第五章交通信息技術(shù)應(yīng)用案例

第五章交通信息技術(shù)應(yīng)用案例主要內(nèi)容：1、車輛定位與導(dǎo)航系統(tǒng)2、電子收費(fèi)系統(tǒng)3、城市交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)第一節(jié)車輛定位與導(dǎo)航系統(tǒng)1、車輛定位導(dǎo)航系統(tǒng)與ITS的關(guān)系（1）ITS研究的重要內(nèi)容（2）ITS的28種服務(wù)中，有11種需要知道車輛的位置，2000年的統(tǒng)計(jì)（3）美國(guó)聯(lián)邦公路局進(jìn)行的研究表明： 非商務(wù)用車全部出行距離的約7%，全部行駛時(shí)間的12%由于缺乏良好的導(dǎo)航和路線引導(dǎo)而浪費(fèi)，由此加劇了交通事故和道路擁堵同時(shí)，無(wú)效的出行費(fèi)用，每年損失450億美元（4）出行者：避免擁堵、違章駕駛，安全、便利、快捷到達(dá)目的地——出行服務(wù)系統(tǒng)（5）管理者：希望交通流合理分配在整個(gè)交通網(wǎng)絡(luò)上第一節(jié)車輛定位與導(dǎo)航系統(tǒng)2、車輛定位導(dǎo)航系統(tǒng)的定義在路網(wǎng)數(shù)字化地圖的基礎(chǔ)上（GIS），運(yùn)用GPS、DR等定位技術(shù)進(jìn)行車輛定位，確定最優(yōu)行駛路線，為出行者提供靜態(tài)或?qū)崟r(shí)的最優(yōu)出行線路信息，并在出行過(guò)程中做出路線引導(dǎo)。3、車輛定位導(dǎo)航系統(tǒng)的分類自主式導(dǎo)航系統(tǒng)：所有的車輛導(dǎo)航功能都由車載系統(tǒng)完成。中心式導(dǎo)航系統(tǒng)：擁有通信模塊，控制中心和移動(dòng)用戶之間進(jìn)行通信。第一節(jié)車輛定位與導(dǎo)航系統(tǒng)4、車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的組成第一節(jié)車輛定位與導(dǎo)航系統(tǒng)5、車輛定位導(dǎo)航系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的首要功能：提供車輛的位置，速度和航向不同系統(tǒng)對(duì)車輛定位導(dǎo)航系統(tǒng)要求不同：商業(yè)車輛管理和調(diào)度：100米；公共安全：10米；防碰撞：1米等目前常用的車輛定位技術(shù)：（1）地面無(wú)線電技術(shù)：設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)；羅蘭C；基于移動(dòng)通信的無(wú)線導(dǎo)航GSM，CDMA等（2）衛(wèi)星定位技術(shù)：GPS，GLONASS，DGPS，雙星定位（3）航跡推算技術(shù)：該系統(tǒng)測(cè)量航向角的傳感器磁羅盤，里程儀和陀螺，測(cè)量速度傳感器：加速度計(jì)，里程儀等。（4）地圖匹配MM引入地圖上的信息，通過(guò)將定位導(dǎo)航系統(tǒng)的信息與地圖的信息進(jìn)行比較和融合，提供整個(gè)系統(tǒng)的定位精度。（5）視覺定位第一節(jié)車輛定位與導(dǎo)航系統(tǒng)6、車輛組合定位系統(tǒng)（1）DR＋MM MM技術(shù)消除DR的累積誤差，屬于自主導(dǎo)航的系統(tǒng)世界上第一個(gè)實(shí)際的自動(dòng)車輛定位系統(tǒng)就是采用該技術(shù)。 不足：初始位置需要外界提供。（2）GPS＋MM MM可消除部分GPS的誤差，使得整個(gè)系統(tǒng)精度提高。GPS易受到遮擋失去信號(hào)。（3）GPS＋DR：研究和應(yīng)用較多的系統(tǒng)有兩種組合方案：切換定位和濾波。（4）GPS＋DR＋MM GPS＋DR——MM GPS＋DR＋MM（5）GPS＋DR＋MM+視覺（6）其他：GPS＋I(xiàn)NS等第一節(jié)車輛定位與導(dǎo)航系統(tǒng)7、DR導(dǎo)航(x0,y0)(x1,y1)(x2,y2)(d0)(d1)(d2)(θ0)(θ1)(θ2)第一節(jié)車輛定位與導(dǎo)航系統(tǒng)北京城際高科——城際通第一節(jié)車輛定位與導(dǎo)航系統(tǒng)第一節(jié)車輛定位與導(dǎo)航系統(tǒng)第二節(jié)節(jié)電電子收收費(fèi)系系統(tǒng)1、收收費(fèi)制制式均一收收費(fèi)開放式式收費(fèi)費(fèi)封閉式式收費(fèi)費(fèi)系統(tǒng)統(tǒng)混合式式收費(fèi)費(fèi)系統(tǒng)統(tǒng)第二節(jié)節(jié)電電子收收費(fèi)系系統(tǒng)2、收收費(fèi)方方式人工收收費(fèi)：：不需要要或基基本不不使用用電子子和機(jī)機(jī)械設(shè)設(shè)備，，收費(fèi)費(fèi)過(guò)程程全部部由人人工來(lái)來(lái)完成成，即即人工工判別別車型型，人人工套套用收收費(fèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)、、人工工收錢錢、找找零、、給發(fā)發(fā)票。。半自動(dòng)動(dòng)收費(fèi)費(fèi)：收費(fèi)過(guò)過(guò)程由由機(jī)器器和人人共同同完成成收費(fèi)費(fèi)的方方式，，也稱稱計(jì)算算機(jī)輔輔助收收費(fèi)方方式。。根據(jù)據(jù)我國(guó)國(guó)國(guó)情情，采采用人人工識(shí)識(shí)別車車型或或者儀儀器識(shí)識(shí)別，，工人人收取取通向向費(fèi)，，利用用計(jì)算算機(jī)及及自動(dòng)動(dòng)控制制技術(shù)術(shù)自動(dòng)動(dòng)讀寫寫信息息、計(jì)計(jì)算收收費(fèi)金金額、、打印印數(shù)據(jù)據(jù)、累累計(jì)和和匯總總。全自動(dòng)動(dòng)收費(fèi)費(fèi)（ETC）：：收取取通通行行費(fèi)費(fèi)的的全全過(guò)過(guò)程程都都由由機(jī)機(jī)器器來(lái)來(lái)完完成成，，其其最最大大的的特特點(diǎn)點(diǎn)就就是是““不不停停車車收收費(fèi)費(fèi)””，，即即車車輛輛可可以以以以相相當(dāng)當(dāng)高高的的車車速速通通過(guò)過(guò)收收費(fèi)費(fèi)口口，，無(wú)無(wú)需需在在收收費(fèi)費(fèi)站站前前減減速速并并停停車車?yán)U繳費(fèi)費(fèi)，，一一切切均均由由電電子子設(shè)設(shè)備備來(lái)來(lái)完完成成，，操操作作人人員員不不需需直直接接介介入入，，只只需需對(duì)對(duì)設(shè)設(shè)備備進(jìn)進(jìn)行行管管理理監(jiān)監(jiān)督督以以及及處處理理特特別別事事件件。。第二節(jié)電電子收收費(fèi)系統(tǒng)統(tǒng)3、ETC系統(tǒng)統(tǒng)定義及及特點(diǎn)電子不停停車收費(fèi)費(fèi)(ElectronicTollCollection，簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱ETC)系系統(tǒng)是國(guó)國(guó)際上正正在努力力開發(fā)并并推廣普普及的一一種用于于公路、、橋梁和和隧道的的新型電電子自動(dòng)動(dòng)收費(fèi)技技術(shù)。它通過(guò)車車載電子子標(biāo)簽與與微波天天線之間間的專用用短程通通訊(DedicatedShortRangeCommunication，簡(jiǎn)稱DSRC)，在在不需要要司機(jī)停停車和其其他收費(fèi)費(fèi)人員采采取任何何操作的的情況下下，自動(dòng)動(dòng)完成收收費(fèi)處理理全過(guò)程程。三大特點(diǎn)點(diǎn)：不停停車、無(wú)無(wú)需人、、無(wú)現(xiàn)金金。第二節(jié)電電子收收費(fèi)系統(tǒng)統(tǒng)4、ETC系統(tǒng)統(tǒng)構(gòu)成（1）三三大關(guān)鍵鍵技術(shù)：：車輛自動(dòng)動(dòng)識(shí)別技技術(shù)(AutomaticVehicleIdentificationSystems—AVI)自動(dòng)車型型分類技技術(shù)(AutomaticVehicleClassificationSystems—AVC)違章車輛輛抓拍技技術(shù)（VideoEnforcementSystems—VES）第二節(jié)電電子收收費(fèi)系統(tǒng)統(tǒng)（2）ETC系系統(tǒng)車道道設(shè)備系系統(tǒng)第二節(jié)電電子收收費(fèi)系統(tǒng)統(tǒng)5、技術(shù)術(shù)結(jié)構(gòu)（1）組組成：控制單元元車載單元元通信單元元（DSRC））車型識(shí)別別強(qiáng)制子系系統(tǒng)第二節(jié)電電子收收費(fèi)系統(tǒng)統(tǒng)（2）技技術(shù)設(shè)備備第二節(jié)電電子收收費(fèi)系統(tǒng)統(tǒng)（3）電子標(biāo)簽簽按標(biāo)簽結(jié)結(jié)構(gòu)，可可分為單單片式電電子標(biāo)簽簽與兩片片式電子子標(biāo)簽；；按工作狀狀態(tài)，可可分為主主動(dòng)式與與被動(dòng)式式。單片式電電子標(biāo)簽簽——它它由一片片存有車車輛屬性性（標(biāo)識(shí)識(shí)碼等））的集成成電路芯芯片和一一個(gè)小型型微波發(fā)發(fā)射機(jī)組組成。屬屬性數(shù)據(jù)據(jù)只能一一次性寫寫入，不不能更改改。第二節(jié)電電子收收費(fèi)系統(tǒng)統(tǒng)讀寫主動(dòng)動(dòng)式電子子標(biāo)簽是是在只讀讀式的基基礎(chǔ)上，，增加了了可讀寫寫的數(shù)據(jù)據(jù)存儲(chǔ)器器和小型型微波接接收機(jī)，，它既可可將標(biāo)簽簽內(nèi)的車車輛標(biāo)識(shí)識(shí)碼等數(shù)數(shù)據(jù)傳送送給DSRC，，也可接接收并存存儲(chǔ)DSRC發(fā)發(fā)出的有有關(guān)信息息。被動(dòng)式標(biāo)標(biāo)簽是將將DSRC發(fā)射射出的微微波以某某種方式式進(jìn)行調(diào)調(diào)制并反反射出去去，從而而將標(biāo)簽簽內(nèi)的信信息傳送送給DSRC。。雙片式式電子標(biāo)標(biāo)簽———又稱聰聰明卡式式電子標(biāo)標(biāo)簽，它它由一張張IC卡卡和車載載微波收收發(fā)機(jī)組組成。IC卡中中含有一一微型CPU，，具有一一定的計(jì)計(jì)算、處處理和存存儲(chǔ)數(shù)據(jù)據(jù)能力。。因此它它比一件件式標(biāo)簽簽的功能能要多，，它不但但可作為為電子標(biāo)標(biāo)簽使用用，還可可充當(dāng)信信用卡和和金融卡卡。作電電子標(biāo)簽簽時(shí)，要要將它插插入車載載機(jī)，由由車載機(jī)機(jī)完成標(biāo)標(biāo)簽與DSRC之間的的雙向通通信，并并將卡中中信息顯顯示出來(lái)來(lái)。第二節(jié)電電子收費(fèi)系系統(tǒng)ETC的工工作流程第三節(jié)城城市交通誘誘導(dǎo)系統(tǒng)交通流誘導(dǎo)導(dǎo)：通過(guò)提提供道路交交通信息、、路線引導(dǎo)導(dǎo)、輔助駕駕駛等手段段，來(lái)限定定、引導(dǎo)、、組織交通通運(yùn)輸流。。目的：方便便出行，緩緩解擁堵。。交通誘導(dǎo)技技術(shù)是正確確引導(dǎo)道路路使用者順順利到達(dá)目目的地、實(shí)實(shí)現(xiàn)交通流流優(yōu)化、避避免交通阻阻塞、更有有效的管理理現(xiàn)代交通通的一種技技術(shù)。第三節(jié)城城市交通誘誘導(dǎo)系統(tǒng)1、交通流流誘導(dǎo)系統(tǒng)統(tǒng)的起源交通誘導(dǎo)系系統(tǒng)產(chǎn)生的的背景：日日益嚴(yán)重的的交通擁堵堵。交通流誘導(dǎo)導(dǎo)系統(tǒng)的歷歷程：從靜靜態(tài)系統(tǒng)到到動(dòng)態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)。靜態(tài)誘導(dǎo)系系統(tǒng)：用記記錄的交通通狀況的歷歷史數(shù)據(jù)作作為誘導(dǎo)依依據(jù)。動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)系系統(tǒng)：用實(shí)實(shí)時(shí)的交通通流數(shù)據(jù)作作為誘導(dǎo)依依據(jù)。第三節(jié)城城市交通誘誘導(dǎo)系統(tǒng)2、靜態(tài)誘誘導(dǎo)系統(tǒng)研研究始于20世紀(jì)70年代。。特征：使用用靜態(tài)的標(biāo)標(biāo)志牌指引引道路；使使用記錄交交通狀況的的歷史數(shù)據(jù)據(jù)庫(kù)或者地地理信息系系統(tǒng)(數(shù)字字地圖)進(jìn)進(jìn)行路線引引導(dǎo)。第三節(jié)城城市交通誘誘導(dǎo)系統(tǒng)3、動(dòng)態(tài)誘誘導(dǎo)靜態(tài)誘導(dǎo)系系統(tǒng)雖然可可以指路，，但是，并并不能反映映情況變化化。為此，，開發(fā)了動(dòng)動(dòng)態(tài)交通誘誘導(dǎo)系統(tǒng)。。也就是說(shuō)說(shuō)，根據(jù)當(dāng)當(dāng)前交通狀狀況進(jìn)行誘誘導(dǎo)。作為出行者者，需要哪哪些方面的的交通誘導(dǎo)導(dǎo)呢？路怎么走路堵不堵車怎么停要解決的問(wèn)問(wèn)題：車在哪里？？——車輛輛定位目的地在哪哪里？———電子地圖圖怎么走更合合理？———交通量檢檢測(cè)，路徑徑計(jì)算停車場(chǎng)有沒沒有停車位位？——車車輛檢測(cè)誘導(dǎo)后交通通不能堵塞塞——?jiǎng)討B(tài)態(tài)交通分配配第三節(jié)城城市交通誘誘導(dǎo)系統(tǒng)要解決交通通的誘導(dǎo)問(wèn)問(wèn)題就必須須解決動(dòng)態(tài)態(tài)和隨機(jī)的的交通流量量在路段和和交叉路口口的分配問(wèn)問(wèn)題，即所所謂的“實(shí)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)交交通分配（（RealTime—Dynam1cTrafficAssignment)”。。這理論的主主要功能是是：預(yù)測(cè)交交通運(yùn)輸系系統(tǒng)狀況、、提供道路路引導(dǎo)系統(tǒng)統(tǒng)、引導(dǎo)車車輛在最佳佳線路上行行駛、為出出行者提供供出發(fā)時(shí)間間和選擇方方式、提供供誘導(dǎo)系統(tǒng)統(tǒng)與交通控控制系統(tǒng)的的相互聯(lián)系系、為先進(jìn)進(jìn)的交通管管理系統(tǒng)和和交通信息息系統(tǒng)提供供重要的理理論基礎(chǔ)。?？梢?，動(dòng)態(tài)態(tài)交通誘導(dǎo)導(dǎo)，既需要要相關(guān)的硬硬件系統(tǒng)、、軟件系統(tǒng)統(tǒng)，又需要要相關(guān)的數(shù)數(shù)學(xué)理論。。第三節(jié)城城市交通誘誘導(dǎo)系統(tǒng)城市交通誘誘導(dǎo)系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)框架第三節(jié)城城市交通誘誘導(dǎo)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)交通誘誘導(dǎo)硬件系系統(tǒng)主要由由3部分組組成：交通信息中中心。這是是動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)導(dǎo)系統(tǒng)的核核心。該系系統(tǒng)中硬件件系統(tǒng)是由由計(jì)算機(jī)和和各種通信信設(shè)備組成成，主要功功能是從各各種信息源源獲得實(shí)時(shí)時(shí)交通信息息，并處理理成用戶需需要的數(shù)據(jù)據(jù)形式；通信系統(tǒng)。。負(fù)責(zé)完成成車輛和交交通信息中中心的數(shù)據(jù)據(jù)交換。信信息中心通通過(guò)通信系系統(tǒng)向所有有車輛不斷斷發(fā)送實(shí)時(shí)時(shí)交通狀況況數(shù)據(jù)，包包括路段行行程時(shí)間、、交通事件件以及其他他相關(guān)數(shù)據(jù)據(jù)；車載誘導(dǎo)單單元。車載載誘導(dǎo)設(shè)備備主要由計(jì)計(jì)算機(jī)、通通信設(shè)備和和車輛定位位設(shè)備組成成。定位設(shè)設(shè)備為GPS接收機(jī)機(jī)或信標(biāo)信信號(hào)接收機(jī)機(jī)及速度