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1、随着经济的快速发展，城市的机动车数量不断增加，导致城市交通流量不断增加，城市的 交通拥挤程度正在日益加剧。交通拥挤将会导致时间延误、交通事故增多、环境污染加剧、 燃油损耗上升，这些都造成巨大的经济损失。为了减少和避免交通拥挤，本质性地提高车 辆的行车安全和行车效率，近年来世界各国特别重视对交通系统管理和控制技术的研究和 开发，致力于利用现代通信、自动化以及计算机等现代高新技术来系统地解决道路交通问 题，这就产生了 ITS 智能交通系统。总的来说，ITS 智能交通信息是现代交通发展到一定阶段的必然产物，也是现代交通 的一个发展方向和趋势。ITS 的产生 ITS 的出现的背景 随着我国经济的发展，
2、机动车辆已经成为人们日常生活中小可缺少的代步工具，车辆的增 长速度远远大于道路里程的增长速度。据统计，2005 年，我国新增道路里程 4.9 万公里， 而机动车辆拥有量超过 3000 万辆，汽车产销量为 570 万辆。2006 年汽车产量和销量增长 40%，超过 700 万辆，成为世界第二汽车消费国。随着车辆数量的急剧增加，城市交通问 题日趋严重，产生道路拥堵、交通事故频发，交通污染严重等一系列城市病症，已成为制 约经济发展和建设和谐社会的一大瓶颈。ITS 的出现的背景 面对不断增长的交通需求，单纯依靠增加道路而积和提高路网总体容量小能解决日益严重 的交通问题。智能交通系统(Intellige
3、nt Transportation System ITS)的提出为解决道路交通问 题提供了新的思路，即不仅应该修建更多的交通基础设施，而且要采用先进的信息、电 子、系统工程等高科技 手段来对道路网络进行更有效的控制与管理，以便更大限度地发挥现有道路系统的交通效 率。 ITS 的出现的背景 在智能交通系统中，关键问题是要准确地知道车辆当前所在的位置。车辆自动定位导航技 术作为 ITS 的关键核心技术之一，是利用全球定位系统（ GPS)对行驶车辆进行监控，运 用陀螺仪与里程表等传感器测量车辆的运动状态，借助电子地图等其他手段，使驾驶员和 交通控制中心准确知道车辆 所处的位置，能够实时、快速地处理随
4、时出现的交通拥挤和堵塞。该技术将车辆与道路融 合在一起，形成了人一车一路三者一体的智能交通系统。城市面临的交通问题 1、交通拥堵现象日趋严重随着国民经济的高速发展和城市化进程的加快，我国机动车拥有量和道路交通量急剧 增加。尤其是在大城市，由于交通拥堵导致的交通事故、环境污染的加剧，是我国城市面 临的极其严重的城市病之一，已经成为国民经济进一步发展的瓶颈问题。中国社科院的报 告显示在全国 31 个百万人口以 上的大城市中，大部分交通负荷接近饱和，有些城市中心地带的交通已接近半瘫痪状况， 这说明交通拥堵已影响了城市功能的正常发挥和城市可持续发展，而且，随着车辆保有量 的增加，交通拥堵现象将更加严重
5、。城市面临的交通问题2 、交通污染造成城市环境的日益恶化 交通污染是造成城市环境质量恶化的主要污染源。机动车产生的大气污染物包括一氧 化碳、氮氧化物、非甲烷碳氢化物及及其他有害物质。随着我国汽车拥有量小断增加，汽 车尾气对大气的污染程度已相当严重，如北京市机动车产生的污染物排放量占总排放量的 比例分别为 CO: 60%; NOX: 54.7%;HC: 86.8%。同时，我国道路交通造成的噪声污染在城 市污染中所占比例也相当高，一般占总噪声强度 50%，多数大城市的主要道路交通噪声均 超过了 65 分贝，有些城市的道路噪声超标率达 90%以上城市面临的交通问题 3、交通事故频繁中国是世界上汽车交
6、通事故发生率最高的国家。虽然汽车保有量只占全球的 2%，但 全球巧%的交通事故发生在中国。世界卫生组织公布的报告显示，交通事故每大造成中国 600 多人死亡，每年导致国家经济损失达 120210 亿美元，如果维持现有交通管理体制， 我国交通事故死亡人数到 2015 年至 2020 年可能会达到最高峰值。城市面临的交通问题 4、交通管理体系不健全，造成的经济损失巨大 我国大中城市中交通管理体系相当不健全，交通控制管理和交通安全管理的现代化设施很 少。以北京与东京比较，两市都有一个交通管制中心，但北京交通控制中心控制的交叉路 口只有东京的 3%，人行天桥是东京的 4.8%，地下人行道只是东京的 5
7、%，每公里交通标志 只有东京的 15%，而北京在全国城市中交通管理设施是最好的。由于设施明显不足，管理 疏漏不少，交通问题已经严重影响了城市经济运作，所造成的损失可谓惊人。仅以北京市 公交车乘客的时间损失一项为例，每年的经济损失高达 792 亿元，还有大量的出租车和机 动车出行的时间损失以及导致的燃料损失等。 智能交通系统的产生 解决交通问题的直接办法是提高路网的通行能力，但是交通系统是一个相当复杂的大系统， 单从车辆方而考虑或单从道路方而去考虑，都难以从根木上解决问题。世界各发达国家虽 然已经基木建成四通八达的现代化道路网，但路网的通行能力依然满足小了交通量的需求。此外，能源和环境问题的严重
8、性也日益为人们所认识。因此世界各国致力于将计算机、信 息、通信等新兴技术引入交通领域。ITS 的定义 ITS 是将先进的信息处理技术、数据通信技术、电子控制技术以及计算机处理技术等有效 地综合运用于整个运输管理体系，将人、车、路有机结合起来，以达到最佳的和谐统一， 从而建立起大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的运输综合管理系统。由于该 系统可以使汽车与道路的功能智能化，是目前国际公认的解决城市以及高速公路交通拥挤、 改善行车安全、提高行车效率、减少空气污染的最佳途径。 智能交通系统的组成及其各子系统的关系 ITS 的组成部分 1. ATMS(先进的交通管理系统) ATMS 用于公路交通
9、的检测、控制和管理，它依靠先进的信息检测和计算机处理技 术收集、分析和处理实时道路交通信息，同时提供交通控制中心与道路中的运行车辆间的 双向通信服务，及时向使用者发送控制信息和动态诱导信号，从而达到合理控制交通流量、提高道路使用效率、减少红灯和停车等待时间的目的。 ITS 的组成部分 2. ATIS(先进的交通信息系统)ATIS 是智能化的交通信息系统，其服务对象是以驾驶员为主的道路交通参与者。 在 ATIS 系统中，中心计算机系统负责采集和发布实时交通信息，提供最佳路径咨询服务: 用户可通过车载导航装置与控制中心进行双向通信，根据所获取的交通信息和咨询建议选 择最合适的出行路线，从而达到提高
10、出行效率、缩短旅行时间的目的。 ITS 的组成部分 3. AVCS(先进的车辆控制系统) AVCS 主要研究针对车辆本身的控制技术，目的是帮助驾驶员实行车辆控制，降低人 为的判断或操作失误而造成交通事故的概率，从而使汽车行驶更加安全和高效。AVCS 主 要包括自动安全驾驶技术、电子防撞技术、障碍物自动检测和避让技术以及行车安全报警 系统等。 ITS 的组成部分 4, CVOM/FMS(商用车辆运行系统)CVOM 的目标是利用 ITS 核心技术提高商用车辆运营效率和安全性，以提高运输企业 的劳动生产率，改进对突发事件的应变能力，提高车队的管理水平。5 , APTS(先进的公共交通系统) APTS
11、 包括先进的公交车辆调度与管理系统、为公众提供出行方式、时间、线路及 车次选择服务的信息咨询系统、提供公交车辆实时运行信息的电子站牌及综合显示系统等 内容，其目标是促进公共交通系统管理、运营与服务的智能化，提高公交系统的运营效率 和服务水平。 ITS 的组成部分 6, ARTS(先进的郊区交通系统ARTS 的目标是为郊区旅游者提供综合服务，包括申请援助的无线紧急呼救系统、 道路状况和交通环境的实时报警系统、提供相关服务设施、旅游景点、旅行路线等信息的 咨询系统等。7, AHS(自动化高速公路系统) AHS 的目标是促进高速公路系统的自动化、智能化，以提高车辆的通行速度和安全 性。其研究内容包括
12、车辆导航和车流控制自动化、交通管理和信息发布自动化、交通事故 处理自动化以及小停车电子收费系统等。 ITS 的组成部分 在 ITS 的 7 个子系统中，车辆的定位与导航是共同的重要内容。对车辆驾驶员来说，ITS 的作用集中体现在它的集成信息服务功能，包括道路及周边环境信息、实时交通信息、出 行路线选择服务、动态路径引导、旅游及相关服务设施的数据资料等，所有这些功能的实 现都需要由智能车辆定位与导 航系统直接完成或提供支持。ITS 的层次 根据信息流三要素:信息采集、信息处理与信息传送的集成程度和系统功能分配的不同，智 能车辆定位与导航系统在 ITS 中的应用可划分为三个层次:自主导航系统单向通
13、信系统双向通信系统1）自主导航系统：自主导航系统集信息流三要素于一体，在车内(移动端)装有定位装置和电子地图，能 提供行驶中的车辆定位和静态路径引导功能。相关信息的收集、传送、处理和分析均在车 上独立完成，小需要与外部进行通信联系。自主导航系统的缺点是不能提供基于实时交通 状况的动态路径引导功能，也不能向交通中心报告车辆当前的状况。ITS 的层次 2）单向通信系统： 单向通信系统由交通信息中心和车载导航设各组成，前者负责采集、分析和处理实时交通 信息井向在路网中行驶的车辆广播，用户可随时通过车载信息接收装置获取最新的道路状 况以进行最佳路线选择。与自主导航系统相比，单向通信系统可以提供动态的实
14、时路径引 导功能，其缺点是信息中心不 能接收到车辆的反馈信息，无法获取交通流量的即时分布情况。ITS 的层次 3）双向通信系统：双向通信系统真正在信息中心和出行者之间实现了双向信息交换，交通中心在为移动车辆 提供信息服务的同时也能够获取车辆的当前位置、目的地和预定行驶路线等信息，因而能 够进行准确的拥堵预报和即时流量疏导，从而实现了对交通流的动态监控、动态预测和动 态管理。双向通信系统的一个重要特征是将车辆作为交通信息的采集手段之一，把即时车 流分布、道路状况和不同用户的出行信息综合起来作为交通系统控制决策的依据。将车辆 与道路融合在一起，这正是 ITS 核心概念的体现。 ITS 的层次 车辆
15、导航系统的研究意义 车辆导航系统的研究意义主要表现在以下几个方面: 1、方便驾乘人员出行:车载导航系统一方面可以根据出行者的不同需求，为其提供不同意 义下的最优路线，如出行时间最短，出行距离最短、出行费用最省等，极大地方便了出行 者:另一方面为出行者提供实时路线引导，使其避免迷路和违规驾驶，而将精力集中在驾驶 操作上，从而稳定驾驶心理，大大降低交通事故率，提高交通安全水平 车辆导航系统的研究意义 车辆导航系统的研究意义主要表现在以下几个方面: 2、优化城市交通流，减少拥堵情况的发生导航系统通过发布实时路况信息等手段合理诱导 交通流，使交通流的运行趋向平稳，优化交通流在路网中各可行路线上的分配比
16、从而降低 尾气排放，减少交通带来的环境污为建立可持续发展的交通模式提供了一种思路 车辆导航系统的研究意义 车辆导航系统的研究意义主要表现在以下几个方面: 3 提高运输效率，增进经济效益；对于企业来说，物流速度的加快可以提高企业率，从而 促进经济效益的提高。对个人用户来说，便利、通畅、快捷的出行带来的时间上的节约以 及良好的心态，反映到他们各自的工作中，由此带来的经济效益更是不可估量的 车辆导航系统的研究意义 车辆导航系统的研究意义主要表现在以下几个方面: 4、改造和提升交通管理系统:我国大多数城市路网结构小合理，道路功能小完善，道路系 统小健全，而交通管理设施缺乏，管理水平小高。即使各地都建立了交通控制中心，大多只是实现了监视功能，而远没有发挥控制功能的效应。车载导航系统依靠城市现有的成熟 通信技术、计算机网络技术，井利用城市现有的交通管理资源，再加以适当扩充，可以建 立真正意义上的城市交通控制系统。目前，我国车载导航信息产业正处在产业化前期，主要以车辆安全防范、物流跟踪以及调 度管理等行业应用为主，个人应用仍然举步维艰。截至到 2005 年底，中国拥
