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1、智能交通系统ITS,课程内容,（一）智能交通系统的基础（二）智能交通系统的关键技术（三）智能交通系统的基本构成,（一）智能交通系统的基础,1.理论基础ITS;智能交通系统的特征；技术特点与各技术之间的关系 研究目的、意义和研究内容；国内外智能交通系统发展现状与趋势；社会经济效益；2 框架体系体系结构的功能；逻辑体系结构；物理体系机构；通信体系结构；标准化体系结构的意义； “欧美日中”智能交通体系结构的发展现状；3综合信息平台 综合信息平台的构成和功能；数据融合技术/数据挖掘技术/数据存储技术/接口技术；,（二）智能交通系统关键技术,1 交通信息采集与处理技术2 通信技术3 网络技术4 数据库技
2、术5 显示技术6 人工智能技术,1 交通信息采集与处理技术概念：环型线圈感应式检测；微波检测；视频检测；交通监视；GPS定位法；车辆自动识别法；知识点：环型线圈感应式检测技术、微波检测器、视频检测技术、交通监视系统、GPS定位法、车辆自动识别法的功能和作用；交通监视系统的构成；微波检测器的特点；各种技术的应用现状原理：环型线圈、微波检测器、视频检测技术的工作原理；,2 通信技术概念：光纤通信；卫星通信；移动通信；专用短程通信；知识点：光纤通信、卫星通信、移动通信的构成；光纤通信、卫星通信、移动通信的特点；光纤通信、卫星通信、移动通信的发展历程；应用：光纤通信、卫星通信、移动通信、专用短程通信在
3、ITS应用；SDH、ATM在公路通信的应用,3 网络技术知识点：计算机网络的分类、构成；拓扑结构；网络互联；TCP/IP协议；计算机网络的特点；应用：网络技术在ITS应用；4 数据库技术知识点：数据库系统的分类、体系结构；数据库的特点；应用：数据库技术在ITS应用；,5 显示技术知识点：显示系统的功能；显示系统构成；显示系统的要求；显示产品的主要种类；6 人工智能技术概念：人工智能AI；知识点：人工智能的研究对象、研究内容；人工智能的研究方法和开发策略； 应用：人工智能在ITS应用；,（三）智能交通系统的基本构成,知识点：水运智能交通系统中的船舶导航与通信服务、船舶安全与管理信息系统、交通信息
4、和环境服务、系统整合；交通信息系统的分类和构成；交通管理系统的功能和结构；铁路、航空智能交通系统；,海上智能交通系统实验室系统结构,智能信息采集系统,综合管理信息系统,本课程教材及参考书,课程教材：智能交通系统概论陆化普、朱茵著北京：中国铁道出版社，2004年11月参考书目：1智能交通系统导论朱茵等编著中国人民公安大学出版社 2. 智能交通系统工程导论张国伍编著电子工业出版社3. 智能交通技术应用李卫平编著人民交通出版社,第一章 绪论,智能交通系统ITS定义,（Intelligent transportation systems，简称ITS）是在较完善的基础设施（包括道路、港口、机场和通信设施
5、）之上，将先进的信息、通信、控制、传感、计算机和系统综合技术有效集成并应用于交通运输，从而建立的可以在大范围内发挥作用的、实时、准确、高效的交通运输系统。 智能交通系统利用现代科学技术在道路、车辆司机和乘客之间建立起智能的联系。借助系统的智能，可以将车辆运行调整到最佳状态，使车辆在道路上安全、自由地行驶，保障人、车、路和谐统一，在极大地提高运输效率的同时，充分保障交通安全、改善环境质量、提高能源利用率。,研究目的和意义,解决拥挤和事故等交通问题有效利用现有设施提高效率，减少能源消耗,智能交通系统ITS特征,将先进的信息技术、通信技术、控制技术以及人工智能技术和运输组织技术有效结合，具有特征：进
6、行科学、技术和方法论的总和，解决信息的获取、形式化和计算机实现具有判断、推理和学习能力，并且辅助决策。结构上有感知、学习、识别和模型库等部分。,系统各种技术信息链,运输系统,信息采集,信息处理,信息发布,ITS用户,信息利用,通信,通信,对应于不同信息技术处理环节的ITS技术,ITS中的信息,1、公共信息：气象、路况、堵塞、事故、到达、售票等。2、交通管理部门内部的管理信息：车辆调配、人员管理、车辆运行、办公信息等。3、有关车辆收费的信息：车辆属性、车主信息、黑名单等。4、交通监控信息：传感器的输出信号、视频信号等。5、交通管理部门对行驶车辆的指挥信息以及车辆之间的沟通。,ITS 的技术特点,
7、集成性：ITS技术的最大特点系统性：符合特定的要求，兼容性和良好接口，实现功能；先进性：先进技术综合性： 信息采集应用传感器、视频技术； 信息传输应用通信技术； 信息处理应用计算机技术如网络和数据库技术；,ITS研究内容,美国ITS研究内容日本ITS研究内容欧洲ITS研究内容我国ITS研究内容,美国ITS研究内容,出行和交通管理系统（途中驾驶员信息、线路引导、出行人员服务、交通控制、突发事件管理、排放测试和污染防护系统）出行需求管理系统（出发前出行信息、合成配载和预约系统、需求管理和运营系统）公共交通运营系统（公共运输管理、途中换乘信息、出行安全）商用车辆运营系统（电子通关、车载安全监控、危险
8、品应急反映系统）电子收费系统应急管理系统（紧急通告与人员安全、车辆管理）先进的车辆控制和安全系统（纵向和横向避碰、交叉路口避碰、危险预警、安全保护系统）,日本ITS研究内容,旅行、道路交通、驾驶信息提供系统自动收费系统安全驾驶支援系统（警报、避碰）交通管理最优化道路交通高效化先进的公共交通系统运行车辆的高效化行人引导系统紧急车辆支援系统,欧洲ITS研究内容,交通管理行前信息行程中信息车辆控制货物与车队管理自动收费,我国ITS研究内容,交通管理与规划电子收费出行者信息车辆安全和辅助驾驶紧急事件和安全运营管理综合运输自动公路,ITS发展概况,智能交通系统的发展大致上可以以1994年为界划分为初期阶
9、段和发展阶段：初期阶段，智能交通系统的研究主要集中在美国、欧洲、日本等发达国家和地区，局限于应用电子和通讯技术来加强车辆管理，各个国家的研究力量相对分散，并且主要研究工作是由企业、科研机构和大学完成的；发展阶段，智能交通系统的全面开发和研究扩展到了新兴的工业国家和发展中国家，例如加拿大、中国、澳大利亚、韩国、新加坡等，并且由初期的较为分散的民间研究行为转向国家有组织有计划的推进。,美国ITS,在60年代后期，由联邦公路局开始研究电子路线诱导系统（ERGS），包括车载显示器、路旁单元、车载设备与路旁单元的双向通讯，这项研究为现在智能交通系统的动态路线诱导系统提供了最初最基本的经验。70年代至80
10、年代中期，联邦公共交通局开展了一系列自动车辆控制的研究试验，主要目的是评价各种定位技术，以便及时准确地获得公交车辆离开调度中心的位置与轨迹。1978年美国发射第一颗GPS卫星、1984年开发第一台数字地图汽车导航器和一些财团资助重型车辆电子牌照项目启动与实验，都为智能交通系统的发展打下了基础。1985年以后，美国智能车路系统（IVHS）从准备阶段向大力发展阶段过渡，进行了电子收费（ETC）系统试验，研究制定美国汽车导航标准。IVHS受到美国政府重视，被列入了1987年开始组织起草的美国未来公路计划框架中。l986年开始了名为PATH（Program on Advanced Technologi
11、es for the Highway）的综合性研究计划，是美国第一个把汽车导航与交通信息系统集成在一起的公路实际运营试验项目。,1988年6月美国科技系统会议上决议成立了一个IVHS发展计划协调研究机构，定名为MOBILITY 2000。MOBILITY 2000的成员来自政府、大学、研究机构以及包括汽车、电子、信息、交通等行业在内的有关产业部门。其研究成果形成了IVHS开展工作的指导性文件，对IVHS计划起到了重要作用。1990年美国智能车路协会（IVHS America，Intelligent Vehicle Highway Society ofAmerica）成立。随后，陆路交通效率法案
12、（ISTEA，Intermodal Surface Transport EfficiencyAct）在1991年11月获得通过，智能交通系统成为道路交通发展的核心。1992年5月IVHS战略规划完成，向实施智能交通系统计划迈出了重要的一步，也为美国未来20年促进智能交通系统发展奠定了基础。1994年11月美国运输部将IVHS改名为ITS Americ（a美国智能交通协会，Intelligent Transportation Society ofAmerica），1995年5月该学会完成了美国智能交通系统发展规划，全面地介绍了智能交通系统发展的目标和实施计划。,为了明确和规范智能交通系统实施以后
13、提供的服务以及各个系统间的相互关系，在美国运输部的领导下，开发美国国家智能交通系统体系框架并于1996年5月完成了第一版。其后经过不断修改和完善，2003年11月完成了体系框架的第五个版本。与此同时，道路自动防冰系统、道路交通应急管理系统等一批具体的项目也在全美80多个地区开展，一些现场测试也在进行中。其中，自动公路系统（AHS，Automated Highway System）得到了美国联邦政府的支持和参与。根据ITSAmerica发布的消息，开始于1998年12月的美国国家智能交通系统发展战略计划（National ITS Development Strategy Project）目前己经
14、完成。该计划代表了美国更新其智能交通系统发展战略的第一步，第二步将是美国智能交通系统长期研究日程的更新。主题为“运用智能交通系统挽救生命节省时间和金钱”的计划报告共分为两个部分，第一个报告的标题为“推广应用的机遇”，其目标是针对各州官员以及地方官员：第二个报告的标题为“推广应用的机遇和行动”，其目标是针对推广应用智能交通系统的专业人士。该计划是美国运输部与美国ITSAmerica合作的成果，旨在推广智能交通系统在全美国的应用。,欧洲,70年代中期以德国为主，开始智能交通系统方面的研究。1985年欧共体从电子信息技术在交通领域的应用开始介入智能交通系统的研究。欧共体的专家经过论证，得出结论：“远
15、程信息通讯作为通讯技术与信息处理技术的综合体，将成为21世纪的主要经济增长点”，并制定了“最有效最安全的欧洲交通系统发展计划”（PROMETHEUS，Program for a European Traffic with Highest Efficiency and Unprecedented Safety）。PROMETHEUS最早于1986年由奔驰汽车公司提出，后联合其他10家汽车公司，确定了四个基础研究开发领域和三个应用研究领域。基础研究开发领域包括：车载人工智能处理器；实时模式识别；各种传感器和处理装置；数字通讯技术和系统综合运用方法及评价模型开发。应用研究领域包括：通过人工对话防止机
16、动车相撞、偏离车道检测、障碍物检测和驾驶辅助系统；车与车之间通讯（电子视野）提供行车支援信息开发；作为建立路径诱导系统基础的车、路间通讯系统等。PROMETHEUS计划1994年完成后，从1995年开始新的研究计划PROMOTE（Programme for Mobility in Transportation in Europe）。,1988年，欧共体还制定了以道路基础设施的研究开发为主体的DRIVE（Dedicated Road Infrastructure for Vehicles Safety in Europe）计划。DRIVE计划共安排了72个项目，包括分类别的研究工具的开发、建模和
17、评价、安全、人的行为、交通控制、远距离通讯和数据库、出行规划，多功能路边设备的开发、通讯标准、实施的经济与财政问题等。1995年，在DRIVE计划取得阶段性成果之后，进而完成了DRIVE II研究计划，其主要研究内容为：需求管理、交通旅行信息、城市综合交通管理、城市间综合交通管理、驾驶支援协调、货物车队管理、公共交通管理等。1994年1998年，欧盟执行相当于DRIVE III的T-TAP计划（the TelematicsApplications Programme），其主要的目标是运用先进的信息技术来提高交通效率、保障安全和改善环境，从而提高交通运输水平，提高欧洲工业的竞争力。T-TAP的研
18、究涉及到几乎全部交通方式，主要研究内容有：多方式的公共交通、货运运营管理、道路交通、航空交通、铁道交通、水上交通、横贯交通、交通公共设施服务等。,TEN-T，是1995年至1999年欧盟委员会推进的以实现多方式信息服务为目的的横贯欧洲交通信息服务网络，这是欧洲智能交通系统持续发展的关键所在。TEN-T覆盖了交通运输的各个方面，包括高质量的公路、铁路、港口、机场和内陆航运。TEN-T划分为以下三个层次：欧洲规模、欧洲地域、国家及区域。欧洲规模项目用于提供整个欧洲范围的智能交通系统服务。欧洲地域项目是通过可共同操作的调配、国境地带的无缝服务来促进国家之间的合作。国家及区域这一层次研究、发展并实行对
19、欧盟智能交通系统发展有重大贡献的项目。在智能交通系统的组织机构方面，1991年，欧共体成立了智能交通系统协调机构（ERTICO，European Road Transport Telematics Implementation Coordination Organization），由信息技术、汽车制造、道路运营、通讯、道路管理等部门的学者和企业组成，现己发展到50多个成员。该组织致力于欧洲智能交通系统的发展，其目标在于提供技术支持和指导，推进研究成果产业化，实施跨国家跨地区的试验项目，制定统一标准和项目规划，协助欧盟理事会处理智能交通系统方面的工作。此外，欧洲还在积极进行智能交通系统的标准化工
20、作。欧洲标准化委员会（CEN）TC278组在1990年成立，负责标准化活动，国际标准化组织（ISO）也成立了TC204技术委员会。,日本,1973年开始研究交通自动控制系统（CACS，Comprehensive Automobile Communication System），随后进行了路径引导系统的开发和测试研究。从1984年开始，建设省主持开发了“路车间信息系统”（RACS，Road/Automobile Communication System）；1987年开始，警察厅主持开发了“先进的车辆交通信息与通信系统”（AMTICS，Advanced Mobile Traffic Informa
21、tion&Communication System）；1989年，建设省又将RACS升级为“先进的道路交通系统”（ARTS，Advanced Road Transportation System）；1991年，运输省主导开发了“先进的安全汽车”（ASV，Advanced Safety Vehicle）；通产省主导研究开发了“超级智能车辆系统（”SSVS，Super Smart Vehicle System）。还组织了警察厅、通产省、运输省、邮政省和建设省，分别负责交通安全、电子、产业政策、汽车、通信和系统监督以及道路，集中RACS和AMTICS的成果，开发并投入运行了“车辆信息与通信系统”（V
22、ICS，Vehicle Information&Communication System）。警察厅也于1991年，在AMTICS的基础上，独自开发了“新交通管理系统”（UTMS，Universal Traffic Management System），后来又升级为“21世纪交通管理系统”（UTMS21，Next Generation Universal Traffic Management System）。1996年4月，“车辆信息与通信系统”VICS在东京都地区正式投入运营。,VICS系统以向驾驶员提供道路交通信息、使道路交通安全流畅为目的，它已经开始进入应用化试验的阶段。2001年9月，V
23、ICS系统的服务范围已经覆盖了东京、北海道和32个县，并计划在2002年覆盖全国的主要城市。2002年3月，具有接收交通信息设施和车载路径导航装置的VICS车内设施已售出440万套。在智能交通系统的组织机构方面，1994年1月，日本设立了专门负责在警察厅、通产省、运输省、邮政省和建设省等五个省厅、大学和科研机构以及民间企业之间联络和智能交通系统的促进机构“车辆、道路、交通智能化推进协会”VERTIS（Vehicle Road Traffic Intelligence Society）。1995年2月，由日本首相直接领导的“具有先进通信与信息的社会筹划组”出了“促进先进通信与信息社会的基本指导方
24、案”；1995年8月，五个政府部门和相关机构共同提出“在道路、交通、车辆领域实现先进通信与信息技术的政府指导方针”，并开始共同进行智能交通系统的研究与实际应用。,作为智能交通系统系统的重要组成部分，电子收费（ETC）系统的研究与开发工作受到了广泛的关注。1995年6月，日本建设省开始组织ETC的试验并于1996年3月完成。1997年春季，一些收费道路开始进行不停车收费的试运行。2001年11月30日，日本已经有616个ETC收费口处，预计到2002年底将达900个，并覆盖70%的高速公路收费口。从1994年开始，建设省组织了以丰田公司为首的25家公司进行了自动高速公路AHS（无人驾驶系统）的研
25、究与开发。无人驾驶系统除了对车辆的加速、减速、制动和转向等一系列操作进行自动驾驶外，还考虑到临近车辆和行人，做到既能够超车又不会导致交通事故的发生。1996年9月在正式投入使用的高速公路上进行了往返11km的AHS系统试验，试验内容包括连续自动驾驶和防撞、防脱线等安全行驶系统，取得了令人满意的效果。,为推广应用智能交通系统的研究成果，引进先进技术，实现智能交通系统的多元化，发挥先进技术的优越性，日本还先后制定了Smartway（智能道路）计划和Smartcar ASV（Advanced Safety Vehicle，先进安全型汽车）计划。计划的目的是创造综合智能交通系统技术的高效、安全的通行环
26、境。在设想中，这条道路将会：有先进的通信设施不断向车辆发送各种交通信息，所有的收费站都不需停车交费，能以较快的速度通行，道路与车辆可高度协调，道路提供必要信息以便车辆进行自动驾驶。日本Smartway的计划实施方案如下：1999年产、学、官结合的“推进委员会”开始运作，2000年为正式引进先进道路支援系统AHS进行试验验证，2001完成有关智能道路标准，2002年将智能道路在全国主要道路上引进。SmartcarASV计划是在机车上装备电子导航系统、车辆间通讯设备、自动驾驶装置等先进的电子仪器，使之能了解行车路途上的交通状况、不断选择最佳行车路线，依靠车道白线、车辆间通讯等信息进行自动或半自动驾
27、驶。如：在转弯时可测出普通汽车侧后方的视觉死角位置的车辆、行人，进行自动刹车或自动驾驶。日本为推行Smartcar计划，专门组织了ASV（先进安全型汽车）的研究开发项目推进研讨会。预计通过推广Smartway及Smartcar计划，日本将大大提高道路的安全性、畅通性，扩大安全、舒适的活动空间。,中国,我国对智能交通系统的研究早在70年代末就已经开始，当时交通部公路科学研究所与北京市公安局合作，首次在中国进行计算机控制交通信号的工程试验；80年代初，我国在京津塘高速公路上把计算机技术、通信技术和电子技术用于监视和管理系统；1986至1995年期间，国家在交通管理系统方面开展了一系列科学研究和工程
28、实践，在城市交通管理、高速公路监控系统、收费系统、安全保障系统等方面取得了多项科研成果，并开发生产了车辆检测器、可变情报板、可变限速标志、紧急电话、分车型检测仪、通信控制器、监控地图板等多种专用设备，制定了一系列的标准和规范。这些工作无疑是我们今天进行智能交通系统研究和开发的基础。90年代中期以来，在交通部的组织下，我国交通运输界的科学家和工程技术人员开始跟踪国际上智能交通系统的发展。交通部将智能交通系统的研究纳入了公路水运科技发展“九五”、“十五”计划和2010年发展纲要。目前，交通部已经被国家技术监督局确定为道路交通工程标准化委员会依托部门，委员会秘书处设在交通部公路科学研究所，同时，国家
29、技术监督局还确定智能交通系统国际标准化组织技术委员会（ISO/TC204）在中国的归口部门为交通部，技术依托单位为交通部公路科学研究所，目前正在筹备成立ISO/TC204中国委员会。,从1996年开始，交通部安排落实了一系列智能交通系统的研究项目和示范工程项目，如交通部公路科学研究所智能交通系统发展战略研究课题组进行了公路智能交通系统发展战略研究，该项目已于1998年9月通过专家评审。1999年11月，国家科技部批准建设了国家智能交通系统工程技术研究中心，该中心的主要目标是以国民经济、行业和市场的需求为导向，针对智能交通系统存在的重大技术问题，对有市场价值的重要科技成果，进行共性技术、关键技术
30、的后续工程化、产业化以及系统集成的研究开发。必要的研究设施是开展高水平研究的基础，为此，交通部批准建设智能交通系统研究中心试验室，该试验室依托交通部公路交通综合试验场，面向21世纪公路交通，建设先进的通信和信息系统，高速公路上的各种数据、图像信息都将融合在统一的数字系统中，使管理水平提高到一个新的高度。根据未来智能交通系统中信息交换的要求，该试验室还建立了短程通信试验设施，它将为不停车收费系统、车辆信息服务系统、快速货运系统以及车辆的定位与跟踪等方面的开发、应用、设备检测和系统集成提供服务。,2000年4月至8月，由中国国家科技部牵头、中国智能交通系统协调指导小组组织了相关部门、科研院所、高校
31、共同承担了中国智能交通系统体系框架研究课题，完成了包括服务领域、逻辑框架、物理框架三大部分的“中国智能交通系统体系框架”。国家智能交通系统工程技术研究中心目前正致力于我国的智能交通系统标准化工作。同时进一步开展智能交通系统领域的科普宣传及技术培训工作。目前我国的智能交通系统研究开发与应用主要在以下几个方面重点开展工作：制定我国智能交通系统发展标准；改造和完善城市的交通管理系统；发展公共交通系统；汽车安全和事故预防系统；快速货运系统；高速公路监控、通信、收费；交通信息服务。,海尔智能电子站牌让您明明白白候车、乘车,青岛海尔软件有限公司在自主开发的GPS城市公交监控调度系统、数字告示系统等软件平台
32、的基础上，研制开发出国内第一款集GPS调度、数字多媒体发布、视频监控等功能于一体的智能公交电子站牌，并成功在北京房山区、河北沧州市等建成并投入运营。该智能公交电子站牌高2.5米，分为LCD多媒体信息发布区、LED滚动字幕发布区、视频监控区等。乘客在候车时，可以明明白白获悉所侯车辆距离本站的距离或时间，避免了以往的盲目等待，乘客可以根据车辆运营信息合理安排自己的出行规划。另外，在候车期间，可以观看电子站牌多媒体信息发布区的时政要闻、娱乐信息、气象、股市、公益广告、风土人情介绍、商家促销打折等信息。同时，通过电子站牌的视频监控录像，既可以威慑站台的偷盗扒窃分子，为办案提供事实证据。又可以为公交公司
33、提供站台人流量分析，为合理调控车辆发车频次提供辅助参考依据。,海尔智能公交电子站牌系统的优势在于，海尔有自主研发的智能公交监控调度系统、数字告示发布系统和公交智能报站系统组成的海尔智能公交软件平台，正是有了该软件平台的有力支撑，才得以保证智能公交实现实时报站提示。对于公交公司已经事先安装有GPS调度系统，海尔的智能公交软件平台可以实现无缝对接，在不需要推翻原有GPS系统的基础上，可以和原有系统实现集成对接，保证车辆到站信息能准确实时的发布在海尔电子站牌上，节省了重复建设GPS调度平台的成本。海尔智能公交系统旨在打造一套全新的智能公交管理平台，为民众提供人性化、便捷服务的同时，提高城市的现代化水
34、平，提升城市品牌形象。,海尔实时报站系统,候车市民可以通过LCD液晶屏上动态显示的车辆运行轨迹来直观的获悉车辆距离本站台的位置,发展趋势,先进的交通管理系统ATMS先进的驾驶员信息系统ADIS先进的车辆控制系统AVCS营运车辆调度管理系统CVOM先进的公共交通系统APTS先进的乡村交通系统ARTS自动高速公路系统AHS,社会经济效益,减少交通拥挤和延误减少交通事故的发生率和死亡率减少能源消耗量，污染程度降低增加产业发展与就业机会,第一章 习题,智能交通系统ITS定义系统各种技术信息链框图发展趋势,第二章 智能交通系统框架体系,ITS框架的概念,美国“国家ITS框架”（National ITS
35、Architecture）对ITS框架的定义为：ITS框架为智能交通系统的设计和扩展提供标准体系、子系统等组成系统的基本要素、系统功能和各部分之间的关系。其重点为描述系统是什么、系统如何实现。欧盟ITS框架的定义为：ITS框架是最高层次的结构系统。它强调系统设计的战略性规划，而不是最终决定性规划；强调系统设计规范的最小的必要性，不是最大的可能性。其重点为突出框架的指导意义。日本ITS框架的定义为：ITS框架描述组成系统的各子系统和各种设备之间的基本结构；明确各子系统和各种设备相互间关系，是系统整体功能的设计和开发的基础。其重点为描述系统的基本结构、各部分关系中国国家ITS框架中对“框架”的定义
36、为：一种规格说明，它决定系统如何组成，确定功能模块以及模块间进行通信和协调的协议和接口。,ITS框架的定位、内容和作用,1、ITS框架的定位ITS体系框架是抽象的，它源于现实交通系统，但是对现实系统一定程度上的升华和提高；ITS体系框架是宏观的，它从宏观上来指导ITS系统规划和建设，但它不能够指导具体的系统设计，不等同于系统的概念设计和设计方案。2、ITS框架的内容ITS体系框架定义了ITS系统为完成特定的用户服务所必需具有的功能，实现这些功能的物理实体或子系统，子系统间需要交互和传递的信息流以及传递信息流所需的通信要求和标准要求等。3、ITS框架的作用ITS体系框架定义了通用、明确的系统结构
37、，描述了系统间及系统内各要素之间的信息传递关系、相互依赖关系，为系统充分整合提供了依据，为ITS系统的规划、设计和建设打下坚实的基础。ITS体系框架向系统涉及的人员提供了对未来智能交通系统运行模式的一般化理解，是专业技术人员的技术指导框架和决策者的决策支持工具。,ITS框架的分类,ITS体系框架从应用层面上可以分为国家ITS体系框架、地方（区域）ITS体系框架和项目ITS框架。国家ITS体系框架从国家的高度提出了智能交通系统的通用架构，从宏观层面说明了全国范围内ITS系统的构成以及系统间的互联关系，它是一个宏观和指导性的框架，具有一般性和通用性，是制定地方框架和项目框架的依据。其它各框架必须在
38、国家框架范围之内，只有这样，才能保证全国范围内ITS系统的兼容性。地方ITS体系框架以地方现有的和已经规划的ITS系统为基础，以国家框架为基本依据来进行开发。地方ITS框架要从国家框架内选取适合地方需求的ITS服务内容，同时根据自身特点，适当添加部分内容。地方框架充分体现地方ITS的个性化需求，突出地方特色。项目ITS框架则是以地方ITS体系框架为基础，对地方ITS体系框架中提出的具体ITS项目进行细节规划。,体系框架的意义,明确智能交通系统的开发目标,为标准研究工作提供参考,以免重复研究和无计划开发,便于研究成果的大范围应用和技术的发展以及产业化实现。是一个适合国家发展计划和支持开发研究标准
39、化的不同技术成果的通用框架,为政府机关制定智能交通系统的发展规划提供基本原则,为建设实施者提供可供参考的实施依据,为一个综合的项目提供基本原理.确保不同系统之间的互用性、整齐性和兼容性.,框架体系的主要功能,1.保证通过各种媒体提供给终端用户的信息的兼容性和一致性,即任何终端用户都能通过不同的媒介获得相同的信息.2.保证不同交通基础设施的兼容性,从而可以保证在大范围内无缝出行;3.为地区、国家政府机关制定发展规划提供基本原则;4.为服务和设备制造提供一个开放的市场,从而可以提供兼容的子系统;5.确保设备制造商的规模经济,保证他们更有竞争力的价格和更廉价的投资;提供一个公开的市场环境,设备制造商
40、可以以较少的风险提供产品。,组成部分,用户服务（明确用户以及用户需求）,逻辑体系结构（定义各子系统的功能以及之间数据流；与外界联系）,物理体系结构（功能如何软硬件集成形成系统）,通信体系结构（不同系统部分之间信息交换）,标准化（关键技术的标准需求）,费用效益评价,实施措施以及策略,美国框架体系,根据1991年通过的ISTEA法案，ITSAmerica向US DOT（美国交通部）正式推荐了一套调动多家国有、私立机构联合攻关的ITS体系结构开发方法。1993年US DOT正式启动了ITS体系结构开发计划，其目的是开发一个经过详细规划的国家ITS体系结构。这一体系结构将指导而不是指挥ITS产品和服务
41、的配置，它将在保持地区特色和灵活性的同时为全国范围内的兼容和协调提供保证。其开发分为两个阶段：第一阶段主要由四家公司分别给出体系框架初步开发方案，第二阶段则在上述四公司基础上选择两家合作进行美国国家ITS体系框架的开发。最终Iteris，Inc.和Lockheed Martin公司获授权联合开发美国国家智能交通系统体系框架并于1996年5月完成了第一版。其后经过不断修改和完善，2003年11月完成了体系框架的第五个版本。,其构建主要原则和目标为：以经济性为基本原则，最大限度利用已有设施提供ITS服务；低收费，使多数人可享受信息服务，同时提供多种供选择的服务方式；增加私人企业的利益，加速ITS的
42、实施应用；鼓励国家、个人合作；加强出行者安全；给地方提供管理空间。ITS涉及投资者、建设者、使用者、管理者等多种用户主体。美国国家ITS框架开发过程中对ITS需求的分析主要采用了召集各类用户主体开展讨论会，并且对其需求进行总结的方式。美国国家ITS框架开发以面向过程方法为指导，利用系统分析、软件工程的方法，包括用户服务、逻辑框架、物理框架、相关标准以及具体的设备包和市场包等内容。,美国ITS体系框架结构图,顶层逻辑结构图,逻辑架构与物理架构关系示意服务,物理结构,交互式旅行信息市场功能实现,我国框架体系,用户服务：8个服务领域、34项服务、138子服务。8个服务领域：交通管理与规划、电子收费、
43、出行者信息、辅助车辆、经济事件和安全、运营管理、综合运输、自动公路。,第三章交通信息采集与处理技术,本章教学内容,概念：环型线圈感应式检测；微波检测；视频检测；交通监视；GPS定位法；车辆自动识别法；知识点：环型线圈感应式检测技术、微波检测器、视频检测技术、交通监视系统、GPS定位法、车辆自动识别法的功能和作用；交通监视系统的构成；微波检测器的特点；各种技术的应用现状原理：环型线圈、微波检测器、视频检测技术的工作原理；,交通信息是交通规划和管理的重要基础信息，把握城市道路的发展现状，预测未来发展，为正确决策提供依据。分为静态和动态。静态交通系统中一段时间内稳定不变的信息：道路网信息、交通管理设
44、施信息等基础设施信息，道路交通量等统计信息以及出行规律在时空上稳定信息。动态实时道路交通信息流、交通控制状态信息以及实时交通环境信息等在时空上变化的信息。,早期多普勒雷达监测技术,用途：监测车速原理：通过向运动着的物体发射一定平律的无线电电波，监测物体反射回来的电波频率与发射频率的差别，来计算运动物体的速度，实现对速度的检测。同时，对车辆计数达到统计交通流量的目的，也用于车辆存在的检测。,目前主要技术,以形状感应为检测对象的超声波脉冲式和光电管式车辆检测技术以电磁感应为检测对象的环形线圈式和地磁式车辆检测技术多普勒雷达发展的微波车辆检测技术视频检测未来发展方向,检测对象,检测车辆、计数检测车辆
45、存在、道路车辆占有率车辆排队长度等动态交通参数。,环形线圈感应式检测技术,环形线圈为检测探头检测车辆通过或则存在于检测区域的技术。检测器4部分：环形线圈、传输馈线、检测处理单元、背板框架。,由传输馈线连接的环形线圈与检测单元组成初级调谐电路，环形线圈相当于电感元件。电容决定与检测单元中的电容。电流通过环形线圈时，附近形成一个电磁场。 当主要由铁组成的车辆进入磁场，车身感应出涡流电流，使磁场磁力线减少，调谐电路的线圈电感降低，引起频率上升。检测单元通过对频率的反馈电路的频率改变或则相位偏移的响应，得出检测到车辆的输出信号。,工作原理,一个相位比较器提供输出信号，另一个提供信号控制压控振荡器，微处
46、理器协调控制压控振荡器的频率跟踪协调电路的频率变化，从而产生脉冲信号，其宽度由锁相环决定，微处理器设置协调。在微处理器的参与下，输出电路先将脉冲信号进行放大，以频率、模拟量与数字量输出。频率输出可以用来测速、车辆存在，占有率、模拟量输出可以用来判断车辆类型，数字输出可以计数。输出信号的存在时间可以选择。微处理器可以根据不同的基准按需求产生交通参数，提供给不同的系统。,主要设置参数以及定义,通道频率：在检测处理单元中，为消除通道之间的串音干扰而设置的通道扫描频率。灵敏度：引起一个检测处理单元产生一个有车辆的信号输出的最小感应值.通常用响应时的感应系数与初始感应系数的百分比来表示。存在时间:从车辆
47、检测设备第一次对一辆正进入检测区域的车辆给出一个输出,到该车辆终止这一输出之间的时间。即当车辆不再占有检测区域时的某时间（可选择，通常设10ms）内，该车辆检测设备将立刻恢复到它的原定功能准备状态。设置考虑因素：检测点位置，检测目的的响应时间，监测数据的准确性和有效性。,交通微波检测器技术,一种工作在微波频段的雷达探测器，向行驶的车辆发射调频微波，波束被行驶的车辆阻挡而发生反射，反射波通过多普勒效应使频率发生偏移，根据偏移可检测有车辆通过，经过接收、处理、鉴频放大后输出一个检测信号，从而到达检测到道路交通信息的目的。,多普勒效应,当物体相对微波信号源运动时， 接收到的反射信号的频率;f0微波源
48、产生的发射频率;VR运动物体的径向速度分量;C电磁波在空间的传播速度;fd=2VRf0/C 多普勒频移,工作原理,发射一束已知频率f0的微波，微波以恒速c传输，在其传播区域内如遇到运动的物体，将一小部分波反射回来，即频率f的反射波，微波检测器接收到，比较两个频率判断是否有车辆通过，并根据变化计算速度。,功能和作用,1.可精确检测各车道(单车道或多车道同时检测)的交通流量道路占用率平均速度和车流量以及排队状况等信息;2.检测器的输出信号与一般常见的检测器兼容,可通过数据接口与控制系统相联或直接代替传统的多个感应式线圈检测器,具有将检测到的数据进行存储能力,也可通过串行总线接入其他系统,或通过拨号
49、MODEM或无线MODEM传输到交通信息中心.3.检测器工作在微波波段,可以在不中断交通或关闭车辆道路情况下,方便安全地安装在现有路侧电线杆上,易维护,操作简单,并且由于它的波长长,不受气候环境的影响,因而全天候工作.,特点：多道性,真实再现,侧向安装,全天候,低价格,准确性,使用方便应用领域:高速公路路段多车道监测与管理;高速公路匝道或T型路口信号管理；远程交通量管理；测向安装应用于多车道十字路口；违章自动监测系统,其工作原理是：微波交通检测器对路面发射微波。同时接收物体反射回来的信号。经过对信号的预处理即放大、滤波后得到含有车辆信息频率段的信息，由A/D进行模数的转换。DSP处理器对其转换
50、后的数字信息进行相关的分析处理运算，处理后的结果再通过内部的通信接口，发送回系统终端。数据传输方式1、无线的方式。通过设备的标准RS232接口直接连接GPRS无线数据传输模块。将传输模块的传输目的地址配置成监控中心的IP地址，在监制中心的主机上安装用户端应用软件，即可收到设备检测到的车流量、占有率等交通信息参数。2、有线数据传输方式。微波检测器系统完成数据采集和本地数据处理后，也可以通过有线的方式进行数据传输。标准的RS232接口连接基带MODEM或频带MODEM,通过已敷设的路侧线缆通道连接到控制中心。若道路本身没有铺设沿路数据传输线缆，则需要在设备安装点和控制中心之间铺设电缆。这样的成本比
