城市智能交通系统研究论文

2022-04-25

當今世界上应用较为普遍的卫星导航系统有美国的GPS卫星导航系统和俄罗斯的GLONASS卫星导航系统,其中以GPS卫星导航系统最为成熟,支持厂商最多,是世界上应用最广的卫星导航系统。今天小编给大家找来了《城市智能交通系统研究论文(精选3篇)》相关资料,欢迎阅读!

城市智能交通系统研究论文 篇1:

基于云计算的智能交通信息采集系统的设计与实现

摘要:文章从智能交通与云计算技术的概述入手,阐述了基于云计算的智能交通系统构成,最后重点论述了基于云计算的智能交通信息采集系统的设计与实现。期望通过该文的研究能够对促进我国交通运输业的持续、稳定发展有所帮助。

关键词:智能交通;云计算;系统设计

近年来,随着我国经济水平的不断提升,推动了交通运输业的发展,作为国民经济的基础产业,交通运输发达与否直接关系到国家的现代化程度。现如今,我国的汽车保有量逐年增长,由此使得各种道路交通问题随之显现,给社会经济发展造成了不利影响。为改善当前的交通现状,可对先进的云计算技术进行应用,设计智能交通信息采集系统,对相关信息进行收集,为交通管理部门开展工作提供翔实可靠的依据。借此,本文就基于云计算的智能交通信息采集系统的设计与实现展开研究。

1 智能交通与云计算技术概述

1.1 智能交通

智能交通是指在交通管理系统中通过引入计算机技术、信息技术、控制技术、数据通讯技术、传输技术、电子传感技术等先进技术而建立起来综合交通运输管理系统,该系统具备准确性高、实时性强、运行速度快的特点。智能交通系统可实现交通资源的优化配置,提高现有交通设施和交通能源的利用能效,提高交通管理的经济效益和社会效益。随着城市化进程的不断加快,以及道路工程规模的逐年扩大,机动车辆总数和流量也随之大幅度增加,这就要求交通管理必须运用先进的科学技术手段建立起智能交通系统,缓解城市交通压力,解决交通运输的供需匹配问题,提高交通管理的科学化水平。智能交通系统可采集和处理庞杂的交通数据,快速优化车辆路径,实时发布交通状况信息,实现对路况的跟踪监控。当前,智能交通系统已经成为一种适用于交通管理领域、推动交通事业可持续发展的高新技术。

1.2 云计算技术

云计算是以分布式处理、并行处理、网格计算技术为支撑,借助网络平台自动拆分计算处理程序,并将拆分后的无数子程序存储在大量分布式计算机产品中,通过整合大量数据和处理器资源,将其分布在分布式计算机中,实现对数据资源的协同利用。从本质上来看,云计算是一种基于互联网的超级计算模式,集成了互联网上的硬件设施及其提供的应用服务,并对硬件设施和应用服务实施统一管理。云计算能够为用户提供数据存储和网络计算服务,使用户在互联网环境下将云计算视为数据处理中心,便于用户通过云平台获取所需的资源服务,降低用户的信息资源管理成本。

1.3 基于云计算设计智能交通系统的必要性

随着道路交通事业的快速发展,交通拥堵问题、行车安全问题日益突出,这就要求智能交通系统必须实时采集、高效处理、准确分析、及时发布、海量存储交通信息,为交通管理部门提供交通管制依据。而云计算具备超强计算能力、信息融合共享、分布式存储等优点,将其运用到智能交通系统设计中构建起智能交通系统云平台,有助于提高交通信息获取的时效性,优化信息采集的全过程,从而增强智能交通系统的信息处理能力。同时,云计算还支持最优路径诱导、基于GPS的浮动车技术、短时交通流量预测、交通信号控制等功能,可满足智能交通系统的综合管控,扩大智能交通系统的功能。此外,云计算具备自动化IT资源调度、高度信息部署等优势,可将其应用到智能交通系统中解决信息高度处理和信息资源调度问题,推进信息产业和交通管理的融合发展,不断提升城市综合交通信息管理的智能化水平,促进交通信息服务产业快速发展。

2 基于云计算的智能交通系统构成

基于云计算的智能交通系统主要包括四个子系统,分别为信息采集系统、数据传输系统、数据处理系统、信息发布系统,各个子系统的运行框架如下:

2.1 信息采集子系统

信息采集子系统主要对路况信息进行采集和处理,该系统由无线传感器节点和无线传感器汇聚节点组成,其中无线传感器节点是整个系统的基本组成单元。当无线传感器节点检测到信息之后,将信息发送到收发单元,再由收发单元将信息传送至无线传感器汇聚节点,由汇聚节点融合计算信息,并将信息输出。在无线传感器节点的安装上,应将其安装在道路两边和远离信号灯的区域,实时检测车道上行经的车辆信息以及路况信息,将检测信息实时发送到汇聚节点。

2.2 数据传输子系统

在数据传输子系统中,无线传感器汇聚节点可将道路两边传感器发送的信息汇聚成信息流,并基于HTTP协议向云服务器上传所有信息,使云服务器上实时存储道路交通车辆数据。

2.3 数据处理子系统

在智能交通系统的数据处理子系统中可运用云计算的海量数据分析存储技术、虚拟化技术、海量数据管理技术、云计算平台管理技术,对数据信息进行高效率处理,使云计算为智能交通系统数据处理提供服务。在数据处理子系统中,要进一步优化算法,通过计算分析海量交通车辆信息和路况信息,得出最优车辆路径,体现智能交通系统数据处理的实用性。

2.4 信息發布子系统

信息发布子系统主要用于发布数据处理子系统得出的最优车辆路径信息。在智能交通系统的公众服务平台上,可结合信息采集技术、云计算技术和信息融合技术,对车辆信息资源进行挖掘利用,及时通过道路上的显示屏或广播等途径,向社会公众发布出行信息,使出行信息覆盖到任意时间点和任意地点,提高信息服务水平。基于云计算的公众服务平台可实现对数据资源的分布式存储,为用户提供多元化的信息服务。

3 基于云计算的智能交通信息采集系统的设计与实现

在基于云计算的智能交通系统中,信息采集子系统是整个系统最为重要的组成部分,直接关系到数据传输、数据处理、信息发布系统的有效运行,所以下面对基于云计算的智能交通信息采集系统的设计进行分析。

3.1 设计思路

当前,交通信息资源分散在各个交通管理部门,为了建立起统一的智能交通信息系统,应根据具体情况采用不同的系统设计方案。若已经建成交通管理信息化系统,则智能交通信息采集系统可通过数据同步、数据复制、现有系统集成等方式,统一数据集成口径,将数据全面汇集到新的信息采集系统中;若未建成交通管理信息化系统,则可通过新建智能交通信息采集子系统,采集來自交通管理部门、交通信息中心及交通信息服务公司的交通基础数据,对交通基础数据进行集成、汇聚和综合处理。

3.2 设计方案

基于云计算的智能交通信息采集系统主要包括以下三个功能模块。

(1)信息采集模块。该模块主要用于采集交通服务的静态信息和动态信息。其中,静态信息是指道路静态数据、客运路线信息等随着时间变化较为缓慢的交通信息,可从交通主管部门的数据库中直接导入相关信息;动态信息是指路况动态信息、车辆定位信息、交通事故信息、道路维护信息等随着时间变化较快的交通信息,可通过安装无线传感器、GPS定位装置、感应检测线圈等设备进行实时数据信息采集。在信息采集模块中,数据源和数据采集方式的不同,其采集的数据格式也有所不同,所以需要将格式一样的数据直接导入到中心数据库,而对于格式不一样的数据,则需经过数据格式转换后再导入中心数据库。在中心数据库中,要根据数据类型的不同进行分类存储。

(2)交通信息预处理模块。该模块主要负责对信息采集模块获取的交通信息进行实时动态处理,根据实时动态处理结果得出最优路径,并且保证该路径是缓解城市交通系统拥堵问题的最优路径。在交通信息预处理模块中,主要经历以下四个数据信息预处理环节:

①动态数据处理。动态数据处理需要对随着时间变化较快的动态交通信息进行处理,尤其要对关于道路通行状况的信息进行处理,从而得出用户易于理解的具体数据。如,某路段某个时间段的车流量、平均车速、拥堵情况等,便于用户对路况做出直观判断。

②数据解析。数据解析需要根据已掌握的道路长度、车道数、道路实时速度、车流量等数据信息,对路线规划总体情况进行解析,细化道路信息数据,以便在用户出行前获取翔实的道路信息。

③短时交通流预测。在短时交通流预测中采用非参数回归方法对动态导航收集的交通流量信息进行短时预测,经过实践检验,这种算法误差可控制在10%以下,能够基本上满足车辆行驶对动态交通信息的需求,便于道路车辆根据未来短时期内的交通流量变化做出行车路径选择。

④最优路径建议。在道路信息预处理模块中,不仅可以为道路交通管理部门进行交通管制提供信息依据,而且还能够为行车路径规划提供最优路径建议。用户只需在路网中输入静态路径,就可以获取静态路径上的浮动车数据,得出当前最优路径。

(3)交通信息传输模块。该模块需要设置统一的访问接口,通过Internet网站、移动终端、VMS等平台,将交通服务信息传输到智能交通系统的中心数据库中,并由中心数据库对交通信息进行处理之后,将其发布到各个交通信息管理平台。在智能交通系统中,要保证交通信息传输与交通信息发布的数据相同步,提高交通信息的实时更新速率。

3.3 智能交通云的构建与实现

在对智能交通信息采集系统进行设计的过程中,需要对计算设备及应用服务进行分层化处理。其中的计算设备层可以借助云计算进行实现,由此可使该系统的应用成为云计算的一种服务模式,即智能交通云平台。下面对具体的构建方法和实现过程进行分析。

(1)云的实现方法。①最优路径搜索。本文构建的智能交通云归属于私有云的范畴,为实现相关功能,除了要有强大的计算处理能力之外,还应当具备快速响应能力。目前,云端最优路径搜索算法有两种情况,一种是静态搜索,另一种是动态搜索,由于静态搜索构建的是一条理想的最短路径,在实际应用中,受各方面因素的影响,很难达到理想的状态。所以,选用动态最优路径搜索,以遗传算法进行实现。

②遗传算法。该算法是一种具有全局意义的自适应搜索技术,它的理论基础为遗传学和自然界优胜劣汰法则,整个计算过程中,包含了与生物遗传和进化近似的步骤。不仅如此,遗传算法还具有本质的并行计算特点。由于云端能提供按需的并行运算能力,从而使得该算法在系统构建中的应用成为可能。遗传算法能从自然选择机理中,对算子进行抽象化处理,在此基础上完成编码字符串的操作。遗传搜索的每一代当中都含有上一代的最优个体,这样便可使搜索收敛至全局最优解,进而得到最佳的动态路径。遗传算法可从群体的角度出发进行搜索,并且能对若干个体进行同时比较,整个过程较为简单,通过概率机制进行迭代,扩展性较强,并且还能与其他算法结合使用。

③接口设置。本系统设计的云端平台以Web Service作为通信协议,返回的本文格式为XML,服务器端的更新频率为2min一次。

(2)信息采集终端的实现。信息采集终端采用GPS定位技术、移动信息设备定位技术等技术,通过在城市出租车上安装GPS定位装置或在私家车的车载导航终端上安装GPS定位装置,进而实现对原始动态交通信息的采集。随着信息采集终端用户的不断增多,采集到的交通信息数据准确性也会随之提升,能够为智能交通信息采集系统提供更加实时完整的原始数据。信息采集终端是移动通信设备和GPS定位技术相结合的产物,基于云计算的信息采集终端具备以下特点:智能交通采集系统将所有接收到的信息存储于云端,并由云端完成复杂的交通信息处理和计算,无须增加信息采集终端的运行负荷;信息采集终端不仅是交通信息服务的享受者,同时也是原始交通信息的提供者,使得信息采集终端成了云服务中的重要组成部分;车载的信息采集终端可从云端直接获取最新的道路交通信息,并且所有电子地图都可在云端完成更新。

4 结论

综上所述,我国在智能交通系统方面的研究起步较晚,与发达国家存在一定的差距,很多问题都无法通过现有的技术条件进行解决。而云计算的出现,为智能交通系统的完善提供了平台。因此,可在智能交通系统的设计中,对云计算技术进行合理应用。本文基于云计算设计开发了智能交通信息采集系统,通过该系统的构建,可为交通管理部门开展相关工作提供翔实、可靠的数据支撑。

参考文献:

[1] 余洁淋,李春雨.基于云计算的交通管理应用研究[J].电子世界,2018(7):95-96.

[2] 范中华.高速公路智慧交通平台与初步应用研究[D].重庆交通大学,2015.

[3] 徐大成.基于物联网和云计算的智慧园区信息系统的研究与实现[D].西安电子科技大学,2015.

[4] 伊新,宋长亮.RFID在智能交通物联网系统中的应用[J].传感器世界,2013(6):118-120.

[5] 韩欢.基于大数据的智能交通运输平台的研究[D].成都理工大学,2014.

[6] 张志远.基于“云计算”的智能交通系统研究与构建[D].西北师范大学,2011.

[7] 伊新,宋长亮.RFID在智能交通物联网系统中的应用[J].电气传动自动化,2013(12):145-147.

[8] 钟学燕,岳辉.成都市智能交通实施框架[J].交通标准化,2013(1):162-164.

【通联编辑:代影】

作者:范双南

城市智能交通系统研究论文 篇2:

卫星导航系统在智能交通系统中的应用现状分析

當今世界上应用较为普遍的卫星导航系统有美国的GPS卫星导航系统和俄罗斯的GLONASS卫星导航系统,其中以GPS卫星导航系统最为成熟,支持厂商最多,是世界上应用最广的卫星导航系统。

众所周知,GPS卫星导航系统是美国国防部开发的仅次于阿波罗登月飞船和航天飞机的第三大航天工程,其投资约100亿美元,历时20余年,是迄今成功开发的最先进的无线电导航系统。随着美国对GPS技术的政策开放,民用GPS卫星导航系统进入了蓬勃发展的黄金时期。据美国GPS卫星导航应用协会统计,1997年GPS接收机的产量突破了100万台,为美国增加了10万人的就业机会。预计2005年,GPS卫星导航应用市场及相关产业的年销售额可达数百亿美元,所以快速发展的GPS卫星导航应用领域已成为美国工业的新的增长点,成为美国经济发展的动力之一。

采用GPS卫星导航系统的定位技术,具有精度高、全天候、不受地域限制等优点。与目前其它定位技术相比,在定位精度、灵活性和使用成本等诸多方面具有较大的优势。在GPS卫星导航系统众多的应用领域中,智能交通系统(ITS)被称为“GPS民间应用的一个最大市场”。

一、智能交通系统的产生及组成

智能交通系统将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子控制技术及计算机处理技术等综合运用于整个交通运输管理体系,并通过对交通信息的实时采集、传输和处理,同时借助各种科技手段和设备,对各种交通情况进行协调和处理,建立起一种实时、准确、高效的综合运输管理体系,从而使交通设施得以充分利用,并能够提高交通效率和安全,最终使交通运输服务和管理智能化,实现交通运输的集约式发展。

智能交通系统的研究起初只限于改进道路功能和实现车辆智能化,因而被称为“智能车辆高速公路系统”(IVHS)。随着研究的不断深入和研究方向的不断拓展,系统功能覆盖了交通运输的全过程及各有关部门的领域,逐步形成了一个新兴的产业,并发展成为现在的“智能交通系统”。

就目前发展来看,智能交通系统大致由以下几部分组成:控制中心、车载终端设备、无线电通信网络、地理信息系统(GIS)和控制软件。系统的结构如下图所示。

车载设备安装在车辆上,包括GPS接收机、GSM通信模块和控制器。GPS接收机接收GPS数据,通过控制器进行处理,然后由GSM模块通过天线发送到控制中心。控制中心再将数据通过GIS和控制软件进行处理,得到移动车辆目前的运行情况,如位置、速度和方向等。最后由控制中心的专家系统进行分析和判断,对移动车辆进行合理的调控。GIS的主要作用是将移动车辆的地理信息与地图进行匹配,实时地在地图上显示移动车辆的位置。通信网络的功能是将车载设备与控制中心联系在一起。

二、智能交通系统在国内外的

发展及应用状况

智能交通系统的研究最早始于上世纪70年代,由于当时的信息处理技术不成熟,所以曾一度陷入低谷。大约在80年代中期以后,随着信息处理技术的发展,以美、日和欧洲为中心,智能交通系统的研究工作取得了一些进展和成绩,同时也出现了很多庞大的可持续性发展的开发计划。

1.智能交通系统在国外的应用现状

在美国,60年代就有人提出了新交通系统的构想。60年代末,美国公路局提出了一种电子路径引导系统(ERGS)。该系统研制成功后曾做过一系列试验,后来由于资金有限而没有能够完全实施。1990年8月美国又成立了旨在推进智能交通系统的美国智能车辆高速公路系统协会(1994年更名美国智能交通协会)。1991年12月,美国政府制定了“综合路上交通效率法规”(ISTEA),把智能交通系统作为道路交通政策的核心计划。根据该计划,协会与运输部合作,共同推进智能交通系统体系的建立及交通基础设施的完备工作。美国加州大学伯克利分校和加州交通部门合作研究项目PATH于1997年8月完成整个演示系统,取得了良好的效果。美国爱特公司研究的汽车导航系统,可以为用户提供以汽车为中心的不断更新的地图。它允许用户以某种方式输入目的地,计算机会为用户提供一条最佳路线,用户只需要按地图的提示就可以到达目的地。到目前为止,美国已经完成了一些有关智能交通系统的项目。例如在洛杉矶市完成了交通信号管理系统。通过使用该系统,可有效地减少行车时间,减少红绿灯停车。由于汽车停滞于路面的次数减少,使汽车废气的排放相应减少了26%。在明尼苏达州双子城设立的交通流量监控系统,能一天24小时随时监控双子城的交通流量。各项交通信息均由光纤传送回监控中心,以进行必要的分析、处理和引导,从而使路段的交通畅通无阻。1996年美国亚特兰大市交通局运用已有智能交通系统的技术成果开发了奥林匹克交通控制管理系统,为第26届奥运会提供了有效的服务。

日本也是世界上智能交通系统研究和应用较为突出的国家。日本第一个计算机控制的交通控制系统于1970年在东京建立。该系统大约控制100个十字路口。实践表明,它可以显著地减少车辆的行车时间和停车次数。在这之后,在日本各个人口密集的大城市相继建立了大约170个交通控制中心。日本政府于1995年发表了《道路交通领域的信息化方针》,1996年7月又发表了《智能交通系统发展整体构想》,确立了9个开发领域,即智能车辆导航系统、自动收费系统、安全行驶支援、交通管理优化、道路管理的高效化、公共交通的支援、商务车辆的高效化、行人支援和紧急车辆的行驶支援。该系统准备于1995~2015年间完成,其中1996年的预算就达67亿美元。

在欧洲,智能交通系统起步于70年代后期的ALL工程。到了80年代,欧洲推出的车辆自主导航系统包括CARIN和EVA。1988年由欧洲10多个国家投资50多亿美元联合执行的一项旨在完善道路设施,提高服务质量的DRIVE计划,其含义是欧洲交通安全专用道路基础设施。现在该计划已经进入第2阶段的研究开发工作。欧洲民间也联合搞了一个欧洲高效安全交通计划(PROMETHEUS),致力于高科技车辆应用技术的研究开发,最近PROMETHEUS已经演变为PROMOTE。目前欧洲各国正在进行智能车辆交通信息与通信系统(TELEMATICS)的全面应用开发工作,计划在全欧范围内建立专门的交通无线数据通信网。智能交通系统的交通管理、车辆行驶和电子收费等都围绕TELEMATICS和全欧无线数据通信网来展开。

从全球范围看,智能交通系统正从初创期向发展期过渡,离成熟期还较远。目前智能交通系统仍以信息技术为主,真正的智能技术含量少,智能交通系统的理论研究仍不完善,标准化有待进一步研究确定。即便如此,智能交通系统仍不失为21世纪交通运输发展的必由之路。根据日本道路交通车辆智能化推进协会的推算,仅导航系统的开发到目前就已经创造出20亿美元的市场,今后20年预计智能交通系统整体将创造出5000亿美元的市场规模,由此可见其蓬勃发展的趋势。

2智能交通系统在国内的应用和发展现状

我国作为发展中国家,交通运输的基础设施和交通运输的整体水平还处于一个比较低的层次,但从前面的论述来看,智能交通系统旨在运用各种高科技手段通过系统的方法提高整个交通运输系统的运输效率和服务水平。中国的许多大城市存在着较为严重的交通问题,交通设施的建设落后于交通总量的增长速度。在这样的情况下,作为现代交通重要特征之一的智能交通系统是解决这些问题的必由之路。

实际上,我国在交通运输和管理中应用电子信息技术的尝试早在70年代末就已经开始,当时智能交通系统的概念还没有形成,只是把这些实践称为交通工程。80年代初,我国一些高等院校和科研单位已开始研究卫星导航定位技术。10多年来,我国的测绘工作者在卫星导航定位基础理论研究和应用开发方面做了大量工作。

80年代中期,我国引进了GPS接收机,并应用于各个领域。同时着手研究建立我国自己的卫星导航系统。据有关人士估计,目前我国的GPS接收机拥有量约在4万台左右,其中测量类约500~700台,航空类约几百台,航海类约3万多台,车载类数千台。现在正以每年2万台的速度增加。这足以说明GPS技术在我国各行业中应用的广泛性。

90年代以来,我国在交通管理系统方面开展了一系列科学研究和工程实践,在城市交通管理及高速公路监控系统、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、监控地图板等多种专用设备,制定了一些标准和规范。这些工作无疑就是我们今天进行智能交通系统研究的基础。

目前上海、北京、深圳等城市已经有一批智能交通系统应用项目相继上马,并且取得了良好的效果。例如,北京成功地完成了英国SCOOT及南斯拉夫TRANSYT-7F交通信息控制系统的引进、安装和运行管理的研究;上海市成立了出租车联合调度公司,建立了全行业GPS调度中心;深圳市公共交通公司应用大面积非接触式IC卡储存系统,包括车载验票机、余额验票机、数据采集和处理等系统,提高了公交系统的服务效率和服务质量。

总之,智能交通系统在我国虽然还处于起步阶段,但智能交通系统的开发和应用是改造中国传统交通运输业的一个重要手段,对提高我国交通运输效率具有非常重要的意义,同时还能为中国的高新技术产业创造一个巨大的潜在市场,发展前景十分诱人。毫无疑问,中国应该在大力进行交通基础设施建设的同时,积极开展智能交通系统的科学研究和工程应用。

三、智能交通系统的应用形式

从目前的发展分析可以看出,智能交通系统涉及的领域非常广泛,各个基本系统用于完成一定的功能且自成体系,并可以进一步划分为若干个子系统。智能交通系统大概涉及7个服务领域的29个用户功能(目前各國对智能交通系统的提法不尽相同,但主要研究内容从本质上来看均大同小异),其基本的逻辑框架如前表所示。

四、结束语

发展GPS车辆导航,配合电子地图提供智能交通系统基础资料构架,有利于优化交通流在整个路网的分配,同时有助于提高交通安全水平,减少交通事故。所以,智能交通系统无疑有着巨大的应用前景和市场前景。

但是,就GPS卫星导航系统本身来说,还有许多缺陷,如:

1)没有足够的精度。

2)有些时候和有些区域没有足够数量的卫星,成为GPS盲区(指GPS接收机可接收到信号的卫星数量少于4颗的地区)。

3)没有足够的完整性和覆盖范围。

4)数据与地图的匹配问题。

5)有时在信息接收方面会出现局部堵塞现象。

6)对关键系统的故障没有备份。

7)GPS卫星本身易受干扰。

可以肯定地说,中国大量使用基于GPS的智能交通系统的年代还没有到来。发展智能交通系统有待进一步研究的问题有:

1)针对安全、拥挤、环保和能源等方面的综合考虑,发展智能交通系统。

2)仔细研究智能交通系统市场准入条件。

3)建立导航标准,研究地理信息系统的规范化体系,独立开发适合我国国情的具有自主知识产权的平台。

作者:闻 新 张 伟 任传祥

城市智能交通系统研究论文 篇3:

美日等国城市智能交通系统建设

美国智能交通系统的建设

合理的顶层设计

1991年,成立了智能交通系统建设领导和协调机构,并制订了《陆上综合运输效率化法案》(ISTEA),从此美国的智能交通系统建设研究、开发进入了系统、有序、全面的发展阶段。

从1993年9月至1996年7月,历时3 年,美国ITS体系结构初步形成。此后并多次修汀,1999年末完成了第三版,建构了一个由出行及交通管理、出行及交通需求管理、公共交通运营、电子付费服务、商用车辆营运、应急管理、先进的车辆控制与安全系统等七大系统构成的国家ITS体系结构。

1995年5月美国制定的《国家智能交通规划》和第一版《国家运输智能交通系统通信协议》(NTCIP)以及1996年颁布的《国家系统结构》,详尽地描述了美国智能交通技术的发展策略、各参与者所扮演的角色与责任,规定了各种交通系统模式及设计实施技术细则。

美国2015—2019年智能交通系统战略计划

2014年,美国交通运输部与美国智能交通系统(ITS)联合项目办公室共同提出ITS战略计划2015—2019,为美国未来5年的在智能交通领域的发展明确了方向,汽车的智能化、网联化成为该战略计划的核心,成为美国解决交通系统问题的关键技术手段。

该战略计划主要针对目前交通系统存在的安全性、机动性、环境友好性等社会问题。

美国ITS战略计划蓝图的愿景是“改变社会的移动方式”,使命是“通过研究、开发和教育活动促进技术和信息的交流,创建更安全、更智能的交通系统”,旨在发现通往建设智能交通系统的途径,同时形成一个新的工业形式和经济增长点。

在此基础上,美国提出了未来交通系统的发展思路:通过研究、开发、教育等手段促进信息和通信技术实用化,确保社会向智能化方向发展,即部署智能交通设备,开发智能交通技术。并提出了使车辆和道路更安全、加强机动性、降低环境影响、促进改革创新、支持交通系统信息共享等5项发展战略目标:

第一,使车辆和道路更安全:开发更好的防撞保护措施,碰撞预警机制,商用汽车安全机制,基于基础设施和协同式安全系统;

第二,加强机动性:改进交通管理,事故管理,运输管理,货源组织管理,道路气候管理等管理系统;

第三,降低环境影响:更好的控制交通流、车辆速度和交通堵塞以及其他先进的技术手段管理车辆行为;

第四,促进改革创新:通过ITS項目,培养先进技术和持续促进创新,调整,收集并部署技术开发路线满足未来交通发展的需求;

第五,支持交通系统信息共享:应用先进的无线技术使所有车辆、基础设施、可移动设备能够互联通信,实时传输信息和并应用。

协调好跨部门间资源共享

美国休斯顿市的交通管理中心(TranStar)及其兄弟部门的任务是通过联合运用合作者间的资源来提供高效的交通和紧急事件管理服务,从而使公众的出行安全及机动性最大化。其主要功能包括交通管理、紧急事件管理、事故管理和旅行者信息管理。澳大利亚悉尼市交通指挥中心(TMC)的交通信息协调服务包括实时信息、综合运输信息、区域规划、交通规划、地面公共交通事件、补充交通信息、战略交通规划等,协调的对象包括市政府、警察、政府机构、出租车公司在内的14个机构单位。

日本智能交通系统的建设

合理的顶层设计

1973年,日本进行其第一个ITS项目CACS,这是世界上第一个动态路径诱导系统。20世纪90年代中期,日本官、民、学协调体制下相继完成了路车间通信系统、交通信息通信系统、广域旅行信息系统、超智能车辆系统、安全车辆系统及新交通管理系统等方面的研究。

从1991年12月开始智能交通系统标准的全面制定工作,由日本汽车委员会担任标准制定的秘书单位。在此基础上,1994年1月,日本组建了由通商产业省、运输省、邮政省、建设省和警察厅参加的全国统一智能交通系统开发组织“道路·交通·车辆智能化推进协会”(VERTIS),其使命是推进ITS的研究、开发和利用。

并于1995年制定了《公路、交通、车辆领域的信息化实施方针》,提出了日本智能交通系统研究开发的九大领域,即包括先进的导航系统、ETC系统、安全驾驶支援系统、交通管理最优化支持系统、道路高效管理系统、公交支持系统、商用车辆运营管理系统、行人支持系统和紧急车辆支援系统。

1996年7月,制定了《推进智能交通系统总体构想》,提出了日本未来20年智能交通系统的长期构想,明确了产、学、官、商的合作开发机制。

在2000年的《高度情报通信网络社会形成基本法》、2001年的《E-JAPAN战略》以及《E-JAPAN优先政策计划》中,智能交通系统都被放在了IT社会中的关键要素位置。《智能交通系统手册(2006)》把日本智能交通系统建设提升到国家战略的高度,全民促进智能交通系统建设发展,并积极向国际标准靠拢。

兼顾管理与信息功能

日本的新交通管理系统(UTMS)以先进的控制系统为中心,由11个子系统组成,并以现有的交通控制系统为基础发展而成,对交通流进行全面的管理。其核心是在车辆与控制中心之间实现交互式双向通信,通过日本都道府县的警察部门及道路管理者采集的各类交通信息首先汇集到日本道路交通信息中心,随后传输至道路交通信息通信系统(VICS)中心进行信息整合后,通过多种方式发布向出行者发布各类信息。

东京警视厅交通管制中心管理着东京地区1.9万多个交叉口,日常工作主要为收集分析实时交通信息、调节交通信号灯和提供交通出行信息。控制中心用多个显示屏围绕的方式实现分析工作,以分析研判交通运行态势为首要任务,大厅工作人员并不多,但均具有足够的专业能力,将工作人员作为系统的大脑,控制交通的运行。

VICS系统

V I C S(V e h i c l e I n f o r m a t i o n a n d Communication System道路交通信息通信系统)通过由车辆导航系统向驾驶员提供最近的有用交通信息,协助进行路径选择,分散交通流,以达到交通安全和畅通的目的,是ITS中最典型的一个子系统,也是日本解决城市交通拥堵的重要手段。

VICS系统作为一个全国性的交通资讯系统,是由警察厅、邮政省(现已改为總务省)、建设省和运输省(两省现已改为国土交通省)等与民间部门合作共同推动开发而成。VICS中心的运行机制是由交通管理者(公安委员会、警察厅)和道路管理者(道路公团等)双方提供交通信息,经日本道路情报信息中心集中到VICS中心,然后再由VICS中心将这些信息传送给司机和车载装置。

VICS中心收集信息的来源是日本道路情报信息中心,日本都、道(相当于我国的省级)、府、县警察部门和高速公路管理部门。警察部门的交通信息主要是交通管制信息、停车场信息等,道路管理者的信息主要是指来自高速公路运营管理者的信息。

各种交通信息包括广泛区域的交通拥堵信息、驾驶所需时间、交通事故、道路施工以及车速、车道限制信息、停车场位置和车位空置状况等信息。

VICS将经过编辑处理的交通状况信息与卫星定位和电子地图等有机地融合为一体,以地图、简易图形、文字表示型三种等级呈现给车辆驾驶者参考使用。

道路交通信息在VICS中心编辑和处理后,通过安装全国道路上的信标或FM多路广播设备传送至每一辆车上的导航设备。自2002年9月开始,日本的VICS中心已经开始向手机、掌上电脑、个人电脑和电视接收器等终端提供有偿交通信息,进一步扩大了VICS系统的服务范围。

VICS系统的道路交通信息的收集、编辑、处理以及提供是作为公益服务来进行的,免费提供给驾驶人,使用者只需购买带有VICS系统服务功能的车载导航器,便可享受VICS系统提供的无偿服务,在以后的日常使用中不需要再缴纳其他费用。VICS的直接管理者是日本道路情报信息中心,系统所需运行经费来自于车载导航设备的销售,车载导航设备生产厂家每销售一台车载导航设备,需向道路情报信息中心缴纳一定的技术费用,从而支持VICS中心的正常运转。

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