ITS智能交通系统(全套课件110P).ppt

1、 交通运输专业2第1章 绪论1.1智能交通系统的定义和研究开发背景 1.2智能交通系统的发展经纬1.3智能交通系统的主要研究内容1.4智能交通系统应用的社会经济效益31.1智能交通系统的定义和研究开发背景1.1.1智能交通系统的定义美国ITS手册定义： 信息、通信、集成为核心ITS美国网站定义：中国智能交通体系框架： 智能交通系统（简称ITS）是在较完善的基础设施（包括道路、港口、机场和通信）之上，将先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感器、计算机技术和系统综合技术有效的集成，并应用于地面运输系统，从而建立起大范围内发挥作用的，实时、准确、高效的运输系统。41.1智能交通系统的定义和研究开发

2、背景1.1.2智能交通系统的研究开发背景美国 ： 道路拥挤的经济损失加剧欧洲日本 ： 道路拥挤程度，损失情况51.1智能交通系统的定义和研究开发背景实现效率、安全、环境、经济等方面的效益61.1智能交通系统的定义和研究开发背景71.2 智能交通系统的发展经纬1.2.1美国智能交通系统的发展经纬20世纪60年代：电子路径诱导系统（ERGS） 80年代：智能车辆道路系统（IVHS） 1994：ITS America(ITS的逻辑框架和物理框架） 1998-2000 1.2.2欧洲智能交通系统的发展经纬 1985：尤里卡计划 1986：PROMETHEUS计划 1995：PROMOTE计划 近年来：

3、T-TAP和TEN-T 81.2 智能交通系统的发展经纬1.2.3日本智能交通系统的发展经纬 1973：汽车综合控制系统（CACS） 1984：路间车通信系统（RACS） 1987：先进车辆交通信息与通信系统（AMTICS） 1989： RACSARTS 1991： RACS+ AMTICS UTMS 主要涉及三方面：汽车信息与通信系统（VICS）、不停车收费系统（ETC）、先进道路支援系统（AHS） 91.2 智能交通系统的发展经纬1.2.4我国智能交通系统的发展经纬 80年代：引进国外先进系统 1998：ITS标准化 2000：建立 ITS组织 主要工作： (1)交通信号控制系统；（2）交

4、通监视系统；（3）交通管理系统；（4）交通信息动态显示系统；（5）交通诱导系统；（6）交通运输安全报警系统；（7）闯红灯违章监测系统；（8）驾驶员考试系统；（9）交通事故快速勘查系统；（10）电子收费系统 101.2 智能交通系统的发展经纬 111.3 智能交通系统的主要研究内容1.3.1美国智能交通系统的主要研究内容 美国的七大系统美国的七大系统ATMS (Advanced Traffic ATMS (Advanced Traffic Management Systems)Management Systems)ATIS (Advanced Traveler Information ATIS

5、(Advanced Traveler Information Systems) Systems) APTS (Advanced Public APTS (Advanced Public Transportation Systems) Transportation Systems) CVO (Commercial Vehicle CVO (Commercial Vehicle Operations) Operations) AVCS (Advanced Vehicle Control AVCS (Advanced Vehicle Control Systems) Systems) ARTS (A

6、dvanced Rural ARTS (Advanced Rural Transportation Systems)Transportation Systems)AHS (Automated Highway Systems)AHS (Automated Highway Systems)121.3 智能交通系统的主要研究内容1.3.1美国智能交通系统的主要研究内容 出行和交通管理系统 出行需求管理系统 公共交通运营系统 商务车运营系统 电子收费系统 应急管理系统 先进车辆控制和安全系统 131.3 智能交通系统的主要研究内容1.3.2日本智能交通系统的主要研究内容 日本的九大领域日本的九大领域先

7、进的导航系统 自动收费系统安全驾驶交通管理最优化道路管理高效化公共车辆运营运营车辆高效化行人引导紧急车辆支援 141.3 智能交通系统的主要研究内容1.3.3欧洲智能交通系统的主要研究内容1.3.4我国智能交通系统的主要研究内容 151.4 智能交通系统应用的社会经济效益 减少交通拥挤和行车延误 减少交通发生率、死亡率 产业发展也就业机会 能源消耗减少、污染程度降低 161.4 智能交通系统应用的社会经济效益171.5 智能交通系统的技术特点 系统的集成性 技术的系统性 技术的先进性 技术的综合性 各技术之间关系 第2章 智能交通系统框架体系2.1概述 2.2美国智能交通系统框架体系2.3欧洲

8、智能交通系统框架体系2.4日本智能交通系统框架体系 2.5中国智能交通系统框架体系2.1 概述 2.1.1体系框架的意义和功能 意义： 指导性框架、用于明确智能交通系统的开发目标，为标准研究工作提供参考，避免重复工作和无计划开发，便于成果应用和产业化实现。 主要功能： 1.保证各媒体提供给终端用户信息的兼容性和一致性 2.保证不同交通基础设施的兼容性 3.为地区、国家制定ITS发展规划提供基本原则 4.提供开放市场，提供兼容子系统 5.确保制造商的规模经济，提供公平的市场环境2.1 概述2.1.2 ITS体系框架的组成部分用户服务 明确用户及需求逻辑体系结构 描述用户需求的功能及联系，同时也表

9、述其使用的数据。物理体系结构 描述在逻辑体系结构中定义的功能如何通过硬件和软件集成起来形成系统。通信系统 支持在不同系统部分之间进行信息交换的机制。2.1概述2.1.2 ITS体系框架的组成部分标准化工作 标准：已被认可，能够用来指导数据传输的技术规定或准则的文件。费用效益分析评价实施措施及策略2.2美国智能交通系统框架体系2.2.1开发背景2.2.2方法与步骤 两个步骤： 1.“思路竞争” 2.“合作开发”2.2美国智能交通系统框架体系 2.2.3美国ITS体系框架的构成 用户服务 七大系统：出行和交通管理系统、出行需求管理系统、公共交通运营系统、商务车运营系统、电子收费系统、应急管理系统、

10、先进车辆控制和安全系统 逻辑框架 数据流、功能、文件、外部实体 物理框架 描述在逻辑体系结构中定义的功能如何通过硬件和软件集成起来形成系统。 物理结构包括3个层面： 第一层面：通讯层面（交通子系统之间的信息流和接口设备）； 第二层面：交通层面（交通子系统，包括出行者，车辆，管理中心，和路边交通设备4个部分）； 第三层面：机构层面（交通机构设置，政策，投资策略）。 2.2美国智能交通系统框架体系2.2.3美国ITS体系框架的构成物理框架 美国ITS的19个子系统划分为4类：中心型子系统：包括各类指挥和管理中心道路沿线子系统：交通监测设备、收费站、路上的管理和监控设施旅行子系统：指协助居民出行的各

11、种出行方式选择、路径选择等信息访问系统等。车辆子系统：车辆子系统主要指车载导航系统、车辆智能控制系统等2.2美国智能交通系统框架体系2.2.3美国ITS体系框架的构成市场包 代表物理结构中不同技术组合，用以提供不同的交通服务。 高级交通管理系统（ATMS）； 高级出行者信息系统（ATIS）； 高级公共交通系统（APTS）； 商用车辆运行系统（CVO）； 紧急事件处理系统（EMS）； 高级车辆控制系统（AVCS）。2.2美国智能交通系统框架体系2.2.3美国ITS体系框架的构成所需标准 具体规定ITS子系统之间的信息流动过程以及接口规范，美国交通部和有关专业协会和机构制定了ITS标准。ITS标准

12、包括以下几大类： 1.美国全国标准研究所制定的标准（ANSI） 内容：商用车辆的安全和资质认定。 2.美国测试和材料协会制定的标准（ASTM） 内容：短程通讯技术。 3.电子工业联盟制定的标准（EIA） 内容：数据无线电传输。 4.美国电子和电机工程师协会制定的标准（IEEE） 内容：微波通讯，数据字典，车流和路边通讯等。 5.交通工程师研究所制定的标准（ITE） 内容：信号机，功能层面交通控制中心通讯。 6.全国ITS交通通讯标准规范（NTCIP） 内容：综合性的标准规范，涉及小汽车，公共汽车等多种交通工具的数据传输等。 7.汽车工程师研究所制定的标准（SAE） 内容：ATIS数据字典，紧急

13、事故处理。2.2美国智能交通系统框架体系2.2.3美国ITS体系框架的构成 实施策略 实际通过市场组件将标准架构具体应用到工程项目中。所谓的市场组件指能够实现交通系统国家标准架构所定义的某项服务的设备组建的集成。2.3欧洲智能交通系统框架体系2.3.1概述 功能体系结构定义了系统的作用及它们之间的数据流；信息系统体系结构描绘了系统使用的信息结构；物理结构描述了执行在功能结构中所描述的过程的物理单元；通讯结构描述了在物理结构中定义的物理单元之间的联系特征；组织结构定义了系统管理中的各个团体的责任。每个体系结构都是由图表和文字组成的。 2.3.2背景2.3.3KAREN项目简介 1、用户需求：KA

14、REN列举了欧洲ITS用户需求； 2、框架体系结构：KAREN框架体系结构综述；KAREN功能框架；KAREN物理框架；KAREN通信框架。 3、支持文件：KAREN费用效益分析；KAREN开发方法和设想；所需标准的KAREN框架。 2.3欧洲智能交通系统框架体系 2.3.4欧洲智能交通系统框架体系开发步骤 2.3.5欧洲ITS框架体系构成 用户服务一般领域(包括前面所描述的框架结构的特征和质量等)，基础设施的规划和维护 包括与长期规划有关的活动及基础设施的维护等。法律约束 包括与交通法规和规章有关的活动及证据的收集。财政管理 主要与支付交通及出行服务费用的活动有关。包括交易方式、它的强制性及

15、国家税收的分配等。紧急事件服务包括盗窃车辆的管理，紧急车辆的优先权及危险货物事故管理等。旅行信息和导航 包括所有涉及出行前及出行途中的信息处理的活动，以及出行方式的选择和换乘及路线导航等。交通、事故和需求管理 由与交通控制事故管理及需求管理有关的活动组成。包括监控、规划、交通流控制、意外管理、速度管理、车道及停车管理。智能汽车系统 由车辆内的功能组成，主要包括视野的扩展、横向和纵向防撞、车道保持、车队行进、速度控制，商用车和车队管理 包括法定数据的采集和报告、定单及文件管理、规划、日程监控、操作管理、车辆和货物安全、以及多式联运的管理公共交通管理包括需求响应及普通公共交通、途中实时信息及出行者

16、安全 车辆管理、调度和监控、信息处理、通信及公交优先等。2.3欧洲智能交通系统框架体系2.3.4欧洲智能交通系统框架体系开发步骤2.3.5欧洲ITS框架体系构成逻辑框架 在最高层次上 KAREN功能体系结构由一系列功能领域组成： 提供电子付费、提供安全和紧急情况处理、交通管理、管理公共交通运营者、提供先进的驾驶便利、提供出行者旅行辅助、为法律强制提供支持、货物管理和车队调度 KAREN为每个功能领域开发了数据流图，数据流图显示了每个领域的功能是怎样被分成高级和低级功能的。数据流图还显示了这些功能是如何联系在一起。如何与不同的数据库联系在一起及如何通过数据流与终端联系在一起。2.3欧洲智能交通系

17、统框架体系2.3.5欧洲ITS框架体系构成物理框架 KAREN为在物理体系结构中描述的系统确定了5个主要部分。 中心：采集和比较交通数据、电子付费和货物运输清单的地方及管理他们的存储的地方；也是制定交通规则及车队管理规范的地方。例如：交通控制中心、交通信息中心、车队管理中心等。 交通“亭”：坐落在公共场所的设备向出行者提供便利。如：旅游信息等等。 路旁：探测交通状况、车辆、行人的地方收费的地方。制定交通管理措施的地方及向驾驶员和行人提供信息的地方。 车辆：在路网中移动并且可以运送一个或多个人或货物的设备。例如：自行车摩托车，小汽车公共汽车及各种货运车辆。 行人。2.3欧洲智能交通系统框架体系2

18、.3.5欧洲ITS框架体系构成物理框架2.3欧洲智能交通系统框架体系2.3.5欧洲ITS框架体系构成所需标准 公共交通运行：在信息提供链中通知出行者信息(包括使用多种交通方式的那些)的标准。 商用车辆管理：一些项目正在解决商用车队管理的问题(例如：COMETA)但是没有一个可以使用的合适的标准。 DSRC的无线连接：除了电子收费系统以外，大多数都是私有的系统，没有任何统一的标准； 法律约束：没有一个可以利用的和谐的欧洲途径。通常系统都是在本国的法律下独立的工作。 交通信息：在整个欧洲没有标准来准备、可视化和协调交通信息(除了RDS-TMC)。2.4日本智能交通系统框架体系2.4.1目的和步骤2

19、.4.2日本ITS框架体系构成用户服务 九大系统：先进的导航系统、自动收费系统、安全驾驶、交通管理最优化、道路管理高效化、公共车辆运营、运营车辆高效化、行人引导、紧急车辆支援逻辑框架逻辑框架 信息模型 控制模型 子服务的信息处理表 子服务和逻辑框架关系表2.4日本智能交通系统框架体系2.4.2日本ITS框架体系构成物理框架 最高子系统： 车辆、道路、中心、人员、外部环境 最低子系统： 个体物理模型 整体物理模型 服务执行表 逻辑框架与物理框架关系表 子系统表 子系统相互关系图标准2.4美、欧、日智能交通系统框架体系比较分析总体设计原则 美国ITS体系结构的总体设计原则是要建立一个开放、公平、适

20、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，并最大限度地增强互操作性和降低市场风险。 欧盟的总体设计原则是要建立一个开放、精练而稳定可靠的体系结构，能支持多种路面交通模式，可在不同模式之间自由切换，同时保障技术上的独立性。 日本的总体设计原则是所建立的体系结构要具有足够的灵活性，能适应社会需求变化和技术进步带来的剧烈变革，保障ITS与构建在先进的信息和通讯基础设施上的社会之间的相容性和关联性，而ITS的信息资源及其基础设施作为整个社会信息资源及其基础设施的一个重要组成部分融人整个社会信息构架。2.4美、欧、日智能交通系统框架体系比较分析 用户服务 在ITS所应

21、提供的用户服务方面，各国之间的差别不大，基本上都包含了交通管理、驾驶导航、交通信息发布、公共交通管理、商业货运管理、紧急事件和交通事故管理、电子收费和支付等，只是在用户服务的具体定义、分类和层次结构上有所差异，这主要与各国的具体国情，如交通现状、交通管理制度、ITS研发指导思想、ITS技术的研究发展状况等因素有关。2.4美、欧、日智能交通系统框架体系比较分析 ITS逻辑体系结构 在ITS逻辑体系结构的开发过程中，存在着两种主要的开发方法 面向过程面向过程的开发方法和面向对象面向对象的开发方法。 面向过程的开发方法就是采用结构化的思想和方法，针对每一类用户服务，设计出一系列结构相互独立、功能单一

22、的功能模块，这些模块之间通过数据流来实现相互联系，形成整体子系统并完成相应的功能。而面向对象的开发方法就是借鉴面向对象软件工程的方法，将完成系统功能的组成部分抽象成具有实体、属性和行为能力(的对象，通过这些对象之间的协同工作实现系统功能。美国和欧盟采用面向过程的开发方法，而日本采用的是面向对象的开发方法。 美国和欧盟考虑到从ITS体系结构的设计人员、使用者，大多数都没有受到过面向对象软件工程方面的训练，对面向对象设计方法的运用和理解都存在很大困难，而且面向过程设计方法在易用性、可理解性、精确性等面向过程设计方法在易用性、可理解性、精确性等方面有较大优势，因此决定在进行ITS逻辑体系结构设计时采

23、用面向过程的设计方法。而日本的设计者则从其设计的指导原则之一， 即具有足够的灵活性并能很好地适应社会需求变化和技足够的灵活性并能很好地适应社会需求变化和技术进步带来的变革术进步带来的变革出发，决定采用灵活性好的面向对象的设计方法。 与其开发方法相对应，美国和欧盟的逻辑体系结构主要以数据流图(DFD)的方式进行表达，而日本的逻辑体系结构则采用统一建模语言(UML)及相应的开发工具进行开发和表达。2.4美、欧、日智能交通系统框架体系比较分析物理体系结构 美国的分类方法是将组成ITS物理体系结构的实体分为中心子系统、道路子系统、车辆子系统和远程访问子系统类，其间的相互联系由通讯网络实现。 在物理体系

24、结构的设计中，欧盟并没有企图提供一个包罗万象的完整的解决方案，而是为每一类或每一系列用户服务提供一个范例系统，强调指导如何在逻辑体系结构的基础上进行物理体系结构的设计。 而日本的物理体系结构综合了两者的特色，分别从高、低两个层次来表达ITS物理体系结构 一方面，它采用了美国的分类方法，将整个系统划分归人4大类别的24个子系统，构成一个高层次的系统总体结构；另一方面， 以用户服务为单位组织物理实体，即针对要实现的每一类用户服务设计一组包含了各项功能模块的物理实体，以实现相应的用户需求，同时这些物理实体也分别属于4大类中的一类，构成低层物理体系结构。2.4美、欧、日智能交通系统框架体系比较分析标准

25、化工作 美国ITS标准化 工作的主要策略是依托传统的国际及国内标准化组织， 如ISO、IEEE、SAE、ASTM、ITE等，进行标准的开发工作，而美国的官方ITS组织，即ITS America，则担当组织者和协调者的角色，制定和发布ITS标准开发的政策，确定ITS标准的开发战略，在传统的标准化组织之间进行协调等。 欧洲与美国类似，在ERTICO、CEN的领导和组织下，与各类标准化组织协作，进行ITS标准的开发工作。同时，CEN和ISO在标准开发方面还广泛地开展了合作，但并不充分。 而日本ITS标准开发工作是在政府部门的组织和领导下进行的，由运输省、邮电省、建设省、通产省和警察厅以及VERTIS

26、分工协作，交通省在其中起着组织和协调者的作用；此外还密切关注国际上ITS标准的开发动态，加强与各国ITS标准化组织的合作及交流。 在ITS国际标准方面，美国、欧盟和日本之间除了协作，还存在着激烈的竞争，围为哪个国家拿到的标准多就意味着该国在ITS开发研究中取得了优势，进而在ITS产业方面占据领先地位。美国和欧盟试图利用自身在国际上的相关标准化组织，如ISO中的强大影响力取得优势，而日本则大力开发新产品，试图通过产品的优势取得在标准上的领先地位。2.4美、欧、日智能交通系统框架体系比较分析对我国ITS体系结构开发的建议 1对我国的交通基础设施，交通运输现状，交通出行和管理需求，交通管理相关法律法

27、规，交通发展规划以及社会经济、政治、文化、科技发展背景等进行详细的调研分析，制定符合中国特色的用户服务，作为逻辑体系结构的设计基础。 2从我国的实际情况来看，大多数工程技术人员都熟悉面向过程的开发方法，因而建议在逻辑体系结构的开发中采用面向过程的开发方法。 3我国幅员广阔，各地的经济、社会发展很不平衡，地域差别较大，制定放之四海而皆准的物理体系结构是不现实的，应该借鉴欧盟的思路，开发出一些示范系统，以指导各地因地制宜地开发符合自身特点的物理体系结构。 4积极进行相关协议和标准的研究、开发工作，积极参与国际相关组织的ITS标准开发工作，反映我国ITS工作者的声音，加强国际交流与合作。2.5 中国

28、智能交通系统框架体系2.5.1概述 9个服务领域、47项服务、179项子服务。2.5.2背景2.5.3中国ITS框架体系开发方法和步骤。 2.5 中国智能交通系统框架体系2.5.4中国ITS框架体系内容介绍 用户服务 9个服务领域、47项服务、179项子服务。2.5 中国智能交通系统框架体系 用户服务 9个服务领域、47项服务、179项子服务。2.5 中国智能交通系统框架体系2.5.4中国ITS框架体系内容介绍逻辑框架物理框架标准第3章 交通信息采集与处理技术3.1概述 3.2 环形线圈感应式检测技术 3.3交通微波检测器技术3.4视频检测技术 3.5交通监视系统3.1 概述 交通信息的作用：

29、 是城市交通规划和交通管理部门的重要基础信息，通过全面、丰富、实时的交通信息不但可以把握城市道路交通的发展状况，而且可以对未来发展进行预测，为正确决策提供依据。 交通信息分为静态和动态： 静态：指交通系统中一段时间内稳定不变的信息，比如道路网信息、交通管理设施信息、机动车保有量、道路交通量及交通参与者出行规律在时间和空间上相对稳定的信息 动态：指实时交通流信息、交通控制状态信息及实时交通环境信息等在时间和空间上变化的信息。3.1 概述动态交通信息的采集与处理技术 环形线圈感应式 、地磁式车辆检测技术 多普勒雷达微波车辆监测技术 视频车辆检测技术 3.2 环形线圈感应式检测技术 3.2.1环形线

30、圈的工作原理 四部分组成： 环形线圈、传输馈线、检测处理单元、背板框架。 输出的参数： 频率：测速、车辆占有率 模拟量：判别车辆类型 数字：计数 主要参数及定义 通道频率：为消除通道之间串音干扰设置的通道频率 灵敏度： 存在时间： 检测处理单元 背板框架 3.2 环形线圈感应式检测技术3.2.2环形线圈的应用范围 交通流数据采集系统、交通信号控制系统、交通诱导剂通车管理系统 3.2.3环形线圈检测器的应用现状和发展 美国、英国、我国3.3交通微波检测器技术3.3.1交通微波检测器的工作原理 多普勒效应 式中包括微波源的频率和多普勒频移 002fCVffR02fCVfRd3.3交通微波检测器技术

31、 3.3.1交通微波检测器的工作原理 微波交通检测器（Microwave Traffic Detector-以下简称MTD）是利用雷达线性调频技术原理，对路面发射微波，通过对回波信号进行高速实时的数字化处理分析，检测车流量、速度、车道占有率和车型等交通流基本信息的非接触式交通检测器。MTD 微波交通检测器主要应用于高速公路、城市快速路、普通公路交通流量调查站和桥梁的交通参数采集，提供车流量、速度、车道占有率和车型等实时信息，此信息可用隔离接触器连接到现行的控制器或通过串行通信线路连接到其它系统，为交通控制管理，信息发布等提供数据支持。3.3交通微波检测器技术交通微波检测器的工作原理 根据 和C

32、计算物体的运动速度 检测范围：2m一层，可构建32层 安装范围：侧向安装：可测8车道 正向安装交通微波检测器启动和设置 操作方法0f3.3交通微波检测器技术3.3交通微波检测器技术 车道中间普通的隔离带和防护栏柱一般不影响检测效果。但是如果隔离带和防护栏杆等障碍物距离车道比较近，与邻近车道占据同一波段，就会削弱探测信号。在条件允许的情况下，建议采用对向安装MTD的方式来确保检测的精度。以下是实际应用时的安装示意图3.3交通微波检测器技术 图5-4 表示了双向安装MTD 设备检测8 条车道时的安装方法。双向安装可以有效的利用灯柱、路侧护栏柱等后退距离较小设施的安装MTD，有效避免了立柱后置距离不

33、够和隔离带遮挡的问题。3.3交通微波检测器技术交通微波检测器的工作原理 根据 和C计算物体的运动速度 检测范围：2m一层，可构建32层 安装范围：侧向安装：可测8车道 正向安装交通微波检测器启动和设置 操作方法0f3.3交通微波检测器技术3.3.2交通微波检测器的功能与作用 精确检测各车道的交通流量、道路占用率、平均车速、车流量和排队情况 输出信号兼容 方便安全、易维护、全天候 3.3交通微波检测器技术3.3.3交通微波检测器的特点 多道性:使MTD平均在每一条车道上安装的方便性、可靠性、稳定性方面的性能价格比很高。 真实再现:由于它的波长长，能够全天候工作。 侧向安装:MTD 能够在不中断交

34、通的情况下安装在现有路侧电线杆上的离路检测器，而且安装不会造成交通中断。 全天候:由于它的波长长，能够全天候工作。 低价格 准确性 使用方便3.3交通微波检测器技术3.3.4交通微波检测器的应用领域 高速公路多车道监测与管理 侧向安装：交通流量、道路占用率、平均车速 高速公路匝道或T型路口信号管理 正向安装：车流量和排队情况 远程交通量管理 通过有线或无线传输 侧向安装应用于多车道十字路口 测交通流量、道路占用率、平均车速，智能指挥交通 违章自动监测系统3.4视频检测技术 3.4.1概述 感应线圈检测器的缺点 3.4.2视频检测技术的工作原理 优点 （1）图像监测和交通数据采用双重功能 （2）

35、灵活性大 （3）不破坏路面 工作流程 3.4.2视频检测技术的工作原理 3.4视频检测技术3.4.3视频检测技术的功能和作用用于统计交通数据 车流总量、占有率、车辆分类、车流率、车头时距、车速、服务水平、车辆密度用于事件有关的交通数据 高速、高密度或高占有率 排队 逆向行驶 停车或非常慢的运动车辆视频检测技术的优点3.4视频检测技术3.4.3视频检测技术的功能和作用前端处理 在前端现场处理中心处理 传输给视频控制系统，然后由视频检测系统信息采集和事件检测3.4 比较3.4 比较3.5交通监视系统3.5.1交通监视子系统的构成前端部分 摄像机：分辨率（300线）、照度、信噪比、白平衡、信号幅度

36、镜头：成像尺寸（镜头成像面、CCD靶面）、焦距、相对孔径、视场角、接口 云台 防护罩传输部分 传输的作用及要求 传输方式选择终端部分3.5交通监视系统 3.5.2交通监视子系统的应用 交通路口实时监视系统功能交通路口实时监视系统功能 1、抓拍触发：（如图1）在停车线右侧的行人斑马线区域每车道布埋四个传感器。每个传感器都连接到一个多路开关。由路口红绿灯控制器传送来的红灯信号接入 DVS-350。经过多路开关控制的车辆通过信号接入路口 DVS-350。4个车道摄像头拍摄的模拟视频信号，经由红灯信号控制的视频切换器，被 DVS-350实时采集。这样，红灯亮时，如果有车辆通过该车道触发器布埋区， DV

37、S-350将启用触发抓拍系统，将违章现场图像记录一帧。 当测速仪的感知器捕到车辆超速信息后，由测速仪发出开关量信号，控制 DVS-350开始录像，并将视频信号传输入指挥终端 2、图像传输：现场图像被抓拍以后， DVS-350自动通过调制解调器拨号或已有网络，与交通指挥中心建立连接；然后将违章现场图像传回指挥中心。 3、远程中央监控：中央监控系统收到违章图像后，将图像存档入管理数据库。自动通知相关部门解决，并将违章图像复制给指定单位。由于违章图像数据的数字化，可轻易经局域网、城域网和Internet共享互传。 3.5交通监视系统3.5.2交通监视子系统的应用3.6其他信息采集与处理技术3.6.1

38、GPS定位法3.6其他信息采集与处理技术3.6.2车辆自动识别法第4章 通信技术4.1重点通信技术介绍 4.2 通信技术在智能交通系统中的应用 4.1重点通信技术介绍 4.1.1 光纤通信技术 光纤技术发展过程 波长速率中继距离0.8550-100Mb101.31.7Gb501.552.4Gb1001.552.5Gb45004.1重点通信技术介绍光纤通信系统的基本构成 组成：发射机、光纤、光接收机 结构：（1）点对点：长距离传输 （2）光纤分配网：多道多用户，速率高 （3）局域网：高带宽光纤通信的优点 （1）容量大 （2）损耗低 （3）不受电磁干扰 （4）尺寸小 （5）原料来源广泛4.1重点通

39、信技术介绍 4.1.2卫星通信技术 卫星通信系统的发展 试验阶段： （1）无源 （2）有源 实用与提高阶段： 卫星通信系统的构成 空间分系统、通信地球站、遥测跟踪及指令分系统、监控管理分系统 卫星通信系统的特点及应用 优点：（1）通信距离远（2）覆盖面积大（3）通信频带宽 （4）机动灵活：铱系统是美国摩托罗拉公司于年开始研究并于年提出的低轨全球卫星移动个人通信系统 ,它与现有通信网结合 ,可实现全球数字化个人通信。（5）通信线路稳定可靠 缺点： （1）要求卫星可靠、长寿命（2）技术复杂（3）有传输延迟和干扰（4）存在星蚀和日凌中断现象 4.1重点通信技术介绍 4.1.3移动通信技术 移动通信技

40、术的发展历程 第一阶段：1940以前 第二阶段：1940-1960 第三阶段：1970-现在 又分第一代移动通信（1G1G）: 模拟信号，采用模拟调频制式和频分多址（FDMA）技术。仅支撑语音业务，存在信号质量不好、安全保密性差的问题。 第二代移动通信（2G2G）: : 窄带数字技术，除提供语音通信服务之外，也可提供低速数据服务和短消息服务。 第三代移动通信（3G3G）: :能够将语音通信和多媒体通信相结合，其可能的增值服务将包括图像、音乐、网页浏览、视频会议以及其他一些信息服务。3G意味着全球适用的标准、新型业务、更大的覆盖面以及更多的频谱资源，以支持更多用户。 第四代移动通信系统（第四代移

41、动通信系统（4G4G）: :称做超3G。从传输技术上看，它包括3G及其增强型技术，以及全新的无线传输技术，支持在高速移动环境下传输100Mbps信息速率和慢速移动环境下传输1Gbps信息速率。从整个系统上看，它基于IPv6核心网的互连互通，能够支持电信业务、IT业务（浏览、点播等）、媒体业务（视频、音频广播）和家政业务（助理、管理、教育）等。4.1重点通信技术介绍 集群移动通信，也称大区制移动通信。它的特点是只有一个基站，天线高度为几十米至百余米，覆盖半径为30公里，发射机功率可高达200瓦。用户数约为几十至几百，可以是车载台，也可是以手持台。它们可以与基站通信，也可通过基站与其它移动台及市话

42、用户通信，基站与市站有线网连接。 蜂窝移动通信，也称小区制移动通信。它的特点是把整个大范围的服务区划分成许多小区，每个小区设置一个基站，负责本小区各个移动台的联络与控制，各个基站通过移动交换中心相互联系，并与市话局连接。利用超短波电波传播距离有限的特点，离开一定距离的小区可以重复使用频率，使频率资源可以充分利用。 卫星移动通信。利用卫星转发信号也可实现移动通信。 无绳电话。对于室内外慢速移动的手持终端的通信，则采用小功率、通信距离近的、轻便的无绳电话机。它们可以经过通信点与市话用户进行单向或双方向的通信。4.1重点通信技术介绍移动通信技术的组成 移动通信网组成：移动通信交换MTX、基地站BS、

43、移动台MS和局间和局站的中继线组成。 移动台基地站、移动台和移动台之间采用无线传输方式。基地站与移动通信交换局，移动通信交换局与有线网PSTN之间一般采用有线方式进行信息传输。移动通信技术的特点与应用 （1）移动通信传播条件恶劣 （2）接收设备采用跟踪交换技术时刻跟踪移动台 （3）要有效利用频段4.1重点通信技术介绍专用短程通信技术（DSRC） 为了发挥ITS的功能，实现ITS对车辆的智能化、实时、动态管理，国际上专门开发了适用于ITS领域道路与车辆之间的通信协议，即专用短程通信（DSRC）协议。DSRC是ITS的基础，通过信息的双向传输将车辆和道路有机地连接起来。主要包括：1）车载单元（On

44、-Board Unit，简称OBU） 大多数国家车载单元主要应用在ETC（Electronic Toll Collection）系统中，因此多采用单片式电子标签。日本考虑到DSRC系统将来的可扩展性，采用了双片式电子标签。 车载单元一般由车载机和IC卡两部分组成，其中IC卡中已经记录了许多关于该车的信息，比如车辆类型、颜色、车牌号码等。现在常用的IC卡的储存容量有56K、128K、256K三种。2）路旁单元（Road-Side Unit，简称RSU）路旁单元又称为路边单元、车道单元、车道设备，主要是指车道通信设备路旁天线。其参数主要有：频率、发射功率、通信接口等等。路旁天线能够覆盖的通信区域大

45、约为330米。0f4.1重点通信技术介绍 3）DSRC协议 DSRC协议可以说是DSRC的基础，美国、欧洲、日本均建立了自己的DSRC标准，但是国际标准化组织目前尚未制定出完整的DSRC国际标准。资料表明，基于5.8GHz的DSRC国际统一标准将成为必然。DSRC标准可以分为三个层次：物理层、数据链路层和应用层 物理层（Physical Layer）：规定了机械、电器、功能和过程的参数，以激活、保持和释放通信系统之间的物理连接。其中载波频率是一个很关键的参数，它是造成世界上DSRC系统差别的主要原因。目前北美5.8GHz系统和900MHz系统，欧洲5.8GHz系统，日本5.8GHz系统。数据链

46、路层（Data Link Layer）：制定了媒介访问和逻辑链路控制方法，定义了进入共享物理媒介、寻址和出错控制的操作。应用层（Application Layer）：提供了一些DSRC应用的基础性工具。应用层中的过程可以直接使用这些工具，例如：通信初始化过程、数据传输和擦去操作等等。另外，应用层还提供了支持同时多请求的功能。 4.2通信技术在ITS中的应用4.2.1调频广播通信在ITS中的应用4.2.2无线寻呼在ITS中的应用 应用领域： （1）个性化交通信息 （2）货物运输时间 （3）增值服务4.2.3移动通信在ITS中的应用公众移动通信网的应用 （1）信息查询及发布工具 （2）数据传输途径

47、 （3）调度指挥手段4.2通信技术在ITS中的应用 车载终端：由GPS模块、嵌入式处理器控制模块和GPRS模块三部分组成。 GPRSGPRS网络：又名通用无线电分组业务，相对于传统的电路型GSM 传送方式,具有高速传输、永远在线、按量计费、和自如切换等优点,全面提升移动数据通信质量。 监控中心：整个ITS 中的枢纽，主要由服务器硬件和软件构成。而最重要的是软件部分。包括数据库模块和GIS 地图。监控中心收到终端送过来的定位信息后与电子地图相匹配在显示屏上显示车辆的位置。同时，服务器会把车辆附近的地图传给终端，完成导航的功能。整个ITS 监控中心软件模块很多，包括定位导航，车辆管理。4.2通信技

48、术在ITS中的应用4.2.4专用短程通信在ITS中的应用电子收费系统（ETC） 构成电子收费系统的三大部分：车载单元(OBU)、路边设备(RSE)以及专用短程通信（DSRC）协议栈 （1）车载单元：主要由收发信机与信息存储介质组成。目前国际上使用的车载单元的收发信机大多工作在微波频段，通过车载单元的收发信机与路边设备的收发信机，就可实现车辆与道路的信息沟通。 信息存储介质则存储了车辆的个性信息，如车辆的类型、车牌号码等。按照收发信机的工作方式不同，车载单元可以分为主动式和被动式。主动式系统中OBU和RSE均有振荡器，都可以用来发射电磁波，被动式系统是指RSE发射电磁询问信号后，OBU披电磁渡激

49、活后进入通信状态，并切换到另一种频率反向发送数据给RSE。日本的ETC系统均采用主动式通信方式，被动式车载电子标签在欧洲被广泛采用，其显著特点是价格低廉。4.2通信技术在ITS中的应用 (2)路边设备(RSE)： 在ETC应用中路边设备通常包括以下三个子系统： 自动车辆识别系统(AVI系统)； 自动车型分类系统(Avc系统)： 逃费抓拍系统(VES系统)。 自动车辆识别系统通常由收发信机和中心控制计算机组成。自动车辆识别系统使用安装在门架上或路侧的收发信机查询车载电子标签中存储的相应信息，如车辆的类型、车牌号码、车主、账户等信息，若信息合法则对车载电子标签进行读写，扣除相应的路桥费。整个交易过

50、程都由中心控制计算机进行监控与记录。 自动车型分类系统利用装在车道内的各种传感器装置来确定通过车辆的类型，并与车载电子标签存储的车型数据进行核对，防止恶意换卡违章使用，保障整个收费系统的正常运转。 逃费抓拍系统用来抓拍那些因未安装合法有效的车载电子标签而未缴费的汽车的车牌照图像，用事后对逃费车进行处理。对于高速不停车收费系统，逃费抓拍系统是必须的。4.2通信技术在ITS中的应用车辆定位与导航其他应用领域 （1）停车场收费 （2）匝道控制 （3）交叉口优先信号控制 （4）高速路监控及紧急事件处理 （5）特殊车辆管理第五章 网络技术5.1 计算机网络基础 5.2 计算机网络拓扑结构5.3 计算机网