智能交通系统4

1、2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,1,智能交通系统,蔡 伯 根 北京交通大学电子信息工程学院 Tel: 51687111 Office: SY1107 Email: ,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,2,课程内容,概论 交通控制系统基础 ITS的概念和关键技术 体系结构、研究领域 系统举例、标准化 综合智能交通系统（铁路、水运、航空）,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,3,第四章 交通系统智能化的关键技术,ITS中的软硬件技术研究 ITS中常用的技术 几个关键技术的介绍,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,

2、4,ITS研究中进行的硬件技术研究,卫星定位系统 测速技术 测距技术 移动通信技术 各类数据采集技术 视觉增强技术 摩擦力监视和车辆动力学控制 车道跟踪保持技术 视野范围内的监视技术 驾驶员状况监视技术,避撞系统 辅助驾驶系统 自动化智能行驶控制技术 自动紧急呼救信息产生技术 车内显示技术 电子地图技术 beacon技术和查询/应答器技术 地感线圈技术 IC卡应用技术 .,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,5,ITS研究中管理软件的技术研究,交通需求管理 出行与交通信息 综合城市交通管理 综合城乡交通管理 驾驶服务与辅助驾驶,货运与车队管理 公共运输管理 网络管理 车辆数

3、据采集管理 .,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,6,ITS Enabling Technologies,Sensors Rollover Automatic Vehicle I.D. Driver Performance Vision Detection Obstacle Detection Lane Sensing Road Friction Distance (ranging devices) Absolute Location Acceleration, Velocity, Deflection Angular Rate Vehicle Presence and

4、Speed Vehicle Classification Weight-in-Motion,Miscellaneous Electronics: Electronic Engine Controls Electronic Transmission Controls Vehicle-Vehicle Communications Vehicle-Roadway Communications High-Speed Computation Electric Propulsion Voice Synthesis Flexible Displays,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,

5、7,ITS Enabling Technologies,Electromechanical Actuation Systems: Antilock Brakes Traction Control Electronic Throttle Control Electronic Steering 4-Wheel Steering Electronic Braking Control,Software and Systems Technology: Artificial Intelligence/Neural Networks Data Fusion Automatic Routing and Sch

6、eduling Network Flow Optimization Diagnostics (Fault Detection, Accommodation) Fault Tolerant System Design “Threat” Analysis Architecture for System Integration Adaptive Control Design Human Interface Design Reliability Engineering,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,8,ITS Enabling Technologies,Stand-Alone

7、 Products Surveillance Systems Intersection Control New Generation of Controllers Freeway Control Incident Management Automatic Vehicle Identification Automatic Vehicle Location Traffic Management Center Human Factors Traveller Human Factors Predictive Models Control Communication Architecture Vehic

8、le/Highway Communication Autonomous Navigation Vehicle-Based Optimal Routing Travelers Services Radio-Based Traffic Information,In-Vehicle Road Signing Hazard Warning Systems Side Collision Warning Collision Working (front-rear) Obstacle Detection Systems Blind Spot Monitoring Lane Departure Warning

9、 Lane Keeping Control Proximity Detection AVCS Transition Vehicle to Vehicle Communication Active Suspension System Vision Enhancement Visibility Warning Rollover Warning Driver Performance Monitoring,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,9,Ronald K. Jurgen, “Navigation and Intelligent Transportation Systems”

10、, Automotive Electronics Series, Soicety of Automotive Engineers, Inc., Warrendale, PA, USA, 1998, p.176,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,10,ITS中的核心技术,先进的软件工程ASE 人工智能AI 信息通信技术IT 智能控制技术IC,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,11,ITS中常用技术 (1),通讯 无线 有线 数据存储和处理 CD 磁介质 智能卡,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,12,ITS中常用技术 (2),数据

11、管理系统 数据仓库 专家系统 信息显示 CRTs LCDs 可变消息标牌,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,13,ITS中常用技术 (3),定位 航位推算法（Dead Reckoning） 地图匹配（Map Matching） 卫星定位（GPS、GLONASS、Galileo、北斗等） 基于信标（Beacon-based）的车辆定位 Cellular Telephone Geolocation 伺服控制装置（Actuators） 门和显示,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,14,ITS中常用技术 (4),传感器 感应线圈 超声波 红外线 雷达 （RA

12、DAR） 激光雷达（LIDAR） 视觉传感器 声音传感器 扫描激光,Estimated Proportions of Technologies Used in Worldwide Traffic Monitoring Sensor Deployments,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,15,ITS Technological Elements,Each category is supported by several technological elements, as illustrated below: ATIS (Advanced Traveler Inform

13、ation Systems) support technologies include PDA (Personal Digital Assistants), Kiosks, DMS (Dynamic Message Signs), Probe Vehicles, and Software Engineering ATMS (Advanced Traffic management System) support technologies include DMS, TMC (Transportation Management Center), CCTV (Closed-Circuit TV), P

14、DA, Sensors, Transponders, RF Radios, Traffic Signal Devices, and Software Engineering APTS (Advanced Public Transportation Systems) support technologies include DMS, CCTV, AVL (Automatic Vehicle Location), Kiosks, PDAs, and Transponders CVO (Commercial Vehicle Operations) support technologies inclu

15、de AVL , RF Radios, Transponders, and Sensors AVCS (Advanced Vehicle Control Systems) support technologies include AVL, Transponders, RF Radios, and Sensors ARTS (Advanced Rural Transportation Systems) support technologies include AVL, Kiosks, PDA, and RF Radios,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,16,传感器技术,

16、传感器：被测非电量电信号的部件。 由敏感元件、传感元件、辅助电路（信号调节、转换电路等）构成。 分类：按输入物理量；工作原理；能量的关系；输出信号的性质等。 ITS中的传感器：磁性传感器、图像传感器、雷达检测器、超声波传感器、微波检测器、红外传感器等,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,17,传感器技术（续）,ITS中的主要应用： 车辆检测：磁频、波频、视频等 车辆识别和分类 车辆控制：运行控制、驾驶控制、车辆运动控制、异常状态检测等 环境信息检测 危险驾驶警告 ,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,18,Sensor data feedback flo

17、w,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,19,Vehicle detection and surveillance technologies used in ITS,Intrusive Technologies Fiber Optic Sensors Inductive Loop Detectors Magnetic Sensors Piezoelectric Sensors Pneumatic Road Tube Weigh-in-Motion (WIM),Non-instrusive Technologies Infrared Sensors Microwave Rad

18、ar Passive Acoustic Array Sensors Ultrasonic Sensors Video Image Sensors,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,20,传感器技术（续）常见交通检测技术性能比较,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,21,传感器技术（续）交通管理常用检测器技术应用情况,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,22,视频交通检测器,系统示意（以十字路口为例）,检测的交通流参数： 车辆个数（车流量） 道路占有率 车辆速度 停车等待时间 排队长度 车型（大、中、小） 交通当量（小车当量） 路口拥

19、塞状况 可检测压线驶来车辆,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,23,视频交通检测器,AUTOSCOPE 2004系统,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,24,视频交通检测器,单点双向系统示意,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,25,视频交通检测器,网络系统结构示意图,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,26,视频检测器、线圈检测器性能价格比较,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,27,视频检测器、线圈检测器性能价格比较,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,28,视频检测

20、器、线圈检测器性能价格比较,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,29,工作原理：RTMS工作在微波波段，在扇形区域内发射连续的低功率调制微波，并在路面上留下一条长长的投影。RTMS以2米为一“层”，将投影分割为32层。用户可将检测区域定义为一层或多层。RTMS根据被检测目标返回的回波，测算出目标的交通信息，每隔10至600秒，通过RS-232向控制中心发送。,RTMS远程交通微波传感器 （Remote Traffic Microwave Sensor ）,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,30,RTMS远程交通微波传感器 （Remote Traffic

21、 Microwave Sensor ）,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,31,RTMS远程交通微波传感器 （Remote Traffic Microwave Sensor ）,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,32,视频检测器、微波车辆检测器性能价格比较,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,33,视频检测器、微波车辆检测器性能价格比较,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,34,计算机网络,计算机网络 LAN，WAN，Internet，Intranet 资源子网和通信子网 ITS中的应用 TMC ETC、EPS

22、 ,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,35,通信技术,固定通信：微波、光纤、卫星 移动通信：公用移动电话、寻呼、集群、无绳电话、卫星移动通信系统等 公共数据通信网：DDN、PAC、FRN、ISDN 公共移动通信网：模拟、数字蜂窝网（GSM和CDMA） ITS中的应用：AVL，EMS，VMS，ETC,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,36,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,37,其它技术,人工智能 智能控制技术 数据库技术 数字信号处理（语音、图像等） 专项技术如：GPS、GIS、IC卡、显示技术 ITS中往往需综合应用上述技术,

23、2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,38,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,39,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,40,联 网 收 费 系 统,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,41,ETC 不 停 车 收 费 系 统,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,42,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,43,智能停车场管理系统,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,44,智能停车场管理系统,进出车辆在同一路口的设备布置图,2020/7/8,北京交通大学电子

24、信息工程学院 蔡伯根,45,智能停车场管理系统,AKT2000停车场入口实物图,AKT2000停车场出口实物图,2020/7/8,北京交通大学电子信息工程学院 蔡伯根,46,车牌自动识别系统,系统介绍：车牌照自动识别系统是采用图像采集计数、人工智能及模式识别技术，对交通现场采集到的视频图像进行分析处理，进行车牌号码的自动识别。本系统能够实时准确地自动识别出车牌的数字、字母及汉字字符，通过与数据库等其他系统的结合，使得车辆的电脑化监控和管理成为现实。本系统通过与其它系统的结合，可以实现盗抢车辆车辆通缉、套牌车辆、养路费、违章车辆追查的自动化处理，可以解决车流高峰期因出入口车流瓶颈造成的路桥卡口、停车场交通堵塞问题，可以解决因工作人员作弊造成的路桥卡口、停车场应收款流失的问题。 系统组成：车牌照自动识别系统由车量传感器、摄像机、辅助光源、 图像