交通工程學(xué)課件11分析

第十一章

智能運(yùn)輸系統(tǒng)主講：曹從詠教授11.1概述一、1.1

ITS的產(chǎn)生和發(fā)展隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和汽車保有量及流動(dòng)人口的不斷增多，現(xiàn)有的交通設(shè)施與交通需求的劇增越來(lái)越不相適應(yīng)，嚴(yán)重制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展。國(guó)內(nèi)外的理論和實(shí)踐證明，發(fā)展智能交通系統(tǒng)是解決此問題最為有效的途徑。

■ITS的定義

在對(duì)關(guān)鍵基礎(chǔ)理論研究的前提下，將先進(jìn)的信息技術(shù)、通信技術(shù)、電子控制技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)等有效地應(yīng)用于交通運(yùn)輸系統(tǒng)，從而建立起大范圍、全方位內(nèi)發(fā)揮作用的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)。使交通運(yùn)輸達(dá)到人—車—路綜合協(xié)調(diào)的新境界，提高道路的使用效率，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境.11.1概述

世界上目前正在發(fā)展的ITS技術(shù)多種多樣，但其內(nèi)涵或核心技術(shù)主要包括以下幾個(gè)方面：（1）先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)（ATMS）（2）先進(jìn)的交通信息系統(tǒng)(ATIS)（3）先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng)（AVCS）（4）先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)(APTS)（5）先進(jìn)的電子收費(fèi)系統(tǒng)（ETC）

11.1概述

■

ITS對(duì)社會(huì)的影響

ITS的出現(xiàn)和逐步使用，使旅客旅行更加便捷和安全，節(jié)約能源并且保護(hù)環(huán)境，提高交通運(yùn)輸?shù)纳鐣?huì)經(jīng)濟(jì)性。

■

ITS極大地提高了使用者的方便性和安全性

應(yīng)用ITS，路上的每一輛車，經(jīng)過(guò)ITS系統(tǒng)的檢測(cè)器都能將其反應(yīng)到ITS的系統(tǒng)中心，駕駛員可以根據(jù)自己的情況隨時(shí)詢問最佳的行車路線和最佳的運(yùn)行狀態(tài)。全球定位系統(tǒng)的使用，保證任何時(shí)候都能確定出車輛的位置。由于天氣、道路或其它的行車情況，ITS中心會(huì)及時(shí)地通過(guò)車內(nèi)通訊設(shè)施告訴駕駛員，使其選擇最佳的對(duì)策，提高便捷性和安全性。

11.1概述

ITS的車內(nèi)系統(tǒng)與ITS中心相連，也就是說(shuō)，它與所有信息系統(tǒng)都相連，使用者可以在車內(nèi)知道世界上的任何事情，可以找出不同運(yùn)輸方式之間的最佳轉(zhuǎn)換時(shí)間，同時(shí)也可以進(jìn)行各類消費(fèi)活動(dòng)。

發(fā)展公交ITS系統(tǒng)，盡可能使公交更加便利，運(yùn)行更加快捷和準(zhǔn)確，費(fèi)用更加低廉，服務(wù)設(shè)施更加全面。隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和公交服務(wù)質(zhì)量的提高，乘用公交的人會(huì)越來(lái)越多，其中ITS的作用是不可忽視的。11.1概述■ITS節(jié)約了運(yùn)輸費(fèi)用

ITS中的商用車輛子系統(tǒng)使得商業(yè)車輛在北美洲可以不受任何限制暢通無(wú)阻。它可以用接觸和非接觸式的檢測(cè)器識(shí)別車輛并記錄其運(yùn)行情況。減少了許多檢查和不必要的停車，提高了平均運(yùn)行速度，運(yùn)輸費(fèi)用大幅度下降。

對(duì)于小汽車，ITS系統(tǒng)能夠使其選擇一條路途最短或用時(shí)最少的路線，這無(wú)疑使出行的延誤最小，提高了道路的運(yùn)輸效率，降低了運(yùn)行費(fèi)用。11.1概述■ITS提高了整個(gè)路網(wǎng)的運(yùn)輸效率和通行能力

ITS通過(guò)全面的、實(shí)時(shí)的交通數(shù)據(jù)來(lái)優(yōu)化運(yùn)輸系統(tǒng)。在現(xiàn)在道路網(wǎng)絡(luò)的條件下，根據(jù)各路徑、各節(jié)點(diǎn)的交通條件實(shí)時(shí)分配交通量，達(dá)到整個(gè)路網(wǎng)在某種服務(wù)水平下的穩(wěn)定與平衡。11.1概述二、ITS的研究?jī)?nèi)容

■

ITS在美國(guó)的研究?jī)?nèi)容

ITS仍處于開發(fā)試驗(yàn)階段，其功能和規(guī)模不斷發(fā)展擴(kuò)大，對(duì)其構(gòu)成的描述不盡相同。美國(guó)將ITS項(xiàng)目分為如下七類：

11.1概述★（1）先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)（ATMS）該系統(tǒng)主要為先進(jìn)的監(jiān)測(cè)、控制和信息處理系統(tǒng)，向交通管理部門和駕駛員提供對(duì)道路交通流進(jìn)行實(shí)時(shí)疏導(dǎo)、控制和對(duì)突發(fā)事件應(yīng)急反應(yīng)的功能。它包括：城市集成交通控制系統(tǒng)、高速公路管理系統(tǒng)、應(yīng)急管理系統(tǒng)、公共交通優(yōu)先系統(tǒng)、不停車自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)、交通公害減輕系統(tǒng)、需求管理系統(tǒng)等。

在道路、車輛和監(jiān)控中心之間建立起通訊聯(lián)系，監(jiān)控中心接收到各種交通信息(如車輛檢測(cè)、車輛識(shí)別、交通需求、告警和救助信號(hào))并經(jīng)過(guò)迅速處理后，通過(guò)調(diào)整交通信號(hào)，向駕駛員和管理人員提供交通實(shí)時(shí)信息和最優(yōu)路徑誘導(dǎo)，從而使交通流始終處于最佳狀態(tài)?！铮?）先進(jìn)的旅行者信息系統(tǒng)（ATIS）

該系統(tǒng)主要是對(duì)交通出行者提供及時(shí)的信息服務(wù)。在出行前通過(guò)辦公室或家庭的計(jì)算機(jī)終端、咨詢電話、咨詢廣播系統(tǒng)等，向出行者提供當(dāng)前的交通和道路狀況以及服務(wù)信息，以幫助出行者選擇出行方式、出行時(shí)間和出行路線。在出行途中，通過(guò)車載信息單元或路邊動(dòng)態(tài)信息顯示板，向出行者提供道路條件、交通狀況、車輛運(yùn)行情況、交通服務(wù)的實(shí)時(shí)信息，通過(guò)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)對(duì)車輛定位和導(dǎo)航，使汽車始終行駛在最佳路線上，使出行者以最佳的出行方式和路線到達(dá)目的地?！铮?）先進(jìn)的公共運(yùn)輸系統(tǒng)（APTS）

APTS主要是采用各種智能技術(shù)促進(jìn)公共運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，它包括：公共車輛定位系統(tǒng)、客運(yùn)量自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)、行駛信息服務(wù)系統(tǒng)、自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)、電子車票系統(tǒng)、響應(yīng)需求的公共交通系統(tǒng)等。如利用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)和移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)公共車輛進(jìn)行監(jiān)控和調(diào)度，采用IC卡進(jìn)行客運(yùn)量檢測(cè)和公交出行收費(fèi)，通過(guò)個(gè)人計(jì)算機(jī)、閉路電視等向公眾就出行時(shí)間和方式、路徑及車次選擇等提供咨詢，在公交車輛上和公交車站通過(guò)電子站牌向候車者提供車輛的實(shí)時(shí)運(yùn)行信息，提供電話預(yù)約公共汽車的門到門服務(wù)，提高公共交通的吸引力。★（4）商用車輛運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)（

CVO）

該系統(tǒng)是專為運(yùn)輸企業(yè)(主要是經(jīng)營(yíng)大型貨運(yùn)卡車和遠(yuǎn)程客運(yùn)汽車的企業(yè))提高盈利而開發(fā)的智能型運(yùn)營(yíng)管理技術(shù)，目的在于提高商業(yè)車輛的運(yùn)營(yíng)效率和安全性。通過(guò)衛(wèi)星、路邊信號(hào)標(biāo)桿等裝置，以及車輛自動(dòng)定位、車輛自動(dòng)識(shí)別、車輛自動(dòng)分類和動(dòng)態(tài)稱重等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電子通關(guān)，輔助企業(yè)的車輛調(diào)度中心對(duì)運(yùn)營(yíng)車輛進(jìn)行調(diào)度管理?！铮?）先進(jìn)的車輛控制和安全系統(tǒng)（AVCS）

AVCS或AVCSS主要指智能汽車的研制。先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng)包括事故規(guī)避系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)調(diào)控系統(tǒng)等。智能汽車具有道路障礙自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)轉(zhuǎn)向、自動(dòng)制動(dòng)、自動(dòng)保持安全車距、車速和巡航控制功能。安裝在車身各部位的傳感器、盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)器、微波雷達(dá)、激光雷達(dá)、攝像機(jī)等設(shè)施由計(jì)算機(jī)控制，在易發(fā)生危險(xiǎn)的情況下，隨時(shí)以聲、光形式向司機(jī)提供車體周圍必要信息，并可自動(dòng)采取措施，從而有效地防止事故的發(fā)生。車內(nèi)計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)大量有關(guān)駕駛員個(gè)人和車輛各部分的信息參數(shù)，當(dāng)監(jiān)測(cè)到這些參數(shù)發(fā)生變化、超過(guò)某種安全極限值時(shí)就會(huì)向司機(jī)發(fā)出警報(bào)，并采取相應(yīng)措施，以預(yù)防事故發(fā)生?！铮?）

自動(dòng)公路系統(tǒng)AHS

AHS自動(dòng)公路系統(tǒng)是更高級(jí)的智能車輛控制系統(tǒng)和智能道路系統(tǒng)的集成--汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。由路面設(shè)施和車輛上的特殊裝備組成。如路面設(shè)施是在車道中心按一定間隔距離埋設(shè)的磁鐵，車載裝置是磁傳感器、障礙物檢測(cè)雷達(dá)、車道白線識(shí)別裝置、電子導(dǎo)向儀、電子自控油門、電子剎車裝置等。以電偶將汽車組成一組一組的列車運(yùn)行，每輛車可隨時(shí)加入或退出列車車隊(duì)，當(dāng)汽車在車隊(duì)中行駛時(shí)為自動(dòng)駕駛，保證汽車的行駛絕對(duì)安全高效。

★（7）先進(jìn)的鄉(xiāng)村運(yùn)輸系統(tǒng)ARTS

ARTS是根據(jù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)運(yùn)輸?shù)奶厥庑枰渌黝怚TS系統(tǒng)在鄉(xiāng)村環(huán)境下有選擇性的運(yùn)用。針對(duì)這種特殊要求，也有一些特殊技術(shù)的開發(fā)和研究，如緊急呼救和事故防止、不利道路和交通環(huán)境的實(shí)時(shí)警告、高效益成本比的通信和監(jiān)測(cè)等。

研究領(lǐng)域主要研究?jī)?nèi)容先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)（AdvancedTrafficManagementSystem，ATMS）◆城市區(qū)域的中央化交通信號(hào)控制系統(tǒng)◆高速公路管理系統(tǒng)◆交通事故管理系統(tǒng)◆電子收費(fèi)及交通管理系統(tǒng)先進(jìn)的出行者信息系統(tǒng)（AdvancedTravellerInformationSystem，ATIS）◆出行者信息系統(tǒng)◆車載路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)◆停車場(chǎng)停車引導(dǎo)系統(tǒng)◆數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫(kù)先進(jìn)的公共交通系統(tǒng)（AdvancedPublicTransportationSystem，APTS）◆車隊(duì)管理系統(tǒng)◆乘客出行信息系統(tǒng)◆電子支付系統(tǒng)（智能卡）◆運(yùn)輸需求管理系統(tǒng)◆公交優(yōu)先系統(tǒng)先進(jìn)的鄉(xiāng)村運(yùn)輸系統(tǒng)（AdvancedRuralTransportationSystem，ARTS）

◆出行者的安全與保護(hù)◆緊急情況管理系統(tǒng)◆旅游和出行者信息服務(wù)系統(tǒng)◆基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)營(yíng)和保養(yǎng)◆車隊(duì)運(yùn)營(yíng)與管理系統(tǒng)◆商業(yè)車輛運(yùn)營(yíng)◆公共性的出行者服務(wù)系統(tǒng)商業(yè)車輛運(yùn)營(yíng)（CommercialVehicleOperation，CVO）◆商業(yè)車輛的電子通關(guān)系統(tǒng)◆車載安全監(jiān)控系統(tǒng)◆路邊安全檢查的自動(dòng)化系統(tǒng)◆商業(yè)車隊(duì)管理系統(tǒng)◆車隊(duì)運(yùn)營(yíng)與管理系統(tǒng)◆商業(yè)車輛的行政管理程序◆危險(xiǎn)品的應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)

先進(jìn)的車輛控制和安全系統(tǒng)（AdvancedVehicleControl&SafetySystem，AVCSS）◆防碰撞系統(tǒng)◆智能行車控制系統(tǒng)◆Mayday系統(tǒng)（無(wú)線電話求救信號(hào)，SOS）◆駕駛員視野加強(qiáng)系統(tǒng)◆車輛防抱死系統(tǒng)（ABS）◆駕駛員安全監(jiān)控系統(tǒng)◆車輛安全監(jiān)控系統(tǒng)◆車載路線誘導(dǎo)系統(tǒng)◆協(xié)作駕駛自動(dòng)公路系統(tǒng)（AutomatedHighwaySystem，AHS）◆基于車輛智能化的自動(dòng)駕駛◆基于公路基礎(chǔ)設(shè)施智能化的公路控制自動(dòng)系統(tǒng)◆二者綜合■日本ITS的研究?jī)?nèi)容

在日本分為以下四個(gè)階段:

第一階段（2000年前后）ITS的初始發(fā)展階段，在這一階段，交通信息主要提供給己經(jīng)運(yùn)行的VlCS和相關(guān)系統(tǒng)，交通堵塞信息和最佳路線信息將提供給車載導(dǎo)航系統(tǒng)，使駕駛員能夠減少出行時(shí)間并提高旅行的舒適性。在本階段的后半段，通過(guò)使用電子收費(fèi)系統(tǒng)，達(dá)到減少收費(fèi)站擁堵的目的。

第二階段（2005前后）通過(guò)逐步引入用戶服務(wù)的思想開始交通系統(tǒng)的革命，ITS將有關(guān)目的地的服務(wù)信息和公共交通信息直接提供給用戶。在這一階段，通過(guò)駕駛員安全駕駛系統(tǒng)和行人安全保護(hù)系統(tǒng)來(lái)減少交通事故的發(fā)生。另外，公共交通的舒適性和便利性也將得到極大的提高。第三階段（2010年前后）ITS將被推進(jìn)到一個(gè)更高的水平，基礎(chǔ)設(shè)施，車載裝置，法律和社會(huì)系統(tǒng)將促使lTS成為一個(gè)穩(wěn)固的社會(huì)系統(tǒng)。ITS的作用將是全國(guó)性的，通過(guò)對(duì)ITS更多更高級(jí)功能的認(rèn)識(shí)，自動(dòng)駕駛將全方位地發(fā)揮作用，汽車將成為一個(gè)安全和舒適的處所。第四階段（2010年之后），ITS的所有系統(tǒng)都已經(jīng)投入使用，ITS己經(jīng)進(jìn)入到了一個(gè)成熟的時(shí)期。由于ITS布設(shè)的大量光纖網(wǎng)和建立的各個(gè)服務(wù)系統(tǒng)，整個(gè)社會(huì)將進(jìn)入到高度信息和通信的時(shí)代；自動(dòng)駕駛的需求在這一階段將會(huì)大大增加，ITS作為一個(gè)基木的系統(tǒng)將會(huì)被整個(gè)社會(huì)所接受，盡管交通量在不斷增加，但交通事故將極大地減少。道路己經(jīng)不再擁堵，道路環(huán)境與整個(gè)地球環(huán)境更加和諧?！鰵W洲ITS的研究?jī)?nèi)容

歐洲的ITS研究開發(fā)是由官方（主要是歐盟）與民間并行進(jìn)行的，由于歐洲的國(guó)家大部分很小，因此歐洲的ITS主要是從洲際的角度進(jìn)行的。在80年代中期，就由歐洲十多個(gè)國(guó)家投資50多億美元，聯(lián)合執(zhí)行一項(xiàng)旨在完善道路設(shè)施提高服務(wù)水平的DRIVE計(jì)劃，DRIVE是Dedicated

Road

Infrastructure

forVehicle

Safetyin

Europe的縮寫，其含義是歐洲用于車輛安全的專用道路基礎(chǔ)設(shè)施。其主要的研究?jī)?nèi)容有：◆需求管理(Demand

Management)◆交通和旅行信息系統(tǒng)(Trafficand

Travel

Information)◆城市綜合交通管理(IntegratedUrban

TrafficManagement)◆城市間綜合交通管理(IntegratedInter-UrbanTraffic

Management)◆輔助駕駛(DriverAssistanceand

CooperativeDriving)◆貨運(yùn)和車隊(duì)管理(Freight

and

Fleet

Management)◆公共交通管理(Public

Transport

Management)

該計(jì)劃到94年已完成。從研究的結(jié)果看，其研究領(lǐng)域和系統(tǒng)功能與美、日大致相同。目前正在進(jìn)行Telematic的全面應(yīng)用開發(fā)工作，歐洲計(jì)劃在全歐范圍內(nèi)建立專門的交通（以道路交通為主）無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)，ITS的主要功能如交通管理、導(dǎo)航和電子收費(fèi)等都圍繞Telematic和全歐無(wú)線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于歐盟國(guó)家有著不同的文化背景和法律，因此作為ITS的發(fā)展，有許多日美不曾遇到的問題。例如，歐洲有許多國(guó)家，各國(guó)的法律制度和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同，為了實(shí)施統(tǒng)一的ITS，標(biāo)準(zhǔn)化就成為歐洲的首要任務(wù)。又例如歐洲人對(duì)隱私權(quán)的要求比日美高得多，這給自動(dòng)導(dǎo)航和電子收費(fèi)帶來(lái)了更多的困難，因此歐洲人評(píng)論說(shuō)“美國(guó)開發(fā)的系統(tǒng)太簡(jiǎn)單，不符合歐洲的要求，我們要求的系統(tǒng)比這復(fù)雜”?！鲋袊?guó)ITS的研究?jī)?nèi)容我國(guó)道路在未來(lái)20年內(nèi)仍然處于建設(shè)期，建設(shè)12條約35000公里以高等級(jí)公路組成的國(guó)道主干線。這一期間正是智能運(yùn)輸系統(tǒng)在全世界進(jìn)入全面實(shí)施的階段，因此，中國(guó)也需要根據(jù)中國(guó)公路運(yùn)輸?shù)膶?shí)際需求探討在中國(guó)公路運(yùn)輸網(wǎng)中應(yīng)用智能運(yùn)輸系統(tǒng)來(lái)提高運(yùn)輸效率、保障安全和保護(hù)環(huán)境的可能性。1986～1995年國(guó)家在交通管理系統(tǒng)方面開展了一系列科學(xué)研究和工程實(shí)施，制定了一系列的標(biāo)推和規(guī)范，無(wú)疑這些工作是我們今天進(jìn)行ITS研究和開發(fā)的基礎(chǔ)。

近期內(nèi)，我國(guó)的智能運(yùn)輸系統(tǒng)將在以下幾個(gè)方面重點(diǎn)開展工作：

1、制定我國(guó)ITS發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)；

2、改造和完善城市的交通管理系統(tǒng)；

3、發(fā)展公共交通系統(tǒng)；

4、汽車安全和事故預(yù)防系統(tǒng)；

5、快速貨運(yùn)系統(tǒng)；

6、監(jiān)控、通信收費(fèi)；

7、交通信息服務(wù)。服務(wù)領(lǐng)域主要研究?jī)?nèi)容交通管理與規(guī)劃系統(tǒng)（TrafficManagementandPlanning）◆交通法規(guī)監(jiān)督與執(zhí)行◆交通運(yùn)輸規(guī)劃支持◆基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)管理◆交通控制◆需求管理◆緊急事件管理電子收費(fèi)（ElectronicPaymentService）◆電子收費(fèi)出行者信息（TravelerInformationSystem，ATIS）◆出行前信息服務(wù)◆行駛中駕駛員信息服務(wù)◆在途公共交通信息服務(wù)◆個(gè)性化信息服務(wù)◆路徑誘導(dǎo)及導(dǎo)航服務(wù)車輛安全與輔助駕駛（AdvancedVehicleSafetyandDrivingAssistance，AVCSS）◆視野范圍的擴(kuò)展◆縱向防撞◆橫向防撞◆交叉路口防撞◆安全狀況（檢測(cè)）◆碰撞前乘員保護(hù)◆自動(dòng)車輛駕駛緊急事件與安全（EmergencyandSecurity）◆緊急情況的確認(rèn)與個(gè)人安全◆緊急車輛管理◆危險(xiǎn)品及事故通告◆公共出行安全◆易受傷害道路使用者的安全措施◆交匯處的安全服務(wù)運(yùn)營(yíng)管理（TransportOperationManagement）◆公交規(guī)劃◆車輛監(jiān)視◆公交運(yùn)營(yíng)管理◆一般貨物運(yùn)營(yíng)管理◆特種運(yùn)輸管理綜合運(yùn)輸（IntermodalTransport）◆交換客貨運(yùn)信息資源◆提供旅客聯(lián)運(yùn)服務(wù)◆提供貨物聯(lián)運(yùn)服務(wù)

自動(dòng)公路（AutomatedHighwaySystem，AHS）◆自動(dòng)公路

1.出行者信息系統(tǒng)的含義

為出行者提供相關(guān)信息的系統(tǒng)。有效的出行者信息系統(tǒng)應(yīng)覆蓋各種運(yùn)輸方式，并能滿足駕駛員和出行者的需要。能運(yùn)用各種技術(shù)為消費(fèi)者提供道路信息、公交信息和其它與出行有關(guān)的重要信息，以幫助消費(fèi)者選擇出行方式（私家車、火車、飛機(jī)、公交車等）。11.2出行者信息系統(tǒng)■發(fā)展歷程

分為兩個(gè)階段：第一代系統(tǒng)：出行者信息系統(tǒng)（TravelerInformationSystem,TIS)，20世紀(jì)60年代末70年代初基于計(jì)算機(jī)技術(shù)和交通監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展起來(lái)的。系統(tǒng)代表：可變信息標(biāo)志（VMS）HighwayAdvisoryRadio

公路顧問廣播（HAR）VariableMessageSignal11.2出行者信息系統(tǒng)

第二代系統(tǒng)：先進(jìn)的出行者信息系統(tǒng)（AdvancedTravelerInformationSystem,ATIS)

采用信息采集、傳輸、處理和發(fā)布等新技術(shù)。主要表現(xiàn)方式：車載誘導(dǎo)系統(tǒng)、蜂窩電話、有線電話、有線電視、大型顯示屏和互聯(lián)網(wǎng)等。11.2出行者信息系統(tǒng)2.出行者信息系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架出行者信息包括ITS物理框架中的3個(gè)物理子系統(tǒng)：

信息服務(wù)提供子系統(tǒng)（ISP）

個(gè)人信息訪問子系統(tǒng)（PIAS）

遠(yuǎn)程出行者支持子系統(tǒng)（RTS）

交通事件、交通狀況及公交信息等是從ITS公用信息平臺(tái)（ITSCIP）相關(guān)系統(tǒng)獲得的，出行者信息系統(tǒng)的信息提供商接受、處理并儲(chǔ)存這些信息。個(gè)人信息訪問子系統(tǒng)和遠(yuǎn)程出行者支持子系統(tǒng)通過(guò)復(fù)制從ISP傳來(lái)的信息以響應(yīng)出行者的信息請(qǐng)求，但二者的發(fā)布手段不同：▲遠(yuǎn)程出行者支持子系統(tǒng)主要通過(guò)固定信息發(fā)布亭，如公交站牌、信息亭等方式；▲個(gè)人信息訪問子系統(tǒng)是通過(guò)居家或公司等個(gè)人手頭的電子設(shè)備獲取信息交通信息采集交通信息傳輸交通信息處理交通信息傳輸交通信息提供交通信息利用提高出行方便性改善交通安全性提高路網(wǎng)利用率出行者信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流包括：√出行信息：交通事件、交通狀況、公交線路和時(shí)刻等信息；√公交時(shí)刻延誤信息：√通過(guò)路邊網(wǎng)絡(luò)發(fā)布或預(yù)計(jì)的交通狀況信息：√出行者信息請(qǐng)求：出行身份鑒定、出行起終點(diǎn)、出行時(shí)間、當(dāng)前的交通狀況等信息需求。出行者信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流框圖RTS（遠(yuǎn)程出行者支持）○通過(guò)固定信息查詢提高出行信息○接受出行者的信息請(qǐng)求PIAS（個(gè)人信息訪問子系統(tǒng)）○通過(guò)家庭上網(wǎng)、公司網(wǎng)絡(luò)等手段獲取出行信息○接受出行者信息請(qǐng)求ISP采集、處理、儲(chǔ)存和發(fā)布出行者信息給公眾或訂單用戶接受從其他系統(tǒng)傳來(lái)的數(shù)據(jù)為媒體提供交通狀況和交通事件信息多式出行規(guī)劃信息旅客出行信息公交延誤信息信息請(qǐng)求發(fā)布交通狀況公交延誤信息旅客出行信息與出行者信息系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的ITSCIP的子系統(tǒng)交通信息控制系統(tǒng)高速公路管理系統(tǒng)公交管理系統(tǒng)物流綜合信息系統(tǒng)一卡通系統(tǒng)電子收費(fèi)系統(tǒng)緊急救援系統(tǒng)環(huán)境氣象檢測(cè)系統(tǒng)3.出行者信息系統(tǒng)的服務(wù)內(nèi)容

有效的出行者信息系統(tǒng)要求建立廣泛的、使用方便的公共信息數(shù)據(jù)庫(kù)：

地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)（電子地圖）

交通運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)

公共交通信息數(shù)據(jù)庫(kù)

道路信息數(shù)據(jù)庫(kù)

其主要功能：1）出行前信息服務(wù)2）行駛中駕駛員信息服務(wù)3）途中公共交通信息服務(wù)4）個(gè)性化服務(wù)5）路線引導(dǎo)與導(dǎo)航服務(wù)6）合乘匹配與預(yù)定服務(wù)1.概述

全球定位系統(tǒng)GPS（GlobalPositioningSystem）是美國(guó)從20世紀(jì)70年代開始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。

11.3定位與通信系統(tǒng)2.GPS系統(tǒng)的組成

GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分——GPS衛(wèi)星星座；地面控制部分——地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分——GPS信號(hào)接收機(jī)。11.3定位與通信系統(tǒng)3.

GPS系統(tǒng)的特點(diǎn)

1）全球地面連續(xù)覆蓋2）功能多、精度高為各類用戶連續(xù)提供動(dòng)態(tài)目標(biāo)的三維位置、三維速度和時(shí)間信息。3）實(shí)時(shí)定位11.3定位與通信系統(tǒng)4）定位精度高5）操作簡(jiǎn)便

GPS測(cè)量的自動(dòng)化程度很高，且接收機(jī)質(zhì)量輕、體積小。

6）全天候作業(yè)

目前GPS觀測(cè)可在一天24小時(shí)內(nèi)的任何時(shí)間進(jìn)行,不受陰天黑夜、起霧刮風(fēng)、下雨下雪等氣候的影響。7）功能多、應(yīng)用廣11.3定位與通信系統(tǒng)

GPS系統(tǒng)不僅可用于測(cè)量、導(dǎo)航，還可用于測(cè)速、測(cè)時(shí)。測(cè)速的精度可達(dá)0.1M/S，測(cè)時(shí)的精度可達(dá)幾十毫微秒。設(shè)計(jì)GPS系統(tǒng)的主要目的是用于導(dǎo)航，收集情報(bào)等軍事目的。用GPS衛(wèi)星發(fā)來(lái)的導(dǎo)航定位信號(hào)能夠進(jìn)行厘米級(jí)甚至毫米級(jí)精度的靜態(tài)相對(duì)定位，米級(jí)至亞米級(jí)精度的動(dòng)態(tài)定位，亞米級(jí)至厘米級(jí)精度的速度測(cè)量和毫微秒級(jí)精度的時(shí)間測(cè)量。11.3定位與通信系統(tǒng)4.

GPS定位原理

GPS是由27顆美國(guó)國(guó)防部發(fā)射的導(dǎo)航衛(wèi)星組成的無(wú)線電導(dǎo)航系統(tǒng)，由衛(wèi)星、地面站、接收機(jī)三部分組成。在地面上，只要用一部GPS接收機(jī)測(cè)出3-4顆衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)本接收機(jī)的時(shí)間，就可準(zhǔn)確推算出接收機(jī)所在地（可以是地面或天上任何位置）的經(jīng)緯度、海拔高度、時(shí)間、運(yùn)動(dòng)速度等數(shù)據(jù)。11.3定位與通信系統(tǒng)

■GPS信號(hào)

GPS衛(wèi)星發(fā)射兩種頻率的載波信號(hào)，即：L1載波：頻率為1575.42MHz，波長(zhǎng)19.03cm；L2載波：頻率為1227.60HMz，波長(zhǎng)24.42cm在L1和L2上又分別調(diào)制著多種信號(hào)，這些信號(hào)主要有：

（1）C/A碼

C/A碼又被稱為粗捕獲碼，它被調(diào)制在L1載波上，是1MHz的偽隨機(jī)噪聲碼（PRN碼）。C/A碼是普通用戶用以測(cè)定測(cè)站到衛(wèi)星間的距離的一種主要的信號(hào)。11.3定位與通信系統(tǒng)（2）P碼

P碼又被稱為精碼，它被調(diào)制在L1和L2載波上，是10MHz的偽隨機(jī)噪聲碼，其周期為七天。在實(shí)施AS時(shí)，P碼與W碼進(jìn)行模二相加生成保密的Y碼，此時(shí)，一般用戶無(wú)法利用P碼來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航定位。11.3定位與通信系統(tǒng)（2）P碼

P碼又被稱為精碼，它被調(diào)制在L1和L2載波上，是10MHz的偽隨機(jī)噪聲碼，其周期為七天。在實(shí)施AS時(shí)，P碼與W碼進(jìn)行模二相加生成保密的Y碼，此時(shí)，一般用戶無(wú)法利用P碼來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航定位。（3）Y碼11.3定位與通信系統(tǒng)（4）導(dǎo)航信息

導(dǎo)航信息被調(diào)制在L1載波上，其信號(hào)頻率為50Hz，包含有GPS衛(wèi)星的軌道參數(shù)、衛(wèi)星鐘改正數(shù)和其它一些系統(tǒng)參數(shù)。用戶一般需要利用此導(dǎo)航信息來(lái)計(jì)算某一時(shí)刻GPS衛(wèi)星在地球軌道上的位置，導(dǎo)航信息也被稱為廣播星歷。11.3定位與通信系統(tǒng)

■SPS和PPS

GPS系統(tǒng)針對(duì)不同用戶提供兩種不同類型的服務(wù)。（1）標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)(SPS–StandardPositioningService)，（2）精密定位服務(wù)(PPS–PrecisionPositioningService)。這兩種不同類型的服務(wù)分別由兩種不同的子系統(tǒng)提供（3）SPS主要面向全世界的民用用戶。（4）PPS主要面向美國(guó)及其盟國(guó)的軍事部門以及民用的特許用戶。11.3定位與通信系統(tǒng)

5.GPS的應(yīng)用■

GPS在汽車導(dǎo)航和交通管理中的應(yīng)用

車輛跟蹤、提供出行路線的規(guī)劃和導(dǎo)航、信息查詢、話務(wù)指揮、緊急援助■

GPS在公安和交通管理中的應(yīng)用■GPS在物流運(yùn)輸中的應(yīng)用11.3定位與通信系統(tǒng)1.概述

交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)：

TFGS:TrafficFlowGuidanceSystem或TRGS:TrafficRouteGuidanceSystem

經(jīng)歷由靜態(tài)系統(tǒng)到動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程。

■靜態(tài)誘導(dǎo)系統(tǒng)：

始于20世紀(jì)70年代，使用記錄交通狀況的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)或地理信息系統(tǒng)（電子地圖）進(jìn)行路線誘導(dǎo)。目前高檔車的導(dǎo)航系統(tǒng)大多為此類。11.4交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)

■動(dòng)態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)

實(shí)時(shí)交通狀況、最優(yōu)化路徑計(jì)算等與時(shí)間變量相關(guān)?；诂F(xiàn)代通信技術(shù)的動(dòng)態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)（DynamicRouteGuidanceSystem)產(chǎn)生了。動(dòng)態(tài)交通誘導(dǎo)系統(tǒng)的組成部分：（1）交通信息中心（2）通信系統(tǒng)（3）車載誘導(dǎo)單元11.4交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)

2.國(guó)內(nèi)外動(dòng)態(tài)交通誘導(dǎo)發(fā)展?fàn)顩r√交通誘導(dǎo)系統(tǒng)利用GPS、電子交通地圖（ElectricMapofTrafficNetwork、計(jì)算機(jī)和先進(jìn)的通信技術(shù)，使得車載計(jì)算機(jī)能夠自動(dòng)地顯示車輛位置、交通網(wǎng)絡(luò)圖和道路交通狀況，為駕駛員找到從當(dāng)前位置到目的地的最優(yōu)化行駛路線，并協(xié)助出行者到達(dá)生疏地點(diǎn)。11.4交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)

√TFGS分類：

?車內(nèi)誘導(dǎo)系統(tǒng)：實(shí)時(shí)交通信息傳輸于個(gè)別車輛和信息中心之間，車輛上安裝有定位裝置、信息接收裝置和路徑優(yōu)化裝置。誘導(dǎo)對(duì)象為單個(gè)車輛，也稱個(gè)別車輛誘導(dǎo)系統(tǒng)。發(fā)達(dá)國(guó)家目前主要采用該系統(tǒng)，但造價(jià)較高。

?車外誘導(dǎo)系統(tǒng)：交通信息是在車流檢測(cè)器、信息中心和可變情報(bào)板之間傳輸，誘導(dǎo)對(duì)象是車流群，也稱群體車輛誘導(dǎo)系統(tǒng)。該系統(tǒng)一般適用于高速公路或路段較長(zhǎng)的城市交通流的誘導(dǎo)。11.4交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)

√TFGS組成：

車輛定位模塊、通信模塊、駕駛員決策支持系統(tǒng)

?車輛定位模塊功能：跟蹤車輛在路網(wǎng)中的位置。

?通信模塊功能：負(fù)責(zé)完成車輛和交通信息中心的數(shù)據(jù)交換。廣泛采用的通信方式：射頻通信（無(wú)線電廣播通信）、紅外通信、微波通信和蜂窩移動(dòng)電話通信等。

?駕駛員決策支持系統(tǒng)功能：進(jìn)行最優(yōu)路徑的計(jì)算，路徑引導(dǎo)信息和其它信息的顯示。11.4交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)3.應(yīng)用成果

■TravTek系統(tǒng)：美國(guó)，1991

■

b.Ali-Scout系統(tǒng)：德國(guó)，西門子，20世紀(jì)90年代始

■

c.VICS,VehicleInfo.&CommunicationSystem:日本，20世紀(jì)90年代始。道路交通信息通信系統(tǒng)11.4交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)4.城市交通誘導(dǎo)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架

城市交通誘導(dǎo)系統(tǒng)包括：

■交通流信息采集與處理子系統(tǒng)

■

車輛定位子系統(tǒng)

■交通信息服務(wù)子系統(tǒng)

■行車路線優(yōu)化子系統(tǒng)11.4交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)

■

交通流信息采集與處理子系統(tǒng)

交通流信息主要是通過(guò)交通控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，城市安裝交通流量檢測(cè)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)交通流誘導(dǎo)的前提條件。該系統(tǒng)涉及4個(gè)方面的內(nèi)容：

■交通信息檢測(cè)：可以利用交通信號(hào)控制系統(tǒng)的交通流量檢測(cè)信息。

■交通流信息的轉(zhuǎn)換與傳送：把從交通控制系統(tǒng)獲得的網(wǎng)絡(luò)交通流信息進(jìn)行處理并傳送到交通流誘導(dǎo)主機(jī)。

■滾動(dòng)式預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中各路段的交通流量和運(yùn)行時(shí)間

■建立能夠綜合反映多種因素的路阻函數(shù)，確定各路段的出行費(fèi)用，為誘導(dǎo)提供依據(jù)。

■車輛定位子系統(tǒng)

車輛定位子系統(tǒng)的功能是確定車輛在路網(wǎng)中的確切位置，其主要研究?jī)?nèi)容包括：■建立一套差分的理論模型和應(yīng)用技術(shù)，即討論如何根據(jù)基準(zhǔn)臺(tái)所測(cè)出的測(cè)差來(lái)修正車載臺(tái)的誤差，從而達(dá)到提高定位精度的目的。

■設(shè)計(jì)系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，其中包括信號(hào)的編碼、發(fā)射和接收以及信號(hào)的調(diào)制和調(diào)解等問題。

■研究系統(tǒng)的電子地圖的制作方法和實(shí)現(xiàn)技術(shù)

■建立一套故障自診斷體系，以保證在系統(tǒng)發(fā)生故障或信號(hào)在傳輸中出現(xiàn)較大誤差時(shí)，也能準(zhǔn)確地確定車輛的位置。

■交通信息服務(wù)子系統(tǒng)該系統(tǒng)是交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)的主要組成部分，它可以把主機(jī)運(yùn)算出來(lái)的動(dòng)態(tài)交通信息（包括預(yù)測(cè)的交通信息）通過(guò)各種傳播媒介及時(shí)地傳遞給公眾。這些媒介包括：有線電視、聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)、收音機(jī)、電話亭、路邊的可變情報(bào)板和車載的接收裝置等，使出行在家中、在路上都可以得到交通誘導(dǎo)信息。

■行車路線優(yōu)化子系統(tǒng)

該系統(tǒng)是城市交