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1、Y0G 613 5论文分类号U 4 9 1 4密级内部吉林口。，1 1 、硕士学单位代码1 0 1 8 3研究生学号2 0 0 1 4 4 2 0 1 2大学位论文分布式车载诱导装置设计与开发D e s i g na n dD e v e l o p m e n to fD i s t r i b u t e dI n - v e h i c l eR o u t eG u i d a n c eE q u i p m e n t作者姓名：卢守峰专业：交通信息工程及控制导师姓名及职称：杨兆升教授论文起止年月：2 0 0 3 年2 月至2 0 0 4 年3 月吉林大学硕士学位论文原创性声明Y9
2、6 6 13 5本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：步守碑日期：) 呷年铲月t O 目吉林大学硕七学位论文提要城市交通流动态诱导系统是智能交通系统的重要组成部分，其中车载诱导装置是实现动态交通流诱导和汽车信息化的必备装备。该装置旨在通过向驾驶员提供行程时间最优路线、行程时间次最优路线、行程时间次次最优路线( 行程时间路线的计算基于交
3、通检测器、探测车等检测到的交通参数、交通事故数据、道路施工信息) ，来实现诱导驾驶员出行行为，平衡路网交通流负荷，减少车辆在路上的行程时间，进而充分利用路网资源，实现缓解交通拥挤，改善交通运行环境的目的本文结合市场需求，进行分布式车载诱导装置的面向对象系统分析与设计，通过定义车载诱导装置的类和对象，进行分析车载诱导装置的功能和功能流程，设计车载诱导装置的物理模块和物理布局，这对开发具有实时车辆定位、动态路径诱导、语音导航功能的嵌入式车载诱导装置具有重要的指导作用。同时提出了一种实用的地图匹配算法，并在此基础上完成了车载诱导装置地图匹配模块的开发。最后进行了车载诱导装置数据采集功能的开发，并对用
4、于数据采集的探测车西分比和报告频率进行了数学分析，给出了经验值。吉林大学硕士学位论文1 1 论文来源第一章绪论本学位论文基于下列项目进行研究：( 1 ) “十五”国家科技攻关重大项目“智能交通系统关键技术开发和示范工程”的课题“车载信息装置开发”，项且编号：2 0 0 2 B A 4 0 4 A 2 2 B ；( 2 ) 长春市科技局项目“长春市长春大街智能化管理交通诱导系统研究”，项目编号：长科合字第0 3 2 4 5 S 0 4 号。1 2 研究背景1 2 1 城市交通问题的提出交通现象：新华网2 0 0 3 年9 月1 7 日报道的题为“行车1 8 公里折腾两个多小时，交通状况令人烦恼”
5、的文章引起广泛关注。从菜户营到记者工作单位1 8 公里的路程，车辆走走停停、停停走走，走了两个多小时。近期有关方面的调查显示，多数北京人上班需花费l 小时以上的时间。其中，上班花费时间在6 0 8 0 分钟的占3 4 3 0 ：上班所需时间超过1 0 0 分钟的占6 5 0 9 6 ；而在2 0 分钟以内即可到达工作地的仅占5 5 0 。交通科学问题：截析上述交通现象，我们要研究的交通科学问题是如何提高城市交通运输系统效率城市交通运输系统追求的核心目标是效率，可持续发展的交通运输系统就是要在保证满足交通需求( 快速、安全、高效、舒适) 的同时，最大限度地降低环境负效应最小程度地占用和消耗资源，
6、追求总体效率最大化 1 。从微观角度而言，可以用城市交通基础设施的使用效率、交通工具的运营效率、城市交通管理与控制系统的效率等指标来综合衡量一个城市交通运输系统的运第一章绪论输效率 1 】。1 2 2 解决交通拥挤问题的途径解决交通拥挤问题的途径主要：( 1 ) 加强交通基础设施建设，增加基础设施交通容量；( 2 ) 应用智能交通系统( I T S ，I n t e l l i g e n tT r a n s p o r t a t i o nS y s t e m s ) ，提高路网使用效率。交通基础设施建设包括道路建设、城市公共交通系统建设、城市停车设施建设。发达国家从六十年代开始进行交
7、通系统规划理论和方法研究，用于指导交通基础设施的建设，以解决交通基础设施的供给与需求矛盾。随着我国经济建设和城市规模的加速发展，对外交流的日益频繁和人们物质文化生活水平的提高，交通需求日益增加，尤其是小汽车的数量迅速增加。如北京市1 9 5 0 年机动车只有1 7 5 7 辆，到1 9 9 7 年发展到1 0 0 万辆，从1 9 9 8年到2 0 0 3 年短短六年内突破2 0 0 万辆。北京市公安局交通管理局的预测，到2 0 0 8 年北京市机动车将达到3 5 0 万辆 2 】。据统计，世界上各种车辆的增长速度为道路增长速度的2 3 倍。改革开放以来，我国道路里程年增长率为1 5 5，机动车
8、辆年增长率为2 1 7 。由此可见，道路增长跟不上车辆和流量的增长，交通供需矛盾日益加剧【2 】。因此，在城市结构、城市交通结构、城市交通基础设施已基本确定，受到建设资金、道路用地等诸多条件制约的情况下，智能交通系统( I n t e l l i g e n tT r a n s p o r t a t i o nS y s t e m s ，I T s ) 已成为耳前世界各国解决城市交通拥挤问题的主要途径同时智能交通系统的实施必将带动相关产业发展，形成新的经济增长点-， 1 3 智能交通系统现状1 3 1I T S 的定义与体系框架I T S 是在系统工程思想的指导下，将先进的信息技术、通信
9、技术、控制技术、人工智能等有效地综合运用于交通运输系统，从而建立起大范围内发挥作用的实时、准确、高效的交通运输管理系统【3 】。I T S 是交通运输系统在信息化吉林大学硕士学位论文的基础上发展的一个更高阶段，是现代交通工程的发展方向，着重解决四大问题：安全、拥挤、环保、能源。要真正实现I T S ，必须从系统的角度去把握和认识I T S ，即需要了解I T S的体系框架。在国际标准出台之前，美国2 0 0 2 年开发的第四版I T S 体系框架( N a t i o n a l A r c h i t e c t u r e ，N A ) 最为完善，已经得到国际I T S 研究领域的认可。N
10、 A 能够带来的最重要的效益是国家内部产品和技术的兼容性，并降低生产者和使用者的风险。其N A 子系统及其相互关系如图l 所示【4 】。图l N A 予系统及其相互关系N A 将I T S 划分为2 1 个物理子系统，并规定了如何分配I T S 的功能需求给各物理子系统。这些子系统与用户、环境以及其他的子系统之间以数据和信息交换为特点融为一体。从道路交通的四个基本要素：人、车、路、环境出发，这2 1 个子系统分为四大类：出行者子系统、车辆予系统、道路子系统、中心子系统。第一章绪论1 3 2 欧、美、日I T S 发展( I ) 日本I T S 的发展 5 】日本I T S 始于1 9 7 1
11、年的C A C S ( C o m p r e h e n s i v eA u t o m o b i l eC o n t r o lS y s t e m ) 计划。从1 9 7 3 年到1 9 7 8 年，日本成功地组织了动态路径诱导系统的实验。从2 0 世纪8 0 年代中期到9 0 年代中期的1 0 年时间，相继完成了路车间通信系统( R A C S ) 、先进的车辆交通信息控制系统( A M T I C S ) 、交通信息通信系统( T I C S ) 、宽区域旅行信息系统、超智能车辆系统、安全车辆系统及新交通管理系统等方面的研究。1 9 9 4 年1 月成立了V E R T I
12、S ( V e h i c l eR o a da n dT r a f f i cI n t e l l i g e n c eS o c i e t y ) 协会，1 9 9 5 年7 月A M T I C S 和R A C S 结合成立了V I C S ( V e h i c l eI n f o r m a t i o na n dC o m m u n i c a t i o nS o c i e t y ) 中心。1 9 9 6 年4 月V I C S首先在首都圈内提供服务，而后推向大阪、名古屋等地，1 9 9 8 年向全国推进。日本的V I C S 是I T S 实用化的第一步，
13、居于世界领先水平。同期进行的研究还有先进的安全车辆系统( A d v a n c e dS a f e t yV e h i c l e ，A S V ) 、先进的道路交通系统( A d v a n c e dR o a dT r a f f i cS y s t c m ，A R T S ) 以及由日本警察厅发起的通用交通管理系统( U n i v e r s a lT r a f f i eM a n a g e m e n tS y s t e m ，U T M S ) 。其中U T M S 旨在建立具有交通数据采集、动态路径诱导、车辆运行控制、公交优先、环境保护功能的综合交通控制系统。
14、1 9 9 6 年7 月，日本警察厅、通产省、邮政电信省和建设省共同发起了智能交通系统综合促进组织( C o m p r e h e n s i v eO r g a n i z a t i o nf o rt h eP m m o f i o no fI n t e l l i g e n tT r a n s p o r t a t i o nS y s t e m s ) ，将所有应用项目和发展计划综合在一起，提出了“智能车，智能路，智能枢纽( S m a r t - e a r S m a r t - w a y S m a r t - g a t e w a y ) ”的概念，期望推
15、动先进的交通管理系统、不停车道路电子收费系统、安全驾驶系统、实时动态交通引导系统等在内的核心技术发展日本国土部和运输部2 0 0 3 年在I T S 方面的措施主要有：应用信息技术实现人、车、路三者问更好的通信，从而使交通运输更加安全、舒适，积极促进电子收费系统的广泛使用；提高道路和公共交通方面的研究效率，重点在公交的定位和到达时间预测；促进能够实现电子收费路车间通信、停车设备管理、车载显示导航系统等功能的一体化设备开发；为了提高道路交通管理水平，通过促进光纤使用和地理信息系统开发来刺激经济发展；为了能够对吉林大学硕士学位论文道路问题和灾难反应迅速，应用传感器系统等信息技术用于流线型道路管理。
16、( 2 ) 美国I T S 的发展【6 12 0 世纪6 0 年代末期，美国联邦公路局提出了一种电子路径引导系统( E l e c t r o n i cR o u t eG u i d a n c eS y s t e m ，E R G S ) ，这是一种具有无线路径引导功能的导航系统，用于控制和疏导交通，该系统被认为美国I T S 的开始。在传统的交通系统中，车辆和道路、交通控制和监视是单独运作的。在I T S 中，车辆和道路之间需要双向交换信息，车、路集成为一体，此时的交通系统为I n t e g r a t e dV e h i c l e H i g h w a yS y s t e m s 。随着人工智能在计算机系统中的应用，I n t e g r a t e dV e h i c l e H i g h w a yS y s t e m s 变为I n t e l l i g e n tV e h i c l e H i g h w a yS y s t e m s 。1
