智能运输系统概论课件.ppt

1、智能运输系统概论智能运输系统概论目目 录录n第第1 1章章 绪论绪论n第第2 2章章 智能运输系统的体系框架智能运输系统的体系框架n第第3 3章章 智能运输系统的理论基础智能运输系统的理论基础n第第4 4章章 交通信息采集与处理技术交通信息采集与处理技术n第第5 5章章 通信技术通信技术n第第6 6章章 车辆定位技术车辆定位技术n第第7 7章章 网络技术网络技术n第第8 8章章 数据库技术数据库技术n第第9 9章章 新技术在智能运输系统中的应用新技术在智能运输系统中的应用n第第1010章章 交通信息服务系统交通信息服务系统第第9 9章章 新技术在智能运输系统中的应用新技术在智能运输系统中的应用

2、 概述概述9.1车联网技术在智能运输系统中的应用车联网技术在智能运输系统中的应用9.2 云计算技术在智能运输系统中的应用云计算技术在智能运输系统中的应用9.3 大数据技术在智能运输系统中的应用大数据技术在智能运输系统中的应用9.49.1 概述概述随着近两年随着近两年物联网物联网（Internet of ThingsInternet of Things）技术、）技术、云计云计算算技术在国内外的迅速发展，智能运输领域被赋予了更多的技术在国内外的迅速发展，智能运输领域被赋予了更多的科技内涵，在科技内涵，在技术手段技术手段和和管理理念管理理念上也引起了革命性变革。上也引起了革命性变革。物联网物联网车联

3、网车联网云计算云计算大数据大数据9.1 概述概述物联网物联网已经成为经济危机后期国际竞争的制高点，在已经成为经济危机后期国际竞争的制高点，在其推动下，智能运输将进入全新的快速发展时期。其推动下，智能运输将进入全新的快速发展时期。车联网车联网（Internet of VehiclesInternet of Vehicles）是）是物联网物联网在智能运在智能运输系统（输系统（ITSITS）领域的延伸，是实现）领域的延伸，是实现智能运输管理控制智能运输管理控制、车辆智能化控制车辆智能化控制和和智能动态信息服务智能动态信息服务的的一体化网络一体化网络。云计算技术云计算技术在智能运输领域的发展应用，对于

4、提升城在智能运输领域的发展应用，对于提升城市市综合交通信息化处理综合交通信息化处理、推动产业优化结构升级推动产业优化结构升级、促进促进经济发展方式转变经济发展方式转变具有积极性意义，市场应用前景广阔具有积极性意义，市场应用前景广阔大数据技术大数据技术可以高效处理可以高效处理海量海量的交通信息，满足智能的交通信息，满足智能运输行业运输行业数据处理数据处理的需求。的需求。第第9 9章章 新技术在智能运输系统中的应用新技术在智能运输系统中的应用 概述概述9.1 云计算技术在智能运输系统中的应用云计算技术在智能运输系统中的应用9.3 大数据技术在智能运输系统中的应用大数据技术在智能运输系统中的应用9.

5、4车联网技术在智能运输系统中的应用车联网技术在智能运输系统中的应用9.29.2.1 车联网定义车联网定义车联网是由车联网是由车辆位置车辆位置、速度速度和和路线路线等信息构成的巨大交等信息构成的巨大交互网络。通过互网络。通过GPSGPS、RFIDRFID、传感器传感器、摄像头图像处理摄像头图像处理等装等装置，车辆可以完成置，车辆可以完成自身环境自身环境和和状态信息状态信息的采集；通过的采集；通过互联互联网网技术，所有的车辆可以将自身的各种信息传输汇聚到技术，所有的车辆可以将自身的各种信息传输汇聚到中中央处理器央处理器；通过；通过计算机技术计算机技术，这些大量车辆的信息可以被，这些大量车辆的信息可

6、以被分析和处理，从而计算出不同车辆的分析和处理，从而计算出不同车辆的最佳路线最佳路线、及时汇报、及时汇报路况路况和安排和安排信号灯周期信号灯周期。中国物联网校企联盟中国物联网校企联盟9.2.1 车联网定义车联网定义车联网是将车联网是将无线通信无线通信技术应用于技术应用于车辆间车辆间通信的通信的自组自组织网络织网络；以以车辆车辆作为作为网络节点网络节点，通过，通过综合综合使用多种无线通信使用多种无线通信技术接入技术接入互联网互联网进而与各种车联网服务连接；进而与各种车联网服务连接；能够在行驶的能够在行驶的车辆之间车辆之间以及在以及在车辆和路边基础设施车辆和路边基础设施之间建立之间建立无线无线通信

7、；通信；利用利用多跳转发多跳转发的方式，可以让两个在彼此的方式，可以让两个在彼此通信范围通信范围之外的车辆进行之外的车辆进行信息交换信息交换；对于提升车辆的对于提升车辆的信息化信息化、自动化程度自动化程度，减少交通事减少交通事故故，保障行车安全保障行车安全和和提高交通效率提高交通效率具有十分重要的意义。具有十分重要的意义。9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术车车联联网网体体系系结结构构依据车联网需要提供的网络服务的内容，依据车联网需要提供的网络服务的内容，车联网体系车联网体系结构结构可以分为可以分为感知层感知层、网络层网络层和和应用层应用层，如下图所示。，如下图所示。体

8、系结构体系结构9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术感知层感知层 由由多种传感多种传感器器及及传感器网传感器网关关构成，包括构成，包括车载传感器车载传感器和和路侧传感器路侧传感器。 是是信息信息的来的来源。可以提供源。可以提供车辆的车辆的行驶状行驶状态信息态信息、运输运输物品的相关信物品的相关信息息、交通状态交通状态信息信息、道路环道路环境信息境信息等。等。网络层网络层 由由车载网络车载网络、互联网互联网、无无线通信网线通信网、网网络管理系统络管理系统等等构成。构成。 能够能够传递传递和和处理处理从从感知层感知层获取的信息获取的信息，目前已经制定目前已经制定了了车载环境下

9、车载环境下无 线 接 入无 线 接 入 （WAVEWAVE）的）的相关相关协议协议。应用层应用层 主要是与其主要是与其他子系统的他子系统的接接口口。 根据根据不同用不同用户的需求户的需求提供提供不同的不同的应用应用，如如道路事故处道路事故处理理、紧急事故紧急事故救援救援、动态交动态交通诱导通诱导、停车停车诱导诱导、危险品危险品运输监控运输监控等。等。9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术根据系统架构，根据系统架构，车联网车联网系统可分为系统可分为智能车载系统智能车载系统（车（车辆）与辆）与智能路侧系统智能路侧系统（基础设施）。（基础设施）。智能车载系统智能车载系统包括包括

10、车载信息获取车载信息获取、车载通信车载通信和和安全预警及控制安全预警及控制子系统等；子系统等；智能路侧系统智能路侧系统包含包含路侧信息获取路侧信息获取、路侧通信路侧通信、交通信息交通信息发布发布、交通管理与控制交通管理与控制等子系统。将二者连接起来的关等子系统。将二者连接起来的关键是键是通信技术通信技术。关键技术关键技术车车联联网网技技术术框框架架9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术车车联联网网关关键键技技术术交通流状态检测交通流状态检测技术技术行人和非机动车检测行人和非机动车检测技术技术路面状态和环境检测路面状态和环境检测技术技术车车车车/ /车车路路 通 信通 信技

11、术技术智能车智能车载系统载系统技术技术智能路智能路侧系统侧系统技术技术车辆车辆行驶安全状态行驶安全状态及环境感知及环境感知技术技术车辆车辆精确定位精确定位技术技术车载车载一体化系统集一体化系统集成成技术技术交通控制及信息发交通控制及信息发布布子系统子系统信息采集信息采集子系统子系统复杂路况下的复杂路况下的交通流安全交通流安全运行速度运行速度确定方法确定方法路段车辆路段车辆违法行为识别与违法行为识别与控制技术控制技术动态协同车道动态协同车道技术技术协同安全预警协同安全预警技术技术9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术车联网的车联网的无线通信无线通信技术主要上分技术主要上分两

12、两种：种：无线局域网无线局域网和和蜂蜂窝移动网络窝移动网络。目前的目前的车载通信市场车载通信市场主要采用主要采用GPRSGPRS、CDMACDMA以及以及3G3G等移动等移动通信技术，但通信技术，但成本较高成本较高且且速度有限速度有限。随着无线城市的建设，。随着无线城市的建设，越来越多的城市开始覆盖越来越多的城市开始覆盖WLANWLAN，降低成本，提高降低成本，提高带宽带宽，满，满足足交通信息实时交互的需求交通信息实时交互的需求。WLANWLAN环境下，环境下，路边基础设施路边基础设施为为无线网关无线网关APAP，车辆与车辆、，车辆与车辆、车辆与路边基础设施之间通过车辆与路边基础设施之间通过W

13、LANWLAN进行通信。进行通信。目前国际上选用目前国际上选用IEEE 802.11pIEEE 802.11p协议协议作为车联网通信系统作为车联网通信系统的协议，符合智能运输系统中相关应用的需求。的协议，符合智能运输系统中相关应用的需求。1 1）车车）车车/ /车路通信技术车路通信技术9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术车联网环境下车联网环境下无线接入无线接入（WAVEWAVE）协议协议栈如图示，其中栈如图示，其中WSMPWSMP（WAVE Short Message ProtocolWAVE Short Message Protocol）是）是WAVEWAVE短信息通

14、信短信息通信协议协议，LLCLLC（Logic Link ControlLogic Link Control）是）是逻辑链路控制逻辑链路控制。1 1）车车）车车/ /车路通信技术车路通信技术W WA AV VE E协协议议栈栈9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术主要是将各类主要是将各类传感器传感器获得的获得的车辆行驶状态信息车辆行驶状态信息、周围的周围的环境信息环境信息以及以及车辆本身的信息车辆本身的信息等，经过等，经过车载单元车载单元的分析和的分析和处理以向处理以向驾驶员驾驶员提供信息服务；还能通过与提供信息服务；还能通过与路侧系统路侧系统之间之间的通信，接受的通信，

15、接受控制中心控制中心发送的信息和指令。发送的信息和指令。车辆精确定位技术车辆精确定位技术车辆定位可分为车辆定位可分为绝对定位绝对定位和和相对定位相对定位。绝对定位绝对定位一般是一般是通过卫星定位系统集合地理信息系统在获取车辆的经纬度通过卫星定位系统集合地理信息系统在获取车辆的经纬度信息后确定车辆在道路上的位置信息。目前常见的信息后确定车辆在道路上的位置信息。目前常见的卫星定卫星定位系统位系统有有美国的美国的GPSGPS、俄罗斯的俄罗斯的GLONASSGLONASS、欧洲的伽利略欧洲的伽利略和和我国的北斗系统我国的北斗系统。其中。其中GPSGPS系统系统应用最广。应用最广。2 2）智能车载系统技

16、术）智能车载系统技术9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术车辆精确定位技术车辆精确定位技术采用采用车载传感器车载传感器进行进行相对定位相对定位。一种是以。一种是以激光雷达激光雷达、声声纳距离纳距离传感器为代表的传感器为代表的距离传感器距离传感器，另一类是，另一类是视觉传感器视觉传感器。距离传感器距离传感器的原理都是依靠的原理都是依靠发射信息发射信息来进行来进行测距测距，可以，可以测量车与车之间的距离、车与障碍物之间的距离，但对于测量车与车之间的距离、车与障碍物之间的距离，但对于车辆在车道上的位置识别却无能为力。车辆在车道上的位置识别却无能为力。视距传感器视距传感器可用来可

17、用来进行进行位置识别位置识别，主要分为，主要分为单目视觉单目视觉传感器和传感器和多目视觉多目视觉传感传感器。单目视觉传感器的原理是器。单目视觉传感器的原理是投影变化，投影变化，只能获得只能获得平面信平面信息息，为了获得，为了获得三维三维信息，需要使用信息，需要使用多目视觉传感器多目视觉传感器。2 2）智能车载系统技术）智能车载系统技术进行车辆相对定位所需要的进行车辆相对定位所需要的一些重要参数一些重要参数单目视觉原理单目视觉原理9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术车辆行驶安全状态及环境感知技术车辆行驶安全状态及环境感知技术车辆行驶安全信息车辆行驶安全信息包括车速、各种介

18、质的温度、驱动系包括车速、各种介质的温度、驱动系/ /转向系的运行状况等，通过安装在车上的转向系的运行状况等，通过安装在车上的车用传感器车用传感器获得。获得。环境信息环境信息包括交通状况、交通信号、路面状态、道路线包括交通状况、交通信号、路面状态、道路线形、行人和非机动车等信息。形、行人和非机动车等信息。交通状况和交通信号信息交通状况和交通信号信息可可通过通过车路通信车路通信从从控制中心控制中心获得，也可通过获得，也可通过视频传感器视频传感器等综等综合感知技术来判断。合感知技术来判断。路面状态信息变化路面状态信息变化包括路面的物理损包括路面的物理损坏和因为雨、雪等气候造成的路面附着系数改变，前

19、者可坏和因为雨、雪等气候造成的路面附着系数改变，前者可采用激光、视频、红外等采用激光、视频、红外等传感器传感器来确定，后者可利用对水来确定，后者可利用对水迹、雪迹、冰迹的识别进行迹、雪迹、冰迹的识别进行间接计算间接计算。2 2）智能车载系统技术）智能车载系统技术9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术车载一体化系统集成技术车载一体化系统集成技术包括包括行车安全预警与控制行车安全预警与控制、智能运输信息服务智能运输信息服务等相关技等相关技术。术。在在车联网车联网环境下，车辆将自身感知到的信息、车车之间环境下，车辆将自身感知到的信息、车车之间通信交互得到的信息和车路通信得到的路

20、侧设备采集到的通信交互得到的信息和车路通信得到的路侧设备采集到的信息进行处理，进而提供对信息进行处理，进而提供对危险状况预警危险状况预警、对、对车辆运动状车辆运动状况进行辅助控制况进行辅助控制、动态交通诱导动态交通诱导、停车诱导停车诱导等相关服务。等相关服务。2 2）智能车载系统技术）智能车载系统技术9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术包含包含三三个子系统：一是个子系统：一是信息采集子系统信息采集子系统，即通过设置的，即通过设置的各类传感器进行信息采集；二是各类传感器进行信息采集；二是通信子系统通信子系统，完成车辆与，完成车辆与路侧设备、路侧设备与控制中心之间的信息交互

21、；三是路侧设备、路侧设备与控制中心之间的信息交互；三是交交通控制及信息发布子系统通控制及信息发布子系统，负责处理路侧设备采集到的信，负责处理路侧设备采集到的信息和车辆采集到的信息，进行实时的交通控制和信息发布。息和车辆采集到的信息，进行实时的交通控制和信息发布。信息采集子系统信息采集子系统交通流状态检测技术交通流状态检测技术行人和非机动车检测技术行人和非机动车检测技术路面状态及环境检测技术路面状态及环境检测技术3 3）智能路侧系统技术）智能路侧系统技术 车联网环境下的交通流采集车联网环境下的交通流采集9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术交通控制及信息发布子系统交通控制及

22、信息发布子系统复杂路况下的交通流安全运行速度确定方法复杂路况下的交通流安全运行速度确定方法动态协同车道技术动态协同车道技术路段车辆违法行为识别与控制技术路段车辆违法行为识别与控制技术协同安全预警技术协同安全预警技术3 3）智能路侧系统技术）智能路侧系统技术9.2.3 车联网在智能运输系统中的应用车联网在智能运输系统中的应用车联网车联网通过在车辆和道路之间建立有效的通过在车辆和道路之间建立有效的信息通道信息通道，实现智能运输系统的实现智能运输系统的管理管理和和信息服务信息服务。随着。随着WiFiWiFi、RFIDRFID等等无线技术无线技术近年来被运用于近年来被运用于交通运输领域智能化管理交通运

23、输领域智能化管理，车联，车联网将能够用于各个方面，主要包括：网将能够用于各个方面，主要包括：感知车辆、环境和道路信息感知车辆、环境和道路信息交通数据的传输交通数据的传输数据处理与智能决策数据处理与智能决策交通状态显示和交通异常预警或报警交通状态显示和交通异常预警或报警信号控制与信息发布信号控制与信息发布第第9 9章章 新技术在智能运输系统中的应用新技术在智能运输系统中的应用 概述概述9.1 云计算技术在智能运输系统中的应用云计算技术在智能运输系统中的应用9.3 大数据技术在智能运输系统中的应用大数据技术在智能运输系统中的应用9.4车联网技术在智能运输系统中的应用车联网技术在智能运输系统中的应用

24、9.2云计算定义云计算定义云计算云计算（Cloud ComputingCloud Computing）是）是分布式处理分布式处理（Distributed ComputingDistributed Computing）、）、并行处理并行处理（Parallel Parallel ComputingComputing）和）和网格计算网格计算（Grid ComputingGrid Computing）的发展。云计）的发展。云计算是通过算是通过网络网络将庞大的将庞大的计算处理程序计算处理程序自动分拆自动分拆成成无数个无数个较较小的小的子程序子程序，再交由多台，再交由多台服务器服务器所组成的庞大系统，经所

25、组成的庞大系统，经计计算分析算分析之后将处理结果回传给用户。之后将处理结果回传给用户。通过云计算技术，网络服务提供者可以在通过云计算技术，网络服务提供者可以在数秒数秒之内，处之内，处理数以理数以千万计甚至亿计千万计甚至亿计的信息，达到和的信息，达到和“超级计算机超级计算机”同同样强大的样强大的网络服务网络服务。9.3.1 云计算定义云计算定义 分类分类云服务云服务按照按照服务的类别服务的类别可以分为三种：即可以分为三种：即公共云公共云、私有私有云云和和混合云混合云。公共云公共云是由第三方（供应商）提供的云服务是由第三方（供应商）提供的云服务。私有云私有云是在企业内提供的云服务。是在企业内提供的

26、云服务。混合云混合云就是公共云和就是公共云和私有云的混合。私有云的混合。云计算按云计算按应用模式应用模式可以分成可以分成基础设施即服务基础设施即服务（IaaSIaaS）、）、平台即服务平台即服务（PaaSPaaS）和）和软件即服务软件即服务（SaaSSaaS）。）。IaaSIaaS就是给就是给使用者提供最简单的计算存储和网络等等能力，让用户自使用者提供最简单的计算存储和网络等等能力，让用户自搭建业务平台；搭建业务平台； PaaSPaaS是在云计算平台之上抽象出一些比较是在云计算平台之上抽象出一些比较简单易用的接口和能力，让用户快速搭建自己的应用；简单易用的接口和能力，让用户快速搭建自己的应用；

27、 SaaSSaaS只提供某些专门用途的服务应用调用。只提供某些专门用途的服务应用调用。9.3.1 云计算定义云计算定义云计算的应用模式云计算的应用模式 特点特点超大规模超大规模虚拟化虚拟化高可靠性高可靠性快速部署，弹性扩充快速部署，弹性扩充按需服务按需服务9.3.1 云计算定义云计算定义 技术体系结构技术体系结构云计算技术体系结构云计算技术体系结构分为分为四四层：层：物理资源层物理资源层、资源池层资源池层、管理中间件层管理中间件层和和SOASOA（Service-Oriented ArchitectureService-Oriented Architecture，面向服务的体系结构），面向服务

28、的体系结构）构建层构建层。9.3.1 云计算定义云计算定义 技术体系结构技术体系结构9.3.2 智能运输系统中的云计算智能运输系统中的云计算针对智能运输建设的发展目标及服务对象，针对智能运输建设的发展目标及服务对象，智能运输系智能运输系统统存在以下存在以下需求：需求：掌控掌控实时交通信息实时交通信息的需求的需求实施实施交通管理交通管理措施的需求措施的需求预测预测交通交通运行动态运行动态的需求的需求具备良好的具备良好的扩展性扩展性的需求的需求智能运输系统智能运输系统有多个子系统，通过对这些子系统的有多个子系统，通过对这些子系统的应应用服务用服务和和计算设备计算设备进行进行分层分层，可以得到共通的

29、，可以得到共通的计算设备计算设备层层，可以应用目前，可以应用目前云计算云计算服务提供商提供的服务，从而服务提供商提供的服务，从而使智能运输系统提供的服务成为使智能运输系统提供的服务成为云计算服务云计算服务的一种应用。的一种应用。这种基于云计算服务的智能运输系统称为这种基于云计算服务的智能运输系统称为“智能交通智能交通云云”。交通云交通云是由是由云计算云计算和和交通信息云服务交通信息云服务构成的信息构成的信息全过程，是一种交通全过程，是一种交通信息采集信息采集、处理处理和和应用应用的工作模式。的工作模式。9.3.2 智能运输系统中的云计算智能运输系统中的云计算智能交通云系统智能交通云系统是一个是

30、一个整合的整合的、先进的先进的、安全的安全的、自动自动化的化的、易扩展的易扩展的、服务于交通行业的、服务于交通行业的开放性平台开放性平台。整合整合现有资源，针对现有资源，针对未来未来的交通行业发展的交通行业发展扩展整合扩展整合将来将来所需的各种所需的各种硬件硬件、软件软件、数据数据; ;动态动态满足各应用系统，针对交通行业的需求满足各应用系统，针对交通行业的需求, ,交通云交通云全全面面提供提供开发系统资源平台开发系统资源平台需求，快速满足需求，快速满足突发系统突发系统需求；需求；提供极具弹性的提供极具弹性的扩展能力扩展能力需求；需求；海量海量交通数据的交通数据的快速处理快速处理、监测监测以及

31、以及快速发布；快速发布；数据稳定性数据稳定性高。具备硬件和软件高。具备硬件和软件冗余冗余机制，保障交通业机制，保障交通业务的务的连续性连续性和和灾难恢复灾难恢复，运输，运输高安全高安全、高时效高时效和和高准确性高准确性。9.3.2 智能运输系统中的云计算智能运输系统中的云计算智能交通云系统的基本框架智能交通云系统的基本框架9.3.3 云计算在智能运输系统中的应用云计算在智能运输系统中的应用智能运输云智能运输云系统的系统的SaaSSaaS层层由由共享服务构件层共享服务构件层和和云应云应用系统层用系统层两部分组成。两部分组成。共享基础服务构件共享基础服务构件包括：包括： 统一门户管理服务统一门户管

32、理服务 PGIS PGIS查询服务查询服务 统一消息服务统一消息服务 关系数据库通用查询服务关系数据库通用查询服务 数据抽取集成服务数据抽取集成服务 基本数据分析统计服务基本数据分析统计服务 数据关联查询服务数据关联查询服务 数据挖掘服务等等。数据挖掘服务等等。9.3.3 云计算在智能运输系统中的应用云计算在智能运输系统中的应用云应用系统层云应用系统层则可分为：则可分为： 基于云计算的基于云计算的路网交通流信息采集分析路网交通流信息采集分析 基于云计算的基于云计算的交通信号控制交通信号控制 基于云计算的基于云计算的交通诱导信息服务交通诱导信息服务 基于云计算的基于云计算的交通管理指挥调度交通管

33、理指挥调度 基于云计算的基于云计算的智能车辆管控智能车辆管控智能运输云系统的智能运输云系统的SaaSSaaS层架构层架构第第9 9章章 新技术在智能运输系统中的应用新技术在智能运输系统中的应用 概述概述9.1 云计算技术在智能运输系统中的应用云计算技术在智能运输系统中的应用9.3 大数据技术在智能运输系统中的应用大数据技术在智能运输系统中的应用9.4车联网技术在智能运输系统中的应用车联网技术在智能运输系统中的应用9.29.4.1 大数据的定义大数据的定义大数据定义大数据定义大数据大数据（Big DataBig Data）本身是一个较为抽象的概念，单从）本身是一个较为抽象的概念，单从字面来看，大

34、数据表示字面来看，大数据表示数据规模庞大数据规模庞大，但与以往的，但与以往的“海量数海量数据据”（massive datamassive data）、）、“超大规模数据超大规模数据”（very large very large datadata）等概念之间有何区别。目前，国内外对于）等概念之间有何区别。目前，国内外对于“大数据大数据”的基本定义的基本定义尚未给予公认的说法尚未给予公认的说法。大数据由大数据由巨型数据集巨型数据集组成，这些数据集的大小常组成，这些数据集的大小常超出超出人人类在类在可接受时间可接受时间下的收集、使用、管理和处理能力。大小具下的收集、使用、管理和处理能力。大小具有有波

35、动性波动性，至，至20122012年，年，单一数据集单一数据集的大小从数兆字节（的大小从数兆字节（TBTB）至数十兆亿字节（至数十兆亿字节（PBPB）不等。几乎无法使用大多数的）不等。几乎无法使用大多数的数据库数据库管理系统管理系统处理，必须使用处理，必须使用“在数十、数百甚至数千台服务器在数十、数百甚至数千台服务器上同时平行运行的软件。上同时平行运行的软件。9.4.1 大数据的定义大数据的定义大数据特征大数据特征大数据大数据（Big DataBig Data）具有）具有4V4V特性特性：数据集的数据集的规模性规模性（VolumeVolume）大数据的大数据的首要特征首要特征就是应该具有数据的

36、就是应该具有数据的规模性规模性。多样性多样性（VarietyVariety）大数据的大数据的“大大”是指是指复杂性复杂性方面的大，而不是体积大。方面的大，而不是体积大。高速性高速性（VelocityVelocity）所谓的所谓的高速性高速性特点是指对于大量数据的输入输出过程有特点是指对于大量数据的输入输出过程有着很高的要求，即快速的完成着很高的要求，即快速的完成多种数据源多种数据源的数据采集及数据的数据采集及数据处理的过程。处理的过程。真实性真实性（VeracityVeracity）要求数据具有要求数据具有真实性真实性特征，不能包含伪造数据。特征，不能包含伪造数据。9.4.1 大数据的定义大数

37、据的定义综上所述，通过对综上所述，通过对大数据大数据所满足的基本要素分析，结所满足的基本要素分析，结合国内外相关的研究给出合国内外相关的研究给出“大数据大数据”的的基本定义基本定义：“大数据大数据”是指所涉及的是指所涉及的数据规模数据规模复杂巨大，难以利复杂巨大，难以利用人工或者现有的数据用人工或者现有的数据采集采集、数据、数据储存储存及数据及数据处理处理方法处方法处理的理的数据集合数据集合。在。在总数据量相同总数据量相同的情况下，与个别分析独的情况下，与个别分析独立的立的小型数据集小型数据集（data setdata set）相比，将各个小型数据集合）相比，将各个小型数据集合并后进行分析可得

38、出许多额外的信息和数据关系性，可用并后进行分析可得出许多额外的信息和数据关系性，可用来察觉商业趋势、判定研究质量、避免疾病扩散、打击犯来察觉商业趋势、判定研究质量、避免疾病扩散、打击犯罪或测定实时交通路况等；这样的用途正是大型数据集盛罪或测定实时交通路况等；这样的用途正是大型数据集盛行的原因。行的原因。9.4.2 智能运输系统中的大数据信息处理模式智能运输系统中的大数据信息处理模式目前，智能运输系统领域大数据的处理模式主要分目前，智能运输系统领域大数据的处理模式主要分为为流体处理模式流体处理模式（stream processingstream processing）和）和批量处理模批量处理模式

39、式（batch processingbatch processing）两种。）两种。流体处理模式流体处理模式是指对于所采集的数据实时动态处理；是指对于所采集的数据实时动态处理；批量处理模式批量处理模式是储存是储存处理的过程。处理的过程。 流体模型框架流体模型框架 流体处理的流体处理的基本理念基本理念是交通数据的价值会随着时间是交通数据的价值会随着时间的流逝而不断减少，因此，尽可能快地对的流逝而不断减少，因此，尽可能快地对最新数据最新数据进进行分析并给出结果是所有流数据处理模式的行分析并给出结果是所有流数据处理模式的共同目标共同目标。将将交通数据交通数据信息视为信息视为流体流体，源源不断的数据组

40、成了，源源不断的数据组成了数数据流据流。当新的交通数据到来时就立刻处理并返回所需。当新的交通数据到来时就立刻处理并返回所需的结果。的结果。基本交通数据流体模型基本交通数据流体模型9.4.2 智能运输系统中的大数据信息处理模式智能运输系统中的大数据信息处理模式 批量模型框架批量模型框架 GoogleGoogle公司于公司于20042004年提出年提出MapReduceMapReduce编程模型是最编程模型是最具代表性的具代表性的批处理批处理模式。模式。MapReduceMapReduce是用于是用于大规模数据大规模数据集集（大于（大于1TB1TB）的）的并行运算并行运算。概念。概念“MapMap

41、（映射）（映射）”和和“ReduceReduce（化简）（化简）”及他们的主要思想，都是从及他们的主要思想，都是从函数函数式编程语言式编程语言借来的，还有从借来的，还有从矢量编程语言矢量编程语言借来的特性。借来的特性。当前的软件实现是指定一个当前的软件实现是指定一个MapMap（映射）函数，用来把（映射）函数，用来把一组一组键值键值对映射成一组新的键值对，指定并发的对映射成一组新的键值对，指定并发的ReduceReduce（化简）函数，用来保证所有映射的键值对中（化简）函数，用来保证所有映射的键值对中的每一个的每一个共享相同共享相同的键组。的键组。MapReduceMapReduce执行流程图

42、执行流程图9.4.3 大数据技术在智能运输系统中的应用大数据技术在智能运输系统中的应用大数据为智能运输发展带来新的大数据为智能运输发展带来新的机遇机遇：大数据技术的大数据技术的海量数据存储海量数据存储和和高效计算能力高效计算能力，将实，将实现交通管理系统现交通管理系统跨区域跨区域、跨部门跨部门的的集成集成和和组合组合；将会更加有效地将会更加有效地配置配置交通资源，从而大大提高交通交通资源，从而大大提高交通运行效率运行效率、安全水平安全水平和和服务能力服务能力；交通大数据分析将为交通交通大数据分析将为交通管理管理、决策决策、规划规划和和运营运营、服务服务以及以及主动安全防范主动安全防范带来更加有效的支持；带来更加有效的支持；基于交通大数据的基于交通大数据的分析分析能够有效地为能够有效地为公共安全公共安全和和社社会管理会管理提供新的理念、模式和手段。提供新的理念、模式和手段。