第16章-智能交通

第十六章

物联网应用案例—智能交通魏旻随着经济的快速发展，我国的交通压力越来越大，大力发展智能交通是解决交通问题的根本途径。教学要求知识要点能力要求智能交通概述⑴掌握智能交通基本概念⑵了解智能交通系统的功能与特征⑶了解智能交通中的物联网技术智能交通系统平台架构⑴理解基于物联网的智能交通系统平台架构城市智能交通管理系统⑴了解城市智能交通管理系统⑵了解智能交通管理系统的建设案例车联网⑴了解“车联网”的概念⑵了解车联网的发展史⑶掌握车联网的技术框架⑷了解车联网的发展前景PPT素材下载：/sucai/16.1智能交通概述16.2智能交通系统平台架构16.4车联网16.3城市智能交通管理系统目录第16章智能交通概述16.1.1智能交通系统概述进入80年代以来，道路运输给城市交通带来的交通拥堵、交通事故和环境污染等负面效应也日益突出，逐步成为经济和社会发展中的全球性共同问题。当前，车路协同系统不仅是国际智能交通领域研究的新热点，更是各国智能交通发展路线图中的关键环节。欧洲ITS组织ERTICO提出eSafety基本概念eSafety70余项研发项目，都将车路通信与协同控制作为研究重点。日本的ITS计划已完成第四期的“先进安全汽车”(ASV)项目，基本进入了实用技术开发阶段，其开发的车路协同系统已经形成了成熟的产品和庞大的产业。美国欧盟日本中国美国在VII计划上，成立IntelliDrive项目组织，开发和集成各种车载和路侧设备以及通信技术，大力发展智能交通系统。我国车路协同实施起步较晚，目前仍处于初步探索阶段。部分高校和研究机构进行了相关智能化车路协同控制技术的研究。解决车和路的矛盾，常用的有两个办法：一是控制需求，二是增加供给。但这并不能满足日益增长的交通需求。智能交通系统才是解决这一矛盾的根本途径。物联网作为智能交通最重要的支撑技术，将通过路车联网、轨道联网、航道联网、局部气象联网实现人车“路”的有机融合。第16章智能交通概述智能交通系统实质上是利用高新技术对传统的运输系统进行改造而形成的一种信息化、智能化、社会化的新型运输系统。ITS（智能交通系统）的功能主要表现在以下几个方面。第16章智能交通概述16.1.2智能交通系统功能与特征环境功能顺畅功能安全功能ITS功能智能交通系统具有两个特点：一是着眼于交通信息的广泛应用与服务，二是着眼于提高既有交通设施的运行效率。与一般技术系统相比，智能交通系统建设过程中的整体性要求更加严格，这种整体性体现在以下几个方面。整体性要求表现跨众多行业跨众多技术领域各界人员共同参与由众多信息技术支撑第16章智能交通概述物联网技术的发展为智能交通提供了更透彻的感知，为智能交通提供了更全面的互联交通；为智能交通提供了更深入的智能化。下面介绍应用于智能交通的物联网技术。16.1.3智能交通中的物联网技术无线通信技术计算技术视频车辆监测全球定位系统GPS探测车辆和设备感知技术物联网技术第16章智能交通概述PPT素材下载：/sucai/16.1智能交通概述16.2智能交通系统平台架构16.4车联网16.3城市智能交通管理系统目录基于物联网架构的智能交通综合解决方案由感知、网络和应用3层组成，全面涵盖了信息采集、动态诱导、智能管控等环节。第16章智能交通系统平台架构感知层:支持多种物联网终端，提供多样化的、全面的交通信息感知手段。网络层：通过电信能力汇聚网关，接入电信运营商的各种核心能力。应用层：通过服务总线，方便地接入行业能力、物联网能力以及企业内部IT系统，打造融合的、多样化智能交通物联网应用。从上述可知，智能交通系统体系架构有感知层、网络层、应用层构成，而该体系架构主要系统模块包括以下几个方面。数据采集与收集系统要实现绿色、环保、节能、快捷、高效的交通系统，首先必须采集完整的交通信息。随着技术的发展，交通信息采集技术伴随汽车产业的发展也不断丰富和完善。近年来视频检测器逐渐成为交通信息的主要检测设备和手段之一。城市交通信息主要包括城市出入口车辆通行信息、城市内部车辆通行信息、停车位信息，这些信息为交通调度和智能交通控制系统提供基础信息数据。所有交通信息采集装置构成交通信息采集系统。其中，车载GPS导航仪器、GPS导航手机是非常便捷的采集途径。车体控制系统汽车车体控制是指对于诸如车门、车窗、车灯、空调、仪表盘、发动机、制动装置等汽车车身部件进行控制，并监视和控制与汽车安全相关的功能。第16章智能交通系统平台架构电源管理功能电源同12V或24V网板相连接，上/下调节电压以适用于DSP、uC、存储器和IC及其它功能。通信接口功能RFID功能负载驱动器功能允许车内各个独立的电子模块之间以及车身控制器的远程子模块之间进行数据交换。车身控制器中的主负载驱动器类型是车灯和中继驱动器。用于控制车灯。继电器为其它电子模块或高功率负载供电。两个最常见的汽车RFID功能是发动机防盗锁止系统和遥控开琐系统。第16章智能交通系统平台架构一个完整的智能交通系统，其关键部分就是信息的传输，通常信息的传输有两种：有线信息传输与无线信息传输。信息传输系统与安全规约信息传输网络第16章智能交通系统平台架构信息传输过程必须保障信息的真实性，因此必须制定专用的信息传输规约。目前交通领域信息传输常用的通信协议有：GPRS/CDMA/3G/WIMAX以及TCP/IP等。配合专用交通通讯网络，有必要制定交通信息传输专用协议或规约，以确保信息传输过程的保真性能，从而确保交通安全。交通信息存贮、处理与综合控制系统交通信息采集并传输出来，必须建立专用存储系统，同时对信息进行分析、归类、整理，做出决策并实施控制。数据库系统是智能交通控制系统的关键部分之一。首先电子地图库是智能交通控制系统的基础，必须首先建立并实时更新，为GPS导航的准确性提供保障；道路信息库、交通流量信息库、车辆状态信息库、停车位信息库必须确保实时性，以保障交通调度的准确性和安全性。应构建的各种服务系统包括交通信息发布系统、最佳交通导引系统、停车库空位信息系统、交通信号灯控制系统、交通安全控制系统、紧急事故处理系统等。第16章智能交通系统平台架构PPT素材下载：/sucai/16.1智能交通概述16.2智能交通系统平台架构16.4车联网16.3城市智能交通管理系统目录美国《Mobility2000》给交通管理系统下的定义是:在街道与公路上,为了监视、控制和管理交通而设计的一系列法规、工作人员、硬件与软件等部分的组合。第16章城市智能交通管理系统从本质来说，智能交通管理系统就是利用先进的信号检测手段获得交通状况信息，通过有效的交通控制模型形成有效的交通控制方案,以多种信息传递方式使交通控制设备或管理人员和道路的使用者获得道路信息和交通管理方案,最终能最大限度地发挥整个交通系统的运输和管理效率。16.3.1城市智能交通管理系统方案设计随着经济的发展，车流量是越来越大，城市交通的压力越来越大。设计出一个“高效、安全、环保、舒适、文明”的智能交通与运输体系已是迫在眉睫。城市智能交通管理系统的整体框架如下图所示。感知数据层：主要是对交通状况及流量的感知采集；整合集成平台：是将各感知终端的信息进行整合、转换处理，以支撑分析预警与优化管理的应用系统建设；分析预测及优化管理应用：主要包括交通规划、交通监控、智能诱导、智能停车等应用系统。第16章城市智能交通管理系统

城市智能交通系统的子系统智能停车与诱导系统智能公交系统综合信息平台与服务系统电子不停车收费系统监控与管理系统第16章城市智能交通管理系统智能交通管理系统的建设目标是,建成一个基于网络环境的、实时的、可视化的智能交通管理信息服务平台。

16.3.2智能交通管理系统的建设案例利用交管局建设的交通流量检测系统和交通视频监控系统等所采集的数据,实时更新并显示路段的流量信息，使用系统提供的交通警用巡逻车全球定位系统与122事故联动功能，警员可以迅速到达事故现场，处理交通事故。同时系统还提供交通信号控制、交通诱导大屏、交通违章自动检测、交通电子收费、动态路段查询等功能。以北京市为例，北京市交通管理局已经建成以该局为核心的ATM主干网。采用DDN（数字数据网）和

ISDN（窄带综合业务数字网）的方式与各下属中队、站、远郊区县连接的网络结构，其ATM的主干网带宽能达到55Mb/s，基本满足交通系统通信任务的要求。考虑到与其他系统的兼容性,我们设计了接口以保证两个系统可以进行信息交流，这样提高系统的通用性,减少重复建设。第16章城市智能交通管理系统PPT素材下载：/sucai/16.1智能交通概述16.2智能交通系统平台架构16.4车联网16.3城市智能交通管理系统目录“车联网”是指使用车辆和道路上的电子传感装置，感知和收集车辆、道路和环境信息，通过车与人、车与车、车与路协同互联实现信息共享，实现在信息网络平台上对所有车辆的属性信息和静、动态信息进行提取和有效利用，并根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管和提供综合服务，确保车辆移动状态下的安全、畅通。第16章车联网16.4.1车联网概述无线电通信能力网络通信功能车辆绝对定位功能车辆的安全通信功能传感器和雷达接口车联网系统的功能要求应用层（云系统)：车联网中有多源海量信息的汇聚，需要虚拟化、安全认证、实时交互、海量存储等云计算功能。网络层(管系统)：解决车与车(V2V)、车与路(V2R)、车与网(V2I)、车与人(V2H)等的互联互通。感知层(端系统)：端系统是汽车的智能传感器以及泛在通信终端。车联网技术框架第16章车联网中国（1980-至今）日本(1970-至今)16.4.2国内外车联网的发展史美国（1950-至今）1986

我国第一套国产信号控制系统在南京开发。2009推出相关Telematics车载信息服务系统。2010首届“车联网”研讨会成功召开，提出“车联网”概念。1970

开始研究智能交通。1990相继完成了路——车通信系统（RACS）、交通信息通信系统（TICS）、超智能车辆系统（SSVS）、安全车辆系统（ASV）等方面的研究。2011日本全国高速公路系统引进“ITS站点智能交通系统”，有效的缓解了交通拥堵和改善驾驶环境。1950部分美国私营公司开始为汽车研发自动控制系统。1960美国政府交通部门开始研究电子路径引导系统。1970智能交通系统的研究处于停滞阶段。2006对V2V安全应用程序原型进行开发和测试。同年提出车辆基础设施一体化概念。2009美国启动商用车基础设施一体化工程，发布了《智能交通系统战略研究计划：2010-2014》。2012美国发布了《2015-2019ITS战略计划》第16章车联网车联网具有提供信息服务、提高行车安全与效率及促进节能减排等功能。联网网络模型及主要功能如图。16.4.3车联网的功能与关键技术车联网的主要功能第16章车联网车联网的关键技术RFID射频识别技术ＲFID读写器获取的各种数据信息经过中间件提取、解密、过滤、格式转换导入车联网的应用程序智能传感技术车辆通过传感器采集车辆、道路等交通基础设施的运行参数等，根据驾驶者的意图和环境信息确定车辆的运行状态通信技术在实现信息互通时，需要各种的无线通信技术，如下表。类型用途特点技术车内通信汽车内部信息传输实时性、可靠性要高，距离短CAN、LIN、MOST、FlexRAY、Bluetooth车外通信车内短距离无线通信距离长、高速移动GSM、GPRS、3G、GPS车路通信车辆与外部交通设施的无线通信距离较短、高速移动微波、红外技术、专用短程通信车间通信移动车辆之间的双向传输安全性、实时性微波、红外技术、专用短程通信第16章车联网近年来，语音技术在车载信息服务系统中的应用尤其迅猛，以语音输出入与车载终端互动将是车联网发展的一大趋势。同时，传统的静态导航将逐渐被动态导航所取代，导航将不断地向3D导航技术及实景导航技术及在线化方式发展，地图增量更新技术、动态交通信息技术将在导航技术中全面应用。16.4.4车联网发展展望位置和熟人将成为私家车领域车联网的核心元素。通过车与车、车与人之间的联接，形成一个熟人关