现代信息技术在高速公路中的应用.doc

北京交通大学毕业设计（论文）教学中心 交通分院 交通运输管理专业（高速公路运营管理方向）专 业 姓 名 李福生 学 号 09647065 指导教师 鹿璐 远程与继续教育学院目 录目 录2摘 要3现代信息技术在告诉公路中的应用5一 绪论5（一）研究背景及意义5（二）国内外高速公路发展现状及研究6二 现代信息技术应用分析6（一） 高速公路信息化的需求分析6（二） 现代信息技术在高速公路中的应用趋势分析7三 现代信息技术在高速公路中的应用8（一） 信息技术在监控系统中的应用8（二） 信息技术在通信系统中的应用10（三） 信息技术在收费系统中的应用12(四) 3S技术在高速公路中的应用13（五） 高速公路管理信息系统（3Hmis）的开发与应用18四 结束语21参考文献22致 谢23现代信息技术在高速公路中的应用摘 要交通是国家经济的命脉，被誉为一个国家走向现代化的桥梁，是发展现代交通业的必经之路。随着交通建设的快速发展，高速公路的规划和管理越来越重要，过去的高速公路管理方式显然已经跟不上时代的步伐，人口、生态环境、经济、社会等众多的信息复杂，对交通的要求越来越高，因此现代信息技术在高速公路规划和管理中的应用应运而生。现代信息技术是一个内容十分广泛的技术群，它包括微电子技术、光电子技术、通信技术、网络技术、感测技术、控制技术、显示技术等。本文对高速公路监控系统、通信系统和收费系统进行了深入的研究，分析了国内外高速公路现代信息技术的现状与发展和3S技术包括交通地理信息系统GIS、全球卫星定位系统GPS和只能交通运输系统ITS技术的在高速公路中的应用。 关键词： 高速公路 管理系统 现代信息技术 AbstractTraffic is the lifeblood of national economy, be known as a country to modern bridge, is the development of modern transportation industry the only way which must be passed. With the rapid development of traffic construction, the highway planning and management is becoming more and more important, the last freeway management approach is obviously out of step with the times, population, environment, economy, society and many other complex information, the traffic of the increasingly high demand, so the modern information technology in the highway planning and management application emerge as the times require. Modern information technology is a very extensive technology group, which includes the microelectronics technology, electronic technology, communication technology, network technology, sensor technology, control technology, display technology.The expressway monitoring system, communication system and charging system conducted in-depth research, analysis of the domestic and foreign highway current situation and development of modern information technology and 3S technology including traffic geographic information system GIS, the global positioning system GPS and can only transport system of ITS technology in highway application.朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典Key words: Expressway；Management system；Modern information technology现代信息技术在高速公路中的应用一 绪论（一）研究背景及意义信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势，也是我国实惠工业化、现代化的关键环节。而高速公路作为实现我国工业化、现代化的基础建设之一，随着高速公路的建设及运营里程的不断延伸，和发展重心逐步由建设向管理的转移，发展高速公路信息化尤为重要。 信息，是指人类能够接收和使用的那部分信息。信息以无形资产的形式广泛地存在于社会的各个领域，已成为物质、能源以外的又一重要经济、战略资源，是人们生产和生活中极为重要的基本要素，而且正以惊人的速度推动着社会快速发展。信息化是指社会经济的发展从以物质与能量为经济结构的重心，向以信息与知识为经济结构的重心转变的过程。在这个过程中，不断地采用现代信息技术装备国民经济各部门和社会各领域，从而极大地提高社会劳动生产力。要实现信息化，就必须不断地发展和使用现代信息技术。现代信息技术是指以计算机与通信技术为核心对各种信息进行收集、存储、处理、检索、传递、分析与显示的高技术群。 现代信息技术被认为是21世纪公路交通行业的牵头技术，对于传统的公路交通行业将有赖于使用现代信息技术实现增长方式的转变。而在迅速发展的高速公路产业中使用现代信息技术将在推动我国的国民经济和社会进步方面发挥出巨大的经济效益和社会效益，为使高速公路管理工作适应新形势的要求，在新兴的高速公路产业中吸收和广泛应用现代信息技术将跨越式地发展生产力，也为高速公路管理发挥着巨大的社会效益和经济效益。（二）国内外高速公路发展现状及研究1 国外发展现状美国在智能交通管理领域独树一帜，根据本国的交通基础设施特点和实际需要，已建立起相对完善的车队管理、公交出行信息、电子收费和交通需求管理等四大系统及多个子系统和技术规范标准。美国联邦公路署计划投入专项资金，结合国家地理信息系统的开发应用，重点研究运用GIS和GPS实现公路运营的智能化管理技术。2 国内发展现状我国只能交通系统虽然刚刚起步，但在智能交通管理方面已经开展了一系列研究和工程实施，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、监控地图板等多种专用设备，制定了一系列标准和规范。无一，这些工作是实现高速公路高效智能管理的基础。在技术研究方面，交通部于1998年成立了“国家ITS工程研究中心”，科技部在2001年将只能交通系统作为国家科技攻关项目开始研究，吉林大学交通学院承担了其中两项科技攻关任务。另外，我国的交通基础设施还处在大规模建设阶段，但可以肯定的是，建立智能交通管理系统可以极大地提高交通运输效率，保障交通畅通和安全，增强行车的舒适性，改善环保质量，提高能源的利用率。因此，世界各国都将更加重视智能交通运输系统的研究开发和推广应用，并会把它作为未来交通建设和发展的优先领域予以重点支持，以推动只能交通运输系统的全面迅速发展，最终建立起一个以信息技术为中心的现代交通管理的新体系。二 现代信息技术应用分析（一） 高速公路信息化的需求分析 传统的高速公路管理一般都基于高速公路机电系统，即收费、监控、通信三大系统。我国主要高速公路墓本上都进行了通信和监控系统的设计，部分高速公路通信和监控系统与高速公路同步建成，部分在高速公路通车后分期建设。各高速公路都建有收费系统，有些省市已开展自动收费系统的试脸工作。但是，相对于高速公路的建设速度，高速公路的运营管理显然不能适应其建设发展的要求，突出反映在其管理模式不够完善，管理手段落后，尤其是在管理的信息化和智能化方面。由于重视程度不够，加上缺乏科学的整体规划，制约和影响了高速公路运营管理水平的提高。高速公路作为先进的交通设施，必须和现代化的交通管理、现代化的信息服务手段结合，根据高速公路运营管理的特点，建立高速公路广城网络，实现省（市）级高速公路运营管理机构，在资源共享的基础上，通过系统的整合集成，进而实现全国或地区性路网的集中统一管理。高速公路运营管理信息系统应该是以高速公路日常的运营管理工作为主要的服务对象，在现代化的收费系统、监视系统和通信系统的基础上，通过系统的集成，实现各路段及收费站信息资源共享与管理。高速公路运营管理信息系统建成后，应该能在省（市）级实现交通管理、收费管理、监控设施管理、通信设施管理、事故处理、救援管理、环境监测管理等方面的管理信息化，并实现办公自动化。（二） 现代信息技术在高速公路中的应用趋势分析1 不停车自动收费目前高速公路主要是采用半自动收费方式，不停车自动收费正在发展中，它的推广使用还存在一些问题，如经济因素、技术难度、可行性等。随着科技的发展和管理的实际需要，不停车自动收费在近几年内将会成为IT技术在高速公路行业应用中的热点。2 交通运输综合信息与通信服务系统在现有通信系统和交通信息采集系统的基础上，集中开发路车通信设备、车载信息处理机和车载定位导航系统，逐步建立覆盖全国的高速公路交通运输综合信息网络。为公众和道路使用者提供交通信息服务。3 交通事故和预防系统利用交通仿真技术完善事故发现和预侧系统及调度系统，开发气象检测设备和车载防护设备，最终建成高速公路网交通事故紧急救援和事故预防系统。4 信息管理系统高速公路信息管理系统要求各条高速公路与高速公路管理局联网，以便各条路之间互相了解必要的信息，有利于高速公路管理局的集中管理。高速公路网为获取外界信息，还应接入Internet。三 现代信息技术在高速公路中的应用（一） 信息技术在监控系统中的应用高速公路监控系统中设备包括：包括外场设备，收费站监视、控制外场设备等。从功能上讲，监控系统土要可分为四人部分数据采集:本系统的日的土要是监视和控制交通状况，所以需要大量的交通数据、气象数据等。这些数据的采集主要靠车辆检测器、气象检测器及能见度检测器等设备来完成。通过车辆检测器检测高速公路上不同地段车辆的密度、类型、车流量和车速等数据，为交通管理提供各类交通信息，如通过对各地段交通流的检测和监视来判断交通事故的发生可能，以便对交通管理做出最优决策。中心数据分析处理:土要应用交通控制计算机网络、CCTV控制系统等硬件设备，以及相应的软件进行分析处理。交通控制计算机网络和CCTV控制设备均安放在一个人型操作台上。计算机系统由系统服务器、客户机(包括交通监控计算机、可变情报板计算机、通信计算机)、图形工作站和网络设备等组成。中心计算机网络采用轮询的方式向各外场检测设备采集信息，避免了各外场设备土动向中心传输而引起的数据碰撞和冲突。各种检测器检测到的数据量相当大，各种信息分类存储在计算机网络服务器上，以便查询和处理。中心计算机应用多种算法，分析处理采集的数据，自动判断各种事件的发生，如发生特殊情况向值班人员提示，并可向情报板发送提示信息。中心计算机网络收集车辆检测数据、交通流、，片有率、气象状况等信息；分析车流信息，白动判断有无拥塞或交通事故的情况发生，并向CMS发出交通控制信息；分析气象信息，白动判断是否影响行车安全，并向CMS发出命令，以完成实时的交通引导；可人工录入交通状况或公路维修情况，向CMS发布交通引导信息；在图形工作站上动态显示高速公路的运行状况、各检测器的检测数据、各外场设备的运行情况等；数据查询和统计报表包括:车流情况报告、气象报告、事故与事件报告、各种设备工作状况的报告；对系统的软、硬件、外设自检，若有故障发生，它将报警以便采取措施排障；CCTV系统设备土要用于监视各收费广场或收费车道运行情况，由矩阵切换器、四画面分割器、监视器和录像机组成。信息的发布:本系统可根据高速公路公路上的各种交通和环境情况，通过可变情报板及时向驾驶员提供各种交通信息，以实现对高速公路的交通控制管理。系统的维护:本系统设备种类多、数量人，尤其是大多为公路沿线外场设备，若仅靠人工来检修和维护是难以胜任的。一旦发现设备故障，中心计算机系统立即提醒值班人员，在监视器屏幕上显示故障设备和故障内容，以便维护人员进行检修，同时，计算机将故障情况存储在数据库中，以便统计、查询。交通控制系统根据制定的方案，利用信息提供系统发布信息、命令、建议等，达到缓解交通堵塞的目的。例如：利用高速公路情报板来提示后续的驾驶者前方发生的事故和路况，减少进入高速公路匝道的车流量，信息技术在高速公路监控系统中得到运用的有以下四点：1 感测技术用与采集各种交通信息、道路信息、气象信息，为道路是否顺畅的确认和预测工作提供信息，主要有车辆检测器、紧急电话、气象检测器、视频检测系统，电子收费系统。监控分中心把监控到的数据实时传送到省中心，省中心对采集的数据进行统计分析处理，以相应的图表显示出来，并且省中心可以实现对分中心的监控，可变情报板信息和可变限速标志等交通诱导设备进行控制，让行路者了解到最新的路况信息，管理者也可以实时的监控路面情况，达到使用与监控的统一。2 通信技术用于保证道路出现事故援救过程中信息流动畅通，主要技术包括联网收费、有线、无线通讯设备、无线网络设备以及微波通讯设备等。3 计算机模拟技术合理运用计算机模拟技术，结合数据采集处理技术，模拟设备实际运行状况，从而实现设备的集中实时监视控制。计算机模拟技术是设备自控系统的核心，充分合理的利用计算机模拟技术可以减低设备监视难度、降低设备运行成本、提高设备安全运行系数等。4 控制技术远程控制可以使操作人员对设备运行状况进行实时监视，根据设备运行状况，及时发现设备隐患。可以帮助操作人员在发现隐患的第一时间对设备运行状况进行相应调整，及时排除隐患。如果通过网络技术将设备控制系统有限制连接，则可以有效的实现设备运行状况的实时监视监督。上级中心可以直接控制、观看前端监控节点，无需通过下级中心转发，实现真正的监控中心功能。（二） 信息技术在通信系统中的应用高速公路通信系统是高速公路现代化管理的支撑系统，它要实现监控系统和收费系统的数据、语音和图像等信息准确而及时的传输，保持高速公路各管理部门之间业务联络通讯的畅通，并要为高速公路内部各部门和外界建立必要的联系；同时高速公路通信系统作为交通专用通信网的重要组成部分，是交通信息的主要传输载体，为各种网络服务（如 intranet、internet）及会议电视系统提供传输通道。随着计算机技术。网络技术和通信技术的迅速发展，高速公路通信技术也从简单的无线对讲系统发展到800mhz无线集群系统，从小容量微波通信发展到sdh系列数字光纤传输系统，从单纯的电话业务发展到包括语音、数据和图像等多种信息的综合通信，并从模拟通信向数字通信演变，开始组建先进的宽带综合业务数字通信系统。 进入九五以来，我国的高速公路发展非常迅速，高速公路网正在逐步形成。在某些高速公路建设发达的省份已经开始着手进行区域内高速公路网交通机电工程（通信、收费、监控）的方案论证及工程实践。这样，高速公路通信系统已开始从单条路的内部通信向路网环境的广域通信转变，其组网技术也会有很大区别。我们从高速公路通信业务特点人手，对比分析能满足高速公路通信业务的组网技术，最后提出了高速公路通信系统及其联网技术的优化选型。 高速公路通信系统包括通信传输系统：包括程控交换机、接入网系统、传输网系统、交换机、光端机等。信息技术在高速公路通信系统中的运用有以下四点：1 通信干线传输目前，高速公路机电工程基本是采用光纤通信系统。高速公路通信系统长途通信干线传输网采用光纤通信，这是因为，高速公路通信网要求同时传输语音、数据和图像，通信量较大，选用频带、通信容量大的光纤通信系统是合理的。光纤通信具有通信容量大、抗电磁干扰能力强、通信质量高、传输距离长等特点，是其他通信传输方式无可比拟的。2 通信系统的程控交换根据高速公路通信系统业务的内容和特点，通信系统采用三级程控交换，第一级交换中心设在高速公路总公司通信总中心，其主要职能是完成本局终端的话务结转，汇接所有来话、去话的转接任务，并与二级公路网中心连接，完成本局话务接续与本局以外地话务结转；第三季交通中心分别设在各高速公路公司下属的管理所，其主要职能是完成本局的话务接续与出入本局的话务接续。3 话音通信系统高速公路通信网话音系统包括业务电话系统、指令电话系统和移动电话系统。业务电话系统为高速公路管理局、各公司以及高速公路上各种各种设施（如监控、收费、服务区、加油站、维修、交警、通信、供电、配电及养护等）提供内、外业务联系电话。指令电话系统主要是为监控总中心以及监控中心下达交通监控和调度指令。为便于交通控制和交警业务调度，在监控中心和分中心可分别设置两套指令电话控制台，以便供值班员和交警值班员使用，指令电话应自成系统。4 移动通信系统移动通信，就是指通信双方至少有一方在移动中进行信息交换。移动通信不仅指双方的童话，还应包括数据、传真、图像等业务。移动通信系统可以自己建网，也可以租用邮电部建立的公用蜂窝移动通信网。邮电部公用蜂窝移动通信网可实现全省漫游，管理也比较方便，可以省去了自己建网的费用，但公用蜂窝移动通信网费用很高，同时不能完成高速公路网要求群呼、组呼等调度功能。自行建立高速公路移动通信专用网，可以解决上述不足，但建网投资很大。（三） 信息技术在收费系统中的应用联网收费系统是运用现代交通控制、信息管理理论，综合先进的计算机网络、信息传输、图像处理、电子测控等技术，建立的高度智能化的综合管理系统。对公路的交通监控、收费、通信等信息进行采集、处理，并且能够在一定的范围内进行控制和发布指令，同时具备与系统外部相关部门互通信息的功能，提高高速公路的现代化管理水平。国外一些发达国家较早的实现了高速公路联网收费，收费方式也比较多样化，通行卡缴费、电子收费等方式并存。电子收费系统（Electronic Toll Collection System，简称ETC）是国际上正在努力开发并推广的一种用于公路、大桥和隧道的自动收费系统，特别适于高速公路或交通繁忙的桥梁和隧道采用。在这种收费系统中，车辆需安装一个系统可唯一识别的称之为电子标签的设备，且在收费站的车道或公路上设置可读/写该电子标签的标签读写器和相应的计算机收费系统。车辆通过收费站点时，驾驶员不必停车交费，只需以系统允许的速度通过，车载电子标签便可自动与安装在路侧或门架上的标签读写器进行信息交换，收费计算机收集通过车辆信息，并将收集到的信息上传给后台服务器，服务器根据这些信息识别出道路使用者，然后自动从道路使用者的账户中扣除通行费。如果当前用户存在问题（如没有标签、交易失败或账户金额不足等），当事者将被拦截或将其汽车牌照拍照并储存，便于进行事后处理。目前主要有两种电子收费系统，一种是采用车道隔离措施下的单车道电子收费系统；另一种是在无车道隔离情况下的自由交通流下的自由流电子收费系统。高速公路收费系统包括收费系统设备：服务器、收费员终端、车道控制器、票据打印机、卡机、天棚信号灯、栏杆机、通信等、黄色闪光报警器、测器及必要附属设备。收费系统软件：收费车道软件、站级管理、分中心管理软件、计算机系统的操作系统、数据库以及完成本系统功能的全部应用软件。信息技术在高速公路收费系统中得到的应用如下：1 先进性本系统能够建立在现今的软硬件平台结构之上，设计采用合理的三层结构技术和策略保证系统的稳定性、可靠性、容错性和灵活性。2 可靠性系统项目本身覆盖全省高速公路网上的所有收费车道、收费站、发卡储值网点，系统内传送的数据均为含金额的交易数据，系统特别在安全和可靠性上给予了重点考虑，采用了国际标准的MD5单向加密算法，加密后是32位不可逆的字符串。各级收费车道、收费站和中心系统均具备通讯中断情况下独立工作的能力，并能够在通讯线路恢复正常后自动重发数据。采用通讯中间件产品，采用安全的数据通信中间件，保障系统各部分之间的数据通信安全，可靠。对以后整个系统的维护、改进或者其他第三方系统的信息交互整合提供了很大的便利。3 开放性在最小的系统开销下，方便地扩充整个系统的功能，充分保证系统的灵活性。整个系统采用分层设计，负责主要处理工作的后台程序能够独立分布运行在多个服务器上，大大降低了对硬件的要求，并且能够随时通过增加硬件来扩充系统的处理能力，最大限度利用硬件资源。4 系统安全性系统能够具备一个功能强大的安全控制系统，对系统中的任何对象及缓解进行保护，满足国际和国内标准，即实现32位个人认证、访问控制、设置权限等，以确保系统的安全运行。信息技术已经全面渗透到国民经济和社会生活的各个领域。交通信息化依托现代信息技术，是实现交通现代化的必经之路。（四） 3S技术在高速公路中的应用近年来，交通地理信息系统GIST(Geographic Information System for Transportation)、全球卫星定位系统GPS(Global Positioning System)、智能交通运输系统ITS(Intelligent Transportation System)等高科技的出现，使得道路交通将要和止在发生根本性变化。智能交通运输系统将给人们的交通生活提供更方便、安全、高效的交通环境；交通地理信息系统可以作为智能交通运输系统的子系统，也可以独白成为系统，应用到交通规划、道路设计、交通管理等方面，使得道路交通规划与管理作业简单化、实用化和合理地进行决策支持，提高工作效率；全球卫星定位系统以其精度高、全大候的优势，迅速进入交通领域，在道路工程、汽车导航、汽车定位和交通管理工作中得到了)“泛的应用。3S技术也是高速公路的关键技术之一。1 交通地理信息系统GIS-T地理信息系统是收集、管理、操作、分析和显示空间数据的计算机软硬件系统。GIS的发展始于60年代，是计算机同步发展的结果。今大的地理信息系统集成了计算机数据库技术和计算机图形辅助设计软件。在图象处理上比上述两类软件更加全面，即地理信息系统所处理的事物对象具有空间地理特征，也具有统计信息特征。在数字高速公路应用地理信息系统将空间信息数字化，并使这些信息可视化，通过功能强大的软件，使空间分析直观简明，数据管理便捷高效。通过GIST技术应用，数字高速公路实现交通信息管理，成为科学管理和决策的依据。基于公路数据库基础上的交通地理信息系统GSIT的研究是公路建设管理现代化的基础。它不仅能够适应各种层次管理部门随时了解已有公路现状的需求，同时还能够通过强大的空间分析能力和丰富的图表显示，实现公路养护管理的电子化。基于地理信息系统GIS(Geographic information System)发展起来的交通地理信息系统GIST(Geographic information System for Transportation)，是以与道路交通关联的各类空间数据库和属性数据为基础，在计算机软、硬件技术支持卜，实现对道路地理空间信息和交通信息的收集、存储、管理、检索、处理和综合分析，以满足用户需要的计算机系统。GIST处理的数据主要是道路空间数据和属性数据。空间数据包括图形数据(与位置有关的坐标系中点、线、面的基本图形数据)、选择性数据(构造图形时，要求的线幅、线类型、颜色等数据)、图形空间的关联数据(空间实体的拓扑结构数据)。属性数据是与空间位置无关的，对图开空间实体予以描述和说明的数据。交通地理信息系统GIST的主要功能和作用:（1）基本功能可以编辑、制图和测量图层。编辑功能允许用户添加和删除点、线、面或改变它们的属性，制图功能可以灵活多样地制作和显示地图，分层输出多种地图，如交通规划图、道路图等，可以显示地理要素、技术数据，并可以放大或缩小；测量功能用于测量地图上某一线段的长度或某个指定区域的面积。（2）叠架功能可以将两幅以上的图层在空间上比较地图要素和属性，包括合成叠加和统计叠加。合成叠加得到一个新图层，它将显示原图层的全部特征，交义的特征区域仅显示共性特征；统计叠加是为了统计一种要素在另一种要素中的分布特征。（3）动态分段功能将地图网络中的连线根据其属性将特征相近的连线分段。如路面管理中，可根据路面铺装材料是采用沥青混凝土还是水泥混凝土将路网图分段。（4）地形分析功能以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形，为道路设计创建一个二维地表模型。（5）路径优化功能可以为用户提供对路网中任意两点间最佳行走路径的服务。交通地理信息系统GIST应用于数字高速公路中，改变了传统的信息管理方法，由传统的静态记录变为信息丰富多样的动态记录，实现了数据可视化。实现直接信息查一向，可以获得道路线路的空间位置和走向、技术标准、交通流量等多方位的信息。数字高速公路中能利用GSIT的路径优化功能，分析客货流量的变化情况，合理调度车辆。运输经营者可以利用，并根据专题地图的统计分析功能，交通管理部门可依据GIST制定交通管制方案，根据道路施工情况、交通堵塞、事故等情况及时疏导交通。也能使得交通规划的手段更加强大。2 全球卫星定位系统GPS全球定位系统(GPS)是以人造卫星为基础的无线电导航定位系统，他是利用天空中均匀分布的24颗GPS卫星轨道参数以及载波相位信号，通过地面接收设备接收其发射的信号，实时测定地面接收载体的二维位置。GPS同样具有全球性、全大候、连续的精密二维导航定位能力，并具有良好的抗干扰和保密性。GPS的三维导航能力，与道路管理监控系统紧密结合，能广泛应用于车辆定位和服务中，结合电子地图为车辆驾驶人员提供导航服务，同时也可用于重要货物的追踪，使货主即时了解货物的准确位置。全球卫星定位系统GPS(Global Positioning System)是美国上世纪20年代在“子午仪卫星导航定位”技术上发展起来的全球性、全大候并具有适应陆地、海洋、航空与航大全方位优势的导航定位、定时、测速系统。GPS包括空间卫星系统、地面监控系统和用户接收系统。(1)空间卫星系统，由均匀全布在6个轨道平面上的24颗高轨道工作作卫星构成，星载无线电发射机向全球用户接收系统连续发送GPS导航信号，全球任一时刻、任何地点都可以对空间系统的4颗以上的卫星进行观测，实现连续、实时的导航和定位。(2)地面控制系统，由均匀分布在美国本土和3大洋的5个监测站、一个主控站和3个注入站构成，负责对空间卫星系统进行监测、控制，并向每颗卫星注入更新的导航电文。(3)用户接收系统，主要由以无线电传感和计算机技术支撑的GPS接收机和数据处理软件构成。接收机能捕捉、接收、放大GPS信号，并对信号进行解调和滤波处理，实时地获得导航定位数据或采用测再处理的方式，获得定位、测速、定时等数据。数据处理软件是GPS用户系统的重要部分，其土要功能是对GPS接收机获取的卫星测量记录数据进行“粗加工、“预处理”，并对处理结果进行平差计算、坐标转换及综合分析处理。在数字高速公路中的GPS技术的应用表现在汽车导航和交通管理方面，汽车导航系统是在全球卫星定位系统基础上发展起来的新兴技术，由GPS导航、白律导航、微处理器、车速传感器、陀螺传感器、CD-ROM驱动器、LCD显示器组成。在数字高速公路中，GPS导航系统与无线电通信网络及高速公路监控系统相结合，可以实时显示车辆的具体方位，对重要车辆和重要货物进行即时监控，实现车辆跟踪和交通管理等多种功能。3 智能交通运输系统ITS智能交通运输系统ITS(Intelligent Transportation system)是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效地集成，运用于整个高速公路运输管理体系，建立起一种在大范围内，全方位发挥作用的，实时、准确、高效地综合运输和管理系统，该系统将采集到的各种交通及服务信息集中处理后，传输给交通参与者和管理者，出行者可以实实际选择通行方式和交通路线;交通管理部门可以准确及时进行交通疏导；运输经营者可以随时掌握车辆的运行情况，科学安排运输生产。智能交通运输系统能使路网上的交通流运行处于最佳状态，改善交通拥挤和滞留，最大限度地提高路网的通行能力，提高整个道路运输系统的机动性、安全性和生产效率。智能交通运输系统ITS的开发研究土要包括:(1)出行需求管理系统。向用户提供相关出行信息，出行者通过获得各种交通信息，合理选择出行方式、时间和路线。驾驶员可以利用车载定位导航仪和车载计算机，根据实时的交通信息，自动选择最佳行驶路线，避开交通拥挤和阻塞。(2)交通管理系统。该系统包括高速公路道路信号控制、高速公路交通监控、交通事故处理等道路交通管理的各种功能，可对路网中交通流的实时变化作出及时、准确的反应，帮助交通管理部门对车辆进行疏导、控制事故、减少阻塞，最大限度地发挥路网的通行能力，节约时间和运输费用。(3)车辆控制和安全系统。该系统应用传感技术、通讯技术和自动控制技术、具有对障碍物的自动识别和报警、白动转向、制动、保持行车安全间距等功能，能给驾驶同提供多种形式的避撞和安全保障措施。(4)电子收费系统。该系统通过电子卜或电子标签，由计算机实现道路通行费、运输费和停车收费等道路交通收费自动化。(5)导航系统，包括GPS导航系统和公路交通信息通信系统。卫星导航系统进行位置测算，并在数字高速公路信息平台上显示出车辆的即时位置，可以用车载导向显示屏(Navigator)向用户提供服务。在日本，用户只要支付不足10万日元(约等于6800元人民币)，就可以安装上车载导向显示屏设备，可同时获得道路信息通信系统VICS中心发现的交通服务信息、。公路交通信息通信系统是通过公路上设置的显示灯牌等标示和无线电广播多路播放，向导航系统等车载装置实时提供道路堵塞情况、道路施工、交通管制等有关道路交通信息的系统。 进入80年代以后，公路信息化进程加快，从网络的普及到计算机软硬件系统的应用，从各种数据库的建设到管理系统的完善，从先进的道路管理系统的开发到出行信息服务系统的建立，公路己不再是简单的基础设施，而是通过信息技术与车辆和驾乘人员连成一体。TIS的总体目标使交通管理智能化，使道路用户出行更便捷安全，道路设施更大限度地发挥功能，使多种运输方式连接更加紧密。在数字高速公路中利用ITS技术，实现出行的信息服务，如向道路出行人员提供有关的交通信息，到达目的地的信息，导航服务，提供公共交通运行状况，为行人提供路线指南等；紧急救助服务，当车辆发生事故提供白动报警，为救助车辆提供路线引导等;车辆安全服务，为驾驶员提供安全行车环境信息，提供辅助驾驶和自动驾驶，提供危险警告等；收费服务，实行自动收费；交通管理自动化，提供交通管制信息，控制最合理交通量；运输车辆效益化等。现在在美国，ITS的相关技术已经产生了显著的效益，如电子收费系统(ETC)，它无须停车就可以实现收费功能，大大提高了道路的使用效率，同时这项技术的不断扩展和电子业务相连接，可以发展到电子付款。有些技术也正由设想变为现实，如自动公路系统，它是通过车路的配合，实现安全舒适的白动行驶的道路系统，目前国外已经在研究领域实现突破。在高速公路中将综合应用35技术将交通地理信息系统、全球卫星定位系统和智能交通运输系统将有效地集成起来，发挥它们的综合效益，为交通提供实时动态信息服务，改善出行方式；为交通管理者提供控制信息，提高现有道路的通行能力和安全性。使我们的交通发展产生质的飞跃。（五） 高速公路管理信息系统（3Hmis）的开发与应用立足于我国高速公路的特点，针对目前高速公路管理上的不足，3 Hmis的开发思路是引入对公路交通行业有深远意义的几项关键性信息技术，诸如卫星定位技术、数字地图与CAD技术、公路数据库与GIS技术、智能交通技术，实现高速公路工程建设和运营管理的信息化。建立一套与高速公路相对应的科学有效的管理体制和管理方法，综合管理高速公路完美结合。同时围绕高速公路工程建设和运营管理两大主题：在工程建设期，将招标、投标、合同、计量、支付、图纸、质量、安全等项目管理内容信息化，确保业主能及时、准确、完整地掌握信息，处理与管理好信息，使建设项目的施工管理处于动态循环中，确保合同期内以较好质量、较低造价完成项目的建设；在运营管理期，以收费管理、运营监控、养护与维修为信息化的核心内容，确保运营管理中的各要素，诸如人员、车辆、车流、道路、物质、资金处于动态管理中，发挥高速公路高速、安全、快捷、畅通的优点。总之，开发3Hmis的目标是发挥信息技术在公路交通行业中的作用，将高速公路的各项管理的决策、计划、组织、指挥、控制的协调能力，掌握具有战略、策略性的信息，从而对建设和运营管理做出决策。在开发中遵循如下原则：系统分析和设计阶段采用自上而下方法；系统实施阶段要坚持自下而上的做法。换一句话说，系统分析和高等阶段先整体后局部原则；在实施阶段根据实际先完成办公自动化信息（系统）、人力资源信息（系统）、综合管理信息（系统）子系统，然后随收费系统软件设计和机电设备安装完成收费管理信息（系统）、运营监控信息（系统）子系统，远期目标是实施养护与维修子系统。六个子系统以数字地图、CAD技术、公路数据库与GIS技术、智能交通技术等技术进行二次开发，服务于高速公路信息化管理。1 办公自动化该系统运用先进的网络技术、大型数据库技术、办公自动化技术以及可视化的软件开发技术，实现办公自动化。实现收发文件管理、内部审批、无纸化办公、竣工档案和技术资料管理。将文件录入电脑，然后启动电子流程，系统以电子邮件的方式发送给需要进行处理和批阅的职员，直到文件处理完毕为止，连催促任务也是系统完成的。文件流转结束后，同时带回了文件处理过程中的信息。电子流程取代普通的文件传递和内部审批过程，加快了文件的流转过程，提高办公效率的同时节省了办公费用。办公自动化还包括竣工档案和资料的管理，保证档案和资料按完整化、标准化、规范化、准确化、系统化的要求整理编制，为今后建设项目维修、管理、改革提供依据。2 人力资源传统的人力资源就是人事工资管理，要集考勤卡、出入口安全卡的管理到人力资源系统管理中，实现人员基本信息、考核、工资、人员调配以及人员的辞职、开除、退休、死亡等管理，为管理层决策提供即时的人才和智力资源信息。3 综合信息此系统主要的功能有资产管理、合同管理、工程管理、图书管理、规章制度管理、通讯录管理、大事记管理等，形成历史的档案资料。4 收费管理现行的收费管理模式是一路一公司，各自为政，开发收费管理目的的将各路段纳入一个系统中管理。运用数字地图技术、智能交通技术和GIS技术，并根据不同管理机构和权限管理，管理收费站、线路、收费和交通量。基本功能有：收费交通流数据统计、分析、查询；通行费收费统计、分析、查询；通行券管理；身份识别；收费站、收费车道与收费人员的调度管理；收费信息的地图化；收费中心、区域收费分中心的旨率下发、联网数据上传；并将有关数据传到授权终端。5 运营监控运用数字地图技术、智能交通技术和GIS技术等信息技术进行二次开发，建立实时、形象的道路信息显示系统是加强高速公路运营监控的有效手段，实现道路监控和车辆导航，并将有关数据传到授权终端。信息采集系统实时采集路面、匝道口和收费口的交通参数及其他参数，汇总后输出到道路信息显示系统中，通过道路信息显示系统，将高速公路的相关信息、交通流信息（如交通量、车辆速度、车流密度、车重等）、气象信息（如风力、风向、降雨、雾区等）、道路环境信息（如路面状况、隧道内的噪声、能见有害气体浓度等）、异常事件信息（如交通事故、车辆抛锚、道路设施损坏、道路施工现场等）实时、形象地以