本發(fā)明涉及一種基于移動終端技術(shù)的實時自動特勤控制系統(tǒng)及方法，屬于交通信號控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在交通信號控制領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的特勤任務(wù)執(zhí)行過程，主要通過交警指揮中心人員制定任務(wù)路線實現(xiàn)，具體實現(xiàn)方法是：工作人員在交警指揮中心提前根據(jù)需要，規(guī)劃好任務(wù)執(zhí)行路線上需要經(jīng)過的路口，當車隊到達某一個路口前，前導(dǎo)車的特勤人員通對講機與指揮中心進行聯(lián)系，請求中心對路口信號機進行控制，對行進方向進行鎖定，從而實現(xiàn)車隊車輛的準時達到目的地。
傳統(tǒng)的特勤任務(wù)執(zhí)行過程需要特勤任務(wù)車隊人員在路上不時的與指揮中心進行聯(lián)絡(luò)，在距離路口一定距離時通知中心工作人員對即將經(jīng)過的路口進行控制，并且在車隊通過路口后通知工作人員進行信號機控制恢復(fù)。如果車隊臨時改變路線，則交警指揮中心工作人員就要刪除原來的特勤任務(wù)路線，并重新添加一個特勤任務(wù)，并按上述操作流程繼續(xù)工作。這樣的執(zhí)行過程不利于路況突發(fā)或需要臨時改變線路的情況，改變時耗時長，短時間內(nèi)頻繁操作，有可能操作失誤，也不是很方便。除此之外，前導(dǎo)車呼叫指揮中心操作員時，一般按照自己的語言習(xí)慣，來表達自己所在位置，并不會告知自己執(zhí)行的特勤任務(wù)名稱，也不會按照系統(tǒng)定義的路口名稱來定位，信息的差異化導(dǎo)致對中心操作員要求很高，他需要快速將前導(dǎo)車特勤人員的呼叫信息，轉(zhuǎn)換為官方定義，并定位任務(wù)路線和路口，從而來執(zhí)行，好多情況下，特勤車輛已經(jīng)到達路口，可是中心操作員尚未找到特勤路口來鎖定，極端情況下，特勤車隊會紅燈方式通過路口，這種情況會產(chǎn)品安全隱患，并對社會公眾造成不良影響。不符合現(xiàn)在提倡的安全、快速出行保障要求。
在我國由于公安系統(tǒng)的特殊性，特勤系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)化技術(shù)還沒有取得快速的發(fā)展應(yīng)用，交通管制的現(xiàn)象在重點城市比較常見，隨著國家相關(guān)政策的放開，以及互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在特勤系統(tǒng)的應(yīng)用將會越來越普遍，在節(jié)約社會成本的同時也提高了公安系統(tǒng)的工作效率。特別是，由于現(xiàn)代通訊和電子技術(shù)的發(fā)展，普通的移動設(shè)備即可通過衛(wèi)星定位芯片實現(xiàn)，不再需要專用的定位設(shè)備，大大簡化了定位的簡易性，而且現(xiàn)在三大定位系統(tǒng)，可以無縫的集成到一臺設(shè)備中，保證了定位系統(tǒng)的可靠性和準確性。還有無線通訊技術(shù)，也發(fā)展到了現(xiàn)在百兆級的4g+，馬上又在向5g發(fā)展，設(shè)備之間的無線通訊已經(jīng)不受速率的影響，基本上能夠?qū)崿F(xiàn)大數(shù)據(jù)量的實時傳輸，滿足用戶的普便性需求。所以現(xiàn)在已經(jīng)不需要去定制那種體積笨重，安裝不便的特殊的通訊及定位設(shè)備，只需要普通的移動終端，安裝特勤任務(wù)應(yīng)用，即可方便的完成用戶對各種不同需求的改變，具有良好的實用性、普適性和設(shè)備的可替代性。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種基于移動終端技術(shù)的實時自動特勤控制系統(tǒng)和方法，具有設(shè)備無需安裝、特勤任務(wù)app安裝簡單、使用及維護方便、普適性好等特點，能夠有效提高特勤任務(wù)執(zhí)行效率，增加靈活性的可能。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
一種基于移動終端技術(shù)的實時自動特勤控制系統(tǒng)，包括移動終端、交警指揮指揮中心服務(wù)器、交通信號控制機及公安移動通信專網(wǎng)；
其中，所述移動終端為市場上常用的移動終端設(shè)備比如智能手機或是平板電腦等手持設(shè)備，手機設(shè)備易于特勤人員隨身攜帶，平板設(shè)備易于特勤人員進行觸屏操作。先前也有機構(gòu)單獨設(shè)計出只連接公安專網(wǎng)的移動通信設(shè)備，相對于專用的移動通信設(shè)備，常見的手機或者平板能夠降低制造成本，只需開發(fā)對應(yīng)的app軟件即可。根據(jù)不同系統(tǒng)的手持設(shè)備開發(fā)不同的特勤app軟件，主要分為安卓版和蘋果版。
移動終端通過內(nèi)置衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收定位信息，并實時計算與車隊行駛路線上前方要通過路口的距離，在行駛到預(yù)定的范圍后，向中心發(fā)起數(shù)據(jù)通訊，執(zhí)行路口的特勤方向放行。并在車隊通過路口后自動恢復(fù)路口的正常運行。系統(tǒng)衛(wèi)星定位系統(tǒng)包括全球定位系統(tǒng)(gps)、格洛納斯衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(glonass)及北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(bds)之一或其組合。
為了彌補衛(wèi)星定位系統(tǒng)的不足，特別是當特勤車隊在衛(wèi)星信號不好的時候,例如道路周邊密布高層建筑，或者是車輛進入隧道等情況。特勤車隊需要依靠慣性導(dǎo)航來定位。移動端慣性導(dǎo)航系統(tǒng)包括慣性測量裝置、中央處理器、控制顯示器等組成，中央處理器、控制顯示器可以共用手機處理器和顯示器。其中慣性測量裝置使用微電子機械系統(tǒng)(mems)慣性器件，主要包括加速計、陀螺儀、磁力計。其中，加速計通過測量移動設(shè)備的受力情況，對移動設(shè)備的空間三軸運動進行判斷；陀螺儀通過測量自身的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，判斷出移動端當前的運動狀態(tài)，是向前、向后、向上、向下、向左還是向右，是加速(角速度)還是減速(角速度)；磁力計相當于電子羅盤，用于判斷手機的當前朝向。為了降低慣性定位誤差，需要采用多種mems慣性器件的組合來實現(xiàn)較高的定位精度。
所述基于移動終端技術(shù)的實時自動特勤控制系統(tǒng)還包括交警指揮中心服務(wù)器，移動終端可主動發(fā)起任務(wù)線路修改要求，只需要輸入起始點和目的地點以及必經(jīng)點，就可以借助gis路徑規(guī)劃，自動生成新的特勤路線，確認修改后，會通過無線網(wǎng)同步到指揮中心備案。其中路線包括要經(jīng)過的道路及各個交叉路口的詳細信息。而后當車輛行駛到需要執(zhí)行特勤的路口附近時，還需要將這個路口的放行控制數(shù)據(jù)發(fā)送到中心服務(wù)器，通過中心服務(wù)器下達執(zhí)行命令，路口的交通信號控制機才能正確的執(zhí)行移動終端所要求的放行相位。不允許每個終端直接控制信號機進行改變運行方式，避免與中心更高級別的控制要求相沖突。
所述基于移動終端技術(shù)的實時自動特勤控制系統(tǒng)還包括交通信號控制機，交通信號控制機為交叉路口所使用的紅綠燈控制設(shè)備，與控制中心通過有線或無線的專線通道進行連接，為道路交通基本設(shè)備。設(shè)備實時接收由控制中心下達的控制命令，對道路上的車輛進行有序的放行，并能根據(jù)不同時段及流量狀況等進行調(diào)整配時，以達到引導(dǎo)道路通行，減少擁堵的效果。
所述基于移動終端技術(shù)的實時自動特勤控制系統(tǒng)還包括公安移動通訊專網(wǎng)，作為公安交警內(nèi)部使用的設(shè)備，數(shù)據(jù)通訊應(yīng)該保證一定的安全性和穩(wěn)定性，因此不能把終端設(shè)備和信號控制設(shè)備連接到internet網(wǎng)，防止黑客攻擊，及病毒入侵，況且外網(wǎng)受干擾風(fēng)險較大，也會引起數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，所以本方法要求使用公安交警內(nèi)部使用的無線專網(wǎng)，既能保證專網(wǎng)專用，又能方便用戶維護更換設(shè)備，只需要把電話卡更換到另一臺安裝有特勤任務(wù)應(yīng)用的移動終端即可。
本發(fā)明還公開一種基于移動終端技術(shù)的實時自動特勤控制的方法，步驟如下：
步驟一：規(guī)劃特勤任務(wù)線路
首先任務(wù)車隊終端使用人登錄移動終端，可以將特勤任務(wù)的出發(fā)點和目的地，加載到地圖上，并將特勤控制起始位置信息發(fā)送到交警指揮中心，并要求中心服務(wù)器gis系統(tǒng)返回特勤任務(wù)路線信息和交叉口路口設(shè)備信息，確認路線后開始執(zhí)行特勤任務(wù)。在此過程中，也可以基于特殊要求，臨時調(diào)整特勤路線。如果屬于路線微調(diào)，那么就加載已有路線到gis地圖上，并通過拖動路口，達到調(diào)整路線目標；如果改動較大時，就需要新建路線，此時需要標注路線起點、必經(jīng)點、目的終點，通過gis路徑規(guī)劃，自動生成特勤路線。
步驟二：衛(wèi)星定位
移動終端的衛(wèi)星信號接收芯片，實時接收衛(wèi)星定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并解析出行駛的速度，方向，同時向交警指揮中心報告定位信息，以便交警指揮中心可以監(jiān)控到當前車隊的行駛位置，并能調(diào)用監(jiān)控進行監(jiān)管。
步驟三：根據(jù)行駛位置控制交通信號機
移動終端安裝有特勤任務(wù)應(yīng)用，并還有g(shù)is地圖系統(tǒng)，可以將車隊的行駛路線也顯示在移動終端，同時，移動終端實時計算出當前車隊的行駛速度，行駛方向，根據(jù)定位系統(tǒng)原理，計算出當前速度下，到達下一特勤路口的大概時間，并提前在預(yù)定距離時，向交警指揮中心發(fā)送啟動路口特勤任務(wù)方向的指令，交警指揮中心服務(wù)器收到指令后再通過信號控制系統(tǒng)，向前端的交通信號控制機下達命令，終止正在運行的配時方案，啟動移動終端要求的放行向鎖定指令，實現(xiàn)特勤任務(wù)控制。
傳統(tǒng)的特勤控制過程中，前導(dǎo)車的特勤人員通過對講機跟指揮中心進行交流，有時候由于特勤人員的口音及表達習(xí)慣等問題，指揮中心不能及時明白車隊現(xiàn)在所在的位置以及車隊的行駛方向，無法快速確定特勤任務(wù)及任務(wù)路口。現(xiàn)在通過定位裝置可以準確定位車隊的行駛位置，通過預(yù)先的設(shè)定好的特勤路線，前導(dǎo)車的特勤人員，可以在移動終端上執(zhí)行特勤命令，無需與指揮中心內(nèi)勤人員溝通，解決了溝通歧義造成的控制不及時、安全隱患等問題。
步驟一中，為了保證路線規(guī)劃能夠相對準確的符合車隊的行駛路線，在定義出發(fā)起始點及目的地終點時基本上，可以增加幾個線路途經(jīng)點，這樣處理后，線路規(guī)劃服務(wù)就可以更準確的選擇出需要行駛的路線。
步驟一中，在規(guī)劃好行駛路線后，可以增加一個線路確認選項，移動終端中可以顯示出所有途經(jīng)路口的示意形狀，對不需要執(zhí)行特勤的就可以通過的路口(例如，沒有信號控制機的路口或者是右轉(zhuǎn)向路口)，設(shè)置成忽略狀態(tài)，不影響正常車輛行駛。
步驟二中，為了減少因移動終端自身原因帶來的故障，最好使用正規(guī)廠家生產(chǎn)的移動終端，有些產(chǎn)品雖然價格便宜，但使用的元器件不好，容易出現(xiàn)發(fā)熱等影響設(shè)備使用的故障。衛(wèi)星定位系統(tǒng)的最好能有兩種或兩種以上系統(tǒng)的組合使用，避免因一種定位系統(tǒng)信號弱時，不能實時獲取車隊位置，從而影響車隊位置計算。
步驟三中，當移動終端在下一路口預(yù)定距離向中心要求執(zhí)行特勤控制時，由于可能會有其它特勤任務(wù)也需要經(jīng)過此路口，同樣提交了要求特勤的控制，此時就會發(fā)生沖突，因此，在任務(wù)規(guī)劃時就需要指定任務(wù)級別，并由指揮中心相關(guān)人員進行確認優(yōu)先級。當兩個車隊都要求對同一路口進行控制時，會根據(jù)級別判斷，級別高的任務(wù)先執(zhí)行，級別低的，需要在路口進行等待。
為了實現(xiàn)交通控制的統(tǒng)一管理，所有車隊的行駛信息、線路信息都會實時上報的指揮中心，并由工作人員實時監(jiān)控，當出現(xiàn)意外情況時，可以發(fā)送緊急信息到各移動終端，并發(fā)出報警提示。
本發(fā)明提供的一種基于移動終端技術(shù)的實時自動特勤控制系統(tǒng)及方法，相對當前各地交警指揮部門實行的方案，具有以下優(yōu)點：
1.移動終端不需要單獨制作和安裝，使用輕便，稍微質(zhì)量好些的移動終端都可以安裝應(yīng)用直接投入使用，避免因設(shè)備損壞，沒有備用情況下影響特勤任務(wù)的執(zhí)行。
2.增加了任務(wù)執(zhí)行的靈活性，使用人員可根據(jù)需要隨時發(fā)起特勤任務(wù)，并能在權(quán)限可能的情況下，對任意一個路口進行控制，而不需要預(yù)先制定路線，這對于衛(wèi)星定位信號比較差的地方更加實用，減少特勤任務(wù)時間上的延誤。
3.操作簡單、使用及維護方便、普適性好，能夠有效提高特勤任務(wù)的方便性、及時性、實用性，減少因溝通不暢造成的任務(wù)線路發(fā)生改動時定義線路的復(fù)雜性和難度，在中心無人值守情況下，也能順利完成任務(wù)。
附圖說明
圖1基于移動終端技術(shù)的實時自動特勤控制系統(tǒng)架構(gòu)示意圖
具體實施方式
下面對本發(fā)明作更進一步的說明。
1.規(guī)劃特勤線路：
特勤任務(wù)車隊人員在車輛出發(fā)前，使用安裝有公安移動專網(wǎng)sim卡的移動終端，登錄安裝的特勤任務(wù)應(yīng)用。輸入警號和預(yù)置的密碼，等待指揮中心認證，確認此人員是否有特勤任務(wù)線路制定權(quán)限。
通過中心認證后，點擊線路制定按鈕，在地圖上選擇車隊終點目的地，確認后，向中心提交線路規(guī)劃請求。指揮中心后臺服務(wù)器根據(jù)請求條件計算出一條最符合要求的行駛線路，并把信息返回到移動終端。在移動終端應(yīng)用中，收到線路信息后顯示在設(shè)備上的gis地圖上。
如果對規(guī)劃的線路不是很滿意，可以放棄本次路線，重新進行線路規(guī)劃，在重新規(guī)劃時，可以增加一些必須經(jīng)過的路口，要求服務(wù)器規(guī)劃線路時，必須考慮移動終端設(shè)置的必經(jīng)路口，以便返回更加符合要求的數(shù)據(jù)。
2.執(zhí)行特勤任務(wù)：
確定好特勤任務(wù)線路信息后，可點擊啟動按鈕啟動本次的特勤任務(wù)。移動終端進入實時監(jiān)控狀態(tài)，定時3秒或5秒一次接收衛(wèi)星定位信息，并對定位信息進行分析，得到行駛車輛的速度，方向，經(jīng)度和緯度，同時上報到指揮中心，用來在中心對特勤任務(wù)執(zhí)行情況進行監(jiān)控。
解析出衛(wèi)星定位的信息后，移動終端會準確計算出與前方路口的實際距離，實時判斷當前車速到達路口需要的時間，與路口執(zhí)行特勤方向鎖定需要的時間進行比較，當達到預(yù)定合適的時間值的時候，向指揮中心發(fā)送執(zhí)行特勤的請求，通過指揮中心后臺服務(wù)器，命令交通信號機執(zhí)行特勤。移動終端通過指揮中心服務(wù)器自行對交通信號機進行相位鎖定，實現(xiàn)綠波功能，無需通過指揮中心的二次確認過程，減少了大量的人力和物力，節(jié)約了時間?？刂茝钠鹗键c到終止點，途以每個路口時都執(zhí)行相同的流程，直到到達終點，結(jié)束特勤任務(wù)。
3.特勤任務(wù)后臺管理：
指揮中心后臺服務(wù)器，需要實時接收來自移動終端發(fā)送來的特勤任務(wù)請求和衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)。
首先，需要接收移動終端發(fā)來的線路規(guī)劃請示，并能迅速計算出一條符合要求的線路信息返回到發(fā)送請求的移動終端。當發(fā)現(xiàn)有不同任務(wù)途經(jīng)相同的路口并且任務(wù)時間相近，則需要能在返回路線的同時，發(fā)送一條警示信息，提示移動終端使用人線路的沖突情況。
其次，需要接收移動終端發(fā)送的特勤相位鎖定請求，用最短的時間，給指定的交叉路口發(fā)送鎖定相位指令，讓特勤車隊在不影響車速的情況下順利通過前方路口，避免任務(wù)的延誤。當任務(wù)路口發(fā)生沖突時，要即時給任務(wù)級別低的任務(wù)發(fā)送警告提示，以便級別低的任務(wù)相關(guān)人員知道任務(wù)控制沒有即時執(zhí)行的原因。
最后，中心需要能夠根據(jù)移動終端發(fā)送經(jīng)度和緯度，在指揮中心gis地圖上標示出特勤車隊的中線，及實時地理位置，和線路上的交叉路口執(zhí)行特勤相位鎖定的狀態(tài)，
并能方便的調(diào)用車輛附近的視頻監(jiān)控設(shè)備進行道路情況監(jiān)控。
4.移動終端主動控制及任務(wù)意外情況處理：
移動終端具有主動控制功能，在指揮中心特殊授權(quán)的情況下，可以不需要指定特勤線路，而是根據(jù)使用人員的需求，在車輛到達任意路口前，向中心服務(wù)器發(fā)送特勤相位鎖定請求。這種情況適合道路車流量適合情況下，時間不需要特別準確的特勤任務(wù)。減少了相關(guān)人員的工作量。
當特勤任務(wù)線路較長時，有可能在距離車隊較遠處的特勤線路上發(fā)生意外情況，使得車輛即使到達也不能順利通過，此時指揮中心應(yīng)該通過警告信息，提示移動終端道路情況，并給出優(yōu)化后的行駛線路。移動終端確認后，重新在地圖上顯示新的線路信息，并按新的交叉路口進行距離計算和控制。如果對優(yōu)化的線路不滿意，也可以選擇一下想要途經(jīng)的路口，并通過中心重新計算出從當前地點到終點的線路，實現(xiàn)特勤任務(wù)的繼續(xù)執(zhí)行。
盡管以上本發(fā)明的實施方案進行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方案和應(yīng)用領(lǐng)域，上述的具體實施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本說明書的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本發(fā)明保護之列。