智能交通系统的技术领域

第三章智能交通系统的技术领域数据校准：数据校准的目的是为了统一各检测器的事件和空间参考点。由于各检测器是独立工作的，因此必须进行校准。数据相关：数据相关又称数据关联。数据关联的作用是判断不同时间与空间的数据是否来自于同一个目标。参数估计：检测器每次扫描结束时，将新的观测结果与原有结果进行融合，根据观测值估计目标参数，并利用这些估计预测下一次扫描中参数的量值，预测值被反馈到以后的扫描中，进行相关的处理。目标识别：根据多检测器的观测结果，形成特征向量，将实测特征与已知类型的特征进行比较，从而确定目标的类别。行为估计：将所有目标的数据集（目标状态和类型）与此前确定的可能态势的行为的模式相比较，以确定哪种行为模式与监控区域内的所有目标状态最匹配。以便获得准确的车辆状态和身份估计，并将相关信息用于交通管理的决策支持第一节先进的交通管理系统ATMS•智能交通系统综合平台的基础理论模型：–数据挖掘模型数据挖掘是指从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据中识别出存在于数据库中有效的、新颖的、具有潜在价值的、最终可理解的模式的非平凡知识的过程。它利用各种分析方法和分析工具在大规模的海量数据中建立模型和发现数据间的关系。数据挖掘的技术很多，相应的实现方法也很多。一般包括下述几种方法：决策树方法，神经网络方法，概念树方法，粗糙方法，遗传算法，公式发现，模糊论方法，统计学方法，可视化技术，贝叶斯网络等。第一节先进的交通管理系统ATMS•智能交通系统综合平台的基础理论模型：–数据挖掘模型•交通流数据采集系统长时间通过人工采集和自动采集，积累了大量交通流数据，利用数据挖掘技术，可以对交通流量的原始数据进行重新组织，使这些数据不但能够为智能交通系统中的控制系统服务，也能为决策系统和诱导系统等提供数据•为了实现有效的交通控制（限速、路线诱导等）需要每隔5min预测1次交通流动态参数。从实际检测得到的交通流数据（车流量、车速、占有率或车流密度等）预测下一个控制周期（下一个5min）的交通流动态参数，需要寻求交通流数据与预测值之间的对应关系。然而交通流本身是一个典型的非平稳随机过程，短时（5min）的交通流参数预测问题是一个不确定性很强的弱结构化问题。一般不能用简单的解析数学式子描述交通流参数预测值与已知交通流检测数据之间的关系，只能从检测器不断地采集的大量实测数据中挖。第二节先进的出行者信息服务系统ATIS•交通信息系统已成为现代化道路交通系统中不可缺少的交通工程设施，其目的是使道路的使用者能够获得必要的交通信息，使出行的机动性、方便性和安全性得以提高，最终提高交通运输的社会效益和经济效益。第二节先进的出行者信息服务系统ATIS•出行者信息系统TIS的含义–对于出行者和货物运输公司来说，行程和到达时间的不确定性是所面临的一个主要问题。–出行者信息系统（TIS）用来给出行者和车队管理者提供关于交通状况的精确信息，以使他们能够调整时间、路线以及出行和送货的方式，驾驶者可以被提醒改变预定的行驶路径，以避免事故、交通堵塞和恶劣的天气（依据历史和当前的实时数据）。–ATIS的定义覆盖了基于道路的私人和商务的多模式（multi-modal）出行。公共交通信息服务将在后节中进一步详细描述。第二节先进的出行者信息服务系统ATIS•出行者信息系统（ATIS）的作用–多种交通方式的出行计划•促进多种出行方式间的转换，例如，鼓励出行者将车放在公园或者停车场，使用公共交通工具继续出行。（主要原因是前方交通堵塞或者高污染）–路线引导的信息服务•停车诱导信息系统为驾驶员提供行驶区域附近的车位信息，很好地减少城市中的交通堵塞和污染。–用户咨询服务–与相关系统接口第二节先进的出行者信息服务系统ATIS•停车诱导系统，是通过控制技术、计算机网络技术和通讯技术等手段实现停车信息的采集和处理，利用LED显示标志牌以及其它各种发布手段向驾驶员提供停车场名称、位置、使用状况、行驶路径等信息的系统。第二节先进的出行者信息服务系统ATIS–第一代系统，TIS，可变信息标志、公路顾问广播–第二代系统，ATIS，车载路线诱导系统、蜂窝电话、有线电话、有线电视、大型显示屏、互联网车载ATISATIS的最简单形式包括：车载无线电交通广播，从一般的广播公司收听关于车辆排队和交通事故的信息；从高速公路路况广播（HAR）收听已知堵塞路段的状况。基于基础设施的ATIS可变情报板VMS独立于位置的ATIS移动通信设备，如手机和PDA导航系统精确的数字地图、路径引导、动态路径引导第二节先进的出行者信息服务系统ATIS–发展最快的系统之一是日本的道路交通信息通信系统VICS。VICS中心将处理后的信息传送给媒体中心和调频广播台转发至车载接收单元（IVU），在高速公路上主要是无线电（微波）信标，城市干路上主要通过红外信标，而本地电台的调频副载波广播则主要用于广域覆盖。此类交通信息对于驾驶者是免费的，可以以文本、简单的图形或者地图的形成提供给驾驶者。第二节先进的出行者信息服务系统ATIS•出行者信息系统的服务内容–出行前信息服务交通和路面、公共运输（公共汽车和铁轨）、运营车辆、个人交互、模式转换及多模式信息–行驶中驾驶员信息服务事件、停车和乘车选择、当前交通状况、公共运输班次、道路施工、通行税、天气–途中公共交通信息服务–个性化信息服务–路线诱导及导航服务–合乘匹配与预定服务•先进的出行者信息系统的技术进步性–信息发布手段的视觉化–无线电广播技术的更新–双向通信技术的广泛应用–信息的实时性不断提高–信息的复杂程度日益增强•2010上海世博会交通信息服务第三节先进的车辆控制系统AVCS•概述–先进的车辆控制系统(AdvancedVehicleControlSystems)是借助于车辆设备及基础设施或其协调系统中的检测设备来检测输入周围对驾驶员和车辆产生影响的各种因素，进行自动控制驾驶，以达到行车安全高效和增加道路通行能力的目的的系统。–该系统的本质就是将先进的检测技术、通信技术和交通流理论等应用到车-路系统中，为驾驶员提供一个良好的驾驶环境，在一定的情况下，控制元件将取代驾驶员进行车辆的自动控制。–主要有如下两个特点：一是具有自动识别判断车辆外部形式状况的能力；二是根据所得到的信息，通过警告驾驶员进行操作或控制系统的控制元件操作第三节先进的车辆控制系统AVCS•功能子系统：–（1）安全预警系统–（2）防撞系统–（3）车道保持系统–（4）视野扩展系统–（5）巡视控制系统–（6）紧急报警系统–（7）车辆行驶自动导航系统–（8）环保系统第三节先进的车辆控制系统AVCS•先进车辆控制系统的结构第三节先进的车辆控制系统AVCS•先进车辆控制系统的关键技术–（1）传感器技术–（2）通信技术–（3）决策控制技术–（4）信息显示提供技术–（5）驾驶状态监控技术–（6）气象及大气污染监测技术第四节商业车辆运营系统•商用车辆运营系统就是通过纸上作业自动化，增强运输企业的生产能力、提高装备与设施的使用效率等措施来减少管理者与承运人的开销；通过新技术的应用，更好地执行载重规定等运输规章，减少基础设施的维护保养和更新费用，并通过商用车辆的智能化，改进其运输安全性和运营效率。•包括：–(1)商用车辆电子通过。–(2)自动路旁安全检查。–(3)车载安全监控。–(4)商用车辆管理。–(5)危险货物事故响应。–(6)商用车队管理。第五节先进的公共交通系统APTS•概述–由于在运输效率、环境保护和节约能源等方面的显著特点，优先发展公共交通已经成为世界各国的共识，而建立先进的公共交通系统（AdvancedPublicTrafficSystem，APTS）则是优先发展公共交通的重要举措之一。解决城市交通的有效途径就是发展公共交通。–目前公共交通状况：增加车辆增加人力使得成本增高，公交运营服务质量不高导致乘客人数下降，收入下降。形势迫切要求公交今后的发展不能再走粗放型经营的老路，而必须走技术集约型的新路，ITS正为这种转轨提供了机会。•APTS的目的是通过将先进的电子技术应用到使用效率高的大公共汽车、轨道交通以及他们的使用和运行中，从而使这些系统进一步发展完善成为智能的公交系统。从更广泛的意义上讲，APTS就是要使一些出行者从公路上转入地铁和常规公共交通，使公路上有更多的公共汽车和合乘车辆，提高公共运输的使用。•APTS运用系统工程理论将交通流诱导技术、车辆定位技术、地理信息系统技术、公交运营优化与评价技术、计算机网络技术、数据库技术、通信技术、电子技术、智能卡技术等先进技术集成，形成集智能化调度、公交电子收费、信息服务、网络通信于一体的先进的公交管理系统。第五节先进的公共交通系统APTS•概述–APTS的研究集中于使公共交通和合乘车辆更有效和可靠。并将公交的吸引力定义为：价格、正点、速度、频率、舒适以及信息。–APTS主要以出行者和公交车辆为服务对象。•对于出行者而言，智能公交系统通过采集与处理动态和静态交通信息，并通过多种媒体为出行者提供可靠和准确的公交信息（发车时刻表，换乘路线，出行者最佳路径等），从而达到选择最优路线、避免交通拥挤、节约出行时间的目的。•对于公交车辆而言，APTS主要实现对其动态监控、实时调度、科学管理等功能，从而达到提高公交服务水平的目的。第五节先进的公共交通系统APTS•功能子系统：–车队管理（监控与调度）–公交出行信息系统–公共交通优先–灵活共享的交通服务第五节先进的公共交通系统APTS•先进公共交通系统的结构车载终端：GPS接收天线、GPS接收机、GPRS接收天线、GPRS通讯模块、电源接口、功能键盘或方便手柄、检测电路、控制电路、CPU，液晶显示模块等。车队调度端：一个客户端通过TCP／IP协议与服务器及总调度中心通信，可以接收服务器转发来的属于该车队的所有处于连接状态的车辆的运营信息，根据这些信息可以将正在运营的车辆的位置、速度、方向等相关情况在调度端动态显示。以便于调度人员随时掌握车队的运营情况。调度端也可以利用GSM网的短信功能向指定车辆或者向所有车辆发送短消息，如新闻、天气预报等。系统还将在后台自动生成数据、记录信息、制作报表，以备必要时查询。系统同时自动生成每一辆车的出发时间、到达各站时间、完成全程的耗时、行驶里程等数据。总调度中心：负责整个城市公交车辆的宏观调度管理工作，总调度中心归纳整理的交通信息主要有：1)交通拥挤信息：包含拥挤地区及其所影响的范围。2)交通障碍信息：包含事故、路上障碍物、施工及其他作业等障碍信息。3)交通管制信息：包含禁止通行、速度限制、车道管制、桥梁限重、隧道限高、危险路段、临时管制及管制原因等信息。4)运行时间信息：车流状况、行车速度、行车距离、运行时间预估等信息。乘客信息服务系统：包括交通地理信息查询系统、电子站牌系统和候车基础设施等电子站牌通过无线或有线与监控调度中心连接。第五节先进的公共交通系统APTS•车队管理–ITS支持对公共交通车队的有效运营和管理。车载的AVL不断发送数据，使控制中心能够监督单个车辆按时刻表行驶，并调整服务间隔弥补过早或者过迟运行。车队的自动监控还能对车辆的保养需求提早发出警告，降低车辆故障的风险。第五节先进的公共交通系统APTS•公交出行信息系统–公交出行信息系统旨在为出行者在出行前或行中选择交通方式和路径提供准确而及时的信息，无论在家、办公室、交通控制中心和公交车站、还是在公车上都可以获得这些信息。与自动车辆定位系统相结合，出行信息系统还能提供公交系统的实时信息，如车辆到达时间、离开时间和延误时间等。（1）出行前公交信息系统。在乘客出行前为其提供准确和及时的信息，使乘客可以根据这些信息进行决策，选择出行路线和出行时间。–出行前信息包括公交路线、地图、发车时间表、票价、停车换乘站的位置、途径重要地点和天气状况等各种信息。第五节先进的公共交通系统APTS•公交出行信息系统（2）车站/站边的公交信息系统。通过电子信号、闭路电视等媒介为公交出行乘客提供信息，包括实时车辆到离信息（这些信息也可以发布在互联网上作为出行前信息）第五节先进的公共交通系统APT