交通運輸系統(tǒng)工程 課件 第十章 公路交通運輸系統(tǒng) 中的信息技術

芒藝第10章

公路交通運輸系統(tǒng)中的信息技術．第一節(jié)

信息技術概述．第二節(jié)

GPS

技術．第三節(jié)

GIS

技術．第四節(jié)

智能運輸系統(tǒng)一下一、信息與信號．信息一

存在千一切事物之中

，事物的

一

切

變

化

和

運

動

都

伴隨著信息的交換和傳送。是人們或機器提供的關千現(xiàn)實世界新的數(shù)據所包含的意義。．具有客觀

性、適用

性、可傳輸

性和共享性等特點信

息正確性1

)

客觀

性是指信息都與客觀事實相關

，這是和精度的保證。2

)

適用性是指從大量數(shù)據中收集、組織和管理有用的信息，這是由建立信 息系統(tǒng)目的所決定的。3

)

可傳輸

性是指信息可以

在系統(tǒng)內或用戶之間以—

定形式或格式傳送和交換。隨著網絡技術的發(fā)展，信息的可傳輸性日益重要4

)

信息的共享性是信息可傳輸性帶來的結果

，信

息可為眾多用戶所共享。第一節(jié)信息技術概述．

信

號

一

運載消息的光、聲、電等物理量被稱為信號。信號是時間或空間的函數(shù)，也可能是時間、空間的多元函數(shù)。一般記為f

( t

)

、f

(

X

, Y,

Z

)

及f

(

X

, Y,

Z, t

)

。信息的交換、傳送、存儲和提取是借助千信號來完成的。一編碼器一信道一譯碼器一信宿。．信息傳輸?shù)母鱾€環(huán)節(jié)

：信源(

1)

信源。(

2

)

編碼器。(

3

)

信道。(

4

)

譯碼器。(

5

)

信宿。rillil匾醞呻.

可第一節(jié)信息技二、現(xiàn)代通信技術．數(shù)字技術(

1)

數(shù)字通信的優(yōu)點＠可以構成靈活的系統(tǒng)；＠通過導入糾錯編碼等技術，改善收端特性；＠可以形成抗干擾特性優(yōu)點的系統(tǒng)；＠容易保密，防止竊聽；＠可以實現(xiàn)大容量、高速度；＠

容易實現(xiàn)LSI化

，能

做到

機電

小型

化、

低

功耗化。(

2

)

編碼與調制的結合(

3

)

數(shù)字信號處理器DSP述1I0000

-

I.

可第一節(jié)信息．軟件技術)

程控時分數(shù)字交換)

分組交換．微電子技術．光子技術和光電子技術)

光纖通信＠

頻帶寬，通信容量大，比微波通信容量提高10

萬倍；＠ 傳

輸損耗低(

0.2dB

/km) ,

適用千長途傳輸；＠體積小，重量輕，功耗低，可繞性強；＠輸入與輸出之間電隔離，抗電磁干擾；＠

無漏信號和串音

，安全可靠，保密性強

，抗腐t,)

光電子集成第一節(jié)微波技術)

微波中繼通信)

衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信與其它通信方式相比，有以

下

特點 ：＠衛(wèi)星通信覆蓋面大，通信距離遠。＠組網靈活，便千多址聯(lián)接。＠通信容量大，衛(wèi)星通信工作在微波頻段，可用頻帶寬

(

500M

Hz

以上）。再加上采用頻分多址

(

FDM

A

)和時分多址

(

TOMA

)

等接入方式

，可使

衛(wèi)星通信 容量達到上萬條話路。 rillil匾醞＠通信質量好，可靠性高。 呻＠經濟效益、社會效益顯著。.

可三、計算機網絡技術1.

局部網絡技術計符機局部網通信線路控制信息化輸?shù)膿Э跈C計算機和智能型外圍設備網絡眢理軟件及應用軟件應川層衣不層會話層傳輸層網絡層數(shù)據鏈接層物珅層計符

機A計t

H

JL

B一下2.

計算機通信網絡概念：將不同地理位置，具有獨立功能的多臺計算機、終端及其附屬設備，用通信鏈路連接起來，配備相應的網絡軟件，以實現(xiàn)通信過程中的資源共享的通信系統(tǒng)。網絡的基本組成

：由

若干擁有計算資源的節(jié)點，以及經由一組傳輸鏈路可供通信的節(jié)點交換計算機組成。3、網絡資源與功能

：?提供（遠程）資源共享；＠提供進程間的通信；＠利用備份和冗余提高網絡的可靠性；＠提供處理功能的分配；＠為地理上的分布式系統(tǒng)提供集中控制；＠提供主處理機、有關數(shù)據庫、網絡資源及傳輸設備等的集中管和分配，．＠提供不同設備和軟件的菲容性；＠為網絡用戶以最低成本提供最佳性能1I0000

-

I.

可一下4、網絡的分類) 線路交換型) 信息交換型5、網絡的硬件設備、網絡協(xié)議及通信軟件1

) 硬件設備：計算 機通信網 絡的 硬件設備— 般包括以 下幾個方面：?計算機系統(tǒng)（中心）在計算機中心配置的是聯(lián)機系統(tǒng)中的計算機主機，另外還配備外圍設備。＠終端終端是設在遠程用戶處的設備，—般為微型機，是聯(lián)機系統(tǒng)與用戶聯(lián)系最重要的工具。＠通信控制裝置計算機中的通信控制裝置和遠程戶終端控制裝置均稱為通信控制裝置。＠通信設備通信設備的關鍵部件包括調制解調器MODEM ) 和

通信線路（傳輸媒質，。第一節(jié)2

)

網絡協(xié)議及軟件數(shù)據終端設備

DTEA數(shù)拊終端設備

DTE

B川戶級協(xié)議服務級協(xié)議功能級協(xié)議仕輸級協(xié)議通估網（物理線路）4、地球空間信息技術第二節(jié)一、GPS

技術簡介1.

GP

S

的特點GPS

是Na

vig

a

t

io

n

Satellite

Timing

and RangingGlobal

Positioning System (NAVSTAR

GPS

)

的簡稱，它是以衛(wèi)星為基礎的無線電測時定位、導航系統(tǒng)。GPS

技術的特點(

1

)

觀測簡便(

2

)

定位精度(

3

)

經濟效益高rillil匾醞呻.

可2、GPS

的基本組成：

包括GPS

衛(wèi)星星座（空間部分

）、地面監(jiān)控系統(tǒng)（地面控制部分）和GPS

信號接收機（用戶設備部分

）三大部分(1) GPS

工作衛(wèi)星及其星座

，GPS

衛(wèi)星的作用

如下

：1 )向

廣大用戶連續(xù) 不

斷地發(fā) 送導 航定 位

信號（ 簡

稱為GPS

信號

），井用導航電文報告自己的現(xiàn)勢位置以及其它在軌衛(wèi)星的概略位置。2

)

在飛越注入站上空時

，接收由

地面注

入站

用

S

波段 (

1

0

c

m

波段

）發(fā)送到衛(wèi)星的導航電文和其它有關信息

，井通過

GPS

信號形成電文

，適時地發(fā)送給廣大用戶。3

)

接收

地面主控站

通過注

入站發(fā)

送到衛(wèi)星的

調度

命令。

例如

，適時

地改正運行偏差，或者啟用備用時鐘等。(

2

)

地面監(jiān)控系統(tǒng)

：由

1

3

個注個主控 站、 入站和(3) GPS

信號接收機

：

1 )

靜態(tài)定 位 ；

2 )

動態(tài)定5 個監(jiān)測 站組成。位來根據GPS信號的不同用途

，GPS信號接收器類型可分為

：導

航型、 測地型、 守

時型1I0000

-

I.

可三、GPS

定位原理簡介1.G

PS

靜態(tài)定位原理(

1)

偽距法定位(

2

)

載波相位測量G

PS

動態(tài)定位原理(

1)

單點動態(tài)定位(

2

)

實時差分動態(tài)定位G

PS衛(wèi)星定位誤差與精度提高(

1)

與衛(wèi)星有關的誤差1

)

衛(wèi)星星歷誤差)

衛(wèi)星鐘的鐘誤差)

相對論效應rillil匾醞呻.

可第二節(jié)

GPS(

2 )

與信號

傳播有關的

誤差)

電

離層折

射)

對流層折射)

多路徑誤差(

3

)

與接收機有關的誤差)

接收機鐘的誤差)

接收機的位置誤差(4) SA

技術引起的人為誤差所謂SA

(Selective

Availa

b

ilit

y

)

技術，簡言之

，是一

種導

致非

特許

用戶

(

u

na

ut

ho

riz

e

duse

r

)

不能獲得高精度實時定位的方法。實施SA技術的目

的在千防

止敵方對GPS信號

作精密導

航定位的電子干擾。rillil匾醞呻.

可削弱這些誤差所造成的影響的主要方法有

：( 1 ) 建

立誤差改正模型(

2

)

求差法(

3

)

選擇較好的硬件和較好的觀測條件上述方法也可結合使用

，例如采用大氣傳播延遲改正模型進行改正，再用求差法來消除無法用模型改正卻具有相關性的那些殘余誤差。rillil匾醞呻.

可第二節(jié)三、GPS

在交通運輸系統(tǒng)中的應用汽車自動定位導航系統(tǒng)主要有5種

，即自

動系統(tǒng)、顧問導航系統(tǒng)、庫存系統(tǒng)、車輛管理系統(tǒng)、便攜式系統(tǒng)。(

1

)

利用G

PS

實現(xiàn)的車輛導航系統(tǒng)

：

車輛導航系統(tǒng)功能如下

：3 ) 行

車路線設1 ) 查

詢2 ) 跟蹤 車輛位 置計4 ) 行

車路線導 航米2

)

利用GPS

實現(xiàn)的車輛運營管理系統(tǒng)

：功能

如下1

)

查詢與跟蹤2

)

指揮調度3

)

應急一·、

飛｀1I0000

-

I.

可第三節(jié) GI幻支術一、GIS

技術簡介GIS

是Ge

o

gra hical

information

syste

ms

的罵廳。

它墾采氣存儲處理分析和再顯地球表面空間及非空間女，居的信息伎樂。GIS

組成：計算機系統(tǒng)地理數(shù)據庫系統(tǒng)應用人員與組織機構。地理信息系統(tǒng)的功能格式化、轉換、概分為以下5

類10

種

：＠

采集、檢驗與編輯；＠化；?存儲與組織；＠分析；?顯示。(

1

)

地理信息系統(tǒng)的基本功能)

數(shù)據采集、檢驗與編輯)

數(shù)據格式化、轉換、概化)

數(shù)據的存儲與組織)

查詢、檢索，統(tǒng)計、計算功能)

空間分析功能)

顯示(

2

)

空間分析與模型分析功能rillil匾醞呻.

可第三節(jié)

GIS

技術二、GIS

在交通運輸系統(tǒng)中應用(

1

)

數(shù)據庫的建立1

)

腰性數(shù)據要求考慮以下騰性

：＠路段的幾何 特征 ；＠交通 狀況；＠路段建設清況；＠道路收費清況；＠信號控制裝置的設置；＠交通事故狀況；＠檢測裝置的類型與分布；＠通訊設施等。2

)

設計的交通地圖數(shù)據庫應遵循以下原則

：圖

形結構和 拓撲 關系簡單，數(shù)據冗余度小，圖形刷新速度快，有良好的圖形剪裁功能。(

2 )

系統(tǒng)

功能定

位、

預

測和

分析1

)

交

通運

輸網

絡規(guī)

劃2

)

事故的3

)

車輛誘導4

)

道路設施的管理rillil匾醞呻.

可第四節(jié)智能運輸系統(tǒng)概念

：

智能

運輸系統(tǒng)(inte

lligenttransportation

system

,

簡稱ITS

)I 是

將

先進化、道路管理效率化、協(xié)助公交車輛運營、商用車效率化、協(xié)助行人、協(xié)助緊急車輛運營等功能。的信息技術、數(shù)據通信傳輸技術、電子控制技術、傳感器技術以及計算機處理技術等有效地綜合運用千整個運輸體系，從而建立起一種在范圍內全方位發(fā)揮作用的實時、準確、高效的運輸綜合管理系統(tǒng)特征

：

“智能 系統(tǒng) ”是智能 交通運輸系統(tǒng)區(qū) 別

千傳統(tǒng)的運輸系統(tǒng)的最重要的特征基本的功能主要有

：

發(fā)

揮先

進的導航系統(tǒng)的功能

，自動收費系統(tǒng)的功能，協(xié)助安全駕駛、交通管理優(yōu)

rillil匾醞呻.

可(

1

)

智能交通運輸系統(tǒng)與基礎設施建設同行(

2

)

智能交通運輸系統(tǒng)在我國發(fā)展要邊吸收邊創(chuàng)新(

3

)

要因地制宜采用“適用技術”

，走適合我國特點的發(fā)展道路(

4

)

加強軟科學特別是基礎理論研究

包括交通流理論、混合交通流理論、交通管理規(guī)劃、交通法規(guī)以及標準規(guī)范研究，注重交通應用基礎理論研究與探索。(

5

)

智能交通運輸系統(tǒng)發(fā)

展要走社會化道路(

6

)

公安部門在我國信息化建設和智能交通運輸系統(tǒng)發(fā)

展中擔負著重要任務(

7

)

積極開展與各國政府和企業(yè)的合作

，包括技

術交

流、

合作研究、人才培訓等第四節(jié)一、交通信息系統(tǒng),1.

系統(tǒng)組成景 交通信息系統(tǒng)由車輛導航輔助系統(tǒng)（或便攜式導航輔助系統(tǒng)）、交通信息中心、通信網絡3大功能單元所組成2.

系統(tǒng)服務功能(

1

)

提供出發(fā)前的出行信息(

2

)

提供與目的地相關信息(

3

)

提供公交信息(

4

)

提供在途交通與道路狀況信息(

5

)

提供行駛路線導航信息rillil匾醞呻.

可父通控制中心信息采集系統(tǒng)信息傳輸系統(tǒng)信息提供系統(tǒng)＿、交通管理系統(tǒng)2.

系統(tǒng)功能(

1

)

信息提供。能通過各種信息提供系統(tǒng)，向

出

行者提供信息服務，幫助出行者計劃行程及出行時間，避免延誤。(

2

)

交通控制。對高速公路和道路網進行綜合的自適應控制，優(yōu)先考慮公眾安全、公共交通或其它高乘載率的車輛，減少個人獨自驅車出行的數(shù)量，并提供更多可供選擇的出行方式，根據實時交通運輸信息，確定車輛與行人通行在路網上的最佳分配。(

3

)

交通事故管理。該服務可幫助運輸部門和管理人員預測交通或道路狀況，從而采取相應的預防措施，避免潛在隱患的發(fā)生或使其影響降至最小。系統(tǒng)還可迅速檢測事故的產生并立即提出相應的交通控制措施，通過車載設備、可變情報板或路側廣播提供管理信息。二-:;爺嗯晶掃(

4

)

排放測試與污染防治。排放測試與污染防治服務采用先進的汽車排放測試系統(tǒng)，確定有關的環(huán)?！盁狳c”

，并在空氣質量敏感地區(qū)采取道路改線，或對進入該敏感地區(qū)的公路入口加以控制等措施。(

5

)

應急管理。

應急管理

可以提高對交通突發(fā)事件（

事故或災

害

）的報告和響應能力，改善應急響應資源配置，它包括緊急通告與應急車輛管理。(

6

)

自動收費。自動收費是為了提高收費站通行能力

，使駕

駛

人員不停車，不用現(xiàn)金進行自動付帳，堵塞收費漏洞，同時通過收費站可以收集大量交通數(shù)據，并提供給交通控制中心。(

7

)

道路養(yǎng)護管理。為保持安全、通暢、舒適的道路行車環(huán)境

，提高服務水平，系統(tǒng)可對路面狀況作出正確判斷，并對相應的養(yǎng)護作業(yè)提供工作計劃和實施方案。在發(fā)生災害時系統(tǒng)收集相關信息，并指導相應的恢復工作。(

8

)

特種車輛通行管理。

特種車輛的管理用來保障

路面結構

正常使用，避免事故發(fā)生。3.

系統(tǒng)作用作為一個交通信息中心

，應

用地理 信

息系統(tǒng)

(

GIS

)

收集 采摸存儲并提供有關道路網絡、土地利用及歷史數(shù)據，并且管理、不斷更新這些數(shù)據和交通模型。這個系統(tǒng)可以擴展成一個面向社會和公眾的交通信息發(fā)布中心，通過交通廣播、因特網進行交通信息發(fā)布。作為—個交通規(guī)劃中心收集、統(tǒng)計分析交通需求方面的數(shù)據，建立和維護交通需求模型。分析和比較各新建或改建交通設施的規(guī)劃方案和控制、管理措施對整體交通的影響，給政府部門和決策人員對交通設施的規(guī)劃、設計、施工和運行方案的比較提供科學依據。作為一個顯示匯報中心，給決策者提供動態(tài)的、形象逼真的和反映實際的交通流與交通設施、交通管理和交通控制間的動態(tài)關系及相互影響的直觀演示，使決策者對交通規(guī)劃措施的實施作出正確的決策作為—個交通研究中心和交通工程的實驗基地，為交通工程理論的發(fā)展和交通模型的開發(fā)提供實驗環(huán)境和手段，給交通科學的研究提供實際的數(shù)據資料。＿—、車輛系統(tǒng)一個完整的車輛系統(tǒng)是由一系列車一

路通信系統(tǒng)，與車一車通信系統(tǒng)所組成。它實現(xiàn)的基礎是通過這2種通信方式，在各種清況下所得的

清報。車輛系統(tǒng)由同軸電纜、磁性標記、磁性傳感器、測距傳感器CCD

攝像機、天線與處理系統(tǒng)等。車輛系統(tǒng)的核心功能