專利名稱：一種應(yīng)用gpu技術(shù)和汽車gps導(dǎo)航系統(tǒng)的受災(zāi)人員疏散管理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種應(yīng)用GPU技術(shù)和汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的受災(zāi)人員疏散管理系統(tǒng)， 特別是針對一種海洋風(fēng)暴潮災(zāi)害的受災(zāi)人員疏散管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
GPU英文全稱Graphic Processing Unit，中文翻譯為“圖形處理器”。GPU是相對于CPU的一個概念，由于在現(xiàn)代的計算機(jī)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(shè)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芯片圖形處理器。GPS是以全球M顆定位人造衛(wèi)星做基礎(chǔ)，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(dǎo)航和定位系統(tǒng)。GPS的定位原理是用戶接受衛(wèi)星發(fā)射的信號，從中獲取衛(wèi)星與用戶之間的距離、時鐘校正和大氣校正等參數(shù)，通過數(shù)據(jù)處理確定用戶的位置。汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)由兩部分組成一部分由安裝在汽車的GPS接收機(jī)和顯示設(shè)備組成；另一部分由計算機(jī)控制中心組成，兩部分通過定位衛(wèi)星進(jìn)行聯(lián)系。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)有兩大功能一個是汽車蹤跡監(jiān)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(jī)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(fā)明應(yīng)用GPU技術(shù)和汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)建一個受災(zāi)人員疏散管理系統(tǒng)，針對風(fēng)暴潮災(zāi)害時道路的實時交通狀況，對救災(zāi)車輛從受災(zāi)點(diǎn)到安置點(diǎn)的行駛路線進(jìn)行動態(tài)的監(jiān)控和指揮，以使受災(zāi)人員能快速安全地疏散到各個安置點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是關(guān)于一種應(yīng)用GPU技術(shù)和汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的受災(zāi)人員疏散管理系統(tǒng)， 特別是針對一種海洋風(fēng)暴潮災(zāi)害的受災(zāi)人員疏散管理系統(tǒng)。本發(fā)明主要由以下幾個部分組成，一是中心控制平臺，包括一個用于顯示道路交通信息和救災(zāi)車輛位置信息以及發(fā)送車輛行駛指揮信息的監(jiān)控系統(tǒng)，一個利用數(shù)據(jù)庫和GPU計算選擇最優(yōu)疏散路徑的數(shù)據(jù)處理模塊；一是存儲風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險圖的數(shù)據(jù)庫和存儲電子地圖的數(shù)據(jù)庫；一是對救災(zāi)車輛精確定位和實時指揮的汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理模塊使用GPU對最短路徑算法實施并行化， 快速準(zhǔn)確地計算出理想狀況下的從受災(zāi)點(diǎn)到各個安置點(diǎn)的最短路徑。中心控制平臺根據(jù)已經(jīng)計算出的最短路徑，結(jié)合該受災(zāi)區(qū)域的風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險圖顯示的道路交通狀況以及通過救災(zāi)車輛上攜帶的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)確定出的車輛所在位置，快速選擇出車輛到達(dá)安置點(diǎn)的最優(yōu)路徑，并及時通過導(dǎo)航系統(tǒng)將最優(yōu)路徑信息發(fā)送給救災(zāi)車輛，使之快速安全地抵達(dá)安置點(diǎn)ο


圖1為本發(fā)明的受災(zāi)人員疏散管理系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2為本發(fā)明的受災(zāi)人員疏散管理系統(tǒng)的功能模塊圖。圖3為本發(fā)明的受災(zāi)人員疏散管理系統(tǒng)的功能架構(gòu)圖。
具體實施例方式本發(fā)明是一種硬件和軟件結(jié)合的應(yīng)用系統(tǒng)，硬件主要包括兩大塊一是GPU，主要是用來實現(xiàn)對最短路徑算法的并行化，快速準(zhǔn)確地計算出理想狀況下的從受災(zāi)點(diǎn)到各個安置點(diǎn)的最短路徑；一是汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，用于獲取救災(zāi)車輛的位置信息，并且中心控制平臺可以通過它向救災(zāi)車輛發(fā)送導(dǎo)航信息。軟件主要是用來輔助顯示風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險圖、救災(zāi)車輛的位置信息以及人員疏散的最優(yōu)路徑信息，從而監(jiān)控和指揮救災(zāi)車輛，使得受災(zāi)人員能快速安全地到達(dá)安置點(diǎn)。如圖1所示的本發(fā)明的受災(zāi)人員疏散管理系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，它包括中心控制平臺、定位衛(wèi)星、汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)以及風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險圖數(shù)據(jù)庫與電子地圖數(shù)據(jù)庫四個部分，其中中心控制平臺由監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理模塊組成。中心控制平臺是本發(fā)明的核心部分，主要用于進(jìn)行信息的收集、展示以及輔助決策信息的發(fā)布。其中監(jiān)控系統(tǒng)通過定位衛(wèi)星獲取救災(zāi)車輛的位置信息并顯示在電子地圖上，同時在大屏幕上顯示風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險圖，以便及時地指揮救災(zāi)車輛。數(shù)據(jù)處理模塊，首先計算最短路徑，然后獲取最優(yōu)路徑。本發(fā)明采用基于 CUDA(ComputeUnified Device Architecture)的GPU并行計算來加速最短路徑的計算， CUDA是一個新的基礎(chǔ)架構(gòu)，是一個軟硬件協(xié)同的完整的解決方案。這種結(jié)構(gòu)可以使用 GPU處理復(fù)雜的科學(xué)計算問題，特別是大數(shù)據(jù)量的并行計算問題。本發(fā)明選用麗臺公司 PX8800GT顯卡，顯卡采用NVIDIA公司的Geforce 8800GT顯示芯片，該芯片采用G92顯示核心，有112個流處理器，內(nèi)核時鐘為600MHz，內(nèi)存帶寬為57. 6GB/s，支持并行數(shù)據(jù)高速緩存 (parallel data cache) 0在快速計算出理想狀況下的從受災(zāi)點(diǎn)到各個安置點(diǎn)的最短路徑后，需要結(jié)合風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險圖里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(zāi)車輛行駛到安置點(diǎn)的最優(yōu)路徑。GPS的工作原理是，解析從定位衛(wèi)星那里接收到的信號，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斗形。當(dāng)這些“漏斗”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(biāo)。在汽車行駛的過程中，一個類似于飛機(jī)或輪船導(dǎo)航用的陀螺儀的裝置，可以連續(xù)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(dǎo)航系統(tǒng)，并由軟件系統(tǒng)分析處理，重疊在存儲的電子地圖上。如圖2所示，本發(fā)明的受災(zāi)人員疏散管理系統(tǒng)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數(shù)據(jù)庫組成，分別是風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險圖數(shù)據(jù)庫和包含有汽車位置坐標(biāo)信息的電子地圖數(shù)據(jù)庫。地圖展示模塊主要是在大屏幕上實時顯示風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險圖和電子地圖，以方便快速準(zhǔn)確地做出決策。信息收集模塊用于通過GPS及時獲取救災(zāi)車輛的位置坐標(biāo)信息。輔助決策模塊是其中的關(guān)鍵，首先通過GPU并行實現(xiàn)最短路徑算法，快速計算出最短路徑，然后結(jié)合信息存儲模塊提供的風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險圖，綜合分析選擇最優(yōu)路徑，最后將滿足道路交通條件的導(dǎo)航信息，通過汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)送給救災(zāi)車輛，指揮其行駛以使其快速安全地到達(dá)安置點(diǎn)。 本發(fā)明的功能架構(gòu)如圖3所示，系統(tǒng)采用了三層架構(gòu)表現(xiàn)層、業(yè)務(wù)邏輯層以及數(shù)據(jù)持久層。其中業(yè)務(wù)邏輯層主要用于實現(xiàn)系統(tǒng)功能的邏輯處理，包括應(yīng)用GPU并行化最短路徑算法以快速計算出最短路徑，然后結(jié)合數(shù)據(jù)持久層的風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險信息圖獲得最優(yōu)路徑信息，傳遞給表現(xiàn)層。表現(xiàn)層主要有監(jiān)控系統(tǒng)和汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，它們之間的信息交互為監(jiān)控系統(tǒng)顯示通過GPS獲取的救災(zāi)車輛的位置信息，并將導(dǎo)航信息發(fā)送給汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的接收設(shè)備，接收設(shè)備顯示這些導(dǎo)航信息以指揮車輛行駛，快速安全地將受災(zāi)人員送達(dá)安置點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用GPU技術(shù)和汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的受災(zāi)人員疏散管理系統(tǒng)，其特征在于，至少應(yīng)該包括有一中心控制平臺；一數(shù)據(jù)庫，分別用于存儲風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險圖和電子地圖；一汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用GPU技術(shù)和汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的受災(zāi)人員疏散管理系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于中心控制平臺至少包括一監(jiān)控系統(tǒng)，負(fù)責(zé)隨時觀察受災(zāi)區(qū)域的交通情況和救災(zāi)車輛的位置；一數(shù)據(jù)處理模塊，計算出受災(zāi)點(diǎn)到各個安置點(diǎn)的最短路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用GPU技術(shù)和汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的受災(zāi)人員疏散管理系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)至少包括一通信衛(wèi)星，用于確定救災(zāi)車輛的位置坐標(biāo)信息；一 GPS接收裝置，安裝在救災(zāi)車輛上，該車輛無論行駛到任何地方都可以在監(jiān)控系統(tǒng)的電子地圖上指示出它的位置；一導(dǎo)航信息接收裝置，其特點(diǎn)在于它是可移動的，可以是智能手機(jī)、PDA或是掌上電腦。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用GPU技術(shù)和汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的受災(zāi)人員疏散管理系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于監(jiān)控系統(tǒng)至少包括一大屏幕，用于顯示道路交通信息和救災(zāi)車輛位置信息；一信息發(fā)送裝置，用于發(fā)送車輛行駛指揮信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用GPU技術(shù)和汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的受災(zāi)人員疏散管理系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于數(shù)據(jù)處理模塊至少包括一 GPU，用于最短路徑算法的并行運(yùn)算；一地圖綜合分析設(shè)備，確定最優(yōu)路徑，即道路暢通條件下的最短路徑。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種應(yīng)用GPU技術(shù)和汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的受災(zāi)人員疏散管理系統(tǒng)，特別是針對一種海洋風(fēng)暴潮災(zāi)害的受災(zāi)人員疏散管理系統(tǒng)。本發(fā)明主要由以下幾個部分組成一是中心控制平臺，包括一個用于顯示道路交通信息和救災(zāi)車輛位置信息，以及發(fā)送車輛行駛指揮信息的監(jiān)控系統(tǒng)，一個利用數(shù)據(jù)庫和GPU計算并選擇最優(yōu)疏散路徑的數(shù)據(jù)處理模塊；一是存儲風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險圖的數(shù)據(jù)庫和存儲電子地圖的數(shù)據(jù)庫；一是對救災(zāi)車輛精確定位和實時指揮的汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)。本發(fā)明主要是應(yīng)用于受災(zāi)人員的疏散管理，針對風(fēng)暴潮災(zāi)害時道路的實時交通狀況，對救災(zāi)車輛從受災(zāi)點(diǎn)到安置點(diǎn)的行駛路線進(jìn)行動態(tài)地監(jiān)控和指揮，以使受災(zāi)人員能快速安全地疏散到各個安置點(diǎn)。
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(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者喬歡, 侯澤東, 廖娟, 張嶺, 張弛, 方的茍, 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(xué)