智能交通系統關鍵技術-上傳

1、從系統整體的角度看，智能交通是眾多技術的體現。 技術的集成性，多技術集成完成系統功能 技術的系統性，技術手段符合系統的特定要求 技術的先進性，解決實際問題的需要 技術的綜合性，綜合使用，而非簡單疊加關鍵技術：計算機網絡技術，人工智能技術，通信技術、檢測技術、定位技術、數據庫技術第五章 智能交通系統關鍵技術 1. 概念 一、計算機網絡的概念5.1 計算機網絡技術 計算機網絡，是指將地理位置不同的具有獨立獨立功能的多臺計算機及其外部設備，通過通信通信線路連接起來，在網絡操作系統操作系統，網絡管理軟件管理軟件及網絡通信協議通信協議的管理和協調下，實現資源共享和信息傳遞的計算機系統計算機系統。 （1）

2、信息交換和通信 這是計算機網絡最基本的功能。計算機網絡中的計算機之間或計算機與終端之間，可以快速可靠地相互傳遞數據、程序或文件。2. 計算機網絡的作用一、計算機網絡的概念 （2）資源共享 資源共享包括計算機硬件資源、軟件資源和數據資源的共享。 （3）提高系統的可靠性 而當計算機聯網后，各計算機可以通過網絡互為后備，一旦某臺計算機發(fā)生故障，則句由別處的計算機代為處理，還可以在網絡的一些結點上設置一定的備用設備。這樣計算機網絡就能起到提高系統可靠性的作用了。 （4）均衡負荷，分布處理 對于大型的任務或課題，如果都集中在一臺計算機上.負荷太重，這時可以將任務分散到不同的計算機分別完成，或由網絡中比較

3、空閑的計算機分擔負荷，各個計算機連成網絡有利于共同協作進行重大科研課題的開發(fā)和研究。 （5）綜合信息服務 計算機網絡可以向全社會提供各處經濟信息、科研情報、商業(yè)信息和咨詢服務，如Internet中的www就是如此。從系統功能角度來看，可分為資源子網和通信子網二部分。3. 計算機網絡的組成一、計算機網絡的概念資源子網一般由主計算機系統、終端和終端控制器、聯網外圍設備等與通信子網的接口設備以及各種軟件資源、數據資源等組成。負責全網的數據處理和向網絡用戶提供網絡資源及網絡服務等。1）資源子網一、計算機網絡的概念(1)主計算機：在計算機網絡中，主機負責數據處理和網絡控制，它與其他模塊中的主機聯網以后，

4、構成網絡的主要資源。(2)終端：是用戶進行網絡操作、實現人機對話所使用的設備。通信子網由通信設備和通信線路組成，提供網絡通信功能，完成主機之間的數據傳輸、交換、控制和變換等通信任務。1）通信子網一、計算機網絡的概念(1)局域網的通信子網：由傳輸介質和主機網絡接口板(網卡)組成。 傳輸介質有：以太網電纜、雙絞線等。(2)廣域網的通信子網：除了包括傳輸介質和網卡之外，還包括一些轉發(fā)部件。 轉發(fā)部件有：分組交換機、路由器、網關。(3)通信子網中的幾種設備：通信控制處理機，集中器，調制解調器， 網絡傳輸線路 拓撲（Topology）是一種研究與大小、距離無關的幾何圖形特性的方法。計算機網絡的拓撲結構按

5、通信子網中數據傳輸類型可分為兩大類：點對點傳輸結構和廣播傳輸結構。 二、計算機網絡的拓撲結構 點對點傳輸結構是以存儲轉發(fā)方式進行數據傳輸，基本拓撲結構有星形、環(huán)形、樹形、網狀型 。 廣播式傳輸結構中，一個公共通信信道被多個節(jié)點使用?；就負浣Y構有總線形、樹形、環(huán)形和無線通信等。 1、 點對點傳輸結構 (1)、星型結構 以中央節(jié)點為中心向外成放射狀。一般是由集線器（HUB）或交換機來承擔中央節(jié)點功能，傳輸介質一般為雙絞線。 二、計算機網絡的拓撲結構l優(yōu)點：故障容易檢查；新增或減少計算機時，不會造成網絡中斷。l缺點：當中心節(jié)點設備出現故障時，會引起整個網絡癱瘓，所以可靠性較差。Hub(集線器)(2

6、)(2)、環(huán)型結構環(huán)型結構 各節(jié)點通過一條首尾相連的通信鏈路連接起來形成一個閉合的鏈路環(huán)(Ring)，環(huán)形結構中各工作站地位平等，網絡中的信息流是定向的，傳輸延遲也是確定的。二、計算機網絡的拓撲結構l優(yōu)點：不會發(fā)生沖突情況。網絡管理軟件比較簡單，實時性強。l缺點：軟硬件設備成本較高。另外，若任一線路或節(jié)點故障，則整個環(huán)型網絡便會癱瘓。 XYZWa)b)(3)(3)、樹型結構樹型結構 樹型結構是星形的擴展，是一種分層結構，具有根節(jié)點和各分支節(jié)點。l優(yōu)點：費用比星形結構低，網絡軟件也不復雜，維護方便。l缺點：時延較大，資源共享能力差，可靠性也較差。 二、計算機網絡的拓撲結構(4)(4)、網狀結構、

7、網狀結構 網狀結構無嚴格的布點規(guī)定，形狀任意，節(jié)點之間有多條線路可供選擇。是一種廣域網的拓樸結構。l優(yōu)點：具有較高的可靠性，而且資源共享容易方便、可改善線路的信息流量分配及負荷均衡，可選擇最佳路徑、傳輸延時少等。l缺點：應具有路徑選擇和信息流量控制機制，所以網絡控制和管理復雜、布線工程量大、硬件成本較高等。 2、 廣播式傳輸結構 (1)總線型以一條共用的通道來連接所有節(jié)點，所有節(jié)點地位平等。二、計算機網絡的拓撲結構l介質訪問控制方式。 為了避免“沖突”產生，就有一個解決“爭用”總線問題的方式，以使各節(jié)點充分利用總線的信道空間和時間來傳送數據并不會發(fā)生相互沖突。l優(yōu)點：成本低廉和布線簡單。l缺點

8、：故障查找困難。 2、 廣播式傳輸結構 (2) 無線通信 采用微波、衛(wèi)星通信等無線電波傳輸數據的網路，其構型也是任意的。二、計算機網絡的拓撲結構 要想讓兩臺計算機進行通信，必須使它們采用相同的信息交換規(guī)則。我們把在計算機網絡中用于規(guī)定信息的格式以及如何發(fā)送和接收信息的一套規(guī)則稱為網絡協議網絡協議（network protocol）或通信協議（communication protocol）。 三、計算機網絡通信協議 為了減少網絡協議設計的復雜性，網絡設計者并不是設計一個單一、巨大的協議來為所有形式的通信規(guī)定完整的細節(jié)，而是采用把通信問題劃分為許多個小問題，然后為每個小問題設計一個單獨的協議的方法

9、。這樣做使得每個協議的設計、分析、編碼和測試都比較容易。 分層模型分層模型（layering model）是一種用于開發(fā)網絡協議的設計方法。本質上，分層模型描述了把通信問題分為幾個小問題（稱為層次）的方法，每個小問題對應于一層。 為了減少網絡設計的復雜性，絕大多數網絡采用分層設計方法。所謂分層設計方法，就是按照信息的流動過程將網絡的整體功能分解為一個個的功能層功能層，不同機器上的同等功能層之間采用相同的協議，同一機器上的相鄰功能層之間通過接口進行信息傳遞。三、計算機網絡通信協議1. OSI/RM協議三、計算機網絡通信協議 國際標準化組織ISO在1978年未開放系統互連成立了一個專門委員會，并于

10、1980年12月發(fā)表了第一個草擬的開放開放系統互聯參考模型的協議書，在1983年把基本參數模型正式批準為國際標準，即“OSI/RM”。 “開放”指的是按OSI標準建立的系統可以和世界上任何一個也按OSI標準建立起來的系統相互進行通信。1. OSI/RM協議三、計算機網絡通信協議OSI/RM開放系統互聯結構 2.TCP/IP協議三、計算機網絡通信協議雖然OSI體系結構理論上很完整，但是沒有商品化。市場上流行的網絡很少有完全符合OSI各層協議的。Internet所采用的網絡協議中，最著名的就是傳輸層的TCP協議和網絡層的IP協議，因此，人們也常用TCP/IP表示Internet所使用的體系結構。隨

11、著Internet的流行與普及，越來越多的網絡產品支持TCP/IP，因此，TCP/IP成為實際的工業(yè)標準。TCP/IP與OSI結構對比 四、計算機網絡分類 雖然網絡類型的劃分標準各種各樣，但是從地理范圍劃分是一種大家都認可的通用網絡劃分標準。 按這種標準可以把各種網絡類型劃分為局域網、城域網、廣域網和互聯網四種。 局域網一般來說只能是一個較小區(qū)域內，城域網是不同地區(qū)的網絡互聯，不過在此要說明的一點就是這里的網絡劃分并沒有嚴格意義上地理范圍的區(qū)分，只能是一個定性的概念。四、計算機網絡分類1局域網（Local Area Network；LAN） 所謂局域網，那就是在局部地區(qū)范圍內的網絡，它所覆蓋的

12、地區(qū)范圍較小。局域網在計算機數量配置上沒有太多的限制，少的可以只有兩臺，多的可達幾百臺。 通常我們常見的“LAN”就是指局域網，這是我們最常見、應用最廣的一種網絡?，F在局域網隨著整個計算機網絡技術的發(fā)展和提高得到充分的應用和普及，幾乎每個單位都有自己的局域網，有的甚至家庭中都有自己的小型局域網。 一般來說在企業(yè)局域網中，工作站的數量在幾十到兩百臺次左右。在網絡所涉及的地理距離上一般來說可以是幾米至10公里以內。局域網一般位于一個建筑物或一個單位內，不存在尋徑問題，不包括網絡層的應用。 這種網絡的特點就是：連接范圍窄、用戶數少、配置容易、連接速率高。目前局域網最快的速率要算現今的10G以太網了。

13、IEEE的802標準委員會定義了多種主要的LAN網：以太網（Ethernet）、令牌環(huán)網（Token Ring）、光纖分布式接口網絡（FDDI）、異步傳輸模式網（ATM）以及最新的無線局域網（WLAN）。四、計算機網絡分類1局域網（Local Area Network；LAN） 無線局域網是目前最新，也是最為熱門的一種局域網，特別是自Intel今年3月份推出首款自帶無線網絡模塊的迅馳筆記本處理器以來。 無線局域網與傳統的局域網主要不同之處就是傳輸介質不同，傳統局域網都是通過有形的傳輸介質進行連接的，如同軸電纜、雙絞線和光纖等，而無線局域網則是采用空氣作為傳輸介質的。 正因為它擺脫了有形傳輸介質

14、的束縛，所以這種局域網的最大特點就是自由，只要在網絡的覆蓋范圍內，可以在任何一個地方與服務器及其它工作站連接，而不需要重新鋪設電纜。這一特點非常適合那些移動辦公一簇，有時在機場、賓館、酒店等（通常把這些地方稱為“熱點”），只要無線網絡能夠覆蓋到，它都可以隨時隨地連接上無線網絡，甚至Internet。 無線局域網所采用的是802.11系列標準，它也是由IEEE 802標準委員會制定的。 四、計算機網絡分類2城域網（Metropolitan Area Network；MAN） 這種網絡一般來說是在一個城市，但不在同一地理小區(qū)范圍內的計算機互聯。這種網絡的連接距離可以在10-100公里，它采用的是I

15、EEE802.6標準。MAN與LAN相比擴展的距離更長，連接的計算機數量更多，在地理范圍上可以說是LAN網絡的延伸。在一個大型城市或都市地區(qū)，一個MAN網絡通常連接著多個LAN網。如連接政府機構的LAN、醫(yī)院的LAN、電信的LAN、公司企業(yè)的LAN等等。由于光纖連接的引入，使 M A N 中 高 速 的 L AN互 連 成 為 可能。城域網多采用ATM技術做骨干網。ATM是一個用于數據、語音、視頻以及多媒體應用程序的高速網絡傳輸方法。ATM包括一個接口和一個協議，該協議能夠在一個常規(guī)的傳輸信道上，在比特率不變及變化的通信量之間進行切換。ATM也包括硬件、軟件以及與 ATM協議標準一致的介質。A

16、TM提供一個可伸縮的主干基礎設施，以便能夠適應不同規(guī)模、速度以及尋址技術的網絡。ATM的最大缺點就是成本太高，所以一般在政府城域網中應用，如郵政、銀行、醫(yī)院等。 四、計算機網絡分類3廣域網（Wide Area Network；WAN） 這種網絡也稱為遠程網，所覆蓋的范圍比城域網（MAN）更廣，它一般是在不同城市之間的LAN或者MAN網絡互聯，地理范圍可從幾百公里到幾千公里。 因為距離較遠，信息衰減比較嚴重，所以這種網絡一般是要租用專線，通過IMP（接口信息處理）協議和線路連接起來，構成網狀結構，解決循徑問題。這種城域網因為所連接的用戶多，總出口帶寬有限，所以用戶的終端連接速率一般較低，通常為

17、9.6Kbps45Mbps 如：郵電部的CHINANET，CHINAPAC，和CHINADDN網。 四、計算機網絡分類4互聯網（Internet） 互聯網又因其英文單詞“Internet”的諧音，又稱為“英特網”。 在互聯網應用如此發(fā)展的今天，它已是我們每天都要打交道的一種網絡，無論從地理范圍，還是從網絡規(guī)模來講它都是最大的一種網絡，就是我們常說的“Web”、“WWW”和“萬維網” 等多種叫法。 從地理范圍來說，它可以是全球計算機的互聯，這種網絡的最大的特點就是不定性，整個網絡的計算機每時每刻隨著人們網絡的接入在不變的變化。當計算機連在互聯網上的時候，計算機可以算是互聯網的一部分，但一旦斷開互

18、聯網的連接時，計算機就不屬于互聯網了。 優(yōu)點也是非常明顯的，就是信息量大，傳播廣，無論你身處何地，只要聯上互聯網你就可以對任何可以聯網用戶發(fā)出你的信函和廣告。因為這種網絡的復雜性，所以這種網絡實現的技術也是非常復雜的。在現實生活中我們真正遇得最多的還要算是局域網，因為它可大可小，無論在單位還是在家庭實現起來都比較容易，應用也是最廣泛的一種網絡。 五、計算機網絡在ITS中的應用計算機網絡技術是整個智能交通系統的一個基礎技術，應用廣泛 全國公安計算機網絡從1984年組建，經歷了X.25網、DECNET網、發(fā)展到現在的TCP/IP網。 全國公安計算機網絡（全國公安計算機網絡（PSet） 五、計算機網

19、絡在ITS中的應用全國公安計算機網絡（全國公安計算機網絡（PSet） 五、計算機網絡在ITS中的應用全國公安計算機網絡（全國公安計算機網絡（PSet） 五、計算機網絡在ITS中的應用全國公安計算機網絡（全國公安計算機網絡（PSet） 1. 概念 一、人工智能的概念5.2 人工智能技術人工智能（Artificial Intelligence），簡稱AI，是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴展人的智能人的智能的理論、方法、技術及應用系統的一門新的科學技術。 是計算機科學技術的前沿科技領域。一、人工智能的概念5.2 人工智能技術 2. 人工智能與計算機軟件的關系 （1）有密切關系。各種人工智能應用系統都要

20、用計算機軟件去實現；許多聰明的計算機軟件也應用了人工智能的理論方法和技術，如專家系統軟件，計算機博弈軟件。（2）人工智能不等于軟件，除了軟件外，還有硬件和其他自動化和通信設備 一、人工智能的概念5.2 人工智能技術 3. 人工智能對計算機的要求（1）面向社會生活中普遍存在的知識信息，具備推理、聯想、學習等功能，以幫助人們進行科學的判斷和決策； （2）人機之間具備友善的接口，如具備聲音、圖像、圖形、文字甚至直接使用自然語言進行通信的能力。 二、人工智能的研究對象和研究內容5.2 人工智能技術 1. 人工智能的研究對象（1）機器智能（Machin Intelligence），簡稱MI，研究如何提高

21、機器應用的智能水平，把機器用的更聰明?！皺C器”指的是計算機、自動化設備、通信設備。計算機打印報表之類常規(guī)處理都是程序化的操作，談不上智能。使用計算機進行故障診斷和維修處理，需要用到人工智能。重要學科分支“專家系統”（Expert System），簡稱ES，就是用計算機去模擬、延伸和擴展專家的智能。世界上第一個專家系統化學專家系統（DENDRAL），由美國Stanford大學的E.A.Feigenbaum等于1968年研制成功，能夠使用計算機根據質譜儀的實驗觀測結果，進行圖譜識別、分析推理、給出被觀測的未知化合物的分子結構式。我國的第一個專家系統中醫(yī)關幼波肝炎診斷治療程序，由中國科學院自動化研究

22、所控制論組于1977年研制成功。 IBM的“深藍”系統戰(zhàn)勝了國際象棋大師卡斯帕羅夫。二、人工智能的研究對象和研究內容5.2 人工智能技術 1. 人工智能的研究對象（2）智能機器（Intelligent Machine），簡稱IM，研究如何設計和制造具有更高水平的機器，特別是設計和制造更聰明的計算機。要解決的問題：計算機原理、體系結構上有新的突破，馮諾依曼框架；比現在的計算機更聰明，具有知識推理、聯想記憶、自動編程、自我學習、自我適應的能力；與人直接用自然語言進行交流；具有柔性體系結構，具有自組織、自修復能力。二、人工智能的研究對象和研究內容5.2 人工智能技術 1. 人工智能的研究對象圖靈測試

23、：艾倫麥席森圖靈，1912年6月23日生于英國帕丁頓，1931年進入劍橋大學國王學院，師從著名數學家哈代，1938年在美國普林斯頓大學取得博士學位，二戰(zhàn)爆發(fā)后返回劍橋，曾協助軍方破解德國的著名密碼系統Enigma，幫助盟軍取得了二戰(zhàn)的勝利。1954年6月7日在曼徹斯特去世。 他是計算機邏輯的奠基者，許多人工智能的重要方法也源自于這位偉大的科學家，被譽為計算機科學之父、人工智能之父。計算機邏輯的奠基者，提出了“圖靈機”和“圖靈測試”等重要概念。人們?yōu)榧o念其在計算機領域的卓越貢獻而專門設立了“圖靈獎”。艾倫麥席森圖靈是一名男同性戀者，同時還是一位世界級的長跑運動員。他的馬拉松最好成績是2小時46分

24、3秒，比1948年奧林匹克運動會金牌成績慢11分鐘。1948年的一次跨國賽跑比賽中，他跑贏了同年奧運會銀牌得主湯姆理查茲（Tom Richards）。 二、人工智能的研究對象和研究內容5.2 人工智能技術圖靈測試：圖靈測試是測試人在與被測試者(一個人和一臺機器)隔開的情況下，通過一些裝置（如鍵盤）向被測試者隨意提問。問過一些問題后，如果測試人不能確認被測試者30%的答復哪個是人、哪個是機器的回答，那么這臺機器就通過了測試，并被認為具有人類智能。還沒有一臺機器能夠通過圖靈測試 二、人工智能的研究對象和研究內容5.2 人工智能技術機器人三定律機器人三定律（Three Laws of Robotic

25、s）是科幻小說家艾薩克阿西莫夫在他的機器人相關作品和其他機器人相關小說中為機器人設定的行為準則，是阿西莫夫除“心理史學”外另一個著名的虛構學說：第一法則第一法則:機器人不得傷害人類，或袖手旁觀坐視人類受到傷害；第二法則第二法則:除非違背第一法則，機器人必須服從人類的命令；第三法則第三法則在不違背第一及第二法則下，機器人必須保護自己。但在1985年，機器人與帝國這本書中，阿西莫夫將三大法則擴張為四大法則：第零法則第零法則機器人不得傷害人類整體，或袖手旁觀坐視人類整體受到傷害；第一法則第一法則除非違背第零法則，機器人不得傷害人類，或袖手旁觀坐視人類受到傷害；第二法則第二法則除非違背第零或第一法則，

26、機器人必須服從人類的命令；第三法則第三法則在不違背第零至第二法則下，機器人必須保護自己。下面是大部分人對此的評價三定律加上零定律，看來堪稱完美，但是，“人類的整體利益”這種混沌 的概念，連人類自己都搞不明白，更不要說那些用0和 1來想問題的機器人了。威爾史密斯曾說：“我，機器人的中心概念是機器人沒有問題，科技本身也不是問題，人類邏輯的極限才是真正的問題?！?二、人工智能的研究對象和研究內容5.2 人工智能技術真正的智能應該是這樣的：計算機系統能夠有意識地與周圍的環(huán)境發(fā)生互動。我們可以從以下幾個方面來理解這句話的含義：1、系統具有從環(huán)境中獲取信息的能力，即感知能力。2、系統具有知識表示能力。也就

27、是說，系統具有用符號或者其它形式來表示信息的能力，它能夠把信息變成知識并且存儲下來。3、應用知識解決問題的能力。系統能夠利用原有的知識與環(huán)境發(fā)生互動。4、系統與環(huán)境的這種互動能力不是基于人們事先編好的程序，而是基于知識之間的聯系。可以預見，未來的人工智能要比人類智能強大得多，這主要基于計算機系統具有以下幾方面人類所不及的能力：1、非凡的感知能力。2、快速的系統進化能力。3、快速的知識學習能力。4、強大的知識存儲能力。5、強大的運算能力。 二、人工智能的研究對象和研究內容5.2 人工智能技術 2. 人工智能的研究內容（1）機器思維與思維機器計算機思維：專家系統、計算機輔助設計（2）機器感知與感知

28、機器機器視覺（顏色識別）、機器聽覺（自然語言理解）、機器觸覺（3）機器行為與行為機器計算機模擬人說話、行走以及生產操作控制三、人工智能的研究方法5.2 人工智能技術人工智能的研究方法和技術路線，有不同的觀點、不同的學派（1）功能模擬學派，或稱符號主義學派，主張從功能方面模擬、延伸、擴展人的智能，認為人腦和電腦都是“物理符號系統”。其代表成果有專家系統、知識工程等。（2）結構模擬學派，或稱聯結主義學派，主張從結構方面模擬、延伸、擴展人的智能，用電腦模擬人腦神經系統的聯結機制。其代表成果有MP神經細胞模型、BP神經網絡模型等。（3）行為模擬學派，或稱行為主義學派，主張從行為方面模擬、延伸、擴展人的

29、智能，認為智能可能不需要知識。代表成果是MIT的Brooks研制的智能機器人。四、人工智能在智能交通系統中的應用5.2 人工智能技術1.智能控制，如專家控制、知識控制、神經控制、模式控制智能控制為解決常規(guī)控制難以勝任和應用的問題提供了新途徑，如缺乏準確數據、完備信息并難以建立數學模型的不確定、不確知的系統等。智能控制比常規(guī)控制具有更高的智能水平，如具有自適應、自尋優(yōu)、自學習、自識別、自組織、自協調等智能特性。2.智能管理，如智能管理信息系統、智能辦公自動化系統、智能決策支持系統智能管理信息系統具備更全面的管理功能，可同時具備信息管理、事務處理、決策支持等多種功能。3.智能通信“智能代理”，裝載

30、于計算機前端的程序，可根據用戶的意愿，過濾掉大量無用的信息，只提供給用戶想要的信息，甚至可以幫助用戶完成一些日常事務性工作。一、概念5.3 數據庫技術數據庫數據庫（Database）是按照數據結構來組織、存儲和管理數據的倉庫。 產生于距今六十多年前，隨著信息技術和市場的發(fā)展，特別是二十世紀九十年代以后，數據管理不再僅僅是存儲和管理數據，而轉變成用戶所需要的各種數據管理的方式。數據庫有很多種類型，從最簡單的存儲有各種數據的表格到能夠進行海量數據存儲的大型數據庫系統都在各個方面得到了廣泛的應用。 數據庫數據庫，簡單來說是本身可視為電子化的文件柜存儲電子文件的處所，用戶可以對文件中的數據進行新增、截取、更新、刪除等操作。數據庫數據庫指的是以一定方式儲存在一起、能為多個用戶共享、具有盡可能小的冗余度的特點、是與應用程序彼此獨立的數據集合