《物聯(lián)網(wǎng)概論》第十八章 物聯(lián)網(wǎng)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)概論第十八章物聯(lián)網(wǎng)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用

目錄

18.1智能交通概述

18.2智能交通系統(tǒng)總體架構(gòu)

18.3車載信息服務(wù)系統(tǒng)

18.4車輛信息化新技術(shù)

18.5物聯(lián)網(wǎng)智能交通案例

18.1智能交通概述智能交通系統(tǒng)（IntelligentTransportationSystem，簡稱ITS）是將信息技術(shù)、通訊技術(shù)、傳感技術(shù)及微處理技術(shù)等有效集成運(yùn)用于交通運(yùn)輸領(lǐng)域的綜合管理系統(tǒng)，目標(biāo)是將道路、駕乘人員和交通工具等有機(jī)結(jié)合在一起，建立三者間的動(dòng)態(tài)聯(lián)系，使駕駛員能實(shí)時(shí)了解道路交通以及車輛狀況，減少交通事故、降低環(huán)境污染，優(yōu)化行車路線，以安全和經(jīng)濟(jì)的方式到達(dá)目的地。18.1智能交通概述以車聯(lián)網(wǎng)為中心的智能交通系統(tǒng)示意18.2智能交通系統(tǒng)總體架構(gòu)先進(jìn)車輛信息系統(tǒng)（AdvancedMobileInformationSystem，AMIS）公交優(yōu)先系統(tǒng)（PublicTransportationPrioritySystem，PTPS）車輛運(yùn)行管理系統(tǒng)（MobileOperationControlSystem，MOCS）動(dòng)態(tài)路線引導(dǎo)系統(tǒng)（DynamicRouteGuidanceSystem，DRGS）緊急救援與公眾安全系統(tǒng)（HelpsystemforEmergencyLifesavingandPublicsafety，HELP）環(huán)境保護(hù)管理系統(tǒng)（EnvironmentProtectionManagementSystem，EPMS）安全駕駛支持系統(tǒng)（DrivingSafetySupportSystem，DSSS）智能圖像處理系統(tǒng)（IntelligentIntegratedITVSystem，IIIS）18.3車載信息服務(wù)系統(tǒng)

Telematics一詞由遠(yuǎn)程通信（Telecommunications）與信息科學(xué)（Informatics）合成，是指車載信息服務(wù)系統(tǒng)，由無線通信技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和車載電腦等綜合一體。傳統(tǒng)的車輛間通信是按喇叭，閃車燈等簡單方式進(jìn)行的，且須通過駕駛員，而車載信息服務(wù)系統(tǒng)的出現(xiàn)，將實(shí)現(xiàn)車與車之間（V2V）、車與路側(cè)單元（VehicletoRoadside；V2R）、車與公共基礎(chǔ)設(shè)施（VehicletoInfrastructure；V2I）之間的直接通信，以強(qiáng)化行車安全保障、動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)輔助駕駛、節(jié)能減排等綜合服務(wù)。Telematics可內(nèi)置于汽車、飛機(jī)、船舶、火車上，為交通工具內(nèi)的靈敏感知、精確反應(yīng)以及駕乘、使用和維修者提供一系列的全新服務(wù)。因此，Telematics被廣泛認(rèn)為是“4C”（通信、計(jì)算機(jī)、信息內(nèi)容與汽車）的深度融合，成為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展前沿領(lǐng)域之一。18.3車載信息服務(wù)系統(tǒng)Telematics的功能前座系統(tǒng)后座系統(tǒng)車況診斷系統(tǒng)18.4車輛信息化新技術(shù)

實(shí)現(xiàn)車輛之間、車輛與道路設(shè)施之間的通信只是Telematics的基礎(chǔ)功能，其更深入的發(fā)展則需要車輛內(nèi)部信息化的支持，車體的各種機(jī)械與電氣性能、結(jié)構(gòu)與材料等都要進(jìn)行革新，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、智能防盜、健康舒適等領(lǐng)域。目前，車輛內(nèi)部信息化主要集中在發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能、行人安防、輔助駕駛、車用影像系統(tǒng)、智能防盜、底盤電子化等領(lǐng)域，大量應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。18.4車輛信息化新技術(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能系統(tǒng)——實(shí)現(xiàn)車輛之間、車輛與道路設(shè)施之間的通信只是Telematics的基礎(chǔ)功能，其更深入的發(fā)展則需要車輛內(nèi)部信息化的支持，車體的各種機(jī)械與電氣性能、結(jié)構(gòu)與材料等都要進(jìn)行革新，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、智能防盜、健康舒適等領(lǐng)域。目前，車輛內(nèi)部信息化主要集中在發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能、行人安防、輔助駕駛、車用影像系統(tǒng)、智能防盜、底盤電子化等領(lǐng)域，大量應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。18.4車輛信息化新技術(shù)智能輪胎——智能輪胎（SmartTire）的核心是自動(dòng)胎壓監(jiān)測(cè)，通過鑲嵌在4個(gè)輪胎內(nèi)的無線壓力與溫度傳感器來紀(jì)錄輪胎在行駛中的狀態(tài)，通過偵測(cè)胎壓的變化來提醒駕駛?cè)溯喬タ赡艹霈F(xiàn)破裂的情形，或根據(jù)路況來自動(dòng)調(diào)整胎型，并在可能發(fā)生意外時(shí)對(duì)駕駛?cè)藞?bào)警。18.4車輛信息化新技術(shù)人員安全防護(hù)系統(tǒng)人員安全防護(hù)系統(tǒng)系統(tǒng)需求eCall系統(tǒng)提高被動(dòng)防護(hù)水平主動(dòng)防護(hù)水平提升方案自從車內(nèi)座椅安全帶、正側(cè)方安全氣囊、GPS自動(dòng)超速語音提示等普及，車內(nèi)駕乘人員的安全性得以提高，死亡率降低綜合采用壓力傳感器、2.5G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星導(dǎo)航等技術(shù)，使Telematics系統(tǒng)能降低傷后不治的情況主動(dòng)防護(hù)是針對(duì)提高行人安全而在汽車上引進(jìn)的一系列技術(shù)18.4車輛信息化新技術(shù)車用影像系統(tǒng)

交通故事頻發(fā)地段往往存在道路環(huán)境復(fù)雜、行人隨意穿越道路、駕駛者任意變道等因素。采用車用影像系統(tǒng)有助于識(shí)別各種外部物體，及時(shí)發(fā)出警告，提醒駕駛員等。車用影像系統(tǒng)有多種類型與功能，主要有影像辨識(shí)、警示技術(shù)和夜視與影像顯示技術(shù)等。18.4車輛信息化新技術(shù)智能車輛防盜與車財(cái)產(chǎn)保全系統(tǒng)保全系統(tǒng)智能車輛防盜系統(tǒng)車輛財(cái)產(chǎn)保全指紋識(shí)別與芯片鎖技術(shù)結(jié)合、個(gè)人專用系統(tǒng)設(shè)計(jì)、權(quán)限控制與鑰匙發(fā)行管理等V2V（車輛間通信）或V2I（汽車與道路設(shè)施間通信）還包括了車輛與車主或干系人與機(jī)構(gòu)之間的通信與現(xiàn)場記錄等，這類功能對(duì)于車輛財(cái)產(chǎn)與人身安全保護(hù)具有特殊的重要性18.5智能交通案例

汽車間的碰擦、追尾、相撞事故多與駕駛員對(duì)速度與車距的觀察判斷不當(dāng)有關(guān)。對(duì)此，美國通用汽車研發(fā)出“V2V”（VehicletoVehicle）防追尾與防碰撞預(yù)警系統(tǒng)，在兩車距離處于危險(xiǎn)范圍時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒雙方駕駛者注意并立即采取相應(yīng)措施，避免追尾或碰撞事故發(fā)生。智能車輛防盜與車財(cái)產(chǎn)保全系統(tǒng)18.5智能交通案例技術(shù)原理——“V2V”預(yù)警是利用衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位車輛的位置與行駛方向，通過無線網(wǎng)將信息傳送到距離300~400m以內(nèi)的其他車輛上，雙方動(dòng)態(tài)測(cè)距，當(dāng)V2V計(jì)算發(fā)現(xiàn)兩車相會(huì)時(shí)各自的前行速度與方向?qū)⒂谐霭踩秶内厔?shì)時(shí)就立即警示雙方司機(jī)智能車輛防盜與車財(cái)產(chǎn)保全系統(tǒng)18.5智能交通案例V2V專用短程信道與通信方式——“V2V亦稱“車聯(lián)網(wǎng)”是物聯(lián)網(wǎng)中技術(shù)難度較高的領(lǐng)域，特點(diǎn)是物體間的識(shí)別、感測(cè)、處理與反應(yīng)均須在高速間進(jìn)行并實(shí)時(shí)響應(yīng)。關(guān)鍵之一是必須確保網(wǎng)絡(luò)安全，預(yù)警系統(tǒng)必須能夠有效防止黑客入侵，以免發(fā)生混亂引發(fā)事故；關(guān)鍵之二是采用專用通訊信道供近域無線通信使用。如美國聯(lián)邦通信委員會(huì)清理了5.9kGHz波段以專用于V2V、V2I間無線短程通信（DedicatedShortRangeCommunication,DSRC），這是一種長距離RFID高效無線通信技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)小范圍內(nèi)圖像、語音和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確和可靠地雙向傳輸，將車輛和道路有機(jī)連接。智能車輛防盜與車財(cái)產(chǎn)保全系統(tǒng)18.5智能交通案例

歐洲執(zhí)行委員會(huì)的研究計(jì)劃推出“TalkingCars”，可讓V2V與V2I通過Telematics對(duì)話，交換信息，讓駕駛者了解超越其視線及聽力范圍外的潛在危險(xiǎn)信息，構(gòu)成協(xié)同移動(dòng)網(wǎng)（CooperativeMobilityNetwork）以提高行車安全與能效。歐洲“TalkingCars”提高行車安全并增加能效18.5智能交通案例輔助駕駛安全系統(tǒng)輔助駕駛系統(tǒng)行車防碰撞輔助泊車道路自動(dòng)駕駛它能在事故發(fā)生前及時(shí)提醒駕駛員，增加其反應(yīng)時(shí)間，并在緊急時(shí)自動(dòng)剎車或轉(zhuǎn)向避讓以確保安全啟動(dòng)輔助泊車系統(tǒng)，系統(tǒng)就能根據(jù)泊位、本車位置及周邊車離等，自動(dòng)、精確、流暢地將車停泊到位適應(yīng)性巡航控制（AdaptiveCruiseControl,ACC）系統(tǒng)18.5智能交通案例輔助駕駛安全系統(tǒng)SARTRE（SafeRoadTrainsfortheEnvironment）是歐洲開展的一項(xiàng)改進(jìn)高速公路交通的計(jì)劃。含義是通過V2V將高速公路上的車輛組成車隊(duì)，由前導(dǎo)車自動(dòng)控制跟隨車的行車速度、方向與途徑，不但跟隨車的駕駛者可休息、娛樂或從事其他活動(dòng)以減少長途駕駛的疲勞，還可達(dá)到節(jié)省燃料，縮短交通時(shí)間，減少車道堵塞，增進(jìn)環(huán)境友好等一舉多得之目標(biāo)。18.5智能交通案例輔助駕駛培訓(xùn)系統(tǒng)培養(yǎng)車主良好駕駛習(xí)慣以減少油耗——新西蘭PLXDEVICES公司開發(fā)出一套駕駛輔助節(jié)能裝置，會(huì)顯示車輛每加侖汽油行駛多長路程以及發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)信息，用于輔助節(jié)能。設(shè)備1分鐘就能感測(cè)信息，獲得如車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載、含氧量，并分析車輛的最佳駕駛效益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該裝置的節(jié)能效益若以MPG（每加侖/英里數(shù)）計(jì)算，針對(duì)不同車種與車況條件，節(jié)能效益為0～33%不等。18.5智能交通案例輔助駕駛培訓(xùn)系統(tǒng)精確預(yù)測(cè)導(dǎo)航服務(wù)——運(yùn)用交通預(yù)測(cè)模型，可將行經(jīng)途中可能的各種交通狀況考慮進(jìn)去，提供相關(guān)的路徑分析；也可依據(jù)實(shí)際位置提供正確性高且可信賴的行程規(guī)劃。而預(yù)測(cè)的交通警告信息可幫助客戶調(diào)整出行計(jì)劃，通過即時(shí)路徑增減，增加行程規(guī)劃、資源運(yùn)用的效率，減少支出并改善客戶服務(wù)。系統(tǒng)同樣可將駕駛員行為、習(xí)慣等資料上傳將紀(jì)錄的即時(shí)信息與雙向?qū)Ш皆O(shè)備連接，獲得更加個(gè)性化的信息服務(wù)。18.5智能交通案例汽車與交通標(biāo)志的對(duì)話精確預(yù)測(cè)導(dǎo)航服務(wù)——Travolution系統(tǒng)會(huì)將從出租車與汽車協(xié)會(huì)收集到的實(shí)時(shí)路況反饋給駕駛員，讓車輛能自動(dòng)調(diào)整行車速度、使其能在接近下一個(gè)路口時(shí)信號(hào)標(biāo)志恰好轉(zhuǎn)為綠燈。若接近的交通標(biāo)志即將變?yōu)辄S燈或紅燈，系統(tǒng)也就降低引擎動(dòng)力、或提供視覺或聽覺警示。加上紅燈等待時(shí)間、區(qū)域性交通壅塞等訊息，提供最優(yōu)異的駕駛環(huán)境、最完整的交通路況報(bào)告等18.5智能交通案例汽車與交通標(biāo)志的對(duì)話18.5智能交通案例停車位搜尋APPSmartGrains推出一種名為ParkSense的車位搜索APP，借助裝在車庫地面上的傳感器來監(jiān)測(cè)車輛進(jìn)出數(shù)據(jù)，再通過無線傳輸網(wǎng)將數(shù)據(jù)連接到應(yīng)用程序上，用戶就可通過手機(jī)查詢所在地附件的停車位信息。18.5智能交通案例停車位搜尋APP

ParkSense系統(tǒng)運(yùn)行流程18.5智能交通案例都市智能停車管理系統(tǒng)洛杉磯的街道旁有許多停車場，每個(gè)停車位都嵌入了Streetline公司安裝的圓盤地磁傳感器。每年有將近15萬車次因違停被處理，為了解決停車難和大量違停的問題，這種傳感器的作用就在于檢測(cè)車輛是否進(jìn)入泊位，將信息傳遞給市政府。這些傳感器沒有電纜，是用電池驅(qū)動(dòng)、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膫鞲衅鳎鼈兠繒r(shí)每刻都在“說話”。18.5智能交通案例都市智能停車管理系統(tǒng)傳感器功能避免違法停車支持其他計(jì)劃收費(fèi)系統(tǒng)系統(tǒng)價(jià)值可監(jiān)測(cè)與處理停車違法行為，監(jiān)測(cè)停車時(shí)間、車輛位置、停車區(qū)域等。社區(qū)援助停車計(jì)劃、COVID-19停車計(jì)劃等將信用卡/借記卡插入卡槽，根據(jù)提示進(jìn)行付款節(jié)約時(shí)間、提高工作效率、增加收益18.5智能交通案例地磁傳感器都市智能停車管理系統(tǒng)智能停車系統(tǒng)18.5智能交通案例安吉星的Telematics服務(wù)系統(tǒng)Telematics是一套具有強(qiáng)大計(jì)算與通信功能車輛管理系統(tǒng)備，服務(wù)必須有專業(yè)公司提供。美國通用汽車和安吉星（OnStar）是最早合作在全球推廣Telematics服務(wù)的。18.5智能交通案例行車事故自動(dòng)記錄系統(tǒng)行車記錄設(shè)備——iDrive是專業(yè)事件數(shù)據(jù)記錄儀，可拍攝高清晰度視頻，系統(tǒng)用雙攝像頭記錄車前和車后事件的發(fā)生過程，包括事故、攻擊性駕駛行為、碰撞、強(qiáng)行開門、報(bào)警或緊急事件等。視頻存儲(chǔ)在SD卡中，與其他感測(cè)信息，如沖擊力值、GPS坐標(biāo)、日期、時(shí)間等存貯在一起。存儲(chǔ)器在車載信息系統(tǒng)中，能通過無線網(wǎng)或USB發(fā)送到交通網(wǎng)絡(luò)中心。18.5智能交通案例行車事故自動(dòng)記錄系統(tǒng)記錄內(nèi)容——iDrive記錄在車輛緊急剎車、突然歪斜、碰撞時(shí)自行啟動(dòng)，自動(dòng)記錄數(shù)十秒的影像，自動(dòng)下載到車載信息系統(tǒng)或上傳到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，內(nèi)部Wi-Fi，支持任何兼容IEEE802.11b/g的網(wǎng)絡(luò)。夜晚，系統(tǒng)自動(dòng)切換到紅外夜視記錄模式。內(nèi)容均可用于分析本車及相關(guān)車輛的駕駛行為，如發(fā)生事故，則作為警方研判、責(zé)任界定的依據(jù)。18.5智能交通案例韓國mRFID的u-Station服務(wù)

智能交通系統(tǒng)將采用各種新技術(shù)為出行者提供方便與安全。MobileRFID（mRFID）是一種手持式讀取器（如手機(jī)、PDA等），可識(shí)讀RFID標(biāo)簽，并通過無線網(wǎng)傳輸數(shù)據(jù)，由此可創(chuàng)造出許多種新型服務(wù)。韓國SKT就提出了一種利用移動(dòng)電話來安全搭乘出租車的服務(wù)。由于韓國將泛在計(jì)算定為信息化發(fā)展的國策（即u-Korea），故安全出租車就稱“u-Station”服務(wù)。叫車者通過內(nèi)嵌在手機(jī)中的RFID識(shí)讀器，可訪問出租車中心，獲得出租車信息，如駕駛員數(shù)據(jù)、車輛號(hào)碼、車型等，并將獲取的數(shù)據(jù)傳到家人或朋友手機(jī)中，以保搭乘者安全。18.5