（控制科学与工程专业论文）its实时交通信息服务平台及动态车辆导航系统研究.pdf

博士后研究工作报告 摘要 智能交通系统( i t s ) 是将交通、汽车、g i s 、g p s 、无线通讯、自动控制、 图像视频处理分析、计算机网络、系统工程和信息处理等学科或技术综合应用于 交通管理体系，建立起的一种在大范围内全方位发挥作用的、实时、准确、高效 的交通运输综合管理服务系统。它加强了人、车、路的联系，实现道路交通管理 “自动化”、车辆行驶“智能化”，是解决当前交通领域的三大关键难题( 交通拥 挤、交通安全和交通环境) 的有效手段。实时交通信息服务、车辆导航是i t s 的 核心部分和研究开发的热点，是实现i t s 交通管理自动化的关键，并将对我国汽 车工业的发展产生重大影响。 目前，国内的车辆导航系统一般都属于静态导航，它使用交通历史数据或直 接按照道路等级进行路径规划。深入应用研究可以发现，此类导航系统由于无法 根据当前道路交通状况智能调整路径规划，很容易发生误导，从而严重影响了导 航系统的功效。随着无线通讯技术、交通信息化建设的迅速发展，综合应用城市 路网的实时动态交通信息，构建i t s 实时交通信息服务平台提供服务，在静态车 辆导航基础上实现基于实时交通信息服务的动态车辆导航或车辆信息系统 ( t e l e m a t i c s ) ，是解决交通拥堵、交通安全和交通环境，以及加快车辆导航系统 实用化、大众化和推动g n s s 市场化和产业化发展的关键，同时将带动整个基于 位置服务( l b s ) 行业的发展。 本文提出了面向动态导航的i t s 实时交通信息服务平台的总体框架，实现了 博士后研究工作报告 基于i t s 实时交通信息服务的动态导航系统，主要分为以下四个子系统：实时交 通信息采集与处理子系统、实时交通信息服务子系统、无线通讯子系统和车辆动 态导航子系统。实时交通信息采集采用固定式采集技术( 双环形感应线圈检测器 获取实时高架道路交通流信息) 和移动式采集技术( 大量出租车实时g p s 数据， 获取一般路段实时交通流信息) 两种技术集成的方式，经过对数据预处理、分析 实现城市路网的实时动态交通流( 路段平均速度) 估计，构建i t s 实时交通信息 服务平台，结合c d m a1 x 永远在线的无线通讯，实现了交通信息服务平台与车 载导航终端之间的远程数据更新、实时交通流发布、最佳路径规划和实时动态优 化等，初步构建了一个i t s 实时交通信息服务平台，并基于该平台提供的服务 实现了一个动态车辆导航系统，实践应用测试证明效果良好。 博士后研究工作报告 a b s t r a c t i n t e l l i g e n tt r a n s p o r t a t i o ns y s t e m ( i t s ) i saw h o l ee 虢c t i v e ，r e a l - t i m et r a f f i c i n t e g r a t e dm a n a g e m e n ts e r v i c es y s t e m ，i nw h i c hm a n y a d v a n c e dt e c h n i q u e sa r eu s e d ， s u c ha st r a n s p o r t a t i o n ，v e h i c l e ，g i s ，g p s ，w i r e l e s sc o m m u n i c a t i o n ，a u t o m a t i o n ， i m a g ea n dv i d e op r o c e s s ，n e t w o r k ，s y s t e me n g i n e e r , i n f o r m a t i o np r o c e s s ，e t e ，i t s p l a y sav e r yi m p o r t a n tr o l ei ne n h a n c i n gt h ec o n n e c t i o no fp e o p l e ，v e h i c l ea n dr o a d ， r e a l i z i n g a u t o m o t i v er o a dt r a f f i cm a n a g e m e n ta n di n t e l l i g e n tv e h i c l ed r i v i n g g e n e r a l l ys p e a k i n g ，i t si sap r o m i s i n ga p p r o a c ht or e l i e v eu r b a nt r a f f i cc o n g e s t i o n ， i m p r o v et r a f f i cs a f e t ya n dm i t i g a t ee n v i r o n m e n tp o l l u t i o n t r a f f i ci n f o r m a t i o ns e r v i c e a n dv e h i c l en a v i g a t i o ns y s t e m ( v n s ) a r et h eb a c k b o n e so fi t sa n dh a v ea t t r a c t e da l o to fr e s e a r c ha t t e n t i o n t h ea d v e n to fi t sw i l lg r e a t l ya f f e c tt h ed e v e l o p m e n to f a u t o m a t i ci n d u s t r y a tp r e s e n t ，v n sc o m m o n l yo p e r a t e si ns t a t i cw a y , t h a ti s ，o n l yh i s t o r i c a lt r a f f i c d a t aa l ea p p l i e di nn a v i g a t i n g t h es t a t i cn a v i g a t i n gc a n n o ta d a p t i v e l yg e n e r a t e o p t i m a lr o u t ep l a n n i n gb a s e do nr e a l - t i m et r a f f i cc o n d i t i o n ，t h u st h ep e r f o r m a n c eo f s u c hn a v i g a t i n gs y s t e mc a n n o tm e e tt h ee x p e c t a t i o no ft r a v e l e r a l o n gw i t ht h er a p i d d e v e l o p m e n to fw i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y , r e a l t i m et r a f f i ci n f o r m a t i o na n d s t a t i cv g n ，t h ed y n a m i cv g n ( d v g n ) a n dt e l e m a t i c sb a s e do nr e a l t i m et r a f f i c i n f o r m a t i o ns e r v i c ew i l ld o m i n a t et h ev e h i c l ea p p l i c a t i o nm a r k e ta n dl b si n d u s t r yi n t h ef u t u r e 博士后研究： 作报告 t h ef r a m e w o r ko fr e a l - t i m et r a f f i ci n f o r m a t i o ns e r v i c eo r i e n t e d d y n a m i c n a v i g a t i n gi sp r e s e n t e d ，a n dt h ei t sr e a l t i m et r a f f i ci n f o r m a t i o ns e r v i c ep l a t f o r ma n d d v n sa r ei m p l e m e n t e d t h ew h o l es y s t e mc o n s i s t so ff o u rs u b s y s t e m s ，r e a l - t i m e t r a f f i ci n f o r m a t i o nc o l l e c t i n gs y s t e m ，r e a l t i m et r a f f i ci n f os e r v i c es y s t e m ，w i r e l e s s c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ，d v n s i nt h er e a l - t i m et r a f f i ci n f oc o l l e c t i n gs u b s y s t e m ， d o u b l el o o pd e t e c t o rt e c h n i q u ei su s e dt oc o l l e c tt r a f f i ci n f o r m a t i o no ne x p r e s s w a y n e t w o r k ，a n dg p s - b a s e df l o a t i n gc a r sa r eu s e dt oc o l l e c tt r a f f i ci n f o r m a t i o no n s u r f a c er o a dn e t w o r k s b a s e do nt h ec o l l e c t i n gd a t a ，t h ec o n d i t i o no fw h o l eu r b a n r o a dn e t w o r ki se s t i m a t e d ，a n dt h er e a l - t i m et r a f f i ci n f os e r v i c ep l a t f o r mi s c o n s t r u c t e d t h eu p d a t i n go ft h er e m o t ed a t aa n dt h er e l e a s i n go ft r a f f i ci n f o r m a t i o n a r ei m p l e m e n t e dw i t ht h eh e l po fc d m a1 xw i r e l e s sc o m m u n i c a t i n gt e c h n i q u e d y n a m i cr o a dg u i d a n c ea n do p t i m i z i n gb e t w e e nt r a f f i c i n f os e r v i c ep l a t f o r ma n d d v n st e r m i n a li sr e a l i z e d e x p e r i m e n t ss h o wt h a tt h ep r o p o s e ds c h e m ep e r f o r m s w e l l - 4 - - 博士后研究：j _ = 作报告 1 1 引言 第一章绪论 交通拥挤、交通安全和交通环境是当今交通领域的三大关键难题。随着交通 问题的日益严重和交通设施建设成本的日益高涨，各发达国家都在有组织有计划 地研究发展交通信息化工作，把高科技的手段应用于交通管理，在现代科学技术 的带动下，诞生了智能交通系统( i t s ) 。在国外i t s 的相关设施已被看成与道路 交通工程同等的基础设施。汽车导航系统是i t s 的重要内容，可望成为i t s 中的 一项重要科技产业。 早在2 0 世纪8 0 年代，第一代车辆导航系统进入市场，它就是结合航位推算 单元与繁杂的印刷地图来实现定位功能的，导航系统定位不是很准确。2 0 世纪 8 0 年代后期，出现了第二代车辆导航系统，该系统以航位推算单元为基础并且 采用装有地图数据库的c d r o m ，该c d r o m 将大量的地图储存在一个盘片上， 并实现了地图匹配。第三代车辆导航系统是基于o p s 的，目前国内市场上的车 辆导航系统大都属于这类导航系统，如图l 所示。 图1 汽车导航系统使用示意图 车辆导航系统经历了从静态系统到动态系统的发展过程。静态车辆导航系统 使用纪录交通状况的历史数据库统计道路车流速度或直接按照道路等级进行路 径规划。目前，国内的导航系统一般都属于静态导航系统。深化研究发现，这种 博士后研究：j ：_ = 作报告 导航系统容易发生误导而失效。近几年来，随着通讯技术的迅速发展，车辆导航 系统出现了一些新的功能，就是在考虑实时交通信息的基础上实现实时动态智能 导航，其最基本特征就是在导航系统中加入实时交通信息，构建基于实时交通信 息的动态车辆导航系统。快速发展的无线通讯技术则为实时交通信息的提供和应 用提供了保障，集成车辆导航系统和无线通讯技术的动态车辆导航系统、车辆信 息系统( t e l e m a t i c s ) 是未来车辆应用发展的主导方向，将实时交通信息应用于 车辆导航是实现车辆导航系统市场化、大众化、产业化的关键。动态车辆导航系 统作为i t s 中先进交通管理系统和先进出行者信息系统的重要组成部分，融合了 交通、汽车、计算机、通讯、g i s 、g p s 、系统科学等学科领域。动态导航系统 中导航依据的路网实时交通状况信息，是在实时交通信息的基础上进行实时预测 的交通状况，并配以路网状况变化的动态信息，如道路检修养护、交通事故临时 管制等。 通讯技术与车辆应用的集成诞生了一个新的名词：t e l e m a t i c s ( 车辆信息系 统) 。t e l e m a t i e s 是建立在g i s 平台上的一个应用系统，它应用于汽车通讯技术 领域，意指汽车与外部资源之间通过无线通讯取得或交换信息，它融合了无线语 音和数据通讯技术、g p s 、多媒体技术等，提供给驾乘人员基于地理定位的通信 联络、导航定位、调度指挥、安防急救和信息服务以及车载的娱乐项目。美国的 o n s t a r 系统合日本的v i c s 系统是t e l e m a t i e s 应用成功的范例。德国和英国分别 在8 0 年代末期开发用于示范的基于红外信标进行通讯的动态车辆导航系统： l i s b 和a u t o g u i d e 系统，二者都是利用历史数据进行交通诱导。其后，英国推 出了世界上第一个商用车载导航系统t r a f f i c m a s t e r ，向用户提供包括延误原因、 行驶速度等细节性信息。9 0 年代德国推出的基于l i s b 的a l l - s c o u t 系统( 在 欧洲称为e u r o s c o u t ) 是欧洲最有代表性的车载导航系统，车载导航系统 c a r m i n a t 、d q a o u i d e 可实现分布式的路径导航。p a t h f i n d e r 是美国第 一个i v h s 研究项目，它提供道路拥挤程度信息，以文字形式显示在电子地图上 或以语音方式提示驾驶员。1 9 9 1 1 9 9 6 年进行的a d v a n c e 项目，也是一个分布 式的路径诱导系统。目前，美国投入使用的m a y d a y 系统可以自动向用户报告 车辆位置，提供出行者信息、路径帮助和诱导等服务。t r a v t e k ( 1 9 9 0 1 1 9 9 5 9 ) 是美国有代表性的城市交通诱导系统，它以实时路径引导和服务信息系统实用化 博士后研究工作报告 为目的，由交通管理中心、信息与服务中心、装有导航装置的车辆组成。 我国一些大城市，如北京、上海、南京等，都建立了交通广播系统，道路上 的交通信息由车辆检测设备和摄像机镜头自动采集并持续不断地发送到交通指 挥中心，经计算机处理后的结果自动传送到交通广播电台的监视终端上，再由播 音员播出。这是实时交通信息服务的初级形式，效果有限，而车载分布式路径导 航或动态车辆导航系统还未见报道。 在国外，g p s 车辆导航系统正在从长途卡车公司业已确立的地位向运输市场 的新部门过渡。这些部门如商业车辆、旅游车、公交车、私人豪华轿车等。以美 国为例，据估计其装置数目将从1 9 9 8 年的4 3 万套增加到2 0 0 3 年的2 2 0 万套， 年收入可达1 0 亿美元。目前，该系统在长途运输业中的深入程度已超过2 0 。 2 0 0 2 年欧洲汽车导航仪市场超过1 0 0 万台；美国预计2 0 0 6 汽车导航仪市场规模 将达到1 6 0 万台：日本2 0 0 2 年的汽车导航仪市场超过2 0 0 万台。而中国车载导 航市场在市场启动初期需求约为5 5 万台，市场价值约为2 7 6 亿人民币。同时这 个市场伴随着中国汽车市场的迅速增长，也会有一个类似手机市场的爆炸式增长 过程。在三至五年后将会成为百亿规模的市场，而长远来看，市场规模更将达到 千亿人民币。国内的一些知名的汽车厂家，例如一汽、二汽、上海大众与通用等 均有在豪华轿车或普通轿车上将g p s 导航系统作为标准配置的打算和行动。随着 技术的不断发展，功能不断完善的车载信息终端产品也将逐步成为汽车的标准配 置。进入2 1 世纪后，由于流动性成为职业生涯中正在增长的共同特点，人们对” 虚拟办公室”的兴趣日益递增。在这一变化的工作环境下。i t s 产业预计将对车 载用户产品提出更为迫切的要求。 还可根据在消费类电子工业中的历史趋势对车辆导航系统市场作进一步预 测。市场上一些新的消费电子的使用率曾经历一个类似的过程。这些新型电予产 品包括音频c d 、蜂窝电话、录相机、摄像机、彩色电视等。起初，这些产品的 市场主要受技术创新的驱动，而早期用户一般具有平均以上的收入，并且对新技 术有兴趣。大规模市场的吸引力是在该技术已达到标准化，并且价格有所下降后 才出现的，如果将这同样的趋势应用于车辆导航市场，那么，在欧美国家中家庭 拥有导航系统的数目预计至2 0 0 7 年可达到2 0 ，用户期望的装置价格在 博士后研究工作报告 4 0 0 2 0 0 0 美元之间。 国际观察机构普遍认为，2 1 世纪的中国将成为全球最大的信息技术市场，中 国的手机用户和互联网用户将成为世界上最大的用户群。随着宽带网和移动网的 普及应用，g p s g i s g p r s c d m a 3 g 的综合应用必将迅速推广，属于i t s 核心 技术之一的g p s 车辆导航系统将有更多机会开辟新的更为广阔的国内市场。 在现代通讯技术的基础上，将实时的交通信息状况反馈到导航系统中，在最 优路径规划时使用随时间变化的动态出行费用增加时间变量，构建基于实时交通 信息服务体系的动态车辆导航系统，是加快导航系统实用化、推动g n s s 市场化 和产业化发展的关键所在。在资源管理、社会经济活动和日常生活中，有8 0 以上的信息属于具有空间位置特性的地理信息。在技术和市场的双重驱动下，基 于位置的服务( l b s ，l o c a t i o nb a s e ds e r v i c e ) 应运而生。就车辆导航系统而言， 它是l b s 应用的一个重要领域，与通讯技术集成将是实现车辆导航系统大众化 的关键所在，考虑了实时交通信息的动态车辆导航系统将带动整个l b s 产业的 发展。 1 2 国内外i t s 交通信息服务及动态导航的研究开发现状 1 2 1i t s 交通信息服务及动态导航概述 道路交通是影响社会和经济发展的重要因素之一。随着国民经济的高速发展 和城市化进程的加快，道路交通的作用显著增强，传统的运输格局已经发生了根 本性的变化。然而，道路交通在为社会发展做出巨大贡献的同时，也因车辆增长 过快导致了许多问题，使得道路交通管理面临着严峻的考验，车和路的矛盾成为 热门问题，解决车和路的矛盾，一是控制需求，最直接的办法是限制车辆数目的 增加；二是增加供给，即修路，提高道路基础设施的数量。但这两种方式都有其 局限性，交通的发展导致社会生产力和人民生活水平的提高，经济的发展必然增 加人们出行，因此限制车辆数目的增加不是解决问题的好办法：同时基础设施的 建设受有限资源和财力以及环境的压力，大量修筑道路已不能完全解决交通运输 紧张问题。 博士后研究：【作报告 为了解决交通面临的问题，除了新建必要的道路基础设施，完善路网布局， 以及加强现有道路系统的管理外，从全局和长远发展的眼光出发，治理交通必须 更新思路，研究道路交通可持续发展的途径和对策，积极发展i t s 。传统的交通 发展策略主要是依靠增加道路面积，提高路网的总体容量来满足不断增长的交通 需求。这种发展模式不仅成本昂贵、环境污染严重，而且其缓解交通拥挤的效果 也是有限的。信息技术的发展为解决交通问题提供了新的思路，即不仅应该修建 更多的控制与管理，以便最大限度地发挥现有道路系统的交通效率。i t s 借助于 计算机、通信和交通控制等高新技术的应用，通过信息的沟通与连接，使现有交 通系统有效地整合，以改善人、车、路等交通要素之间的互动关系，从而形成一 种准确、高效、安全的综合交通运输系统。实践证明，i t s 是解决当前交通堵塞、 交通事故频发和环境污染严重等问题的有效途径。因此，应该把有关i t s 的设施 建设看作道路建设一样，成为道路交通基础设施的一个重要组成部分。 早在2 0 世纪6 0 年代，一些有志之士就萌生了在道路交通方面应用信息技术、 通信技术从而提高道路和车辆更加协调，交通更加系统化，并有助于减少交通堵 塞和减少交通公害，提高交通安全性的构想。实现这一构想的主要手段有向驾驶 员提供交通信息，通过管制引导交通或限制交通，以及实施自动驾驶等。2 0 世 纪8 0 年代以来，发达国家交通运输领域的研究进入了一个崭新的阶段，日本、 美国、加拿大、德国、法国、澳大利亚等国都投入了大量的人力和物力从事i t s 的研究，其他一些国家和地区，如新加坡、韩国、芬兰等也相继开展了i t s 的研 究。特别是最近几年，i t s 技术研究以惊人的数度发展，世界上许多国家争先恐 后地进行研究开发，出现激烈竞争的局面，并逐渐形成日本、欧洲、美国三大体 系。 1 2 1 1 先进的交通管理系统 先进的交通管理系统( a t m s ) 是i t s 的重要组成部分，它依靠先进的交通 监测技术、计算机信息处理技术和通信技术，对城市道路和市际高速公路综合网 络的交通运营和设施进行一体化的控制和管理，通过监视车辆运行来控制交通流 量，快速准确地处理辖区内发生的各种事件，以便使得客货运输达到最佳状态。 a t m s 的目标是为城市提供交通管理解决方案，在现有交通设施的基础上，改善 博士后研究工作报告 现有路网运行状况，提高道路的有效利用率和交通流量，缓解车辆增加造成的交 通需求压力。同时，改善交通次序，减少交通事故，提高行车安全，减少道路的 拥挤程度和交通事故的发生率，减少因交通拥挤、交通事故等造成的出行时间延 长现象。 1 9 6 3 年，世界上第一个中心式的交通信息控制系统在加拿大的多伦多建成， 该系统将检测器的应用与交通信息控制系统结合起来。与此同时，在美国、欧洲 和同本，也逐渐开始了城市道路中心式交通控制系统( c t s c s ) 及高速公路管理 系统( f m s ) 的建设。 在美国，a t m s 将高速公路与城市的交通管理结合，减少旅行时间，提高效 率，更好地自动检测事故并建立事故的快速反应系统。许多城市建立的c t s c s 在减少旅行时间上，运用了多种新技术。洛杉矶的自动交通监控和控制系统，在 1 1 7 0 个交叉口，建立起4 5 0 9 个检测器。该系统使旅行时间减少达1 8 ，速度提 高了1 6 ，交叉口延缓减少了4 4 。 在e j 本，v e r t i s 组织提出了通用的交通管理系统( u n i v e r s a lt r a f f i c m a n a g e m e n ts y s t e m ，u t m s ) ，进一步明确日本a t m s 的战略框架，不仅包括先 进的信息采集和信息处理，并迅速传递到交通的参与者，不论是车辆驾驶员还是 行人，都能受益。而且系统应用红外线感应器和光信标等现代传感器，其主要目 标是建立智能化的交通系统。 在欧洲，其城市交通控制系统( u t c ) 曾风靡世界。目前，专门用于道路车 辆安全系统检测和控制的u t c 系统表现在减少时间延误和提高速度上，u t c 和 车辆管理系统( v m s ) 使汽车降低了2 6 3 0 有害气体的排放，因而使城市的 环境得以改善。 a t m s 是由一系列的监视道路状况、支持交通管理与出行建议系统所组成， 包括：交通管理控制中心( t m c ) 、交通流量检测系统( t f d s ) 、城市信号控制 系统( u t c ) 、交通电视监控( t n s ) 、交通信息服务( t i s ) 、紧急救援与事故管 理系统( e m s ) 等。按信息流程划分，a t m s 可分为信息采集系统、信息传输系 统、信息处理系统和信息提供系统。 博士后研究，e 作报告 1 2 1 2 先进的出行者信息系统 a t i s 是为出行者提供相关信息服务的系统，满足驾驶员和出行者的交通信 息服务需求。最初的a t i s 是在2 0 世纪6 0 年代出现的计算机技术和交通监控系 统的基础上发展起来的，它可以部分提高了路网局部的通行能力，如严重拥挤的 干道的交叉口、由意外事件和交通事故引起阻塞的部分路口与路段等，主要表现 形式为可变信息牌( v a r i a b l em e s s a g es i g n a l ，v m s ) 和公路提示广播( h i g h w a y a d v i s o r yr a d i o ，h a r ) 等。目前，a t i s 采用信息采集、传输、处理和发布方面 的最新技术成果，为出行者提供多种方式的实时交通信息和动态路径诱导功能。 v m s 和h a r 是单向的通信系统，用于向车辆传递通用出行信息，由出行者个人 对信息进行筛选，选择有用信息。通信、电子地图、计算机和多媒体技术的高度 发展，使得a t i s 可为出行者提供个性化的出行帮助。由于a t i s 着眼于提供出 行者需要的信息，因而可以大大减少出行者对信息进行筛选的工作量，车载导航 诱导系统、蜂窝电话、有线电话、有线电视、大型显示屏和互联网是a t i s 的主 要表现形式。 a t i s 可以提供各种交通方式的出行计划和路经引导，能为各种类型的驾驶 员等出行者提供咨询服务，可以在出行前提供，也可以在出行中使用。其中，出 行前的信息服务可以为出行者提供用于选择出行方式、出行路线和出发时间等交 通信息，包括道路条件、交通状态和出行时间等，出行者可以在家中、工作场所、 停车场、换乘站等场所提出服务请求。在途出行者信息服务是在旅途中出行者提 供交通信息，如交通状态、道路条件、路径引导信息以及不利的出行条件、特殊 事件、停车场位置等信息。 路径诱导导航服务是出行者信息系统提供的比较高级的服务形式，它利用先 进的信息采集、处理和发布技术为驾驶员提供实时交通信息和道路的行程时间等 信息，并通过实时的动态路径优化和路经诱导，以避开严重拥挤、交通堵塞等交 通状况，达到减少车辆在途时间的目的。其中，路径优化是按照驾驶员、出行者 和商业车辆管理者等用户的特定需要确定最佳行使路径的过程，路径诱导是指运 用多种方式将路径优化结果告知用户的过程，路径诱导的方式包括语音、文字、 简单图形和电子地图等。由于g p s 、g i s 和移动通信等技术的广泛应用，a t i s 博士后研究】：作报告 提供的信息更加丰富、清晰和准确，路径诱导系统的路径选择不再仅仅以路网结 构数据和历史数据为依据，更多地依靠路网最新的和预测的交通信息，使网络交 通流的整体优化成为可能。 1 2 2 日本i t s 交通信息服务及动态导航的研究开发现状 日本是最早进行i t s 研究的国家。2 0 世纪7 0 年代是日本研究i t s 的初始阶 段，1 9 7 3 年日本国际贸易和工业省发起了全面的车辆交通控制系统的研究，从 而拉开了国际i t s 研究的序幕。日本最初正式投入的系统是车辆综合控制系统 ( c o m p r e h e n s i v ea u t o m o b i l ec o n t r o ls y s t e m ，c a c s ) ，虽然由于完成时期过早， 没有投入实际使用，但积累了车辆在城市公路网的动态路径引导方法及相关方面 的经验。 2 0 世纪8 0 年代，日本警察厅在全国设置了交通控制中心，成立了同本交通 管理技术协会( j t m a ) ，开展了汽车交通信息控制系统a t i c s 。以建设省为主 导的路、车间通信系统r a c s ( r o a d a u t o m o b i l ec o m m u n i c a t i o ns y s t e m ， 1 9 8 4 1 9 8 9 ) 和以警察厅为主导的先进汽车交通信息通信系统a t m i c s ( a d v a n c e d m o b i l e t r a f i j c i n f o r m a t i o n a n dc o m m u n i c a t i o n s y s t e m s ，】9 8 7 1 9 8 8 ) 两个项目的研 究，应用于车载的电视和c d 等a v 装景，用c d 存储信息，用电视画面表示地 图的车辆导航装置问世。a t m i c s 的特点是：将全国交通控制中心收集的交通信 息，通过远程终端系统传送到车辆。 2 0 世纪9 0 年代，日本的i t s 走向国际化，参与了i s a t a 、v n i s 、 c o n v e r g e n c e 、i t s 年会等i t s 领域的国际会议。并与1 9 9 4 年1 月成立了道 路车辆智能化推进协会( v e h i c l e ，r o a da n dt r a f f i ci n t e l l i g e n c es o c i e t y , v e r t i s ) ， 即现在的i t sj a p a n 。1 9 9 6 年日本制定、发表了“关于推进智能交通系统( i t s ) 的整体构想”，成为日本i t s 工作的主体计划，并制定了9 个开发领域和2 0 项服 务内容，加上新增的内容，即高度信息通讯社会相关信息的利用，总计2 l 项服 务内容、5 6 项个人用户服务、1 7 2 项子服务。 道路车辆信息通信系统v i c s ( v e h i c l ei n f o r m a t i o n & c o m m u n i c a t i o ns y s t e m ) 是日本出行者信息系统的核心。由道路上的交通流检测器和车辆上的发射天线将 博十后研究工作报告 动态交通信息传输到信息中心，信息中心经过规划化处理后利用f m 等方式将多 种诱导信息再发送给车辆，结合车载g p s 接收机的定位功能，从而实现引导车 辆更好地完成出行的目的。交通信息采用三种方式由v i c s 中心发送到驾驶员的 车载装置，这三种方式分别为道路管理者设簧运用的无线电信标、公安委员会设 簧运用的光( 红外线) 信标及f m 多频广播。在高速公路上每隔2 4 k m 设置一 个无线电信标，一般公路上的光( 红外线) 信标安装1 0 0 0 0 多台，采用广域信息 的f m 多频广播方式的信息传播由n h k 的电波传播。目前销售的汽车导航系统 中几乎所有机型都具备与v i c s 相对应的系统扩展功能，只要将所选设备与天线、 感光器接通就可接收信号。 日本的i t s 研究成果直接面向市场，促进了诸如车辆导航系统等产品的快速 开发和应用。同时在先进的交通管理系统a t m s ( a d v a n c e dt r a f f i cm a n a g e m e n t s y s t e m ) 和先进的出行者信息系统a t i s ( a d v a n c e dt r a v e l e ri n f o r m a t i o ns y s t e m ) 的实际应用部署方面处于国际领先地位，如车载导航和诱导系统已经安装在汽车 上，廉价高效的v i c s 已经市场运营等。据报道，在日本首都高速公路网上v i c s 的普及率达到2 0 的水平。首都高速路上的阻塞率降低了1 0 ，若v i c s 在日本 全国的普及率达到3 0 ，则总拥挤率可降低6 。因此，日本正在加速普及v i c s 。 目前，v i c s 在日本的应用范围不断扩大。1 9 9 6 年距离东京圈一般道路及东京 1 0 0 k m 的高速公路东名、名神全线等区域开始v i c s 的信息提供。1 9 9 8 年v i c s 的信息提供扩展到全国高速公路及东京圈、大阪等区县的一般道路，2 0 0 1 年发 展到3 2 个督府县，全国的覆盖率扩大到占汽车保有量的8 4 左右，占驾驶执照 持有人数的8 6 左右。2 0 0 2 年3 月发展到3 9 个区域，全国的覆盖率扩大到占汽 车保有量的8 9 左右，占驾驶执照持有人数的9 1 左右。从1 9 9 6 年开始到2 0 0 2 年1 月末，车载导航系统装黄上市约为8 7 0 万台，v i c s 上市台数累计突破4 0 0 万台，v i c s 接收机在2 0 0 1 年4 1 2 月上市1 2 7 万台，l o 1 2 月约上市4 9 万台。 从1 9 9 6 年开始到2 0 0 1 年1 2 月末，累计上市4 0 7 7 万台。 1 2 。3 欧洲i t s 交通信息服务及动态导航的研究开发现状 欧洲从1 9 8 6 年开始涉足i t s 领域的研究。由欧洲主要汽车公司发起的欧洲 高效安全道路交通计划( p r o g r a mf o ra ne u r o p e a nt r a f f i cw i t hh i g h e s te f f i c i e n c y 博十后研究 ：作报告 动态交通信息传输到信息中心，信息中心经过规划化处理届利用f m 等方式将多 种诱导信息再发送给车辆，结合车载g p s 接收机的定位功能，从而实现引导车 辆更好地完成出行的目的。交通信息采用三种方式由v i c s 中心发送到驾驶员的 车载装置，这三种方式分别为道路管理者设置运用的无线电信标、公安委员会设 置运用的光( 红外线) 信标及f m 多频广播。在高速公路上每隔2 - 4 k m 设置一 个无线电信标，一般公路上的光( 红外线) 信标安装1 0 0 0 0 多台，采用广域信息 的f m 多频广播方式的信息传播由n h k 的电波传播。目前销售的汽车导航系统 中几乎所有机型都具备与v i c s 相对应的系统扩展功能只要将所选设备与天线、 感光器接通就可接收信号。 同本的i t s 研究成果直接面向市场，促进了诸如车辆导航系统等产品的快速 开发和应用。同时在先进的交通管理系统a t m s ( a d v a n c e dt r a f f i cm a n a g e m e n t s y s t e m ) 和先进的出行者信息系统a t i s ( a d v a n c e dt r a v e l e ri n f o r m a t i o ns y s t e m ) 的实际应用部署方面处于国际领先地位，如车载导航和诱导系统已经安装在汽车 上，廉价高效的v i c s 已经市场运营等。据报道，在日本首都高速公路网上v i c s 的普及率达到2 0 的水平，首都高速路上的阻塞率降低了1 0 ，若v i c s 在日本 全国的普及率达到3 0 ，则总拥挤率可降低6 。因此，日本正在加速普及v i c s 。 目前，v i c s 在日本的应用范围不断扩大。1 9 9 6 年距离东京圈一般道路及东京 1 0 0 k m 的高速公路东名、名神全线等区域开始v i c s 的信息提供，1 9 9 9 年v i c s 的信息提供扩展到全国高速公路及东京圈、大阪等区县的一般道路，2 0 0 1 年发 展到3 2 个督府县，全国的覆盖率扩大到占汽车保有量的8 4 左右，占驾驶执照 持有人数的8 6 左右。2 0 0 2 年3 月发展到3 9 个区域，全国的覆盖率扩大到占汽 车保有量的8 9 左右，占驾驶执照持有人数的9 1 左右。从1 9 9 6 年开始到2 0 0 2 年1 月末，车载导航系统装置上市约为8 7 0 万台，v i c se 市台数累计突破4 0 0 力台，v i c s 接收机在2 0 0 1 年“1 2 月上市1 2 7 力台，1 0 1 2 月约上市4 9 万台， 从1 9 9 6 年开始到2 0 0 1 年1 2 月术，累计上市4 0 7 7 万台。 1 2 3 欧洲i t s 交通信息服务及动态导航的研究开发现状 欧洲从1 9 8 5 年开始涉足i t s 领域的研究。由欧洲主要汽车公司发起的欧洲 高效安全道路交通计划( p r o g r a mf o ra l le u r o p e a nt r a f f i cw i t hh i g h e s te f f i c i e n c y 高效安全道路交通计划( p r o g r a mf o ra ne u r o p e a nt r a f f i cw i t hh i g h e s te f f i c i e n c y 博士后研究一i ：作报告 a n du n p r e c e d e m e ds a f e t y , p u t h e u s ) 计划旨在以汽车为主体，利用先进的信息、 通信自动化技术来改善运输系统，解决交通问题；由欧洲社团委员会( e u r o p e a n c o m m u n i t y , e c ) 发起的欧洲汽车安全专用道路设施计划( d e d i c a t e dr o a d i n f r a s t r u c t u r ef o rv e h i c l es a f e t yi ne u r o p e ，d r i v e ) 主要涉及道路和交通控制技术 的研究。在1 9 9 1 年末成立的欧洲道路运输通信信息实施协调组织( e u r o p e a nr o a d t r a n s p o r tt e l e m a t i c si m p l e m e n tc o o r d i n a t i o no r g a n i z a t i o n ，e r t t i c o ) 作为民办的 公共组织，负责监督和协调欧洲的i t s 研究、发展和实施。 1 2 4 美国i t s 交通信息服务及动态导航的研究开发现状 2 0 世纪6 0 年代末期，美国开始i t s 方面的研究，当时称为电子路线引导系 统( e l e c t r o n i cr o u t eg u i d a n c es y s t e m ，e r g s ) 。在1 9 8 7 年成立了m o b i l i t y2 0 0 0 组织，即现在的i t sa m e r i c a ，负责美国运输部的国家i t s 研究发展规划的质询， 并协调美国工业部门和大学、科研机构的i t s 研究。目前美国已经在i t s 的整体 组织及规划以及研究、开发、运作试验方面投资、部署，在电子收费、商业车辆 运营等一些i t s 实际应用方面处于国际领先水平。 1 2 5 中国i t s 交通信息服务及动态导航的研究开发现状 中国的i t s 研究虽然起步较晚，但经过几年的不懈努力，在某些领域做了许 多工作，已经取得了一定的成果。随着科学技术的发展和社会的进步，我国开展 i t s 研究已具备了技术基础、国家政策倾向和颇具潜力的市场需求。我国交通运 输业和国家镇政府部门已认识到开展i t s 研究的重要性。国家科技部已于1 9 9 9 年1 1 月批准成了国家职能交通系统工程技术研究中心，主要目标是以国民经济、 行业和市场需求为导向，针对智能交通系统中存在的重大科技问题，对具有市场 价值的重要应用科技成果，进行共性技术、关键技术的后续工程化、产业化以及 系统集成的研究开发。国家科技部于2 0 0 0 年3 月组织全国交通运输领域专家组 成i t s 专家组，针对“九五”国家科技攻关项目“中国i t s 体系框架研究”，起 草了“中国智能交通系统体系框架”。在交通管理与规划方面，北京、上海、大 连等许多城市已经引入并使用国外比较先进的自适应交通控制系统。在电子收费 服务领域，国内已经开通的若干条高速公路( 如京京塘、沪宁高速等) ，正在使 博士后研究：亡作报告 用从国外引进或国内开发的监控和电子收费系统。在运营管理服务领域，基于 g p s 的集群车队调度系统目前已经应用于银行的运钞车、警车、救护车、公交、 出租车、物流运输等车队的跟踪和调度。 1 3 研究内容及意义 自2 0 0 1 年上海市科委的智能交通重大研究课题到2 0 0 3 年建委的“上海市中 心区道路交通信息采集系统”，上海市的交通信息环境已经初步建立，国内其它 城市也不同程度地建立了相应的智能交通信息化工程；另一方面，以静态车辆导 航技术的研究已经成熟，不少单位已经开发出了自主导航仪样机设备。在此情况 下，研究开发以动态交通信息服务为核心的动态车辆导航系统及相应的交通信息 服务，对城市经济发展具有重要的意义。 实时交通信息是i t s 的