物联网概论第九章物联网在智能交通领域的应用课件.ppt
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- 联网 概论 第九 智能 交通 领域 应用 课件
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1、物联网概论第九章 物联网在智能交通领域的应用目目 录录智能交通概述智能交通概述智能交通系统总体架构智能交通系统总体架构车载信息服务系统车载信息服务系统 智能交通系统的应用案例智能交通系统的应用案例学习目标学习目标1 1)了解智能交通系统的基本内容)了解智能交通系统的基本内容2 2)掌握智能交通系统的总体架构)掌握智能交通系统的总体架构3 3)了解车载信息服务系统的功能)了解车载信息服务系统的功能9.1智能交通概述智能交通系统智能交通系统ITSITS智能交通系统(智能交通系统(Intelligent Transportation Intelligent Transportation System
2、System,简称,简称ITSITS)是将信息技术、通讯技术、传感)是将信息技术、通讯技术、传感技术及微处理技术等有效集成运用于交通运输领域技术及微处理技术等有效集成运用于交通运输领域的综合管理系统,目标是将道路、驾乘人员和交通的综合管理系统,目标是将道路、驾乘人员和交通工具等有机结合在一起,建立三者间的动态联系,工具等有机结合在一起,建立三者间的动态联系,使驾驶员能实时了解道路交通以及车辆状况,减少使驾驶员能实时了解道路交通以及车辆状况,减少交通事故、降低环境污染,优化行车路线,以安全交通事故、降低环境污染,优化行车路线,以安全和经济的方式到达目的地。和经济的方式到达目的地。9.1智能交通概
3、述同时管理人员通过对车辆、驾驶员和道路信息同时管理人员通过对车辆、驾驶员和道路信息的实时采集来提高管理效率,更好地发挥交通的实时采集来提高管理效率,更好地发挥交通基础设施效能,提高交通运输系统的运行效率基础设施效能,提高交通运输系统的运行效率和服务水平,为公众提供高效、安全、便捷、和服务水平,为公众提供高效、安全、便捷、舒适的出行服务。舒适的出行服务。智能交通系统智能交通系统ITSITS9.1智能交通概述需求背景需求背景智能交通是在为应对全球日益加大智能交通是在为应对全球日益加大的人口、车辆和公路设施等压力而的人口、车辆和公路设施等压力而提出的。提出的。9.1智能交通概述全球城市化的趋势全球城
4、市化的趋势 交通流量压力加大交通流量压力加大 交通事故率上升交通事故率上升 需求背景需求背景交通交通堵塞堵塞 9.1智能交通概述20072007年是划时代的一年,因当年全球城年是划时代的一年,因当年全球城市人口超过了世界总人口的一半,而且市人口超过了世界总人口的一半,而且城市化进程还在持续加速。城市化进程还在持续加速。20102010年,有年,有5959座城市人口突破座城市人口突破500500万,比万,比20012001年多了年多了50%50%全球城市化的趋势全球城市化的趋势 9.1智能交通概述交通流量压力加大交通流量压力加大 以美国为例,以美国为例,19821982到到20012001年间人
5、口增长约年间人口增长约20%20%,而交通流量却暴增,而交通流量却暴增236%236%。传统解决交通问题的办法是修建或扩建道传统解决交通问题的办法是修建或扩建道路,但随着人口的增长,城市人均居住面路,但随着人口的增长,城市人均居住面积日益减少,要在人口持续增加的城市中积日益减少,要在人口持续增加的城市中再铺设更多新道路就越来越不现实。再铺设更多新道路就越来越不现实。9.1智能交通概述交通事故率上升交通事故率上升 据美国公路交通安全管理局估计,美据美国公路交通安全管理局估计,美国公路交通事故造成的经济损失每年国公路交通事故造成的经济损失每年估计达估计达23002300亿美元。亿美元。9.1智能交
6、通概述交通堵塞带来的损失交通堵塞带来的损失 美国每年因交通堵塞而浪费的时间达美国每年因交通堵塞而浪费的时间达3737亿亿小时,燃料损失小时,燃料损失2323亿加仑(足以装载亿加仑(足以装载5858个个超大型油轮),仅此一项每年损失就高达超大型油轮),仅此一项每年损失就高达780780亿美元。亿美元。日本东京因交通拥堵每年造成的经济损失日本东京因交通拥堵每年造成的经济损失约为约为12301230亿美元。亿美元。9.1智能交通概述国情国情我国的城市化进程、城市人口的增长速率、我国的城市化进程、城市人口的增长速率、私家车的生产与销售数量等,无疑在全世私家车的生产与销售数量等,无疑在全世界是发展最快的
7、,故我国目前面临的城市界是发展最快的,故我国目前面临的城市交通问题已毫不亚于发达国家,许多城市交通问题已毫不亚于发达国家,许多城市出现了新马路不断修建、旧马路不断拓宽,出现了新马路不断修建、旧马路不断拓宽,但道路拥堵、无处停车的现象却日益严重,但道路拥堵、无处停车的现象却日益严重,交通事故频频发生。交通事故频频发生。9.1智能交通概述各国实例各国实例 美国通过采取保护行人安全的措施使美国通过采取保护行人安全的措施使20022002年年的行人交通事故死亡数比的行人交通事故死亡数比20012001年下降了年下降了2.2%2.2%,交通事故中受伤的人数也下降近交通事故中受伤的人数也下降近4 4个百分
8、点,个百分点,大型卡车引起的交通事故死亡人数则下降了大型卡车引起的交通事故死亡人数则下降了约约3.53.5个百分点。个百分点。9.1智能交通概述在瑞典斯德哥尔摩,建成统计进出城市车在瑞典斯德哥尔摩,建成统计进出城市车流量的动态收费系统将交通量降低了流量的动态收费系统将交通量降低了20%20%,等待时间减少等待时间减少25%25%,尾气排放降低,尾气排放降低12%12%各国实例各国实例 9.1智能交通概述在新加坡,监控服务人员通过传感器接收实时数在新加坡,监控服务人员通过传感器接收实时数据,模拟和预测交通状况,准确率高达据,模拟和预测交通状况,准确率高达90%90%。在日本京都,城市规划者通过模
9、拟上百万车辆的在日本京都,城市规划者通过模拟上百万车辆的大范围交通情形来分析其对城市的影响等,均取大范围交通情形来分析其对城市的影响等,均取得了不同的收效。得了不同的收效。各国实例各国实例 9.1智能交通概述交通是一个复杂的综合性系统,单独从道路或车交通是一个复杂的综合性系统,单独从道路或车辆的角度来考虑,都将无法整体解决问题。辆的角度来考虑,都将无法整体解决问题。在信息技术支持下,综合考虑车辆、道路和驾乘在信息技术支持下,综合考虑车辆、道路和驾乘人员、系统地解决交通问题的思想就油然而生,人员、系统地解决交通问题的思想就油然而生,成为催生智能交通系统(成为催生智能交通系统(ITSITS)的直接
10、动因。)的直接动因。直接动因直接动因9.2智能交通系统架构 ITSITS的功能架构描述参考采用日本政府的的功能架构描述参考采用日本政府的2121世世纪新一代通用交通管理系统纪新一代通用交通管理系统UTMS 21UTMS 21(Next Next Generation Universal Traffic Management Generation Universal Traffic Management SystemSystem)规划规划 。该规划将智能交通系统分解。该规划将智能交通系统分解为为八个支撑系统八个支撑系统 。智能交通系统功能架构智能交通系统功能架构 9.2智能交通系统架构先进车辆信
11、息系统先进车辆信息系统 公交优先系统公交优先系统 车辆运行管理系统车辆运行管理系统 动态路线引导系统动态路线引导系统 紧急救援与公众安全系统紧急救援与公众安全系统 环境保护管理系统环境保护管理系统 安全驾驶支持系统安全驾驶支持系统 智能图像处理系统智能图像处理系统 智能交通系统功能架构智能交通系统功能架构 9.2智能交通系统架构在技术实现上,这八个子系统将采用红外感应器、在技术实现上,这八个子系统将采用红外感应器、RFIDRFID标识、各类机械、电子、化学物质等检测传标识、各类机械、电子、化学物质等检测传感器,移动双向通信、动态识别、高速图像处理、感器,移动双向通信、动态识别、高速图像处理、数
12、据瞬间采集、传输处理、分类控制与泛在计算数据瞬间采集、传输处理、分类控制与泛在计算等技术,是多种物联网技术的综合应用集成。等技术,是多种物联网技术的综合应用集成。9.2智能交通系统架构涉及涉及9 9组技术系统组技术系统 (一)先进导航系统(一)先进导航系统 (二)(二)ETCETC系统系统 (三)安全驾驶支援系统(三)安全驾驶支援系统 (四)交通管理最优化(四)交通管理最优化 (五)道路高效管理系统(五)道路高效管理系统 (六)公交支援系统(六)公交支援系统 (七)车辆运营管理系统(七)车辆运营管理系统 (八)行人引导系统(八)行人引导系统 (九)紧急车辆支援(九)紧急车辆支援 9.2智能交通
13、系统架构智能交通系统建设实效智能交通系统建设实效-日本日本ITSITS规划规划 20072007年,日本根据其建立年,日本根据其建立“U-Japan”U-Japan”的总体信的总体信息化战略部署,推出了息化战略部署,推出了ITSITS新方案,希望利用更新方案,希望利用更先进的信息技术建立环境友好型的社会来节能减先进的信息技术建立环境友好型的社会来节能减排,实现更先进的管理,更彻底地解决道路拥堵排,实现更先进的管理,更彻底地解决道路拥堵问题。大量采用了泛在计算技术和无线传感监测问题。大量采用了泛在计算技术和无线传感监测技术,通过路技术,通过路-车、车车、车-车、车车、车-人、人人、人-人之间的人
14、之间的动态联网通信,提供各项交通服务。动态联网通信,提供各项交通服务。9.2智能交通系统架构智能交通系统建设实效智能交通系统建设实效 目前,日本已经建立了遍及全国的目前,日本已经建立了遍及全国的ETCETC收费点,收费点,ETCETC普及率已达到普及率已达到70%70%。通过。通过ETCETC系统全面消除系统全面消除了收费站前的拥堵状况,二氧化碳排放量降了收费站前的拥堵状况,二氧化碳排放量降低了低了40%40%。9.2智能交通系统架构先进、安全的机动车也是先进、安全的机动车也是ITSITS计划的重要组计划的重要组成部分,在汽车行驶速度进入危险区间的时成部分,在汽车行驶速度进入危险区间的时候,感
15、测系统先行侦测到警示标志或异常场候,感测系统先行侦测到警示标志或异常场景,自动采取提示、降速等预防措施,能在景,自动采取提示、降速等预防措施,能在驾驶员无法预见事故可能发生的潜在危险时,驾驶员无法预见事故可能发生的潜在危险时,发出实时警告,使日本的道路交通事故发生发出实时警告,使日本的道路交通事故发生的可能性降低了的可能性降低了80%80%。智能交通系统建设实效智能交通系统建设实效 9.2智能交通系统架构两大系统确保交通顺畅两大系统确保交通顺畅 (一)交通控制中心(一)交通控制中心 (二)车辆信息与通信系统中心(二)车辆信息与通信系统中心 VICSVICS9.2智能交通系统架构实际效果实际效果
16、 以人口密度最大的东京为例,驾车行驶在东京街以人口密度最大的东京为例,驾车行驶在东京街头,即使是一个新手,也能很快熟悉道路情况。头,即使是一个新手,也能很快熟悉道路情况。通过路口上方红红绿绿的信息显示板,能随时了通过路口上方红红绿绿的信息显示板,能随时了解从甲地到乙地间的运行时间、运行速度、堵塞解从甲地到乙地间的运行时间、运行速度、堵塞长度等。通过车内广播和路侧广播驾驶者可了解长度等。通过车内广播和路侧广播驾驶者可了解各个路口信息。如果安装了车载信息终端,这些各个路口信息。如果安装了车载信息终端,这些信息还会自动转换为文字。人们还可通过手机了信息还会自动转换为文字。人们还可通过手机了解主要道路
17、的堵车、交通事故、车辆通行限制、解主要道路的堵车、交通事故、车辆通行限制、交通管制时间等。交通管制时间等。9.3车载信息服务系统 车载信息服务系统车载信息服务系统 Telematics Telematics 它由无线通信技术、卫星导航系统、网络通它由无线通信技术、卫星导航系统、网络通信技术和车载电脑等综合一体的装置,可内信技术和车载电脑等综合一体的装置,可内置在汽车、飞机、船舶、火车上,为交通工置在汽车、飞机、船舶、火车上,为交通工具内部系统的灵敏感知、精确反应,以及驾具内部系统的灵敏感知、精确反应,以及驾乘、使用和维修者提供一系列的全新服务。乘、使用和维修者提供一系列的全新服务。9.3车载信
18、息服务系统TelematicsTelematics的三个子系统的三个子系统 (1 1)前座系统)前座系统 (2 2)后座系统)后座系统 (3 3)车况诊断系统)车况诊断系统 9.3车载信息服务系统前座系统前座系统 主要功能包括通信、导航、行车安全、车辆主要功能包括通信、导航、行车安全、车辆保全、路况侦测、天气感知等与驾驶简易性保全、路况侦测、天气感知等与驾驶简易性与舒适性为主的内容。如查看交通地图、收与舒适性为主的内容。如查看交通地图、收听路况介绍、安全与治安服务等,为避免驾听路况介绍、安全与治安服务等,为避免驾驶者分心,输入系统主要采用语音输入或触驶者分心,输入系统主要采用语音输入或触控面板
19、;输出系统则为中尺寸面板(控面板;输出系统则为中尺寸面板(LCDLCD或或OLEDOLED)、语音输出或挡风玻璃的抬头显示等。)、语音输出或挡风玻璃的抬头显示等。9.3车载信息服务系统后座系统后座系统 以多媒体娱乐为主,包括互动游戏、高保以多媒体娱乐为主,包括互动游戏、高保真音响、随选视频、数字广播与电视等真音响、随选视频、数字广播与电视等(包括金融、新闻、(包括金融、新闻、E-mailE-mail收发等)以及、收发等)以及、临近目的地的停车场的车位状况,还可以临近目的地的停车场的车位状况,还可以与家中的网络服务器连接,及时了解家中与家中的网络服务器连接,及时了解家中的电器运转情况、安全情况以
20、及客人来访的电器运转情况、安全情况以及客人来访情况等。情况等。9.3车载信息服务系统车况诊断系统车况诊断系统 主要根据车载电脑收集的车况信息,进行行车效率主要根据车载电脑收集的车况信息,进行行车效率优化、故障预警、保养提示及远程引擎调整或零件优化、故障预警、保养提示及远程引擎调整或零件预定等。远程车辆诊断是通过内置在发动机上的微预定等。远程车辆诊断是通过内置在发动机上的微处理型记录汽车关键部件的运行状态,并随时为维处理型记录汽车关键部件的运行状态,并随时为维修人员提供准确的故障位置和原因。修人员提供准确的故障位置和原因。9.3车载信息服务系统TelematicsTelematics的运行模式的
21、运行模式 基本可分为汽车定位系统(基本可分为汽车定位系统(GPSGPS)与信息服务两部分。与信息服务两部分。9.3车载信息服务系统GPSGPS主要通过广播、微波与卫星的三向接收与主要通过广播、微波与卫星的三向接收与发射天线与卫星连结,通过卫星三角定位运发射天线与卫星连结,通过卫星三角定位运行,行,TelematicsTelematics内置的内置的GPSGPS系统与地理信息系系统与地理信息系统(统(GISGIS),以地形图(),以地形图(3D3D)或平面()或平面(2D2D)地)地图方式为驾驶员提供导航。图方式为驾驶员提供导航。TelematicsTelematics的运行模式的运行模式 9.
22、3车载信息服务系统TelematicsTelematics的运行模式的运行模式 信息服务方面,主要通过移动通信网(信息服务方面,主要通过移动通信网(GSMGSM、GPRSGPRS或或3G3G等)与后台客户服务中心或信息提供等)与后台客户服务中心或信息提供商进行信息(车辆管理、调度、交通、旅馆、商进行信息(车辆管理、调度、交通、旅馆、娱乐、气象、订票等信息)的双向接收与传送。娱乐、气象、订票等信息)的双向接收与传送。9.3车载信息服务系统(1 1)卫星定位卫星定位(2 2)道路救援道路救援(3 3)汽车防盗汽车防盗(4 4)车辆监控车辆监控(5 5)自动防撞系统自动防撞系统(6 6)车况掌握车况
23、掌握(7 7)个人信息服务个人信息服务(8 8)多媒体娱乐信息接收多媒体娱乐信息接收TelematicsTelematics的的 主要功能主要功能9.3车载信息服务系统TelematicsTelematics的发展的发展 TelematicsTelematics在需求驱动下成为综合了在需求驱动下成为综合了GPSGPS导航定位、感测数据接发、相关导航定位、感测数据接发、相关信息服务三大应用集成的综合系统。信息服务三大应用集成的综合系统。9.3车载信息服务系统朝着强调安全、提高效能与环保等方向发展,使朝着强调安全、提高效能与环保等方向发展,使其已从第一代的导航系统,演进到第二代通过手其已从第一代的
24、导航系统,演进到第二代通过手机向驾驶者传递应用服务以及通过机向驾驶者传递应用服务以及通过GPSGPS提供驾驶提供驾驶行车安全及与车辆支持中心(行车安全及与车辆支持中心(vehicle centric vehicle centric supportsupport)动态连接的各类应用服务;目前的第)动态连接的各类应用服务;目前的第三代则运用无线宽带通信技术提高行车安全及提三代则运用无线宽带通信技术提高行车安全及提供残障辅助与多样性应用服务,使之成为涵盖信供残障辅助与多样性应用服务,使之成为涵盖信息、通信、汽车电子与数字内容等技术的一个有息、通信、汽车电子与数字内容等技术的一个有价值的智能平台。价值
25、的智能平台。TelematicsTelematics的发展的发展 9.4车辆信息化与新技术的融合 车辆信息化车辆信息化 目前,车辆内部信息化研发主要集中在发动机目前,车辆内部信息化研发主要集中在发动机系统节能、行人安全防护、辅助驾驶、车用影系统节能、行人安全防护、辅助驾驶、车用影像系统、智能防盗、底盘电子化等领域,大量像系统、智能防盗、底盘电子化等领域,大量应用了物联网技术。应用了物联网技术。9.4车辆信息化与新技术的融合发动机系统节能发动机系统节能 传统汽、柴油发动机车辆的能效低,主要损耗是来传统汽、柴油发动机车辆的能效低,主要损耗是来自发动机的热损失和车辆停车等待时的怠速空转。自发动机的热
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