第1讲交通信息技术绪论剖析

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1、道路交通管理信息技术,教师：渠珊珊,一、课程介绍,1、任课教师介绍： 姓名：渠珊珊 电话：15502625061 邮箱：55752494,2、课程介绍： 课程性质：专业必修、考试 学时：32 考核方式：期末考试占70%（闭卷） 平时成绩占30%（出勤10%、课堂 表现10%，作业10%）,1.1 智能交通系统 1.2 智能交通系统中的信息技术,第一章 绪论,“智能交通系统”（ITS），是20世纪80年代中期迅速发展起来的一门新学科，它研究21世纪的新型交通运输模式，是当前交通运输大学科的一个前沿领域。智能交通运输的信息化进程，将成为本世纪现代综合交通运输系统的发展方向，同时也顺应经济全球化、信

2、息化的发展趋势。,1.1 智能交通系统,一、智能交通系统概念,1、定义 人们将先进的信息技术、数据通信技术、电子控制技术、传感器技术以及计算机处理技术等有效地综合运用于整个交通运输系统，从而建立起的一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效安全的综合运输管理系统。 2、目的 使人、车、路密切地配合、和谐地统一，极大地提高交通运输效率、保障交通安全、改善环境质量和提高能源利用率。,1.1 智能交通系统,二、ITS的发展,最早可以追溯到20世纪七八十年代的一系列车辆导流系统新技术的开发和应用。 1991年美国通过“地面交通效率法”（ISTEA），俗称“冰茶法案”，从此美国的IVHS(智能车辆

3、道路系统)研究开始进入宏观运作阶段。1994年，美国将IVHS更名为ITS。 之后，欧洲、日本等也相继加入了这一行列。经过30年的发展，北美(美国、加拿大两国)、欧洲(有10多个国家参加)、日本成为世界ITS研究的三大基地。,1.1 智能交通系统,目前，另外一些国家和地区的ITS研究也有相当大的规模，如澳大利亚、韩国、新加坡、香港等。 可以说，全球正在形成一个新的ITS产业，难以记数的大小项目正在开展，发展规模和速度惊人，以“保障安全、提高效益、改善环境、节约能源“为目标的ITS概念正逐步在全球形成。,1.1 智能交通系统,美国是当今世界ITS开发领域发展最快的国 家，目前，美国根据其ITS开

4、发的经验和技术支 撑，将ITS发展划分为3个阶段： 1、出行信息管理时代 2、运输管理时代 3、增强型车辆时代,1.1 智能交通系统,三、ITS能提供的服务,出行者信息服务 高效的快速应急服务 安全行车服务 减少交通阻塞，提高交通安全 高质量低成本的快货运输 方便快捷的支付手段,1.1 智能交通系统,四、国外ITS研究开发的目的,1.1 智能交通系统,解决日益严重的交通问题，有效地节省 能源和减少环境污染。 培育发展新兴产业，提供就业机会。 发展先进的公路汽车交通事业，提高国 际间的竞争力。,五、我国ITS发展现状,1.1 智能交通系统,我国起步较晚，70年代以来，从国外引进、消化了一些项目，

5、并进行了一些ITS或类ITS基础项目的研究和应用。 70年代中至80年代初，主要是进行城市交通信号控制试验研究。 80年代中至90年代初，在一些大城市引进和消化城市交通信号控制系统，实现了一些（高速）公路监控系统、高等级公路电子收费系统和路边信息服务系统。 90年代中以来，开始研究部门ITS发展战略和GIS、GPS、EDI在交通中的应用等，重视交通信息网络的建设，公路和桥梁管理用基础数据库和道路交通量和气象数据采集等，经过多年的努力，也已取得明显的进展。,六、我国现阶段ITS建设工作的构想,制定我国ITS发展标准 改善和完善城市交通管理系统 发展公共交通系统 发展快速货运系统 发展交通信息服务

6、 设立专项的ITS技术研究和发展基金，保证ITS技术研究和项目开发的投入。,1.1 智能交通系统,建立ITS教育、培训基地，组织进行多层次、大规模的ITS人员的培训，并开展ITS发展的普及、教育宣传活动。 在推进ITS开发的同时，国家应重点扶持一到两个城市ITS的发展与建设，建设一到两个ITS运用的示范城市，为大范围地推广ITS积累经验。,1.1 智能交通系统,定义：在交通运输领域内流通的可利用信息。 道路、车辆和旅客（包括驾驶人），它们可称为直接的交通信息源。 由于交通运输过程必须在一定的环境下，因此环境信息往往是相关的或间接的交通信息源，它们包括地形、地质、气象等自然环境因素，以及政治、经

7、济、军事、人文、历史等社会因素，后者可视为软环境因素。,1.2 智能交通系统中的信息技术,一、交通信息源及分类,分类,道路信息（交通运输的基础） 车辆信息（交通运输的载体） 乘客信息（交通运输的主体） 自然环境信息 社会环境信息,1.2 智能交通系统中的信息技术,直接交通信息源,间接交通信息源,智能交通系统的特点,1.2 智能交通系统中的信息技术,二、智能交通系统中的信息技术,1）技术的集成性（最大特点） 2）技术的系统性 3）技术的先进性 4）技术的综合性,交通信息技术的主要内容,1.2 智能交通系统中的信息技术,1）交通信息采集技术 2）交通信息处理技术 3）交通信息传输技术 4）信息传输

8、网络技术 5）交通控制技术 6）交通信息管理技术 7）交通地理信息系统GIST 8）全球定位系统（GPS）,1、交通信息采集技术的重要性 2、交通信息采集什么样的信息，举例说明 3、主要交通信息采集技术有哪些,知 识 引 入,第二章 交通信息采集技术,知 识 引 入,1、 交通信息采集技术无论对交通规划、路网建设、交 通管理，还是对智能交通系统的功能实现都非常重要， 是交通发展规划和道路交通科学管理的重要基础和前提。 2、交通信息采集主要采集交通流信息，包括基本的断 面交通参数，如交通量、车辆速度、车流密度和车辆占 有率、路段平均行程速度和行程时间等。 3、固定式磁感应检测技术、视频检测技术、

9、波频检测 技术以及基于卫星、手机、电子标签的移动式交通信息 采集技术。,第二章 交通信息采集技术,交通信息采集与处理系统,第二章 交通信息采集技术,2.1 固定式磁感应交通参数检测技术 2.2 固定式视频检测技 2.3 固定式波频交通参数检测技术 2.4 移动式交通信息采集技术,（一）环形线圈感应式检测技术的定义,环形线圈感应式检测技术是指由环形线圈作为检测传感器的一套能检测到车辆通过或存在于检测区域的技术。,一、环形线圈检测器的工作原理,2.1.1 基于环形感应线圈的交通参数检测,2.1 固定式磁感应交通参数检测技术,（二）环形线圈感应式检测器特点,目前世界上技术较为成熟的车辆检测方法，具备

10、全天候检测功能，应用最广。 可获得交通流量、占有率、速度等数据。 成本较低、准确率高。 线圈一旦老化，维护较为困难。 施工与维护时，需中断交通，开挖路面，破坏环境。,2.1.1 基于环形感应线圈的交通参数检测,（三）环形线圈感应式检测器工作原理,环形线圈车辆传感器 传输馈线 检测处理单元,线圈检测系统示意图,1）中央处理器 2）检测卡,2.1.1 基于环形感应线圈的交通参数检测,环形线圈车辆传感器一般是由几匝金属导线绕制而成的空心线圈埋设于车道的路面下，通过馈线与检测处理单元相连。检测处理单元用高频信号驱动环形线圈，当车辆通过环形线圈时，引起环的电感量变化，并进而引起环的阻抗变化，从而导致信号

11、幅度、相位、频率等变化。用检测电路检测其中某一个量的变化，就可以达到检测车辆的目。,2.1.1 基于环形感应线圈的交通参数检测,记住,车辆检测系统组成框图,2.1.1 基于环形感应线圈的交通参数检测,二、环形线圈检测器的应用,（一）基于环形线圈的车流量和道路占有率统计,车流量f：单位时间内通过的车辆数，单位pcu/h 占有率O：一定路段上车辆总长度与路段总长度之比 的百分数。,车流量f与道路占有率O的关系：,由于环形线圈能感应到车辆通过，那么在控制单元设置一个计数器就能统计车流量，然后根据车流量和道路占有率的关系就可以得到道路占有率。,2.1.1 基于环形感应线圈的交通参数检测,2.1.1 基

12、于环形感应线圈的交通参数检测,（二）基于环形线圈的车辆识别分类,车辆识别系统结构,车型识别步骤： （1）探测、获取车辆的某些特征信息。 （2）采集各种车型对线圈的频率变化数据。 （3）运用模式识别的方法对车辆进行准确的分类。,2.1.1 基于环形感应线圈的交通参数检测,2.1.1 基于环形感应线圈的交通参数检测,环形线圈用于车型识别存在的问题： 1、我国的车辆种类较多，各类车辆之间没有明确的 界限； 2、在车型识别时能利用的数据仅为车辆行驶时的感 应曲线，车在行进过程中，动态情况下会有许多难以 预料的干扰因素存在，如加速、减速都会使感应曲线 局部发生畸变。 针对这些问题，在特征提取时尽量从感应

13、曲线的 整体形状出发，尽可能地削弱局部畸变对识别结果的 影响。所以在模式识别过程中引入模糊数学方法。,2.1.1 基于环形感应线圈的交通参数检测,（三）基于环形线圈的车速估计,（1）单线圈车速估计,2.1.1 基于环形感应线圈的交通参数检测,（2）双线圈车速估计,2.1.1 基于环形感应线圈的交通参数检测,三、应用实例,该系统可以检测到交通流的流量、密度、速度、车头时距、占有率、车型、高峰小时系数、方向不均系数、车道不均系数、各车型比例等参数；能够对交通部列出的12 种车型进行车型分类，准确率达到99。,（一）交通检测器数据采集与处理系统,2.1.1 基于环形感应线圈的交通参数检测,（二）环形

14、线圈在电子警察系统中的应用,1)无违法事件时，系统持续判断是否有车辆通过检测区域并监测信号灯状态。 2)红灯亮且有车辆通过时 （1）车辆进入线圈A,但未通过停车线 （2）车辆离开线圈A （3）车辆进入线圈B （4）车辆离开线圈B,2.1.1 基于环形感应线圈的交通参数检测,2.1.2 基于地磁感应的交通参数检测,地磁车辆检测器是基于磁阻传感器的车辆检测技术。 通过检测磁场的变化和干扰来判定有无车辆通过。 可检测的交通参数：交通流量、车速、时间占有率、车型。,尺寸小、安装方便、不易损坏、对非铁磁性物体无反应、价格便宜、可靠性高。 只能检测以相当车速通过的车辆，不适于需要检测车辆停靠的地方和慢速车辆检测，材料容易老化，灵敏度逐年降低。,2.1.2 基于地磁感应的交通参数检测,优缺点：,总 结,1、智能交通系统定义 2、智能交通系统的特点 3、交通信息源定义 4、交通信息源分类 5、主要交通信息采集技术 6、环形线圈检测器工作原理 7、环形线圈检测器的应用,