智能交通系統(tǒng)概論-4

1、智能交通系統(tǒng)王 斌河南省警察學院課程內容課程內容v 緒論v ITS的發(fā)展和基礎技術v ITS框架體系v 智能交通v 智能技術與運用v 智能技術綜合智能交通系統(tǒng)（鐵路、水運、航空）第四章 ITS框架體系一、概一、概 述述1 1、系統(tǒng)體系框架的意義和功能、系統(tǒng)體系框架的意義和功能 系統(tǒng)體系框架是發(fā)展智能交通系統(tǒng)的指導性框架，主要用于明確智能交通系統(tǒng)的開發(fā)目標，為標準研究工作提供參考，避免重復研究和無計劃開發(fā)，便于研究成果大大范圍應用和ITS技術的發(fā)展以及產業(yè)化實現(xiàn)。功能：功能：（1）保證通過各種媒體提供給終端用戶的信息的兼容性和一致性（2）保證不同交通基礎設施的兼容性（3）為地區(qū)、國家政府機關制定

2、ITS發(fā)展規(guī)劃提供基本原則（4）為服務和設備制造提供一個開放的市場（5）確保設備制造商的規(guī)模經濟，保證他們的更具競爭 力的價格和更廉價的投資，提供一個公開的市場環(huán)境 邏輯體系框架為每個功能領域開發(fā)了數據流圖，數據流圖顯示了每個領域的功能是怎樣被分成高級和低級功能的。2 2、ITSITS體系框架的組成部分體系框架的組成部分（1）用戶服務 ITS體系框架中的用戶服務部分主要用來明確智能交通系統(tǒng)的用戶及用戶需求，明確劃分智能交通系統(tǒng)中各個子系統(tǒng)的用戶，并且通過用戶調查、訪問等形式確定各個子系統(tǒng)的用戶需求等，對用戶需求進行合理排序后指導實施順序。（2）邏輯體系結構邏輯體系結構是用來定義和描述一個系統(tǒng)為

3、了滿足一系列用戶需求所必需的功能。通常以系列功能領域的方式描述ITs的邏輯體系結構，每個領域都定義了功能及數據庫，這些數據庫與終端相聯(lián)系，這些聯(lián)系就是數據流。評價內容：項目的技術可行性、經濟效益、社會和環(huán)境影響（3）物理體系結構物理體系結構描述了在邏輯體系結構中定義的功能如何被集成起來形成系統(tǒng)，這些系統(tǒng)將由硬件或軟件或軟硬件來集成（4）通信體系結構 主要描述支持在不同系統(tǒng)部分間進行信息交換的機制（5）標準化工作提出智能型綜合交通運輸系統(tǒng)所需要關鍵技術的標準需求標準化需求文件詳細描述智能交通系統(tǒng)的標準化需求及每項需求所對應的標準架構信息標準化制定機構可以利用標準化需求文件所提供的信息來起草相應的

4、標準文件（6）費用效益分析評價（7）實施措施及策略二、美國的智能交通系統(tǒng)框架體系1、開發(fā)背景 為相應標準的制定提供框架、為ITS各子系統(tǒng)間的集成提供基礎、確保用戶選擇的高度靈活性2、方法與步驟ITS體系結構開發(fā)分兩個步驟“思路競爭”階段合作開發(fā)3、美國ITS體系框架簡介 美國ITS體系結構定義了19個物理子系統(tǒng)，它說明了各子系統(tǒng)及其使用者、周圍環(huán)境及其它交通信息、交換數據，并定義了整個子系統(tǒng)的功能要求（見下圖：美國ITS體系圖）美國ITS體系結構中定義了7大組用戶服務功能，分別是：1、交通管理；2、出行管理；3、電子收費；4、商用車輛管理；5、應急管理；6、車輛安全管理；7、公共交通營運 。遠

5、程訪問系統(tǒng)個人信息訪問系統(tǒng)旅行者遠程訪問系統(tǒng) 交通管理系統(tǒng)中心系統(tǒng)應急管理系統(tǒng)快速貨運管理系統(tǒng)收費管理系統(tǒng)服務信息提供系統(tǒng)運輸管理系統(tǒng)計劃管理系統(tǒng)商用車輛管理系統(tǒng)尾氣管理系統(tǒng)廣域無線通信系統(tǒng)車載系統(tǒng) 局域通信系統(tǒng)外場設備系統(tǒng)車輛商用車輛外場設備收費管理系統(tǒng)公交車輛應急車輛停車管理系統(tǒng)商用車輛核查系統(tǒng)車車通信4 4、美國、美國ITSITS體系結構子系統(tǒng)體系結構子系統(tǒng) 從上圖可看出，美國從上圖可看出，美國ITSITS體系結構可分為四組，即體系結構可分為四組，即中心系統(tǒng)（中心系統(tǒng)（Central SystemCentral System）、外場設備系統(tǒng)（）、外場設備系統(tǒng)（Roadside Roads

6、ide SystemSystem）、車載系統(tǒng)（）、車載系統(tǒng)（Vehicle SystemVehicle System）、遠程訪問系統(tǒng)）、遠程訪問系統(tǒng)（Remote Access SystemRemote Access System）。 （一）中心系統(tǒng)（一）中心系統(tǒng) 包含9個子系統(tǒng)，不需要安裝在道路上，可根據需要安裝在相關的部門，它們和其他子系統(tǒng)通過無線通信網進行通信。1.商用車輛管理系統(tǒng)（Commercial Vehicle Administration System，CVAS）針對商用車輛運營服務所開發(fā)的系統(tǒng)，商用車輛運營服務涉及商用車輛行政管理、安全性能管理、運營生產管理等多個方面，通過商

7、用車輛運營服務可簡化如車輛技術性能、注冊情況、車輛尺寸、軸荷等檢查手續(xù)。一方面可減少此類檢查造成的時間延誤，提高運輸生產效率；另一方面，由于商用車輛運營服務所提供的有效檢查、監(jiān)控手段，可提高商用車輛運輸作業(yè)的安全保障，該系統(tǒng)所提供的商用車輛運營服務包括以下內容：（1）商用車輛電子通關系統(tǒng)（2）自動路側安全檢測（3）商用車輛行政管理 （4）車載安全監(jiān)視（5）商用車隊管理 （6）危險品應急響應2.快速貨運管理系統(tǒng)（Fleet and Freight Management System，F(xiàn)FMS） 該系統(tǒng)可監(jiān)視、協(xié)調快速貨運車輛及貨運停車場、承運人，根據發(fā)車數據決定貨運計劃并安排駕駛員。 3.收費管

8、理系統(tǒng)（Toll Administration System，TAS）為用戶支付通行費、車票費用、存車費等所有交通出行活動所發(fā)生的費用，提供一種通用的電子支付手段，實現(xiàn)收費、支付的自動化，從而推動多式聯(lián)運的發(fā)展。該服務利用智能卡或其他技術形成一種通用的服務費支付體系。4.運輸管理系統(tǒng)（Transit Management System，TMS） 可根據運輸車輛的數據，決定車輛運輸計劃，安排駕駛員。5.應急管理系統(tǒng)（Emergency Management System，EMS） 是指處理事故及對危險貨物運輸的管理。包括兩項服務功能：駕駛員乘員安全和碰撞情況自動通告。駕駛員乘員安全功能能為用戶提

9、供突發(fā)事件的初步信息如機械故障或汽車拋錨；碰撞情況自動通告可在發(fā)生交通事故后報告事故的地點、性質及車輛碰撞受損的程度。 本系統(tǒng)通過采用以下主動安全技術和被動安全技術，實現(xiàn)預防汽車碰撞事故及避免或減少人員傷亡事故的目的。（1）縱向避碰；（2）側向避碰；（3）道路交叉口避碰；（4）視覺強化避碰；（5）碰撞前的乘員安全束護；（6) 危險預警。6.尾氣管理系統(tǒng)（Emission Management System，EMS） 采集和處理污染數據，為交通管理系統(tǒng)提供數據。7.計劃系統(tǒng)（Planning System ，PS）從其他子系統(tǒng)中心或停車子系統(tǒng)采集并處理數據，將結果提供給計劃人員以制訂最優(yōu)計劃。8

10、.交通管理系統(tǒng)（Traffic Management System，TMS） 通過采集和處理外場設備子系統(tǒng)和其他子系統(tǒng)的數據，提供基本的交通數據和事故處理服務，并通過信號來調度運輸車輛及應急車輛，包括四個步驟：交通數據采集、數據通信、數據處理、實施控制。9.服務信息提供系統(tǒng)（Information Service Provide System，ISPS） （二）車載系統(tǒng) 安裝在車輛上，它支持通過無線通信系統(tǒng)和中心系統(tǒng)進行通信，也支持路車間通信，即車載系統(tǒng)和外場設備系統(tǒng)進行數據交換、信息交換，還支持車車通信，即車載系統(tǒng)之間進行通信。包括四個子系統(tǒng)： 1、一般車輛上的車載單元2、公交車輛上的車載單

11、元3、商用車輛上的車載系統(tǒng)4、應急車輛車載系統(tǒng) （三）外場設備系統(tǒng) 一般設置在道路上、收費站、檢測站等，可通過光纖通信或無線通信和交通管理中心進行信息交換，也可通過無線通信和車載系統(tǒng)進行信息交換。1、外場設備：提供交通管理監(jiān)視信號和旅游信息的信號。2、電子收費系統(tǒng)：通過確定小范圍通信和車輛收費標識進行通信收集、收費和查詢違法者。3、停車管理系統(tǒng) ：收集停車費用和管理停車車位。4、商業(yè)車輛檢查系統(tǒng) ：通過從車輛標識上采集憑證和安全數據，從而確定車輛運營的正確性，并將結果返送給駕駛員，并把檢查結果記錄到CVAS系統(tǒng)的數據庫中，在國境上進行國際檢查。（四）遠程訪問系統(tǒng)（出行者子系統(tǒng)） 通過出行者子系

12、統(tǒng)，駕駛員或出行人員可以實時地了解交通網絡的運行狀態(tài)，可利用辦公計算機遠程訪問ITS中的信息提供系統(tǒng)，也可利用車載設備遠程訪問ITS中的信息提供系統(tǒng)以了解交通信息、交通服務信息，在此基礎上，決定或調整出行方式、出行路線。四個大系統(tǒng)通過通信系統(tǒng)（車車通信、局域通信、有線通信、無線通信系統(tǒng)等）建立起四通八達的聯(lián)系，建立起一個快速、準確、實時、動態(tài)、高效的綜合交通系統(tǒng)，即智能交通運輸系統(tǒng)，為整個社會創(chuàng)造出巨大的社會經濟效益。 三、歐洲的智能交通系統(tǒng)框架體系歐盟各國在歐盟委員會的領導下，由來自各國相關政府部門、大學、科研機構和產業(yè)界的專家于1998年4月開始了為期24個月代號為KAREN項目，進行歐盟

13、ITS體系結構的開發(fā)，并于1999年8月和10月分別推出了其邏輯體系結構和物理體系結構。1、概述廣義上的“體系結構”是定義一個系統(tǒng)的頂層結構,一個系統(tǒng)體系結構為許多設計提供一個戰(zhàn)略計劃，并且是由一個相同系統(tǒng)的不同方面所組成2、背景個人出行者商業(yè)經營者提供和使用ITS的公司地方政府3、KAREN項目簡介KAREN主要包括：關于用戶對ITS需求的歐洲參考系列目錄；描述不同部分及其交互作用的一系列體系結構，從而滿足那些用戶需求；在發(fā)展ITS過程中，在國家、地區(qū)和服務等級上指引如何使用柜架來定義特定的體系結構：推薦可以用于實施過程中的標準和最好的實踐經驗；KAREN項目研究成果受益者：高級部門廣告部門

14、工業(yè)部門4、歐洲ITS體系框架開發(fā)方法步驟 采用方法：面向過程的方法5、歐洲ITS體系框架構成（1）用戶需求強調需要由框架體系結構完成的關鍵優(yōu)先方面其他的與ITS的實施、質量需求和限制有關的用戶需求用戶需求的主要部分與ITS所提供的功能相關（2）KAREN功能體系結構在最高層次上 KAREN功能體系結構由一系列功能領域組成： 提供電子付費、提供安全和緊急情況處理、交通管理、管理公共交通運營者、提供先進的駕駛便利、提供出行者旅行輔助、為法律強制提供支持、貨物管理和車隊調度 KAREN為每個功能領域開發(fā)了數據流圖，數據流圖顯示了每個領域的功能是怎樣被分成高級和低級功能的。數據流圖還顯示了這些功能是

15、如何聯(lián)系在一起。如何與不同的數據庫聯(lián)系在一起及如何通過數據流與終端聯(lián)系在一起。（4）KAREN通信體系結構（3）KAREN 物理體系結構 物理體系結構描述了在功能體系結構中定義的功能如何被集成起來形成系統(tǒng)這些系統(tǒng)將由硬件或軟件或軟硬件集成。 在物形體系結構中描述的系統(tǒng)覆蓋了以下的領域：電子付費、安全和緊急情況處理、綜合交通管理、公共交通運營、先進的駕駛便利、出行者旅行輔助、法律約束、貨物管理和車隊調度。描述了支持在不同系統(tǒng)部分之間進行信息交換的機制（5）KAREN提出的標準問題四、日本的智能交通框架體系l信息模型l控制模型l子服務的信息處理表l子服務和邏輯框架關系表1目的和步驟2日本ITS體系

16、框架的構成用戶服務邏輯框架九大系統(tǒng)：導航系統(tǒng)、電收費系統(tǒng)、輔助安全駕駛、交通優(yōu)化管理、提高道路管理效率、公共交通支持、提高商用車輛運行效率、行人支持、突發(fā)事故車輛運行支持最高子系統(tǒng)：車輛、道路、中心、人員、外部環(huán)境最低子系統(tǒng)：個體物理模型整體物理模型服務執(zhí)行表邏輯框架與物理框架關系表子系統(tǒng)表子系統(tǒng)相互關系圖物理框架標準化五、中國的智能交通系統(tǒng)框架體系 1、概述 8大服務領域、34項服務和138個子服務2、我國進行ITS體系框架研究的背景3、我國ITS體系框架研究的方法和步驟九五國家科技攻關項目“中國ITS體系框架研究”采用了面向過程的方法步驟：1.確定用戶服務內容2.建立邏輯框架3.建立物理框

17、架4.明確標準化內容服務領域服務內容1.交通管理與規(guī)劃（Traffic Management and Planning,ATMS)（1）交通法規(guī)監(jiān)督與執(zhí)行（2）交通運輸規(guī)劃支持（3）基礎設施維護管理（4）交通控制（5）需求管理（6）緊急事件管理2.電子收費（7）電子收費4、中國ITS體系框架中的服務領域與服務體系服務領域服務內容3.出行者信息（Traveler Information System)（8）出行前信息服務（9）行駛駕駛員信息服務（10）在途公共交通信息服務（11）個性化信息服務（12）路徑誘導及導航服務4.車輛安全和輔助駕駛（Vehicle safety and driving

18、assistance , AVCSS)（13）視野范圍的擴展（14）縱向防撞（15）橫向防撞（16）交叉路口防撞（17）安全狀況（檢測）（18）碰撞前乘員保護（19）自動車輛駕駛服務領域服務內容5.緊急事件和安全（Emergency and Security)（20）緊急情況的確認及個人安全（21）緊急車輛管理（22）危險品及事故通告（23）公共出行安全（24）易受傷害道路使用者的安全措施（25）交匯處的安全服務6.運營管理（Transport Operation Management CVO/APTS)（26）公交規(guī)劃（27）車輛監(jiān)視（28）公交運營管理（29）一般貨物運輸管理（30）特種運

19、輸的管理7.綜合運輸（Intermodal Transport)（31）交換客貨運信息資源（32）提供旅客聯(lián)運服務（33）提供貨物聯(lián)運服務8.自動公路（34）自動公路六、現(xiàn)有的研究體系六、現(xiàn)有的研究體系 在已有的研究成果中，智能運輸系統(tǒng)的體系結構可在已有的研究成果中，智能運輸系統(tǒng)的體系結構可分為三大研究體系：分為三大研究體系：l1 1、美國的智能車路系統(tǒng)（、美國的智能車路系統(tǒng)（IVHSIVHS，Intelligent Intelligent Vehicle Highway SystemVehicle Highway System）戰(zhàn)略計劃）戰(zhàn)略計劃 該計劃制定了全美該計劃制定了全美IVHSIV

20、HS計劃的總目標、階段目標計劃的總目標、階段目標和目的，并制定了實現(xiàn)總目標的智能運輸系統(tǒng)開發(fā)與實和目的，并制定了實現(xiàn)總目標的智能運輸系統(tǒng)開發(fā)與實施框架計劃。施框架計劃。l2 2、日本的先進的道路運輸系統(tǒng)的目標、日本的先進的道路運輸系統(tǒng)的目標日本政府日本政府19951995年年2 2月制定了推進高度信息通信社會的月制定了推進高度信息通信社會的基本方針，該方針表示政府希望公用設施的信息化成為基本方針，該方針表示政府希望公用設施的信息化成為全社會信息化的催化劑，對于公共交通設施的組成部件全社會信息化的催化劑，對于公共交通設施的組成部件道路、交通、車輛，使用最新的通信技術把道路與車道路、交通、車輛，使用最新的通信技術把道路與車輛相結合成為一個先進的道路運輸系統(tǒng)，以提高安全、輛相結合成為一個先進的道路運輸系統(tǒng)，以提高安全、效率和舒適性，并對環(huán)境的改善做出貢獻。效率和舒適性，并對環(huán)境的改善做出貢獻。l3 3、歐洲的兩項洲際計劃、歐洲的兩項洲際計劃1 1）歐洲汽車安全專用道路設施計劃）歐洲汽車安全專用道路設施計劃DRIVEDRIVE（Delicate Road De