智能交通管理系统设计与集成

智能交通管理系统设计与集成1课程主要内容•智能交通系统综述•智能交通系统的体系结构•智能交通系统逻辑与物理架构•智能交通综合信息平台•智能交通系统标准•智能交通系统标应用•智能交通系统建设项目管理方法3第1章智能交通系统综述智能交通系统的基本概念及其研发背景智能交通系统的发展现状与趋势41.1智能交通的基本概念及研发背景智能交通系统的基本概念智能交通系统的研究开发背景与历史沿革51.1.1智能交通的基本概念智能交通系统ITS：IntelligentTransportationSystemsITS：作为新世纪的新型交通运输系统，越来越为世人所瞩目。ITS：目前仍没有统一的定义。6ITSAmerica：美国智能运输协会（）ITS是由一些技术组成的，这些技术包括信息处理、通信、控制和电子技术。交通事故、拥挤使我们为生活、为损失的生产率和浪费的能源付出了昂贵的代价。ITS可以通过新技术和综合运输系统的结合实现人和货物更安全、更高效的位移。7ERTICO(EuropeanRoadTransportTelematicsImplementationOrganization欧洲道路运输通信技术实用化促进组织)：（）智能交通系统或信息技术在运输上的应用能够减少城市道路和城际间干道的交通拥挤、增加运输安全性，给旅行者提供信息和改善可达性、舒适性、提高货运效率，促进经济增长和提供新的服务。VIRTIS：日本道路、交通、车辆智能化推进协会（）ITS是运用先进的信息、通信和控制技术，即运用“信息化”、“智能化”解决道路交通中事故、堵塞、环境破坏等各种问题的系统，是人与道路及环境之间接收和发送信息的系统。通过实现交通的最优化，达到消除事故及堵塞现象、节约能源、保护环境的目的。9《智能运输系统》中将ITS归纳为：综合运用先进的信息通讯、网络、自动控制、交通工程等技术，改善交通运输系统的运行情况，提高运输效率和安全性，减少交通事故，降低环境污染，从而建立一个智能化、安全、便捷、高效、舒适、环保的综合运输体系。定义的特点分析•相同点•不同点111.1.2智能交通系统的研究开发背景与历史沿革•研发背景•历史沿革与推进机制研发背景•ITS作为一个概念性名词出现于20世纪90年代，但其思想早在20世纪30年代已有萌芽，当时美国通用汽车公司和福特汽车公司倡导和推广过“现代化公路网”的构想。13研究ITS的动力主要包括：拥挤和事故造成的经济损失巨大，解决这些问题已迫在眉睫；由于土地资源和资金有限，单靠修建道路这一途径解决交通问题有一定的限度，必须考虑有效地利用现有的设施；通过减少交通拥挤和事故，提高生产效率，强化国际间的竞争力；培养未来的新型产业。历史沿革与推进机制•欧洲ERTICO的活动包括：–明确市场需求，确定应实现的需求–设定共同目标，制定所需要的策略–创建多部门参与的财团，以紧紧把握ITS机遇–统一分歧–支持标准化–参加欧盟的政策和计划的制定–激发和协调实施的主动性–通过年度的世界ITS大会提高ITS的水平15美国ITSAmerica的活动包括：帮助政府制定政策组织技术论坛帮助发展标准，处理横向问题促进国际合作管理和交换ITS信息展示ITS新技术支持地方和州范围的ITS计划提高公众对ITS的认识16日本VERTIS（Vehicle，RoadandTrafficIntelligenceSociety）道路、交通、车辆智能化推进协会的活动包括：推进ITS的研究、开发和利用，力求建立一个安全、舒适、环境友好的道路运输系统，以促进经济增长和社会繁荣。其主要任务是对ITS的各领域进行广泛深入的研究和开发，与欧洲、北美交换信息，以开拓ITS的潜在应用和组织ITS世界大会。171.2智能交通系统的发展现状与趋势国内外发展现状发展趋势及其效益分析181.2.1国内外发展现状欧洲ITS发展的特点：强调国际合作、标准化；强调综合运输系统智能化。欧洲国家众多，在其中一些发达国家，如英国、德国、法国、意大利、西班牙等国的交通运输体系中，体现了欧洲的交通运输体系。对于大部分国家来说，公路运输在客运中占有主导的地位，而铁路运输和公路的货车运输在货运中占有主导的地位。19欧洲ITS的主要研究内容有：交通管理出行前信息行程中信息车辆控制货物及车队管理自动收费20美国交通运输系统现状美国拥有先进、发达的交通运输系统，十分发达的道路网，高速公路里程居世界首位，交通运输网建设居世界领先水平。美国的公路运输在客运中占有主导的地位，其次是航空运输。21美国智能交通系统的研究内容（七大领域）先进的交通管理系统（ATMS）先进的旅行者信息系统（ATIS）先进的公共运输系统（APTS）商用车辆运营系统（CVOS）先进的车辆控制和安全系统（AVCCS）自动公路系统（AHS）先进的乡村运输系统（ARTS）22日本交通运输系统现状道路交通居于主导地位铁路运输在客运中占有重要地位内航海运在货运中占有一定比例航空运输是对外客运的主要方式23日本智能交通系统的研究内容（九大领域）先进的导航系统自动收费系统协助安全驾驶——安全驾驶支持系统交通管理最优化系统道路管理效率化系统协助公交车辆运营商用车效率化——车辆运营管理系统协助行人——行人诱导系统协助紧急车辆运营——紧急车辆支持系统24中国交通运输系统现状公路我国的全国公路网已经基本形成，为公路运输在综合运输体系中发挥基础作用奠定了基础。高速公路的迅速发展，有效地改善了干线道路的交通状况，使干线道路在全国公路网中所发挥的作用更为突出。25铁路：已经形成了较为完整的全国铁路网络系统。水运：水运无优势。航空：我国正在快速发展。管道：特殊的运输方式。总之，我国与其它发达国家相比，交通基础设施水平仍存在较大的差距。公路运输所占份额都在迅速增加。26中国智能交通系统的研究内容已建立或正在研究开发的智能交通系统主要包括：•交通信号控制与指挥系统•交通监视与监测系统•交通管理信息系统•交通信息动态显示系统•交通诱导系统27•交通运输安全报警系统•交通违法监测系统•驾驶人考试系统•交通事故快速勘察系统•电子收费系统•公共交通运营指挥调度系统281.2.2发展趋势及其效益分析•发展趋势•智能交通系统的社会效益与经济效益分析29ITS的运用使道路运输发生了许多根本性的变革：它通过传播实时信息和主动管理使道路交通更加顺畅、舒适通过智能汽车和自动驾驶技术的开发，使安全性得以飞速提高通过对商业用车提供信息和引进电子通关功能，使运输效率得以大幅度提高通过消除道路堵塞，大大减轻了交通对环境的影响30存在的问题目前各国仍主要集中力量于城市交通和高速公路ITS的研究，对于区域交通和综合运输涉及尚较少，仅欧盟和美国有少量研究。31ITS总的发展趋势从技术的角度看，有从利用信息技术来缓解交通到开发以安全为目的的车辆控制系统，然后朝着自动驾驶系统的开发和应用方向发展的趋势。从运输模式的角度看，有从单一的道路运输ITS向综合运输ITS的方向发展的趋势。32社会效益与经济效益智能运输系统将带来巨大的社会经济效益，具体体现在以下几个主要方面：减少交通拥挤和行车延误；减少交通事故的发生率、死亡率；社会经济效益的增加，产业发展与就业机会增加；能源消耗量减少，污染程度降低。33第2章智能交通系统体系结构智能交通系统体系结构智能交通系统体系结构的发展现状与趋势智能交通系统体系结构的开发342.1智能交通系统体系结构智能交通系统体系结构的相关概念与研究意义智能交通系统体系结构的功能与构成352.1.1智能交通系统体系结构的相关概念与研究意义对于ITS的总体规划和设计来说,最重要的任务就是ITS的系统体系结构开发。什么是系统体系结构：一个体系结构是一个有用的和可用的系统的稳定基础。36系统的体系结构就是要在系统实施之前，完成对实现系统功能的系统总体设计。所以必须阐述系统的结构体系，列出用户的服务功能，定义实现这些用户服务的各子系统，并且阐述各个子系统之间的通信方式、接口并协同工作。37系统体系结构的研究意义ITS体系结构作为指导性框架，就是要促使人们利用制定的标准和规范来设计、研制和实施智能交通系统，并根据系统的实际需求，提出用户功能，从而不断促进体系结构和标准的完善。许多发达国家已完成了ITS的本国体系结构研究，并把它当成发展本国ITS的指导性文件。382.1.2智能交通系统体系结构的功能与构成功能：保证通过各种媒体提供给终端用户的信息的兼容性和一致性，即任何终端用户都能通过不同的媒介获得相同的信息；保证不同交通基础设施的兼容性，从而可以保证在大范围内的无缝出行；39为地区、国家政府机关制定ITS发展规划提供基本原则；为服务和设备制造提供一个开放的市场，从而可以提供兼容的子系统；确保设备制造商的规模经济，保证他们的更具竞争力的价格和更廉价的投资；提供一个公开的市场环境，设备制造商可以以较小的风险提供产品。40构成：用户服务逻辑体系结构物理体系结构通信体系结构标准化费用效益评价实施措施及策略412.2智能交通系统体系结构发展现状与趋势国外（以美国为例）的发展现状与趋势我国的发展现状与趋势422.2.1美国ITS体系结构的发展现状与趋势美国国家ITS体系结构：（NationalArchitecture，简称NA）开发背景方法与步骤美国ITS体系框架的构成43从用户服务（UserService）入手逐步确定了未来在美国发展和实施的ITS的逻辑结构（LogicalArchitecure）物理结构（PhysicalArchitecture）针对不同背景的实际需要推荐了一系列市场包（MarketPackage）所需标准实施策略标准分类及制定标准的步骤美国ITS体系框架的构成44建立一个开放、公平、适应多层次系统集成的体系结构同时能为用户提供多种性能价格比选择保护用户隐私最大限度地增强操作性和降低市场风险。总体设计原则：45美国的智能交通顶层逻辑结构图财务机构电子付款服务驾驶员和出行者服务付款请求付款商用车辆运营管理公交管理路线请求路线信息公交时刻表公交请求紧急事件服务紧急事件确认紧急事件通知紧急事件通信系统规划与实施路线信息事故数据ITS规划者规划数据商用车辆车辆监视与控制普通车辆管理交通车辆状态交通控制信息交通信息公交优先请求路线信息拥挤信息交通事故信息事故确认46美国NA子系统及其通信连接（物理结构）出行者子系统远程出行支持个人信息入口广域无线通信车辆子系统普通车辆公交车辆商用车辆紧急车辆车1车通信专用短程通信有线通信中心子系统信息服务提供者规划车队与货运管理尾气排放管理交通管理收费管理公交管理紧急事件管理商用车管理路边子系统路边商用车检查停车管理收费472.2.2我国的发展现状与趋势背景科技部会同国家计委、经贸委、公安部、铁道部、交通部等十几个部、委、局联合建立发展ITS的政府协调领导机构—全国智能交通系统协调领导小组及办公室，并成立ITS专家咨询委员会。48“中国ITS系统框架研究”成果提出了适合中国交通业现状和发展趋势的智能交通系统体系框架、逻辑结构、物理结构，提出中国智能交通系统的规划和实施以及经济和技术的评估。并明确全国ITS的总体内容和各部分相互关系，明确了政府、企业和用户在ITS发展中所处的角色和应起的作用。492000年6月，在全国智能运输系统专家委员会的指导和相关部门的共同努力下，《中国智能运输系统体系框架》完成了讨论稿。该讨论稿共包含总论、用户服务需求、逻辑框架、物理框架、通用技术平台和经济技术评价6个部分。开发方法与步骤步骤1：确定用户服务内容步骤2：建立逻辑框架步骤3：建立物理架构步骤4：明确标准化内容50我国ITS体系框架内容用户服务的定义及领域逻辑结构物理结构交通地理信息及定位技术