第3節(jié) 智能交通系統(tǒng)發(fā)展理論基礎(chǔ)

1、第三節(jié)智能交通系統(tǒng)發(fā)展的理論基礎(chǔ)機(jī)械工業(yè)出版社理論基礎(chǔ)ITS理論與多學(xué)科息息相關(guān)，涉及通信、信息、計(jì)算機(jī)軟件、人工智能、管理科學(xué)、行為科學(xué)、控制科學(xué)、交通運(yùn)輸以及系統(tǒng)科學(xué)等，這些學(xué)科構(gòu)成其發(fā)展的理論基礎(chǔ)。一般來說，只要能面向計(jì)算機(jī)，并且給組織管理人員提供輔助決策功能，ITS都可轉(zhuǎn)換為運(yùn)輸組織管理與經(jīng)營決策服務(wù)。領(lǐng)域CONTENTS信息論與信息技術(shù)通信技術(shù)計(jì)算機(jī)管理技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)GPS和GIS技術(shù)控制理論與技術(shù)壹信息論與信息技術(shù)PART ONE1狹義信息論研究除通信處，還包括心理學(xué)、語文學(xué)、遺傳學(xué)、神經(jīng)學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)等 方面的內(nèi)容。2廣義信息論主要研究有關(guān)通信的問題，屬于物理學(xué)科的范疇。3信息

2、技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的獲取、識(shí)別、發(fā)送、顯示、變換、傳輸、處理、存儲(chǔ)、提取、控制等 作業(yè)所需要的工具設(shè)備以及有關(guān)的技能和方法的總稱。有了信息論的指導(dǎo)，信息技術(shù)從定性走向了定量，從經(jīng)驗(yàn)走向了科學(xué)。智能交通系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)是與交通運(yùn)輸相關(guān)的信息采集、傳輸、加工、顯示相關(guān)技術(shù)和設(shè)施。信息論與信息技術(shù)是智能交通系統(tǒng)發(fā)展的重要基礎(chǔ)?？朔祟惖淖陨淼母杏X器官來信息的局限性，借助物質(zhì)手段擴(kuò)大獲取信息的范圍、精度和各類，即產(chǎn)生了信息技術(shù)。信息的感測技術(shù)和顯示技術(shù)是信息技術(shù)的重要組成部分。信息獲取技術(shù)信息獲取技術(shù)還包括傳感技術(shù)信息獲取技術(shù)還包括傳感技術(shù)傳感器包括熱敏傳感器、聲敏傳感器、光傳感器包括熱敏傳感器、聲敏傳感器、

3、光傳感器壓力傳感器以及各種智能傳感器，傳感器壓力傳感器以及各種智能傳感器，構(gòu)成現(xiàn)代技術(shù)的重要分支構(gòu)成現(xiàn)代技術(shù)的重要分支傳感技術(shù)。傳感技術(shù)。傳感原理是指在傳感呂工作過程傳感原理是指在傳感呂工作過程 所依據(jù)的所依據(jù)的物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和生物反應(yīng)機(jī)理。物理效應(yīng)、化學(xué)效應(yīng)和生物反應(yīng)機(jī)理。遙感遙測技術(shù)特點(diǎn)：不與控制目標(biāo)接觸，遙感遙測技術(shù)特點(diǎn)：不與控制目標(biāo)接觸，遠(yuǎn)距離感知控制目標(biāo)的性質(zhì)。遠(yuǎn)距離感知控制目標(biāo)的性質(zhì)。另一途徑將另一途徑將航天技術(shù)與遙感技術(shù)結(jié)合起來，從衛(wèi)星上航天技術(shù)與遙感技術(shù)結(jié)合起來，從衛(wèi)星上遙測地球。遙測地球。指對(duì)人的操作人員的顯示，把儀器的測量結(jié)果，用人的感官能感受的信號(hào)開工顯示出來，以便

4、操作人員正確而及時(shí)地采取控制措施，完成自己的信息作業(yè)。信息顯示技術(shù)記錄信號(hào)發(fā)送顯示三方面貳通信技術(shù)PART TWO任何通信系統(tǒng)都是由發(fā)射機(jī)、接收機(jī)和信道三個(gè)基本部分組成。人類在生產(chǎn)活動(dòng)中將帶有信息的信號(hào)，通過某種系統(tǒng)由發(fā)送者傳送給接收者，這種信息的傳輸過程就是通信。計(jì)算機(jī)通信多媒體通信數(shù)字圖像通信個(gè)人通信程控交換移動(dòng)位星通信現(xiàn)代通信內(nèi)容多媒體通信它是指人與人、人與機(jī)器、機(jī)器 與機(jī)器之間互通信息的技術(shù)?，F(xiàn)代通信已將表示和傳播信息的載體發(fā)展為多種多樣，如語言、文字、數(shù)據(jù)、圖像等，這種通信稱為多媒體通信。計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)建立這種網(wǎng)絡(luò)主要是為了傳輸數(shù)據(jù)信息，即將遠(yuǎn)方的數(shù)據(jù)終端設(shè)備與計(jì)算機(jī)相連接，進(jìn)行信息

5、處理與資源共享。個(gè)人通信其通信方式不是“通信到戶”，而是“通信到人”，可實(shí)現(xiàn)語言、數(shù)據(jù)、視頻等各種通信業(yè)務(wù)。既可以是移動(dòng)的，也可以是固定的。數(shù)字圖像通信與語音通信相比，信息量大得多，因此傳輸信道要寬得多，近年來已發(fā)展成熟的數(shù)字圖像壓縮技術(shù)解決了傳輸模擬圖像所遇到的問題，即減少了傳輸信道的帶寬。移動(dòng)衛(wèi)星通信移動(dòng)衛(wèi)星通信甬利用衛(wèi)星中繼站實(shí)現(xiàn)地面、空中、海上的移動(dòng)用戶間或移動(dòng)用戶與固定用戶間的相互通信，較早成功的移動(dòng)衛(wèi)星系統(tǒng)是國際海事衛(wèi)星系統(tǒng)。程控交換程控交換是指由程序控制的信息交換，這是一項(xiàng)信息交換和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的信息交換新技術(shù)，包括電話交換、報(bào)文交換和分機(jī)交換三種基本形式。智能交通系統(tǒng)交通控

6、制PART FOUR交通狀況監(jiān)視交通信息采集系統(tǒng)信息發(fā)布通信程控交換PART FOURITS通信系統(tǒng)示意圖叁計(jì)算機(jī)管理技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)PART THREE1.計(jì)算機(jī)管理技術(shù)2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.計(jì)算機(jī)管理技術(shù)(1)計(jì)算機(jī)管理的初級(jí)階段(第一代)計(jì)算機(jī)管理的初級(jí)階段出現(xiàn)在20世紀(jì)5060年代，以電子數(shù)據(jù)處理(Electronic Data Processing，EDP)和事務(wù)處理系統(tǒng)(Transaction Processing System，TPS)為代表，主要進(jìn)行工資管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、賬目計(jì)算、報(bào)表登記等數(shù)據(jù)處理和事務(wù)信息服務(wù)。(2)計(jì)算機(jī)管理開發(fā)階段(第二代)20世紀(jì)6070年代，以管理信息

7、系統(tǒng)(Management Information System，MIS)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(Office Automation System，OAS)或辦公信息系統(tǒng)(Office Information System，OIS)為代表。1.計(jì)算機(jī)管理技術(shù)(3)計(jì)算機(jī)管理的提高階段(第三代)20世紀(jì)7080年代，以決策支持系統(tǒng)(Decision Support System，DSS)為代表，主要面向高層次、戰(zhàn)略性、大范圍的管理決策，應(yīng)用決策分析方法、數(shù)據(jù)庫、模型庫和人機(jī)交互技術(shù)，求解非結(jié)構(gòu)化、未結(jié)構(gòu)化的信息處理問題，以彌補(bǔ)MIS和OAS的不足，進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)管理水平。(1)計(jì)算機(jī)管理的初級(jí)階段(

8、第一代) 特點(diǎn)1)單項(xiàng)性，通常是單項(xiàng)數(shù)據(jù)處理任務(wù)的專用計(jì)算機(jī)程序。2)使用范圍較小，主要運(yùn)用在商業(yè)、銀行、倉庫管理等部門低層次的管理事務(wù)信息處理和輔助性服務(wù)工作。(2)計(jì)算機(jī)管理開發(fā)階段(第二代) 特點(diǎn)1)中層次。2)綜合性。3)高技術(shù)。4)結(jié)構(gòu)化。(3)計(jì)算機(jī)管理的提高階段(第三代) 特點(diǎn)20世紀(jì)7080年代，以決策支持系統(tǒng)(Decision Support System，DSS)為代表，主要面向高層次、戰(zhàn)略性、大范圍的管理決策，應(yīng)用決策分析方法、數(shù)據(jù)庫、模型庫和人機(jī)交互技術(shù)，求解非結(jié)構(gòu)化、未結(jié)構(gòu)化的信息處理問題，以彌補(bǔ)MIS和OAS的不足，進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)管理水平。2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)(1)

9、第一階段是面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)這一階段出現(xiàn)在20世紀(jì)50年代。(2)第二階段是資源共享網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生20世紀(jì)60年代末，出現(xiàn)了多臺(tái)分散的計(jì)算機(jī)經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)而形成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，即所謂的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。(3)第三階段是局域網(wǎng)絡(luò)和OSI/RM的出現(xiàn)1973年，Robert和David提出了Ethernet，它是一種總線型的局域網(wǎng)。肆GPS和GIS技術(shù)PART FOURGPS技術(shù)，即全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)技術(shù)，是利用分布是高空的多顆人造衛(wèi)星對(duì)地面上的目標(biāo)進(jìn)行測定并進(jìn)行定位和導(dǎo)航的技術(shù)，它用于對(duì)船舶和飛機(jī)及其它飛行物的導(dǎo)航、對(duì)地面目標(biāo)的精確定時(shí)和定位、地面和空中的交通管制以及空間和地面的災(zāi)害監(jiān)等。GPS技術(shù)GPS技術(shù)

10、GPS衛(wèi)星分布圖GPS系統(tǒng)主要由空間部分、地面部分和用戶部分組成。GIS技術(shù)GIS技術(shù)，即地理信息系統(tǒng)，是用來描述現(xiàn)實(shí)世界中地理在空間上的分布及其屬性的一個(gè)信息系統(tǒng)。它利用計(jì)算機(jī)建立地理數(shù)據(jù)庫，將地理環(huán)境的各種要素包括地理空間分布狀況和所具有的屬性資料，進(jìn)行數(shù)字存儲(chǔ)，利用計(jì)算機(jī)分析和處理功能，建立起一套有效的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。系統(tǒng)通過對(duì)多要素的綜合分析，可以方便迅速地獲取信息，滿足應(yīng)用研究的需要，并能以圖形和數(shù)字元兩種方式來表示結(jié)果。伍伍 控制理論與技術(shù)12經(jīng)典控制論現(xiàn)代控制論1.經(jīng)典控制論自1948年以來，控制論自身的發(fā)展相當(dāng)迅速，從經(jīng)典理論到現(xiàn)代控制論，并發(fā)展到大系統(tǒng)理論。經(jīng)典控制理論是初期理論，這一時(shí)期大約在20世紀(jì)4050年代。該理論主要用于單輸入和單輸出的線性常系數(shù)系統(tǒng)(或線性定常系統(tǒng))。經(jīng)典控制理論對(duì)線性定常系統(tǒng)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的研究，常常采用傳遞函數(shù)來描述系統(tǒng)的輸入和輸出之間的關(guān)系。2.現(xiàn)