一種應用gpu技術和汽車gps導航系統的受災人員疏散管理系統的製作方法
2023-06-05 00:52:26
專利名稱：一種應用gpu技術和汽車gps導航系統的受災人員疏散管理系統的製作方法
技術領域：
本發明是關於一種應用GPU技術和汽車GPS導航系統的受災人員疏散管理系統， 特別是針對一種海洋風暴潮災害的受災人員疏散管理系統。
背景技術：
GPU英文全稱Graphic Processing Unit，中文翻譯為「圖形處理器」。GPU是相對於CPU的一個概念，由於在現代的計算機中圖形的處理變得越來越重要，需要一個專門的圖形的核心處理器。Nvidia公司將GPU定義為它是集成有幾何引擎、光照引擎、三角形設置、圖形裁剪引擎、紋理渲染引擎，處理能力為每秒1000萬個以上多邊形的單晶片圖形處理器。GPS是以全球M顆定位人造衛星做基礎，向全球各地全天候地提供三維位置、三維速度等信息的一種無線電導航和定位系統。GPS的定位原理是用戶接受衛星發射的信號，從中獲取衛星與用戶之間的距離、時鐘校正和大氣校正等參數，通過數據處理確定用戶的位置。汽車GPS導航系統由兩部分組成一部分由安裝在汽車的GPS接收機和顯示設備組成；另一部分由計算機控制中心組成，兩部分通過定位衛星進行聯繫。汽車導航系統有兩大功能一個是汽車蹤跡監控功能，只要將已編碼的GPS接收裝置安裝在汽車上，該汽車無論行駛到任何地方都可以通過計算機控制中心的電子地圖上指示出它的所在方位；另一個是駕駛指南功能。本發明應用GPU技術和汽車GPS導航系統構建一個受災人員疏散管理系統，針對風暴潮災害時道路的實時交通狀況，對救災車輛從受災點到安置點的行駛路線進行動態的監控和指揮，以使受災人員能快速安全地疏散到各個安置點。
發明內容
本發明是關於一種應用GPU技術和汽車GPS導航系統的受災人員疏散管理系統， 特別是針對一種海洋風暴潮災害的受災人員疏散管理系統。本發明主要由以下幾個部分組成，一是中心控制平臺，包括一個用於顯示道路交通信息和救災車輛位置信息以及發送車輛行駛指揮信息的監控系統，一個利用資料庫和GPU計算選擇最優疏散路徑的數據處理模塊；一是存儲風暴潮災害風險圖的資料庫和存儲電子地圖的資料庫；一是對救災車輛精確定位和實時指揮的汽車GPS導航系統。數據處理模塊使用GPU對最短路徑算法實施並行化， 快速準確地計算出理想狀況下的從受災點到各個安置點的最短路徑。中心控制平臺根據已經計算出的最短路徑，結合該受災區域的風暴潮災害風險圖顯示的道路交通狀況以及通過救災車輛上攜帶的GPS導航系統確定出的車輛所在位置，快速選擇出車輛到達安置點的最優路徑，並及時通過導航系統將最優路徑信息發送給救災車輛，使之快速安全地抵達安置點ο
圖1為本發明的受災人員疏散管理系統的系統結構圖。圖2為本發明的受災人員疏散管理系統的功能模塊圖。圖3為本發明的受災人員疏散管理系統的功能架構圖。
具體實施例方式本發明是一種硬體和軟體結合的應用系統，硬體主要包括兩大塊一是GPU，主要是用來實現對最短路徑算法的並行化，快速準確地計算出理想狀況下的從受災點到各個安置點的最短路徑；一是汽車GPS導航系統，用於獲取救災車輛的位置信息，並且中心控制平臺可以通過它向救災車輛發送導航信息。軟體主要是用來輔助顯示風暴潮災害風險圖、救災車輛的位置信息以及人員疏散的最優路徑信息，從而監控和指揮救災車輛，使得受災人員能快速安全地到達安置點。如圖1所示的本發明的受災人員疏散管理系統的系統結構圖，它包括中心控制平臺、定位衛星、汽車GPS導航系統以及風暴潮災害風險圖資料庫與電子地圖資料庫四個部分，其中中心控制平臺由監控系統和數據處理模塊組成。中心控制平臺是本發明的核心部分，主要用於進行信息的收集、展示以及輔助決策信息的發布。其中監控系統通過定位衛星獲取救災車輛的位置信息並顯示在電子地圖上，同時在大屏幕上顯示風暴潮災害風險圖，以便及時地指揮救災車輛。數據處理模塊，首先計算最短路徑，然後獲取最優路徑。本發明採用基於 CUDA(ComputeUnified Device Architecture)的GPU並行計算來加速最短路徑的計算， CUDA是一個新的基礎架構，是一個軟硬體協同的完整的解決方案。這種結構可以使用 GPU處理複雜的科學計算問題，特別是大數據量的並行計算問題。本發明選用麗臺公司 PX8800GT顯卡，顯卡採用NVIDIA公司的Geforce 8800GT顯示晶片，該晶片採用G92顯示核心，有112個流處理器，內核時鐘為600MHz，內存帶寬為57. 6GB/s，支持並行數據高速緩存 (parallel data cache) 0在快速計算出理想狀況下的從受災點到各個安置點的最短路徑後，需要結合風暴潮災害風險圖裡顯示的道路交通狀況，綜合分析選擇出道路暢通情況下的最短路徑，即是救災車輛行駛到安置點的最優路徑。GPS的工作原理是，解析從定位衛星那裡接收到的信號，投影到豎直的平面上，這些信號可以形象地表示為一個個的倒漏鬥形。當這些「漏鬥」的下半部分有一定的重疊時， GPS的解析程序就能夠計算出汽車所在位置的坐標。在汽車行駛的過程中，一個類似於飛機或輪船導航用的陀螺儀的裝置，可以連續地提供汽車的位置。GPS接收到的信號，要通過接收器提供給汽車導航系統，並由軟體系統分析處理，重疊在存儲的電子地圖上。如圖2所示，本發明的受災人員疏散管理系統由四個功能模塊組成，分別是信息存儲模塊、地圖展示模塊、信息收集模塊以及輔助決策模塊。其中信息存儲模塊由兩個資料庫組成，分別是風暴潮災害風險圖資料庫和包含有汽車位置坐標信息的電子地圖資料庫。地圖展示模塊主要是在大屏幕上實時顯示風暴潮災害風險圖和電子地圖，以方便快速準確地做出決策。信息收集模塊用於通過GPS及時獲取救災車輛的位置坐標信息。輔助決策模塊是其中的關鍵，首先通過GPU並行實現最短路徑算法，快速計算出最短路徑，然後結合信息存儲模塊提供的風暴潮災害風險圖，綜合分析選擇最優路徑，最後將滿足道路交通條件的導航信息，通過汽車GPS導航系統發送給救災車輛，指揮其行駛以使其快速安全地到達安置點。 本發明的功能架構如圖3所示，系統採用了三層架構表現層、業務邏輯層以及數據持久層。其中業務邏輯層主要用於實現系統功能的邏輯處理，包括應用GPU並行化最短路徑算法以快速計算出最短路徑，然後結合數據持久層的風暴潮災害風險信息圖獲得最優路徑信息，傳遞給表現層。表現層主要有監控系統和汽車GPS導航系統，它們之間的信息交互為監控系統顯示通過GPS獲取的救災車輛的位置信息，並將導航信息發送給汽車GPS導航系統的接收設備，接收設備顯示這些導航信息以指揮車輛行駛，快速安全地將受災人員送達安置點。
權利要求
1.一種應用GPU技術和汽車GPS導航系統的受災人員疏散管理系統，其特徵在於，至少應該包括有一中心控制平臺；一資料庫，分別用於存儲風暴潮災害風險圖和電子地圖；一汽車GPS導航系統。
2.根據權利要求1所述的應用GPU技術和汽車GPS導航系統的受災人員疏散管理系統，其特點在於中心控制平臺至少包括一監控系統，負責隨時觀察受災區域的交通情況和救災車輛的位置；一數據處理模塊，計算出受災點到各個安置點的最短路徑。
3.根據權利要求1所述的應用GPU技術和汽車GPS導航系統的受災人員疏散管理系統，其特點在於汽車GPS導航系統至少包括一通信衛星，用於確定救災車輛的位置坐標信息；一 GPS接收裝置，安裝在救災車輛上，該車輛無論行駛到任何地方都可以在監控系統的電子地圖上指示出它的位置；一導航信息接收裝置，其特點在於它是可移動的，可以是智慧型手機、PDA或是掌上電腦。
4.根據權利要求2所述的應用GPU技術和汽車GPS導航系統的受災人員疏散管理系統，其特點在於監控系統至少包括一大屏幕，用於顯示道路交通信息和救災車輛位置信息；一信息發送裝置，用於發送車輛行駛指揮信息。
5.根據權利要求2所述的應用GPU技術和汽車GPS導航系統的受災人員疏散管理系統，其特點在於數據處理模塊至少包括一 GPU，用於最短路徑算法的並行運算；一地圖綜合分析設備，確定最優路徑，即道路暢通條件下的最短路徑。
全文摘要
本發明是關於一種應用GPU技術和汽車GPS導航系統的受災人員疏散管理系統，特別是針對一種海洋風暴潮災害的受災人員疏散管理系統。本發明主要由以下幾個部分組成一是中心控制平臺，包括一個用於顯示道路交通信息和救災車輛位置信息，以及發送車輛行駛指揮信息的監控系統，一個利用資料庫和GPU計算並選擇最優疏散路徑的數據處理模塊；一是存儲風暴潮災害風險圖的資料庫和存儲電子地圖的資料庫；一是對救災車輛精確定位和實時指揮的汽車GPS導航系統。本發明主要是應用於受災人員的疏散管理，針對風暴潮災害時道路的實時交通狀況，對救災車輛從受災點到安置點的行駛路線進行動態地監控和指揮，以使受災人員能快速安全地疏散到各個安置點。
文檔編號G06Q10/00GK102376167SQ20101024796
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月9日 優先權日2010年8月9日
發明者喬歡, 侯澤東, 廖娟, 張嶺, 張弛, 方的苟, 方錢, 王芬, 裴軍峰, 趙明, 鄭小羅, 郭利銳, 黃冬梅 申請人:上海海洋大學