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1、编著 曲大义 陈秀锋 魏金丽,第一节 智能交通系统的概念和特征,智能交通系统(Intelligent Transportation Systems，ITS )是当代信息社会的产物，它的产生极大地提高了人们的出行效率和安全性，也提高了社会效益。由于交通智能是模拟人类智能的，因此又可称它为模拟交通智能。智能交通系统的含义有广义和狭义之分。广义的智能交通系统应该包括交通系统的规划、设计、实施与运行管理都实现智能化；而狭义的智能交通系统则主要指交通运输系统的管理与组织的智能化。其实质上就是利用高新技术对传统的交通运输系统进行改造而形成的一种信息化、智能化、社会化的新型现代交通系统。,第一节 智能交通系
2、统的概念和特征,1)智能交通运输系统的形成源于知识工程，通过知识工程进行科学、技术和方法的综合，解决知识的获取、形式化和计算机实现。 2)智能交通系统的功能至少应具有判断能力、推理能力和学习能力，并应具有辅助决策的作用。 3)智能交通系统的结构上应由机器感知、机器学习、机器识别、知识库和模型库等部分组成。,第二节 智能交通系统的开发领域,1.居民出行智能信息系统与货物运输需求智能诱导系统 2.运输组织智能化系统 3.综合交通枢纽协调、疏导信息服务 4.先进的交通管理系统 5.实时诱导系统 6.车辆运营智能调度系统 7.智能公共交通系统 8.智能货物配载系统 9.先进的车辆控制和安全系统,1.居
3、民出行智能信息系统与货物运输需求智能诱导系统,居民出行智能信息系统是在建立居民出行数据库的基础上，对居民出行结构、出行方式的选择进行智能化的诱导，包括出行动态演示系统、出行方案决策支持系统等。货物运输需求智能诱导系统包括建立货物运输数据库、货物运输方式选择、货物运输结构、货物运输方案决策支持系统等。,2.运输组织智能化系统,运输组织智能化系统是在客货运输数据库的基础上，智能化编制列车运行图和运输组织方案，并动态自动化调整组织方案的系统。组织方案是在列车运行图的基础上制订的，并结合线路运输能力合理地进行调整。,3.综合交通枢纽协调、疏导信息服务,给枢纽用户提供各种运输工具(包括铁路、公路、水运、
4、航空以及城市交通等)静态的出行信息(车次、航班、线路、时刻表、客票等)、货运信息(运价、车次、货物、班轮配载中心等)，同时还提供动态交通信息，包括车、货流量，运行速度，车船定位及时刻表的变动等，同时还提供最优出行或换乘模式、时间等供用户选择。,4.先进的交通管理系统,先进的交通管理系统(Advanced Traffic Management System, ATMS)的主要特征是系统的高集成化。它利用先进的通信、计算机、自动控制、视频监控技术，按照系统工程的原理进行系统的集成，通过计算机网络系统，实现对交通的实时控制与指挥管理。 目前，ATMS研究的主要方向有以下几个方面： 1)城市道路中心式
5、的交通信号控制系统。 2)高速公路管理系统。 3)事故管理系统。 4)车辆排放检测和管理。,5.实时诱导系统,实时诱导系统以驾驶人为服务对象，其技术手段有多种，如通过值班室、办公室及家庭计算机终端、线路等信息传播手段，向驾驶人提供当前的道路交通状况、列车和车辆位置、行驶信息以及天气变化，通过自动导驶系统(Pathfinds)，使对道路环境陌生的驾驶人往来自如，列车和汽车会自动选择最佳路线驶向预定目的地，而自动路径诱导系统(Route Guidance)则根据控制中心发出的阻塞、事故和路况等实时信息，“诱导”列车、汽车始终行驶在最佳路线上。,6.车辆运营智能调度系统,车辆运营智能调度系统是专为运
6、输企业提高盈利而开发的智能型运营管理系统，目的在于提高车辆的利用效率。企业的车辆调度中心通过卫星和路边信号装置，并通过车辆自动定位、识别和称重等设备，对运营车辆进行调度管理。,7.智能公共交通系统,智能公共交通系统(Inteligent Public Transportation Systems)通过信息技术落实公共交通优先发展的战略，实现公共交通在城市客运交通中占有较大的运量比例，达到城市土地空间资源、能源的高效利用。它依据公路自身采集的信息、信息网及线路上反馈的交通流状况，进行调度，使系统保持最佳状态，并保证交通安全畅通。智能公共交通系统包括车辆定位和跟踪系统、语音和数据传输系统、安全监视
7、与报警系统、车辆运行调度系统、为用户提供各种服务的信息系统及各项自动化系统等。 智能公共交通系统的主要服务功能包括： 1)公共运输辅助管理。 2)公共运输信息服务。,8.智能货物配载系统,智能货物配载系统根据货主和用户的要求，对运输货物的车辆、船舶、飞机进行合理装载，并根据用户的要求组织发送，确保用户的实时需要。该系统对货主、货场、仓库、车辆、列车编组运行、航班调度、卸货送到用户的全过程进行智能化管理。目前，我国深圳盐田港已使用这种系统。,9.先进的车辆控制和安全系统,该系统应用先进的传感、通信和自动控制系统，给驾驶人提供各种形式的碰撞和安全保障措施。整个系统可分为7个子系统： 1)纵向避撞子
8、系统。 2)侧向避撞子系统。 3)交叉口避撞子系统。 4)视觉强化避撞子系统。 5)事故前乘员安全保护子系统。 6)危险预警子系统。 7)自动公路子系统。,第三节 智能交通系统发展的理论基础,一、信息论与信息技术 二、通信技术 三、计算机管理技术与计算机网络 四、GPS和GIS技术 五、控制理论与技术,一、信息论与信息技术,狭义信息论主要研究有关通信的问题，属于物理学科的范畴。由于控制论中指出了在动物和机器中的通信和控制有着共同的规律，所以狭义信息论很快就发展为广义信息论。广义信息论的研究除了通信外，还包括心理学、语言学、遗传学、神经生理学等方面的内容。信息论成了探索生物世界和物理世界共同规律
9、的一门综合性新科学，并且很快扩展到社会科学领域。,二、通信技术,1.多媒体通信 2.计算机通信网络 3.个人通信 4.数字图像通信 5.移动卫星通信 6.程控交换,1.多媒体通信,它是指人与人、人与机器、机器与机器之间互通信息的技术。现代通信已将表示和传播信息的载体(或称媒体)发展成为多种多样，如语言、文字、数据、图像等，这种通信方式称为多媒体通信。当前多媒体通信是利用计算机网和数字通信网技术对多媒体上信息进行处理和控制的，这种系统称为多媒体系统。,2.计算机通信网络,建立这种网络主要是为了传输数据信息，即将远方的数据终端设备与计算机相连接，进行信息处理与资源共享。与一般通信相比，这种通信网具
10、有容量大、速度快、远程且面广的优点，要求用户具有个人计算机等联网所需设备。,3.个人通信,其通信方式不是“通信到户”，而是“通信到人”，可实现语言、数据、视频等各种通信业务。这种通信称为个人通信(Personal Communication，PC)，它既可为移动的，也可为固定的。,4.数字图像通信,数字图像通信与语音通信(即电话)相比，信息量大得多，因此传输信道要宽得多。近年来已发展成熟的数字图像压缩技术解决了传输模拟图像所遇到的问题，即减少了传输信道的带宽。当前，数字图像通信又促使电视、通信、计算机结亲，孕育了多媒体技术。图像、语言、数据、文字综合在一起，形成了一个完整的信息世界，帮助人们超
11、越空间的限制。,5.移动卫星通信,移动卫星通信通常是指利用卫星中继站实现地面、空中、海上的移动用户间或移动用户与固定用户间的相互通信，较早成功的移动卫星系统是国际海事卫星系统。该系统自1979年投入使用以来，服务范围已逐步扩展到空中和陆地。,6.程控交换,图1-1 ITS通信系统示意图,三、计算机管理技术与计算机网络,1.计算机管理技术 2.计算机网络技术,1.计算机管理技术,(1)计算机管理的初级阶段(第一代) 计算机管理的初级阶段出现在20世纪5060年代，以电子数据处理(Electronic Data Processing，EDP)和事务处理系统(Transaction Processi
12、ng System，TPS)为代表，主要进行工资管理、数据统计、账目计算、报表登记等数据处理和事务信息服务。 (2)计算机管理开发阶段(第二代) 20世纪6070年代，以管理信息系统(Management Information System，MIS)和办公自动化系统(Office Automation System，OAS)或办公信息系统(Office Information System，OIS)为代表。,1.计算机管理技术,(3)计算机管理的提高阶段(第三代) 20世纪7080年代，以决策支持系统(Decision Support System，DSS)为代表，主要面向高层次、战略性、大
13、范围的管理决策，应用决策分析方法、数据库、模型库和人机交互技术，求解非结构化、未结构化的信息处理问题，以弥补MIS和OAS的不足，进一步提高计算机管理水平。,(1)计算机管理的初级阶段(第一代),1)单项性，通常是单项数据处理任务的专用计算机程序。 2)使用范围较小，主要运用在商业、银行、仓库管理等部门低层次的管理事务信息处理和辅助服务工作。,(2)计算机管理开发阶段(第二代),1)中层次。 2)综合性。 3)高技术。 4)结构化。,(3)计算机管理的提高阶段(第三代),20世纪7080年代，以决策支持系统(Decision Support System，DSS)为代表，主要面向高层次、战略性
14、、大范围的管理决策，应用决策分析方法、数据库、模型库和人机交互技术，求解非结构化、未结构化的信息处理问题，以弥补MIS和OAS的不足，进一步提高计算机管理水平。,2.计算机网络技术,(1)第一阶段是面向终端的计算机网络 这一阶段出现在20世纪50年代。 (2)第二阶段是资源共享网络的产生 20世纪60年代末，出现了多台分散的计算机经通信网络互联而形成的网络系统，即所谓的计算机网络。 (3)第三阶段是局域网络和OSI/RM的出现 1973年，Robert和David提出了Ethernet，它是一种总线型的局域网。,四、GPS和GIS技术,1.GPS技术 2.GIS技术,1.GPS技术,图1-2
15、GPS卫星分布图,2.GIS技术,GIS(Geographic Information System)技术，即地理信息系统，是用来描述现实世界中地理在空间上的分布及其属性的一个信息系统。它利用计算机建立地理数据库，将地理环境的各种要素包括地理空间分布状况和所具有的属性资料，进行数字存储，利用计算机分析和处理功能，建立起一套有效的数据管理系统。系统通过对多要素的综合分析，可以方便迅速地获取信息，满足应用研究的需要，并能以图形和数字元两种方式来表示结果。,五、控制理论与技术,1.经典控制论 2.现代控制论,1.经典控制论,自1948年以来，控制论自身的发展相当迅速，从经典理论到现代控制论，并发展到
16、大系统理论。经典控制理论是初期理论，这一时期大约在20世纪4050年代。该理论主要用于单输入和单输出的线性常系数系统(或线性定常系统)。经典控制理论对线性定常系统动态系统的研究，常常采用传递函数来描述系统的输入和输出之间的关系。,2.现代控制论,(1)集中控制 所谓集中控制方式就是由中央控制室对被控制过程或对象进行集中控制。 (2)分散控制 如果一些系统缺乏集中全部信息的条件，或缺乏集中计算的能力，就不宜采用集中控制方式而宜采用分散控制的方式。 (3)多级递阶控制 多级递阶控制是一种既能兼顾集中控制方式和分散控制方式的优点，又能克服两种控制方式缺点的新型控制方式。,第四节 智能交通系统的发展概况,一、智能交通系统的研究与开发 二、我国研究开发ITS要解决的问题,一、智能交通系统的研究与开发,(1)交通诱导 这是先进的驾驶员信息系统(ADIS)的核心技术，旨在以实时交通诱导的结果，诱导交通。 (2)交通信息系统 自1992年3月起，在佛罗里达州对100辆汽车进行车载通信和导驶设备试验，耗资802万美元，历时1年。 (3)重车电子牌照 这是先进的交通管理系统(ATMS)中的
