基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通管理系統(tǒng)

1、基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通管理系統(tǒng) 世界衛(wèi)生組織最新發(fā)布全球首份道路安全全球現(xiàn)狀報告，調(diào)查顯示全球 每年有127萬人死于道路交通事故，其中46%都是行人、自行車或者摩托車 駕駛者。死于交通事故者，中國最多。 該報告對全球178個國家的交通意外數(shù)字進行了分析，覆蓋面達全球人口的 98%，是首份全球性的道路安全評估報告。報告中指出，全球三分之二的死 亡數(shù)字來自10個國家，按照數(shù)量依次為中國、印度、尼日利亞、美國、巴基 斯坦、印尼、俄羅斯、巴西、埃及和埃塞俄比亞。 【星島網(wǎng)訊】統(tǒng)計指出，中國汽車數(shù)量占全世界1.9%，但汽車交通死亡事故 占全球15%，一年車禍死亡人數(shù)超過十萬人。 國務院發(fā)展研究中心產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟

2、研究部部長馮飛指出:與國際上發(fā)達國家相比， 中國的交通事故死亡在絕對數(shù)值上是日本的十三點四倍、德國的十八點四倍; 在相對數(shù)值的萬車死亡人數(shù)上是德國的九點五倍、日本的十二點二倍?？紤] 汽車在中國機動車保有量所占的比例，中國單輛汽車造成的死亡人數(shù)比萬車 死亡率的反應情況更為嚴重。 他指出，在二二年以前，中國的機動車保有量除了農(nóng)用車外，均呈現(xiàn)快速 增長的趨勢，所以中國的道路交通在未來幾十年內(nèi)都將承受巨大的壓力。 每一輛汽車，都是流動的棺 材 每一個司機，都是潛在的殺 手 每一個時辰，都是悲慘的忌 日 每一條公路，都鏈接陰曹地 府 這就是汽車文明的功績 這就是四個現(xiàn)代化的墳墓 中國每年因車禍死亡人數(shù)2

3、0 萬人 這意味著- 中國每年有20萬個家庭遭受 滅頂之災 中國道路每年新增20萬個孤 魂野鬼 智能交通管理系統(tǒng)（ITMS） 隨著高新技術(shù)的發(fā)展和應用，道路交通管理領(lǐng)域正發(fā)生一場深刻的變革。智 能交通系統(tǒng)在全球范圍內(nèi)的興起，從根本上改變了傳統(tǒng)交通控制的思想觀念， 傳統(tǒng)的經(jīng)驗型交通管理模式已經(jīng)無法適應新時期道路交通發(fā)展的需求。道路 交通管理正在從以靜態(tài)管理為主的模式向著以動態(tài)管理為主、動靜態(tài)管理相 結(jié)合進行網(wǎng)絡化、智能化管理的方向發(fā)展，對道路交通流進行整體優(yōu)化、全 面控制、主動誘導的先進交通控制技術(shù)和管理方法在現(xiàn)實中逐步得以實施。 智能交通管理系統(tǒng)（Intelligent Transportat

4、ion Management System， ITMS）是通過先進的交通信息采集技術(shù)、數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)、電子控制技術(shù) 和計算機處理技術(shù)等，把采集到的各種道路交通信息和各種交通服務信息傳 輸?shù)浇煌刂浦行?，交通控制中心對交通信息采集系統(tǒng)所獲得的實時交通信 息進行分析、處理，并利用交通控制管理優(yōu)化模型進行交通控制策略、交通 組織管理措施的優(yōu)化，交通信息分析、處理和優(yōu)化后的交通控制方案和交通 服務信息等內(nèi)容通過數(shù)據(jù)通信傳輸設備分別傳輸給各種交通控制設備和交通 系統(tǒng)的各類用戶，以實現(xiàn)對道路交通的優(yōu)化控制，為各類用戶提供全面的交 通信息服務。 物聯(lián)網(wǎng)在智能交通管理系統(tǒng)中的應用 課題研究的意義 最近幾年，

5、交通運輸業(yè)帶來的能耗、 污染以及擁堵問題日益嚴重，極大地制 約了我國經(jīng)濟 的發(fā)展，發(fā)展智能交通是解決思路之一。智能交通能 夠提高道路使用效率，使交通堵塞減少約60%，使短 途運輸效率提高近70%，使現(xiàn)有道路的通行能力提高 兩至三倍。車輛在智能交通體系內(nèi)行駛，停車次數(shù)可 以減少30%，行車時間減少13%45%，車輛的使用 效率能夠提高50%以上。 智能交通能夠大幅降低汽 車能耗。通過智能交通控制，由于平均車速的提高帶 來了燃料消耗量的減少和排出廢氣量的減少，汽車油 耗也可由此降低15%。以中國7000萬輛汽車保有量測 算，每年可減小約2500萬噸汽油的消耗，占了每年成 品油進口量的一半以上。同時

6、，交通的順暢將大幅度 減少車輛在路上的停滯時間，使得汽車尾氣的排放大 大減少，從而改善空氣質(zhì)量。據(jù)測算，全國汽車發(fā)動 機空轉(zhuǎn)的時間每減少1分鐘，就可減少1000噸汽油轉(zhuǎn) 化的廢氣排放。推動智能交通，可使中國溫室氣體的 排放量減少25%30%。 智能交通能夠有效減少交 通事故。國內(nèi)每年僅交通事故一項造成的傷殘人數(shù)就 達50多萬，死亡人數(shù)10多萬。智能交通技術(shù)能夠有效 減少交通事故的發(fā)生，可使每年因交通事故造成的死 亡人數(shù)下降30%70%。 我國智能交通系統(tǒng)專家委員會在2003年出版的中國智能運輸系統(tǒng)體系框架中界定了我國智能交通系統(tǒng) 的服務領(lǐng)域，其中之一就是智能交通管理系統(tǒng)。該書中指出了我國智能交

7、通管理系統(tǒng)的八大類總體服務： 1） 交通法規(guī)執(zhí)行管理：交通管理部門應用ITMS技術(shù)執(zhí)行交通法規(guī)，及時準 確地收集到違反交通法規(guī)事件 的信息，在不影響正常交通運行的前提下自動或人工執(zhí)行相應的處理措施。 （2） 交通規(guī)劃支持：向交通規(guī)劃者提供有關(guān)路網(wǎng)交通流和交通需求的數(shù)據(jù)（當 前的和歷史的），并提供 實現(xiàn)路網(wǎng)交通規(guī)劃計算、評估以及仿真的有效手段，從而得到路網(wǎng)交通流分配的優(yōu)化策略。 （3） 公交規(guī)劃與管理：利用城市地理和人口分布信息，合理設計和優(yōu)化公交運 營線路，并協(xié)助制定調(diào)度 規(guī)劃和經(jīng)營計劃，為實際運營的線路進行效能分析，根據(jù)交通狀況完成公交優(yōu)先服務。 （4） 基礎設施的維護管理：應用ITMS技術(shù)

8、來進行道路、通信及機電系統(tǒng)等交 通基礎設施的維護管理，能 夠收集并統(tǒng)計交通基礎設施的管理維護數(shù)據(jù)，在此基礎上產(chǎn)生并實施相應的管理維護計劃。 （5） 交通控制：通過使用ITMS技術(shù)來管理和控制交通流，以達到使道路網(wǎng)絡 交通流運行穩(wěn)定的要求。 （6） 需求管理：該服務為影響出行需求而制訂和實現(xiàn)各種管理和控制策略，這 些策略影響不同交通方式 的總體需求，主要通過價格策略、地區(qū)訪問控制和控制區(qū)域出入來實現(xiàn)。 （7） 緊急事件管理：該服務是利用現(xiàn)代通信、檢測及圖像識別技術(shù)，對城市道 路交通中的偶發(fā)事件（如 交通事故、車輛拋錨、貨物掉落、自然災害等）等進行檢測和預報，獲取事件發(fā)生的位置、事件的性質(zhì)和 類型

9、以及當前的交通狀況等實時信息，通過公安部門、消防部門及醫(yī)療救護部門等機構(gòu)間的協(xié)調(diào)與合作， 對事件進行有效的處理以減少事件對公路交通的影響時間，把損失降低到最低限度。 （8） 交通信息發(fā)布與誘導：在關(guān)鍵基礎理論研究的前提下，結(jié)合先進的通信、 電子、多媒體和計算機網(wǎng) 絡等技術(shù)，為出行者提供道路交通系統(tǒng)、公共交通系統(tǒng)及其他與出行有關(guān)的重要信息，其中包括出行前信 息、行駛中駕駛員信息、在途公共交通信息，個性化信息和路徑誘導及導航信息等，達到減少出行者出行 時間和延誤、降低事故發(fā)生率和死亡率、減少尾氣排放、提高交通系統(tǒng)整體運行效率的目的。 通過智能交通管理系統(tǒng)的建設，交通管理者們可以利用多 媒體技術(shù)、網(wǎng)

10、絡技術(shù)、衛(wèi)星定位技術(shù)等現(xiàn)代化的管理手段， 實時、準確、全面地掌握當前交通狀況，預測交通流動向， 制定合理的交通誘導方案，實現(xiàn)快速反應，準確、及時地 處理交通突發(fā)事件，提前消除交通隱患。增強城市交通管 理部門對城市交通的管控能力，改變城市交通管理的科學 化、現(xiàn)代化水平，城市交通系統(tǒng)的整體性能將得到根本改 善。 北京奧運智能交通管理系統(tǒng)建設與應用 廣州智能交通管理指揮系統(tǒng)顯示核心VTRON 數(shù)字拼接墻 緊急事件處理 利用RFID技術(shù)、檢測及圖像識別技術(shù)，對城市道路中的交通事故等偶 爾事件進行檢測，檢測出之后對系統(tǒng)進行報警，然后利用基于RFID的 定位技術(shù)對事件發(fā)生地點進行定位，通知有關(guān)部門派遣救援

11、車輛。 當救援車輛接受派遣，前往事發(fā)地點時，利用RFID對該特定車輛的識 別，系統(tǒng)開始對救援車輛的運行進行管理。交通控制中心計算機計算 最短行駛路徑，使得通過此路徑的救援車輛將以最短時間到達出事地 點。在這條路徑設置有基站，當車輛通過時路徑信息將會被基站接收， 然后傳輸回數(shù)據(jù)中心。最后，在救援車輛通過的線路上，可以采用信 號優(yōu)先控制，所有交叉口的綠燈時間調(diào)整至最大，保證救援車輛優(yōu)先 通過，從而使救援車輛以最快的速度到達出事地點。同時，系統(tǒng)可以 向十字路口的車輛和行人發(fā)出警報，告訴他們緊急車輛即將到達。此 外，交通信息中心通過網(wǎng)絡系統(tǒng)可以向其他車輛提供事件地點及其周 圍的交通信息。 通過此系統(tǒng)，

12、可以提高人員的搶救率和犯罪事件的逮捕率，而且減少 了在十字路口由于緊急車輛緊急沖向事故現(xiàn)場而引發(fā)的交通事故。 關(guān)鍵技術(shù) 城市交通領(lǐng)域?qū)Ｓ肦FID標簽 基站分布網(wǎng)絡的優(yōu)化 多傳感深度融合的系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù) 交通信息深度挖掘 RFID在交通管理中的應用 兩個非常著名的例子就是美國東海岸的E-ZPass和伊利諾 伊州的I-Pass（Devlin，2005）。兩種設備都是電子收費 器，用來進行道路使用費用支付。與支付現(xiàn)金可能需要排 隊不同，這種設備允許司機更快地通過收費點而幾乎不需 要長時間的排隊。這種設備應用了RFID技術(shù)。車輛的通過 被遠距離掃描，然后費用就從車主的賬戶中扣除了。這是 RFID技術(shù)

13、在交通管理領(lǐng)域提高中心區(qū)域交通效率方面的一 種應用。 限制因素 這種新技術(shù)的最大限制就是隱私問題。為了構(gòu)建一個有效的系統(tǒng)，私 人的信息必須在系統(tǒng)中傳送。評論者把這項技術(shù)比作一個“老大哥” 控制系統(tǒng)。一輛特定的車能夠被準確定位使得這項技術(shù)難逃評論者的 批評，因為這涉及隱私保護的問題。盡管受到批評，如果這項以合法、 可行的方式引進，將會帶來很多利益。機動車必須被告知他們的行動 可能被追蹤，這個系統(tǒng)的使用和效益必須被清楚地解釋以盡可能避免 批評和訴訟。引進該系統(tǒng)的行業(yè)標準必須建立以保證在全球范圍內(nèi)可 以統(tǒng)一運行。 另外一個限制因素是技術(shù)方案。這項工作試圖引進新的理念，打造未 來的交通管理系統(tǒng)。然而，

14、目前并沒有成熟的技術(shù)方案。我們需要一 個可能的技術(shù)方案的原始框架。然而，一套完整的技術(shù)方案必須經(jīng)過 仔細研究以滿足成本和安全要求。全球交通管理領(lǐng)域的工程師和專家 必須建立標準以獲得最好的結(jié)果。未來的研究應該有助于獲得這項技 術(shù)的所有益處，并以一種合乎道德的方案來處理隱私問題。 RFID安全與隱私威脅 (1)嗅探。任何對應的閱讀設備都可能讀取標簽信息，閱讀行為無需標 簽負荷知曉，并且可以遠距離發(fā)生。 (2) 跟蹤。閱讀器在特定地點可記錄獨特的可視標簽識別器，然后與 個人身份相聯(lián)系。 (3 )應答攻擊。攻擊者使用應答設備攔截、轉(zhuǎn)發(fā)RRD查詢2。 (4) 拒絕服務。Denialfoservice(D

15、oS)阻止RFID系統(tǒng)正常工作，如信 令擁塞會阻止射頻波與標簽之間的通信。 (5)如果你穿戴的衣物或攜帶的物品里帶有內(nèi)嵌的標簽，毫無 疑問，無論在哪里你都可以被追蹤。該技術(shù)可以秘密地對同一個人從 多角度采集數(shù)據(jù)；可以跟蹤一個人在公共場所（包括機場、火車站、 商店）的各種活動；通過商店里設置的監(jiān)視裝置對消費者行為實施監(jiān) 控；可以看到消費者衣服的細節(jié)以及其穿戴附屬物，甚至顧客衣袋里 裝了什么樣的藥品都一覽無余。這些都是技術(shù)可能造成對消 費者個人隱私的侵犯問題。 (6)定位威脅。在具體定位時，地址轉(zhuǎn)化閱讀器會產(chǎn)生2種隱私威脅:首 先，攜帶電子標簽的用戶可能被監(jiān)視而暴露所在位置;其次，帶有標簽 的物體

16、位置 不管攜帶者是誰，都容易暴露。 RFID系統(tǒng)的安全缺陷 RFID入侵還沒有“正式發(fā)生”，人們習慣認為能量受限的標簽可使其裝置免 于這種攻擊，而對RFID技術(shù)成功實現(xiàn)的渴望抑制了任何對此觀念的憂慮，但 這只是一個如意算盤，RFID系統(tǒng)的特點使其更容易受到惡意軟件的攻擊。 (1) 資源代碼多。標簽能量受限，與生俱來復雜度不可能太高，但后臺中間件 系統(tǒng)可能包含大量源代碼。若代碼的平均錯誤率在0。5%一1.5%之間，中間 件就很可能存在大量人侵漏洞。雖然有些中間件系統(tǒng)源代碼不多，卻缺乏有 效的檢測機制。 (2) 通用的協(xié)議與設施。在當前因特網(wǎng)體系上開發(fā)可升級的、成本合理的中間 件系統(tǒng)，但利用因特網(wǎng)

17、協(xié)議使中間件系統(tǒng)繼承了額外的包袱，如脆弱的安全 性。 (3) 后臺數(shù)據(jù)庫。FRDI需要自動數(shù)據(jù)收集。為滿足更大的應用需求，必須能 儲存并查詢收集到的標簽信息，數(shù)據(jù)庫成為絕大部分RFID系統(tǒng)最重要的組成 部分，可惜數(shù)據(jù)庫有很多安全漏洞，并且不同數(shù)據(jù)庫的安全漏洞也不盡相同。 (4) 數(shù)據(jù)價值高。RFID信息總是帶有經(jīng)濟或隱私特征，甚至對國家安全至關(guān) 重要(如數(shù)字護照中的數(shù)據(jù))。與一般的計算機攻擊相比，攻擊中間件系統(tǒng)會產(chǎn) 生更大損失，因為它除了能破壞后臺IT系統(tǒng)，還可能破壞帶標簽的真實世界 中的物體。 (5) 安全意識不夠。當無人意識到惡意軟件的危害時，RFID系統(tǒng)更加脆弱， 這也使其成為黑客樂于攻擊的目標，特別是離線系統(tǒng)，中間件系統(tǒng)開發(fā)商必 須要考慮到系統(tǒng)安全問題。 隱私問題的解決方案 關(guān)于這個想法的一個重要部分就是如何解決涉及隱私的問題。使用 RFID帶來的隱私保