《智能网联汽车导论》教学课件—04智能交通系统.ppt

第四章第四章 智能交通系统智能交通系统交通是人类社会生产、生活以及经济发展的必要环节近年来，随着科学技术的不断发展、城市化进程的不断深入，人们对交通需求的增加直接导致机动车数量呈爆炸式增长与此同时也带来一系列相关问题，比如交通拥堵、交通事故频发、能源短缺、环境恶化等智能交通系统是改善上述一系列相关问题的重要技术手段和突破口4.14.1智能交通系统智能交通系统概述概述智能交通系统（Intelligent Traffic System，ITS）起源于20世纪60年代，它的概念于1990年由美国智能交通学会（ITS America，曾名IVHS America）提出，并在世界各国大力推广20世纪80年代中期以来，ITS得到了突破性进展，经过十几年的研究与应用，目前国际ITS领域已经形成以美国的“智能车辆公路系统”、日本的“先进的动态交通信息系统”和欧洲的“尤里卡”联合研究开发计划为代表的三强鼎力局面其他一些如韩国、澳大利亚等国家的ITS研究和发展也已初具规模我国自20世纪七八十年代开始研究智能交通系统，也取得了一定的成效下面主要介绍美国、日本、欧洲以及我国ITS发展状况4.1.14.1.1智能交通系统的起源与智能交通系统的起源与发展发展1.1.美国智能交通系统的发展美国智能交通系统的发展美国是应用智能交通系统较为成功的国家之一。

美国智能交通系统的雏形始于20世纪60年代末期的电子路径导向系统20世纪80年代中期，加利福尼亚交通部门研究的PATHFINDER系统获得成功，此后便开展了一系列关于智能交通方面的研究1995年3月，美国交通部出版了“国家智能交通系统项目规划”，明确规定了智能交通系统的7大领域和29个用户服务功能，并确定了到2005年十年间的开发计划4.1.14.1.1智能交通系统的起源与发展智能交通系统的起源与发展1.1.美国智能交通系统的发展美国智能交通系统的发展2009年12月，美国交通部发布了智能交通系统战略研究计划：2010年2014年，目标是利用无线通信建立一个全国性、多模式的地面交通系统，形成以车辆、道路基础设施和乘客携带的设备之间相互连接的交通环境该计划的核心是智慧驾驶，强调了车与车互联2015年1月，美国交通部启动互联网汽车项目，该项目分为概念车发展、制造测试设计和运行维护3个阶段目前，美国已经创建了较为完善的四大系统：车队管理、公交出行信息、电子收费和交通需求管理1.1.美国智能交通系统的发展美国智能交通系统的发展日本的智能交通系统发展始于20世纪70年代1973年1978年，日本成功地组织了一个“动态路径诱导系统”实验。

1995年8月，制定了道路、交通、车辆领域信息化实施指南，明确了9个开发领域，确定了11项推进措施以及21世纪初的目标1996年4月，日本正式启动车辆信息与通讯系统，先后在首都圈内、大阪和名古屋等地推广，并于1998年向全国推进2003年7月，日本智能交通系统战略委员会发布日本智能交通系统战略规划，提出了日本智能交通系统的发展构想、短期和中期战略计划2011年，日本全国高速公路网引进安全舒适的智能交通系统站点，及时向车载导航系统提供快速而大量的交通信息和图像，有效缓解了交通拥堵、改善了驾驶环境目前，日本ITS规划体系包括先进的导航系统、安全辅助系统、交通管理最优化系统、道路交通管理高效化系统、公交支援系统、车辆运营管理系统、行人诱导系统和紧急车辆支援系统 可删除2.2.日本日本智能交通系统的发展智能交通系统的发展欧洲的智能交通系统发展始于20世纪60年代的自动车辆监控系统早期欧洲智能交通系统的发展主要由各国独立研究，各国之间合作比较有限随着欧盟架构计划以及政府与企业提出的联合研究组织的推动，欧盟各国逐渐开始合作欧盟在智能交通系统的推动下由欧盟执委会下的交通与能源署主导2011年3月欧盟推出智能交通系统2020，其三大目标是交通可持续、提升竞争力和节能减排。

3.3.欧洲智能交通系统的发展欧洲智能交通系统的发展4.4.我国智能交通系统的发展我国智能交通系统的发展1.1.智能交通系统的智能交通系统的概念概念智能交通系统智能交通系统又称智能运输系统智能运输系统，是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成，以加强车辆、道路、加强车辆、道路、使用者使用者三者之间的联系间的联系，形成一种保障安全、提高保障安全、提高效率、改善环境、节约能源的效率、改善环境、节约能源的综合运输系统综合运输系统4.1.24.1.2智能交通系统的概念与智能交通系统的概念与特征特征1.1.智能交通系统的概念智能交通系统的概念智能交通系统概念示意图2.2.智能交通系统的特征智能交通系统的特征（1 1）信息化）信息化（2 2）整体性）整体性（3 3）动态性）动态性（4 4）复杂性）复杂性4.1.24.1.2智能交通系统的概念与特征智能交通系统的概念与特征1.1.智能交通系统的组成智能交通系统的组成智能交通系统主要由先进的交通信息系统、先进的交通管理系统、先进的公共交通系统、先进的车辆控制系统、货运管理系统、电子收费系统和交通紧急救援系统组成。

4.1.34.1.3智能交通系统组成及智能交通系统组成及作用作用1.1.智能交通系统的组成智能交通系统的组成 智能交通系统组成（1 1）先进的交通信息系统）先进的交通信息系统先进的交通信息系统（Advanced Traffic Information System，ATIS）是建立在完善的信息网络基础上的2 2）先进的交通管理系统）先进的交通管理系统先进的交通管理系统（Advanced Traffic Management System，ATMS）有一部分与ATIS共用信息采集、处理和传输系统，但是ATMS主要是给交通管理者使用的，用于检测控制和管理公路交通，在道路、车辆和驾驶员之间提供通讯联系3 3）先进的公共交通系统）先进的公共交通系统先进的公共交通系统（Advanced Public Transportation System，APTS）的主要目的是采用各种智能技术促进公共运输业的发展，使公交系统实现安全便捷、经济、运量大的目标4 4）先进的车辆控制系统）先进的车辆控制系统先进的车辆控制系统（Advanced Vehicle Control Systems，AVCS）主要有监测调控系统和事故规避系统。

1.1.智能交通系统的组成智能交通系统的组成（5 5）货运管理系统）货运管理系统货运管理系统主要指以高速道路网和信息管理系统为基础，利用物流理论进行管理的智能化的物流管理系统6 6）电子收费系统）电子收费系统电子收费系统（Electronic Toll Collection System，ETC）是世界上最先进的路桥收费方式，可以使车道的通行能力提高35倍7 7）交通紧急救援系统）交通紧急救援系统交通紧急救援系统（Emergency medical service，EMS）是一个特殊的系统，它的基础是ATIS、ATMS和有关的救援机构和设施，通过ATIS和ATMS将交通监控中心与专业救援机构组成有机的整体，为道路使用者提供车辆故障现场紧急处置、拖车、现场救护、排除事故车辆等服务1.1.智能交通系统的组成智能交通系统的组成2.2.智能交通系统的作用智能交通系统的作用（1）为城市安全及交通管理服务比如交通监控、交通信号控制、智能公共交通等2）为出行者服务，比如交通信息采集和诱导，智能公共交通、停车诱导等3）缓解交通敏感点的拥堵问题，比如ETC4）为规划、管理等提供决策支持，如交通数据采集、综合交通信息平台等。

4.1.34.1.3智能交通系统组成及作用智能交通系统组成及作用4.2.14.2.1智能交通系统体系结构组成及意义智能交通系统体系结构组成及意义1.1.智能交通系统体系结构概念智能交通系统体系结构概念智能交通系统（ITS）体系结构是指系统所包含的各个子系统，各个子系统之间的相互关系和集成方式以及各子系统为实现用户服务功能、满足用户需求所应具备的功能智能交通系统结构决定了系统如何构成，确定了功能模块以及模块之间的通信协议和接口，它的设计必须包含实现用户服务功能的全部子系统的设计4.24.2智能交通系统体系结构智能交通系统体系结构2.2.智能交通系统体系结构组成智能交通系统体系结构组成4.2.14.2.1智能交通系统体系结构组成及意义智能交通系统体系结构组成及意义3.3.智能交通系统体系结构意义智能交通系统体系结构意义ITS本身比较复杂，涉及面广，需要有一个指导性的框架，来帮助我们理解这个系统的结构；ITS是一个庞大的系统，包含有很多子系统，它的实施需要通过这些子系统来实现，ITS体系结构为ITS的各个部分提供了统一的接口标准，从而使各个部分便于协调，集成为一个整体；避免少缺和重复，使ITS成为一个高效、完整的系统，并具有良好的扩展性；根据国家总体ITS框架，发展地区性的体系结构，保证不同地区智能交通系统具有兼容性。

4.2.14.2.1智能交通系统体系结构组成及意义智能交通系统体系结构组成及意义1.1.面向过程方法面向过程方法面向过程的方法是以自上而下、逐步求精为基点，按照系统内部信息传递、变换的关系对系统进行结构化分析的方法，主要使用数据流图、数据流描述表、系统结构图、框架流描述表、实体关系图等对ITS体系框架进行描述4.2.24.2.2智能交通系统体系构建方法智能交通系统体系构建方法中国ITS体系框架2.2.面向对象方法面向对象方法面向对象的方法是利用对象和类的概念对系统进行抽象分析，将功能（方法）与数据（属性）封装在一起，并具有继承特性用面向对象方法开发的系统易于扩展和修改，但该方法操作起来比较复杂，而且可读性不强，不利于交流和讨论4.2.24.2.2智能交通系统体系构建方法智能交通系统体系构建方法4.3.14.3.1传感技术传感技术传感技术是智能交通系统进行数据采集的重要基础智能交通系统能否有效的运行，关键取决于获得全面、准确和实时的动态交通信息传感器技术发展和应用是提高交通信息采集的实时性、有效性和经济性的关键传感技术主要用于车辆检测、车辆识别、车辆控制和危险驾驶警告等在ITS中应用的传感器主要有环形线圈、压电传感器、红外传感器、微波检测器、超声波传感器、视频车辆检测器以及RFID等。

4.34.3智能交通系统技术构架智能交通系统技术构架4.3.24.3.2智能决策技术智能决策技术智能决策技术是人工智能和决策支持系统相结合的产物，是智能交通系统的重要技术分支在智能交通系统领域，智能决策技术主要用于对路网交通运行的三大特征，即交通容量、出行需求、交通状态进行分析计算，利用后台丰富的大数据以及车辆监测的道路反馈信息形成整合力，进一步提升车辆的安全与舒适性4.34.3智能交通系统技术构架智能交通系统技术构架4.3.34.3.3云计算云计算云计算具有分布式存储、超强计算能力、信息融合共享等优点，利用云计算的这些优点，可以构建智能交通系统云平台，实现交通信息从采集到发布全过程的优化，显著提高交通信息的时效性和准确性目前，云计算已经在基于GPS的浮动车技术、短时交通流预测、最优路径诱导和交通信号控制等智能交通的各个领域得到应用，及时地向出行者发布动态交通信息、报告路况状态、指导出行计划和规划驾车线路，对综合交通的发展起到了积极的推动作用4.34.3智能交通系统技术构架智能交通系统技术构架4.3.44.3.4通信技术通信技术通信可以定义为信息的传输和交换，一般利用通信系统进行传输首先来自信源的消息（语言、文字、图像或数据）在发送端先由末端设备（如机、电传打字机、机或数据末端设备等）变换成电信号，然后经发送端设备编码、调制、放大或发射后，把基带信号变换成适合在传输媒介中传输的形式；经传输媒介传输，在接收端设备进行译码并将转换成的消息提供给受信者。

在这个过程中主要涉及的通信技术有传输技术、交换技术和复用技术4.34.3智。