装置、领域的模型仿真子系统服务装置。
一种用网格技术实现交通信息服务的方法，采用上述系统，依次包括交通信息采集、信息点播、应用服务、网络服务、信息展示步骤，所述应用服务步骤接受和分辨信息点播步骤中的信息类型，所述网格服务响应应用服务步骤发出的请求，调用资源存储和计算装置中的资源进行处理和计算，信息展示步骤展示处理和计算的结果。
其中，所述应用服务步骤中的服务类型包括出行者服务、运营管理服务、领域的模型仿真子系统服务。
其中，所述信息点播与信息展示步骤通过http协议进行通讯。
本发明首次将网格技术应用于交通智能系统，通过网格技术对异构交通信息和资源进行整合，基于海量的车辆GPS(全球定位系统)数据，实现全区域路网的路况预测和实时路况信息服务，为出行者提供动态出行方案。
图1为交通信息服务网格体系结构示意图；图2为用网格技术实现交通信息服务的方法技术流程图；图3为交通信息服务网格结点组成示意图；图4为交通信息服务网格系统具体实施示意图。
具体实施例方式
如图1所不，一种用网格技术实现交通信息服务的系统，所述系统分为信息点播与展示层、应用服务层、网格服务层、资源层，所述信息点播与展示层包括服务点播与信息展示装置，所述资源层包括计算资源、数据库、程序代码库、交通模型库，所述网络服务层包括任务调度装置、资源管理装置、数据管理装置、数据服务接口装置。所述应用服务层包括出行者服务装置、运营管理服务装置、领域的模型仿真子系统服务装置。所述信息点播与展示层用于信息点播和展示，所述应用服务层用于接受和分辨信息点播的服务类型并向网格服务层发出服务请求，所述网格服务层响应服务请求，调用资源层中的资源进行处理和计算，并将计算结果发送至信息展示装置。
本实施例中，信息点播与展示层、应用服务层、网格服务层、资源层各层的具体描述如下点播与展示层包括服务点播装置与信息展示装置。实现交通信息服务的点播与服务结果的展示。
应用服务层有三部分服务组成1)出行者服务装置。主要包括地图服务模块地图放大、缩小、拖动、鹰眼、显示等；GIS(地理信息系统)服务模块提供地理信息的查询。
动态路况服务模块实时路况(重点路况、指定区域、指定路段)；历史路况；路况预测等。路况的显示可采用三种颜色表示路段，红色表示拥塞，黄色表示拥挤，绿色表示畅通。对于重点路段，还可提供路段的实时视频。
最优出行方案服务模块包括最少费用出行方案服务模块和最少时间出行方案服务模块。给定起始点和目标点，可以求出最少出行费用的路线或最少出行时间的路线。
公共设施查询服务模块提供停车场、加油站等公共设施的动态信息服务。例如，停车场服务，可以提供指定目标点一定范围内最近的有空车位的停车场。
出租车航点服务模块。这类服务主要针对PDA用户。由于像上海这样的大型城市，打车难是一个普遍的问题。PDA用户通过这个服务，可以查找距离他最近的空载出租车。
2)运营管理服务装置。主要包括航迹查询服务模块。向管理者提供车辆的历史航迹。
车辆跟踪服务模块。
出租车预定服务模块。
3)领域的模型仿真子系统服务装置。
路况预测仿真模块。
交通流并行仿真模块。
全区域导航路线平衡仿真模块。
一种用网格技术实现交通信息服务的方法，上述用网格技术实现交通信息服务的系统，依次包括交通信息采集、信息点播、应用服务、网络服务、信息展示步骤，所述应用服务步骤接受和分辨信息点播步骤中的信息类型，所述网格服务响应应用服务步骤发出的请求，调用资源存储和计算装置中的资源进行处理和计算，信息展示步骤展示处理和计算的结果。所述应用服务步骤中的服务类型包括出行者服务、运营管理服务、领域的模型仿真子系统服务。所述信息点播与信息展示步骤通过http协议进行通讯。
如图2所示，一种用网格技术实现交通信息服务的方法，采集并整合交通信息用以提供交通信息服务，步骤1服务开始，输入网址，请求网页。用户首先输入交通信息服务的网址，进入网站页面；步骤2界面显示。页面中的客户端程序启动并提供功能选择(如最短路径查询功能，最短时间查询功能等)和矢量地图操作模块；步骤3选择相应菜单，以http协议(超文本传输协议)方式提交服务参数。用户选择相应菜单，通信模块将用户选择的功能标识参数和功能参数通过http协议(超文本传输协议)传给Web服务器上的控制程序(Servlet程序)；步骤4Servlet程序接收服务参数。即接收客户端的服务参数；步骤5Servlet程序调用WebService(网络服务)容器中相应的服务接口；步骤6WebService容器中相应的服务接口根据提交的参数查询元服务目录，获得相应服务程序的位置等相关信息；步骤7调用数据转换模块。将计算参数所需数据进行格式转换；步骤8通过SOAP协议调用数据访问接口。数据转换模块将计算所需数据传递给统一数据访问接口进行查询；步骤9访问数据库，将数据写到指定位置的RSL文件中。统一数据访问接口进行数据库查询，将查询结果通过数据返回到WebService层。由相应Web(网络)服务形成相关的数据参数文件；并将该文件位置、后台对应计算程序位置、以及返回文件位置，形成一个RSL(资源描述语言)文件；步骤10调用通信组件，Web服务调用通信组件，以Socket(套接字)方式将服务参数提交给网格任务接收器；步骤11网格计算层中的网格任务接收器接收任务，并放入任务池中进行排队；步骤12网格计算层中的任务调度模块从任务池取出优先级最高的任务；步骤13调用资源分配器，查询资源信息表；步骤14资源分配器根据RSL文件，将资源配置给任务；步骤15任务调度器将获得资源的任务转发给任务代理；步骤16任务代理调用GridFTP(网格文件传输程序)获取服务计算所需数据；步骤17任务代理将资源配置好的任务提交到相应机器进行计算，并形成结果文件；步骤18任务代理将任务执行结果传给WebService容器中相应的服务接口；步骤19WebService容器中相应的服务接口将结果返回给Servlet程序；
步骤20Servlet程序将结果传给客户端；步骤21客户端显示结果。服务结束。
本方法的有益效果是利用新兴的网格技术，通过整合多源GPS数据，可以实现交通信息有效共享，有助于解决传统技术难以解决的交通问题，为出行者提供动态的交通信息服务。
本发明实施例中，交通信息服务网格系统结点组成主要包括交通专网结点和上海网格结点两大部分，如图3所示。其中交通专网中交通相关部门通过百兆专线与上海城市交通信息监控系统、停车信息服务管理系统、出租行业调平台、同济大学网格节点及公交行业调度平台互相联结，用于提供各种交通数据，同时也是城市交通信息服务应用网格的信息点播与发布平台；上海超算中心网格节点、上海大学网格节点、上海交通大学网格节点及同济大学各个网格结点通过Internet互相联接，为城市交通信息服务应用网格提供计算资源和存储资源。同济大学网格结点模拟作为交通数据深度加工平台和交通信息服务计算平台，将与上海城市交通信息中心结点通过百兆专线互联，这样使得交通专网与上海网格融合为一个整体，构成上海城市交通信息服务网格。
交通信息服务网格系统具体实施如图4所示。首先，实时交通数据主要通过出租车和公交车的GPS装置及GPS卫星群采集，可采用短消息的方式发送到各个出租车调度系统和公交车调度系统的数据采集系统中。各个采集系统将GPS数据以XML(可扩展标记语言)方式表示，在交通监控中心的监控下，通过交通专网传送到数据处理和应用服务支持中心，整合成统一格式的GPS数据。整合后的GPS数据主要包含车辆标识号、经度、纬度、速度、时间、角度等。
其次，数据处理和应用服务支持中心利用网格技术整合包括超级计算机在内的异构计算资源，如同济大学网格结点中的机群及磁盘阵列和其它网格结点等(接受计算任务并输出计算结果至同济大学网格结点)，形成强大的计算能力，进行海量实时的和历史的交通数据处理。在多源数据的融合与集成、动态交通网格模型与优化、区域混合交通流并行仿真、基于海量交通信息的路况预测等关键技术支持下，提供交通信息服务的计算处理。具体的数据处理与服务计算包括(1)数据融合。将从监控中心传来的GPS数据与静态电子地图数据进行融合。通过将GPS数据中经度、纬度、角度等映射(纠偏)到路段的某个方向(最多两个方向)上，形成新的交通数据，主要包括车辆标识号、路段号、方向、速度、时间等。
(2)路况预测。利用融合后的历史的交通数据，进行全局路网路况规则的挖掘，并形成路况规则库。结合实时的融合后的交通数据和路况规则、从交通模型库中提取模型进行一段时间(可指定5分钟、10分钟等)后的路况预测处理，提供指定时间段后路段的拥挤程度(畅通、拥挤、阻塞)，并将其返回到点播与展示平台。
(3)实时路况计算。结合实时的融合后的交通数据和路况规则计算当前的路况，得到当前所有路段的拥挤程度(畅通、拥挤、阻塞)，并将其返回到展示平台。该服务3分钟(可指定其他时间间隔)计算一次。
(4)最优出行方案计算。根据从点播与展示平台传来的用户指定的起点和目标点(可包含必经点、必经路段、禁行点、禁行路段)，计算最少费用(或最短行程时间)的出行路线，将计算得到一组路段号及其费用(或行程时间)返回给点播与展示平台。
(5)交通流并行仿真计算。从GPS数据库提取历史数据，通过调整交通模型参数，进行交通动态分配仿真计算，得到可用的交通流分配模型，并存入交通模型库。
最后，系统应用部门的交通信息点播与展示平台接受车载终端、PDA以及普通PC等终端的交通信息点播，将点播需求转换为计算需求提交给公网各网格结点处理，然后将网格结点的处理结果通过展示平台表现给相应的用户。具体的，点播与展示平台包括三个方面一是基于PC(个人计算机)等终端的Web page(网页)用户界面，二是车载终端的界面，三是PDA(掌上电脑)界面。PC采用B/S(浏览器/服务器)模式实现终端界面。车载终端和PDA属于移动终端，采用无线网络CDMA或GPRS/GSM通信的，并安装相应的客户端软件。
采用本发明技术方案使得交通信息服务首次得到信息网格技术的支撑；利用流动交通数据反映整个城市交通状态；通过交通信息网格技术，实现多源交通动态数据(如公交车、出租车等)的采集、融和、处理；支持网格化的动态最优出行方案，以及重点路段的路况预测，通过PC、车载终端、手机、PDA和触摸屏等终端机为公众提供动态交通信息查询服务。
权利要求
1.一种用网格技术实现交通信息服务的系统，其特征在于所述系统分为信息点播与展示层、应用服务层、网格服务层、资源层，所述信息点播与展示层包括服务点播与信息展示装置，所述资源层包括计算资源、数据库、程序代码库、交通模型库，所述信息点播与展示层用于信息点播和展示，所述应用服务层用于接受和分辨信息点播的服务类型并向网格服务层发出服务请求，所述网格服务层响应服务服求，调用资源层中的资源进行处理和计算，并将计算结果发送至信息展示装置。
2.根据权利要求1所述的用网格技术实现交通信息服务的系统，其特征在于所述网络服务层包括任务调度装置、资源管理装置、数据管理装置、数据服务接口装置。
3.根据权利要求1或2所述的用网格技术实现交通信息服务的系统，其特征在于所述应用服务层包括出行者服务装置、运营管理服务装置、领域的模型仿真子系统服务装置。
4.一种用网格技术实现交通信息服务的方法，采用权利要求1至3中任一权利要求所述的用网格技术实现交通信息服务的系统，依次包括交通信息采集、信息点播、应用服务、网络服务、信息展示步骤，所述应用服务步骤接受和分辨信息点播步骤中的信息类型，所述网格服务响应应用服务步骤发出的请求，调用资源存储和计算装置中的资源进行处理和计算，信息展示步骤展示处理和计算的结果。
5.根据权利要求1所述的用网格技术实现交通信息服务的方法，其特征在于所述应用服务步骤中的服务类型包括出行者服务、运营管理服务、领域的模型仿真子系统服务。
6.根据权利要求1所述的用网格技术实现交通信息服务的方法，其特征在于所述信息点播与信息展示步骤通过http协议进行通讯。
7.一种用网格技术实现交通信息服务的方法，采集并整合交通信息用以提供交通信息服务，其特征在于包括以下步骤1)用户首先输入交通信息服务的网址，进入网站页面；2)页面中的客户端程序启动并提供功能选择和矢量地图操作模块；3)用户选择相应菜单，通信模块将用户选择的功能标识参数和功能参数通过http协议传给Web服务器上的控制程序；4)Servlet程序接收客户端的服务参数；5)Servlet程序调用WebService容器中相应的服务接口；6)WebService容器中相应的服务接口根据提交的参数查询元服务目录，获得相应服务程序的位置相关信息；7)调用数据转换模块将计算参数所需数据进行格式转换；8)数据转换模块将计算所需数据传递给统一数据访问接口进行查询；9)统一数据访问接口进行数据库查询，将查询结果通过数据返回到WebService层，由相应Web服务形成数据参数文件；并将该数据参数文件位置、后台对应计算程序位置、以及返回文件位置，形成一个RSL文件；10)Web服务调用通信组件，以Socket方式将服务参数提交给网格任务接收器；11)网格计算层中的的网格任务接收器接收任务，并放入任务池中进行排队；12)网格计算层中的任务调度模块从任务池取出优先级最高的任务；13)调用资源分配器，查询资源信息表；14)资源分配器根据RSL文件，将资源配置给任务；15)任务调度器将获得资源的任务转发给任务代理；16)任务代理调用GridFTP获取服务计算所需数据；17)任务代理将资源配置好的任务提交到相应机器进行计算，并形成结果文件；18)任务代理将任务执行结果传给WebService容器中相应的服务接口；19)WebService容器中相应的服务接口将结果返回给Servlet程序；20)Servlet程序将结果传给客户端；21)客户端显示结果。
全文摘要
一种用网格技术实现交通信息服务的系统和方法，所述系统分为信息点播与展示层、应用服务层、网格服务层、资源层，所述信息点播与展示层包括服务点播与信息展示装置，所述资源层包括计算资源、数据库、程序代码库、交通模型库，所述信息点播与展示层用于信息点播和展示，所述应用服务层用于接受和分辨信息点播的服务类型并向网格服务层发出服务请求，所述网格服务层响应服务请求，调用资源层中的资源进行处理和计算，并将计算结果发送至信息展示装置。本发明首次将网格技术应用于交通智能系统，通过网格技术对异构交通信息和资源进行整合，基于海量的车辆GPS数据，实现全区域路网的路况预测和实时路况信息服务，为出行者提供动态出行方案。
文档编号G06F17/30GK1904935SQ200510028150
公开日2007年1月31日 申请日期2005年7月26日 优先权日2005年7月26日
发明者蒋昌俊, 曾国荪, 陈闳中, 苗夺谦, 阎春钢, 章昭辉, 方钰, 支青, 岳峰, 陶晓峰 申请人:同济大学