發(fā)展高科技 實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化
科技讓駕考更美好
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前言
隨著計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)在各行各業(yè)的應(yīng)用也越來越廣泛，并不斷向新的領(lǐng)域、方向發(fā)展。與此同時為了節(jié)省生產(chǎn)成本，提高工作效率，體現(xiàn)公平公正，人們希望計算機(jī)技術(shù)在某些行業(yè)可以取代人力，從事相關(guān)工作。智能評判系統(tǒng)就是在此類需求下應(yīng)運(yùn)而生的。智能評判系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、分析、綜合、推理及比對，根據(jù)事先制定好的規(guī)則，對相關(guān)想象、動作、行為做出相應(yīng)判定或發(fā)出相關(guān)指令，以實現(xiàn)工作順利進(jìn)行，它的研究和應(yīng)用已經(jīng)成為計算機(jī)科學(xué)與自動化工程研究的一個熱點(diǎn)。
所謂智能評判系統(tǒng)，其實應(yīng)該是個總稱，是指能按照既定規(guī)則，與其他技術(shù)相結(jié)合，根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)，對特定事物的動作、行為或現(xiàn)象做出判定的一系列系統(tǒng)。它是計算機(jī)技術(shù)在自動化領(lǐng)域的應(yīng)用之一。在不同領(lǐng)域、產(chǎn)業(yè)，它和不同的技術(shù)相結(jié)合，完成不同的工作流程。
隨著我國汽車駕駛技能逐步從少數(shù)人學(xué)習(xí)向大眾學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，申領(lǐng)汽車類駕駛證人數(shù)有增無減，由此給交通管理工作，特別是駕駛證核發(fā)部門巨大工作壓力。近年來，我國駕駛證申領(lǐng)考試的相關(guān)法律法規(guī)不斷，考試要求也越來越高，考試的科技含量也逐年提高，到目前為止，全國絕大數(shù)的地方汽車類考試的科目一、科目二考試已實現(xiàn)電子化、智能化，考試成績判定全部由計算機(jī)自動完成，保證了考試過程的公正公平，減少人為因素的干擾。但實際道路考試即科目三中，一直以來因法律法規(guī)、技術(shù)、安全等方面原因尚未實現(xiàn)電子化、智能化，因此在實際道路考試中使用智能化評判系統(tǒng)將是交通管理工作的又一亮點(diǎn)。
實際道路考試智能評判系統(tǒng)其實就是利用全球定位系統(tǒng)、計算機(jī)輔助、無線網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，對在實際道路行駛的特定車即考試車的行駛路線、位置及其駕駛?cè)说牟僮?、行為依照既定的?guī)則進(jìn)行判定、量化的系統(tǒng)。
1 什么是全球定位系統(tǒng)
全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System），簡稱為GPS，起始于1958年美國軍方的一個項目，1964年投入使用。20世紀(jì)70年代，美國陸?？杖娐?lián)合研制了新一代衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS 。主要目的是為陸?？杖箢I(lǐng)域提供實時、全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，經(jīng)過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年，全球覆蓋率高達(dá)98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。
目前，GPS可以提供車輛定位、防盜、反劫、行駛路線監(jiān)控及呼叫指揮等功能。要實現(xiàn)以上所有功能必須具備GPS終端、傳輸網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)控平臺三個要素。
1.1 GPS定位基本原理
GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運(yùn)動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點(diǎn)的位置。如圖所示，假設(shè)t時刻在地面待測點(diǎn)上安置GPS接收機(jī)，可以測定GPS信號到達(dá)接收機(jī)的時間△t，再加上接收機(jī)所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定以下四個方程式。
上述四個方程式中待測點(diǎn)坐標(biāo)x、 y、 z 和Vto為未知參數(shù)，其中di=c△ti (i=1、2、3、4)。
di (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4到接收機(jī)之間的距離。
△ti (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的信號到達(dá)接收機(jī)所經(jīng)歷的時間。
c為GPS信號的傳播速度（即光速）。
四個方程式中各個參數(shù)意義如下：
x、y、z 為待測點(diǎn)坐標(biāo)的空間直角坐標(biāo)。
xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4在t時刻的空間直角坐標(biāo)，可由衛(wèi)星導(dǎo)航電文求得。
Vt i (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的衛(wèi)星鐘的鐘差，由衛(wèi)星星歷提供。
Vto為接收機(jī)的鐘差。
由以上四個方程即可解算出待測點(diǎn)的坐標(biāo)x、y、z 和接收機(jī)的鐘差Vto 。
因此要使用GPS系統(tǒng)實現(xiàn)定位功能，其GPS接收機(jī)至少要搜索到四顆GPS衛(wèi)星，否則無法實現(xiàn)有效、準(zhǔn)確的定位功能，并且上述方程式可知，當(dāng)搜索到GPS衛(wèi)星星越多，在理論上，其定位的精確度越高。
目前GPS定位系統(tǒng)在各行各業(yè)都有廣泛使用，并且發(fā)揮著相當(dāng)重要的作用。例如，為了更好地對營運(yùn)客車的行駛軌跡、路線及路上行為進(jìn)行有效監(jiān)控，國家要求客車營運(yùn)企業(yè)在車輛安裝GPS設(shè)備，以便可以及時了解實時運(yùn)行情況。與此同時，后臺控制中心可通過GPS確定車輛位置、了解車輛是否超速行駛，并通過車內(nèi)安裝的攝像設(shè)備，查看車輛是否存在超員情況，以確保車輛的行車安全和廣大交通參與者的生命財產(chǎn)安全。
1.2 GPS的定位精度
所謂定位精度（PositionaIAccuracy），是指空間實體位置信息（通常為坐標(biāo)）與其真實位置之間的接近程度。
GPS定位系統(tǒng)目前有28顆衛(wèi)星(其中4顆備用)分布在6條交點(diǎn)互隔60度的軌道面上，距離地面約20000千米。其綜合定位精度可達(dá)厘米級和毫米級，但民用領(lǐng)域開放的精度約為10米。在實際使用時，gps定位精度這使用單位不同而有所不同。
根據(jù)實踐和相關(guān)資料可知，GPS的定位精度與當(dāng)時的天氣、環(huán)境、時間和所處位置均有關(guān)系。因此，要達(dá)到高精度的定位信息，GPS接收機(jī)的安裝位置、使用時間、天氣情況、環(huán)境信息均要進(jìn)行仔細(xì)選取。同時在需要高精度的使用環(huán)境中，可使用差分GPS來提高定位精確度。在日常生活中，特別是對精度要求較高的行業(yè)，其使用的一般都是差分GPS。差分GPS的定位精度進(jìn)過差分處理后可以達(dá)到毫米級。
1.3 差分GPS
1.3.1、定義
差分GPS（DGPS，differential GPS-DGPS）就是首先利用已知精確三維坐標(biāo)的差分GPS基準(zhǔn)臺，求得偽距修正量或位置修正量，再將這個修正量實時或事后發(fā)送給用戶（GPS導(dǎo)航儀），對用戶的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，以提高GPS定位精度。
1.3.2、分類
根據(jù)差分GPS基準(zhǔn)站發(fā)送的信息方式可將差分GPS定位分為三類，即：位置差分、偽距差分和相位差分。
這三類差分方式的工作原理是相同的，即都是由基準(zhǔn)站發(fā)送改正數(shù)，由用戶站接收并對其測量結(jié)果進(jìn)行改正，以獲得精確的定位結(jié)果。不同的是，發(fā)送改正數(shù)的具體內(nèi)容不一樣，其差分定位精度也不同。
其中位置差分是最簡單的差分方法，實現(xiàn)比較簡單、容易，適合用戶與基站距離小于100KM的情況下使用，但相對精度有所欠缺，無法達(dá)到較高的定位精度。
偽距差分是目前用途最廣的一種技術(shù)。目前使用差分GPS接收機(jī)幾乎都是采用此種技術(shù)。在偽距差分法中，在基準(zhǔn)站上的接收機(jī)要求得它至可見衛(wèi)星的距離，并將此計算出的距離與含有誤差的測量值加以比較。然后利用一個α-β濾波器將此差值濾波并求出其偏差。接著將所有衛(wèi)星的測距誤差傳輸給用戶，用戶利用此測距誤差來改正測量的偽距。最后，用戶利用改正后的偽距來解出本身的位置，消去公共誤差，提高定位精度。
與位置差分相似，偽距差分能將兩站公共誤差抵消，但隨著用戶到基準(zhǔn)站距離的增加又會出現(xiàn)系統(tǒng)誤差，這種誤差用任何差分法無法消除。在偽距差分中，用戶和基準(zhǔn)站之間的距離對精度有決定性影響。
1.3.3 差分GPS特點(diǎn)
通過實踐使用，發(fā)現(xiàn)差分GPS具有如下特點(diǎn)：
（1）、全天候，幾乎不受任何天氣的影響
由于其采用固定基站的方法，因此，其使用幾乎不受天氣的影響，可以全天候使用，但在惡劣天氣或環(huán)境中，其定位精度會有所影響。這種全天候的特性使其可以在搶險救災(zāi)等方面有廣泛使用。
（2）、覆蓋面非常廣，可輻射全球高達(dá)98%的面積
GPS定位系統(tǒng)開發(fā)較早，技術(shù)成熟，目前在軌運(yùn)行衛(wèi)星數(shù)達(dá)28顆，并分布在6條交點(diǎn)互隔60度的軌道面，因此，理論上可以覆蓋全球。
（3）、三維定點(diǎn)定速定時高精度
由于差分GPS的基站的坐標(biāo)位置已經(jīng)確定，因此定位時速度快，精度高。
（4）、具備快速、省時、高效率；
（5）、應(yīng)用廣泛、多功能；
（6）、可實現(xiàn)移動定位。
1.4 GPS組成部分
GPS主要由空間衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控站及用戶設(shè)備三部分構(gòu)成。
GPS空間衛(wèi)星星座
GPS空間衛(wèi)星星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面內(nèi),軌道平面的傾角為55°,衛(wèi)星的平均高度為20200 km,運(yùn)行周期為11 h 58 min。衛(wèi)星用L波段的兩個無線電載波向廣大用戶連續(xù)不斷地發(fā)送導(dǎo)航定位信號,導(dǎo)航定位信號中含有衛(wèi)星的位置信息,使衛(wèi)星成為一個動態(tài)的已知點(diǎn)。在地球的任何地點(diǎn)、任何時刻,在高度角15°以上,平均可同時觀測到6顆衛(wèi)星,最多可達(dá)到9顆。GPS 衛(wèi)星產(chǎn)生兩組電碼，一組稱為C/A 碼( Coarse/Acquisition Code11023MHz)，一組稱為P碼(Precise Code 10123MHz) 。
地面監(jiān)控站
地面控制部分由一個主控站，5個全球監(jiān)測站和3個地面控制站組成。監(jiān)測站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測量到所有可見衛(wèi)星的接受機(jī)。監(jiān)測站將取得的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù),包括電離層和氣象數(shù)據(jù)，經(jīng)過初步處理后，傳送到主控站。主控站從各監(jiān)測站收集跟蹤數(shù)據(jù)，計算出衛(wèi)星的軌道和時鐘參數(shù)，然后將結(jié)果送到3個地面控制站。地面控制站在每顆衛(wèi)星運(yùn)行至上空時，把這些導(dǎo)航數(shù)據(jù)及主控站指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆GPS衛(wèi)星每天一次，并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進(jìn)行最后的注入。如果某地面站發(fā)生故障，那么在衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo)航信息還可用一段時間，但導(dǎo)航精度會逐漸降低。
用戶設(shè)備
GPS用戶設(shè)備由GPS接收機(jī)、數(shù)據(jù)處理軟件及其終端設(shè)備(如計算機(jī))等組成。GPS接收機(jī)可捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號,跟蹤衛(wèi)星的運(yùn)行,并對信號進(jìn)行交換、放大和處理，再通過計算機(jī)和相應(yīng)軟件,經(jīng)基線解算、網(wǎng)平差，求出GPS接收機(jī)中心(測站點(diǎn))的三維坐標(biāo)。GPS 接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩部分
1.5 GPS模塊
GPS模塊系統(tǒng)采用第三代高線式GPS模塊接受SiRF StarⅢ，GPS模塊SiRF靈活性。該芯片是小于10米的定位精度，能夠同時追蹤20個衛(wèi)星信道。其內(nèi)部的可充電電池，可以保持星歷數(shù)據(jù)，快速定位。對于數(shù)據(jù)的輸出電平的串行數(shù)據(jù)格式，通信速度。
波特率4800，每名GPS數(shù)據(jù)輸出。該模塊采用MMCX GPS天線接口，為6線連接器，數(shù)據(jù)線接口電纜輸出，使用簡單，一般情況下只需要使用三個輸出線，第一連接3.5 ~ 5.5V的直流供電，第五腳是電源，腳的第二行是GPS測量輸出的是TTL電平信號，串行端口，高大于2.4V，低小于400mV，輸出驅(qū)動器的啟動，直接與單片機(jī)的接口。如果只使用默認(rèn)設(shè)置，單片機(jī)讀取數(shù)據(jù)只能從模塊可以。
1.6其他全球定位系統(tǒng)
目前，除了美國的GPS系統(tǒng)外，在世界其他國家和地區(qū)也有自己的定位系統(tǒng)，并逐步向世界推廣使用，他們分別是
（1）、俄羅斯“格洛納斯”系統(tǒng)。有24顆衛(wèi)星組成，精度在10米左右，軍民兩用。已經(jīng)于2011年1月1日在全球正式運(yùn)行。
（2）、歐洲“伽利略”系統(tǒng)。有30顆衛(wèi)星組成，定位誤差不超過1米，主要為民用。2005年首顆試驗衛(wèi)星已成功發(fā)射。
（3）、中國“北斗”系統(tǒng)。
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)﹝BeiDou（COMPASS）Navigation Satellite System﹞是中國正在實施自主研發(fā)、獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),縮寫為BDS。北斗系統(tǒng)由空間端、地面端和用戶端組成，可在全球范圍內(nèi)全天候、全天時為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)，并具短報文通信能力，已經(jīng)初步具備區(qū)域?qū)Ш健⒍ㄎ缓褪跁r能力，定位精度優(yōu)于20m，授時精度優(yōu)于100ns。2012年12月27日，北斗系統(tǒng)空間信號接口控制文件正式版正式公布，北斗導(dǎo)航業(yè)務(wù)正式對亞太地區(qū)提供無源定位、導(dǎo)航、授時服務(wù)。
空間端包括5顆靜止軌道衛(wèi)星和30顆非靜止軌道衛(wèi)星。地面端包括主控站、注入站和監(jiān)測站等若干個地面站。用戶端由北斗用戶終端以及與美國GPS、俄羅斯“格洛納斯”（GLONASS）、歐盟“伽利略”（GALILEO）等其他衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)兼容的終端組成。
目前，北斗衛(wèi)星系統(tǒng)已經(jīng)對東南亞實現(xiàn)全覆蓋。
2 C#編程語言
2.1 簡介
C#是微軟公司發(fā)布的一種面向?qū)ο蟮?、運(yùn)行于.NET Framework之上的高級程序設(shè)計語言。
C#是一種安全的、穩(wěn)定的、簡單的、優(yōu)雅的，由C和C++衍生出來的面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。它在繼承C和C++強(qiáng)大功能的同時去掉了一些它們的復(fù)雜特性（例如沒有宏以及不允許多重繼承）。C#綜合了VB簡單的可視化操作和C++的高運(yùn)行效率，以其強(qiáng)大的操作能力、優(yōu)雅的語法風(fēng)格、創(chuàng)新的語言特性和便捷的面向組件編程的支持成為.NET開發(fā)的首選語言。
C#是面向?qū)ο蟮木幊陶Z言。它使得程序員可以快速地編寫各種基于MICROSOFT .NET平臺的應(yīng)用程序，MICROSOFT .NET提供了一系列的工具和服務(wù)來最大程度地開發(fā)利用計算與通訊領(lǐng)域。
2.2特點(diǎn)
2.2.1中間代碼
微軟在用戶選擇何時MSIL應(yīng)該編譯成機(jī)器碼的時候是留了很大的余地。微軟公司聲稱MSIL不是解釋性的,而是被編譯成了機(jī)器碼。它也明白許多程序員認(rèn)為Java程序要不可避免的比C編寫的任何東西都要慢。而這種實現(xiàn)方式?jīng)Q定了基于MSIL的程序(指的是用C#,Visual Basic,"Managed C++"--C++的一個符合CLS的版本--等語言編寫的程序)將在性能上超過"解釋性的"Java代碼。Java JIT編譯器的普遍存在使得Java和C#在性能上相對相同。Java的中間代碼和MSIL都是中間的匯編形式的語言,它們在運(yùn)行時或其它的時候被編譯成機(jī)器代碼。
2.2.2命名空間中的申明
當(dāng)你創(chuàng)建一個程序的時候,你在一個命名空間里創(chuàng)建了一個或多個類。同在這個命名空間里(在類的外面)你還有可能聲明界面,枚舉類型和結(jié)構(gòu)體。必須使用using關(guān)鍵字來引用其他命名空間的內(nèi)容。
2.2.3基本的數(shù)據(jù)類型
C#擁有比C,C++或者Java更廣泛的數(shù)據(jù)類型。這些類型是bool, byte, ubyte, short, ushort, int, uint, long, ulong, float, double,和decimal。象Java一樣,所有這些類型都有一個固定的大小。又象C和C++一樣,每個數(shù)據(jù)類型都有有符號和無符號兩種類型。與Java相同的是,一個字符變量包含的是一個16位的Unicode字符。C#新的數(shù)據(jù)類型是decimal數(shù)據(jù)類型,對于貨幣數(shù)據(jù),它能存放28位10進(jìn)制數(shù)字。
2.2.4兩個基本類
一個名叫object的類是所有其他類的基類。而一個名叫string的類也象object一樣是這個語言的一部分。作為語言的一部分存在意味著編譯器有可能使用它--無論何時你在程序中寫入一句帶引號的字符串,編譯器會創(chuàng)建一個string對象來保存它。
2.2.5參數(shù)傳遞
方法可以被聲明接受可變數(shù)目的參數(shù)。缺省的參數(shù)傳遞方法是對基本數(shù)據(jù)類型進(jìn)行值傳遞。ref關(guān)鍵字可以用來強(qiáng)迫一個變量通過引用傳遞,這使得一個變量可以接受一個返回值。out關(guān)鍵字也能聲明引用傳遞過程,與ref不同的地方是,它指明這個參數(shù)并不需要初始值。
2.2.6與COM的集成
C#對Windows程序最大的賣點(diǎn)可能就是它與COM的無縫集成了,COM就是微軟的Win32組件技術(shù)。實際上,最終有可能在任何。NET語言里編寫COM客戶和服務(wù)器端。C#編寫的類可以子類化一個已存在的COM組件;生成的類也能被作為一個COM組件使用,然后又能使用,比方說,JScript語言子類化它從而得到第三個COM組件。這種現(xiàn)象的結(jié)果是導(dǎo)致了一個運(yùn)行環(huán)境的產(chǎn)生,在這個環(huán)境里的組件是網(wǎng)絡(luò)服務(wù),可用任何。NET語言子類化。
2.2.7索引下標(biāo)
一個索引與屬性除了不使用屬性名來引用類成員而是用一個方括號中的數(shù)字來匿名引用(就象用數(shù)組下標(biāo)一樣)以外是相似的。
public class ListBox: Control {
{
可以用一個循環(huán)器來匿名引用字符串內(nèi)部數(shù)組成員,就象下面這樣:
ListBox listBox = ...;
listBox[0] = "hello";
Console.WriteLine(listBox[0]);
2.2.8代理和反饋
一個代理對象包括了訪問一個特定對象的特定方法所需的信息。只要把它當(dāng)成一個聰明的方法指針就行了。代理對象可以被移動到另一個地方,然后可以通過訪問它來對已存在的方法進(jìn)行類型安全的調(diào)用。一個反饋方法是代理的特例。event關(guān)鍵字用在將在事件發(fā)生的時候被當(dāng)成代理調(diào)用的方法聲明中。
2.3 使用場合
C#由于其簡單易用，且具備較好的系統(tǒng)兼容性，因此它廣泛被用于開發(fā)各種系統(tǒng)，同時其可同時適用于B/S和C/S模式，并且兩者可以實現(xiàn)有機(jī)結(jié)合，實現(xiàn)其他語言所不能實現(xiàn)的功能。另外，由于其是微軟公司開發(fā)、發(fā)布的，故其在windows環(huán)境下編程具備很多優(yōu)勢，容易實現(xiàn)對window底層函數(shù)的調(diào)用和相關(guān)函數(shù)的封裝。
C#封裝了多種數(shù)據(jù)庫連接類和控件，可以實現(xiàn)和多種數(shù)據(jù)庫連接，并提供諸多函數(shù)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的調(diào)用。
3、Oracle數(shù)據(jù)庫
Oracle Database，又名Oracle RDBMS，或簡稱Oracle。是甲骨文公司的一款關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。
3.1 簡介
ORACLE數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是美國ORACLE公司（甲骨文）提供的以分布式數(shù)據(jù)庫為核心的一組軟件產(chǎn)品，是目前最流行的客戶/服務(wù)器(CLIENT/SERVER)或B/S體系結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)庫之一。ORACLE數(shù)據(jù)庫是目前世界上使用最為廣泛的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，作為一個通用的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它具有完整的數(shù)據(jù)管理功能；作為一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫，它是一個完備關(guān)系的產(chǎn)品；作為分布式數(shù)據(jù)庫它實現(xiàn)了分布式處理功能。但它的所有知識，只要在一種機(jī)型上學(xué)習(xí)了ORACLE知識，便能在各種類型的機(jī)器上使用它。
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