智能交通系統(tǒng)概論 課件 第3章 先進(jìn)出行者信息系統(tǒng)

智能交通系統(tǒng)概論第3章先進(jìn)出行者信息系統(tǒng)1.基本概念2.發(fā)展現(xiàn)狀3.系統(tǒng)組成4.技術(shù)介紹5.案例介紹6.展望與挑戰(zhàn)第1節(jié)基本概念先進(jìn)的出行者信息系統(tǒng)（AdvancedTravelerInformationSystem,ATIS）的主要功能是通過(guò)對(duì)交通信息進(jìn)行采集、傳輸、處理和發(fā)布，讓出行者從出行前、出行中直至到達(dá)目的地的整個(gè)過(guò)程中，隨時(shí)掌握交通動(dòng)態(tài)，及時(shí)調(diào)整、優(yōu)化出行計(jì)劃，減少不必要的交通延誤和擁堵。ATIS主要提供四種服務(wù)：路徑導(dǎo)航服務(wù)、交通流誘導(dǎo)服務(wù)、停車(chē)信息誘導(dǎo)服務(wù)和個(gè)性化信息服務(wù)。第2節(jié)發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)70年代以來(lái)，歐美、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家在尋求緩解交通擁擠的研究中，出現(xiàn)了以個(gè)體出行者為服務(wù)對(duì)象的綜合交通信息服務(wù)系統(tǒng)。總體上來(lái)說(shuō)，針對(duì)個(gè)體出行者的綜合交通信息服務(wù)系統(tǒng)發(fā)展可分為兩個(gè)階段，第一階段稱為出行者信息系統(tǒng)（TIS），第二階段稱為先進(jìn)的出行者信息系統(tǒng)（ATIS）。發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)ATIS的研究比較早，目前已經(jīng)有了多種效果較好的系統(tǒng)。比如，歐洲的單元無(wú)線通訊系統(tǒng)（SOCRATES）可為搭載該系統(tǒng)的車(chē)輛提供詳細(xì)的交通狀況信息，可將旅行時(shí)間和緊急事態(tài)等信息及時(shí)通知出行者和交通控制中心。此外Traffic-Master系統(tǒng)是以倫敦為中心，利用現(xiàn)有的尋呼網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息，由收集高速公路交通狀況的傳感器、整理并發(fā)送信息的控制中心以及車(chē)載終端裝置組成。該系統(tǒng)可以測(cè)出車(chē)速，也可以接受面向特定個(gè)人的信息、數(shù)據(jù)錄入等。第2節(jié)發(fā)展現(xiàn)狀美國(guó)是ATIS領(lǐng)域的先行者之一，各個(gè)城市和州都致力于推進(jìn)智能交通和出行者信息系統(tǒng)的發(fā)展。洛杉磯的Go511系統(tǒng)和紐約的511NY系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)交通信息和導(dǎo)航服務(wù)。日本在先進(jìn)交通管理系統(tǒng)方面處于領(lǐng)先地位。東京、大阪和名古屋等城市擁有高度智能化的交通控制系統(tǒng)，為出行者提供準(zhǔn)確的交通信息和導(dǎo)航服務(wù)。日本的道路交通信息服務(wù)系統(tǒng)（VehicleInformationCommunicationSystem，VICS）可以進(jìn)行信息的收集、處理、提供和利用。中國(guó)人口眾多，同樣面臨較多的交通擁堵問(wèn)題，以北京、上海、廣州和深圳為代表的大城市都在推進(jìn)智能交通系統(tǒng)及其子系統(tǒng)ATIS的應(yīng)用，交通管理部門(mén)聯(lián)合實(shí)力雄厚的高精電子地圖公司開(kāi)發(fā)交通信息服務(wù)平臺(tái)，提供實(shí)時(shí)交通信息和導(dǎo)航服務(wù)，如百度地圖、高德地圖等。第3節(jié)系統(tǒng)組成ATIS由四部分組成：信息采集系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)。使用者可提供信息種類(lèi)可提供的信息出行者交通狀態(tài)信息道路通暢性、擁堵規(guī)律等道路狀況信息路面狀況、繞行路線等沿途服務(wù)信息停車(chē)場(chǎng)、收費(fèi)站、服務(wù)器等目的地信息服務(wù)設(shè)施分布、停車(chē)場(chǎng)等公共交通信息公交、地鐵換乘信息等正常交通狀況信息行駛速度、臨時(shí)道路養(yǎng)護(hù)等異常交通狀況信息突發(fā)事件、特殊運(yùn)行限制等其它信息天氣狀況、實(shí)時(shí)停車(chē)等管理者路面狀況信息路面破損或潮濕、積雪等道路災(zāi)害信息雨、雪、洪水等災(zāi)害路網(wǎng)交通狀況信息交通流量、密度、車(chē)輛速度等突發(fā)事件信息交通事故地點(diǎn)等交通基礎(chǔ)設(shè)施管理信息道路、橋梁的運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)等1.信息采集系統(tǒng)

信息是ATIS有效運(yùn)作的核心。信息采集系統(tǒng)是各種信息采集設(shè)備、采集渠道的統(tǒng)稱，它從各種渠道獲取信息，并將信息上傳給信息處理中心。第3節(jié)系統(tǒng)組成2.信息處理系統(tǒng)信息處理系統(tǒng)是信息的存儲(chǔ)、處理、管制中心，它是信息的中轉(zhuǎn)站，將原始信息處理轉(zhuǎn)化為使用者能直接接收的信息。構(gòu)建信息處理系統(tǒng)一個(gè)重要的要求是建立一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，將它設(shè)計(jì)成在分布式客戶服務(wù)器計(jì)算環(huán)境中的服務(wù)器。這種選擇提供了可良好發(fā)展的操作平臺(tái)、軟件、簡(jiǎn)便網(wǎng)絡(luò)以及已建立的標(biāo)準(zhǔn)接口，以增強(qiáng)其適應(yīng)將來(lái)擴(kuò)展的靈活性。

其常用的方法與技術(shù)有：數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)整合和管理、數(shù)據(jù)分析和挖掘、實(shí)時(shí)交通信息生成、預(yù)測(cè)和優(yōu)化、用戶界面和服務(wù)、數(shù)據(jù)共享和開(kāi)放接口。第3節(jié)系統(tǒng)組成3.信息發(fā)布系統(tǒng)信息發(fā)布系統(tǒng)包括各種發(fā)布渠道、媒體和技術(shù)。信息經(jīng)處理系統(tǒng)后到達(dá)發(fā)布系統(tǒng)，由此將交通狀況相關(guān)信息發(fā)布給出行者、信息服務(wù)提供商等信息使用者。信息發(fā)布系統(tǒng)包括標(biāo)志牌、可變信息板、可變限速標(biāo)志、網(wǎng)頁(yè)、商業(yè)電臺(tái)廣播、HAR（公路資訊廣播）、電視、導(dǎo)航系統(tǒng)、電話等方式。信息發(fā)布系統(tǒng)通過(guò)上述方式，將處理和分析得到的交通信息傳達(dá)給用戶，以幫助他們做出明智的出行決策。第3節(jié)系統(tǒng)組成4.信息傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)包括各種信息傳輸介質(zhì)，連接著上述三個(gè)系統(tǒng)，貫穿于信息流動(dòng)的全過(guò)程。從信息的流向來(lái)看，它一般包括單向傳輸和交互式傳輸兩種方式。單向傳輸是指信息發(fā)布系統(tǒng)信息單向發(fā)布給信息使用者，如可變信息板、HAR等。交互式傳輸是指信息在使用者與發(fā)布系統(tǒng)之間進(jìn)行交互傳輸，以完成信息的請(qǐng)求與反饋操作，如手機(jī)導(dǎo)航等。

信息傳輸系統(tǒng)常用的方法技術(shù)有：數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、無(wú)線通信技術(shù)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)平臺(tái)、API和Web服務(wù)、數(shù)據(jù)加密和安全傳輸、設(shè)備和傳感器連接、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和備份、實(shí)時(shí)通信和通知。第4節(jié)技術(shù)介紹交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)是該技術(shù)的具體應(yīng)用。它由交通流信息采集、車(chē)輛定位、路線引導(dǎo)和行車(chē)路線優(yōu)化四部分組成。交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)要求交通流信息采集的交通信息具有準(zhǔn)確性和及時(shí)性。交通流誘導(dǎo)信息包括道路路況信息、天氣信息、交通運(yùn)輸實(shí)時(shí)狀況信息等。交通運(yùn)輸實(shí)時(shí)狀況信息主要指交通特性、交通事件和擁擠程度信息，主要有交通流量、車(chē)道占有率、車(chē)輛行駛速度、車(chē)輛行程時(shí)間等。電視監(jiān)視系統(tǒng)和人工檢測(cè)可以提供交通事件與交通擁擠程度；而交通流量、平均車(chē)速、車(chē)輛的行程時(shí)間則需要通過(guò)檢測(cè)器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)一定的算法計(jì)算才能得到。第4節(jié)技術(shù)介紹交通流信息采集可以和智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的信息采集通過(guò)復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)共享,它們屬于交通信息中心。交通信息中心為整個(gè)系統(tǒng)控制的實(shí)現(xiàn)提供數(shù)據(jù)采集、處理、顯示和接口功能。包括對(duì)道路交通運(yùn)輸數(shù)據(jù)和社會(huì)公眾信息的采集、加工、處理和提供，以及當(dāng)中涉及的交通流狀態(tài)估計(jì)、計(jì)算旅行時(shí)間等算法的實(shí)現(xiàn)。第4節(jié)技術(shù)介紹行車(chē)路線優(yōu)化是交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)的重要組成部分，其依據(jù)車(chē)輛定位子系統(tǒng)所確定的車(chē)輛在路網(wǎng)中的位置和出行者輸入的目的地，并結(jié)合交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的路網(wǎng)交通信息，通過(guò)一定的計(jì)算，為出行者提供一條能夠避免交通擁擠且可以和高效率到達(dá)目的地的行車(chē)路線。通過(guò)傳輸系統(tǒng)在車(chē)載信息系統(tǒng)的終端給出車(chē)輛行駛前方道路的路況，指示出最優(yōu)行駛路線。第5節(jié)案例介紹1.依魯光電交通誘導(dǎo)系統(tǒng)由依魯光電研發(fā)的智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)，通過(guò)微波、地磁、視頻、線圈等多種方式采集交通流量數(shù)據(jù)，以GIS地圖為載體，對(duì)多種交通數(shù)據(jù)分析融合，通過(guò)分析模型預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)段的交通狀況，交通狀況可在電子地圖和交通誘導(dǎo)屏上實(shí)時(shí)發(fā)布顯示。該系統(tǒng)包含三個(gè)子系統(tǒng)：交通流信息采集子系統(tǒng)、交通信息分析子系統(tǒng)、智能交通誘導(dǎo)發(fā)布子系統(tǒng)。第5節(jié)案例介紹

交通流信息采集子系統(tǒng)依據(jù)不同路段的實(shí)地情況，有選擇地與車(chē)輛檢測(cè)器采集（包括視頻、線圈、微波、地磁等不同原理的檢測(cè)器）、GPS位置定位采集以及互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集等采集方式進(jìn)行擴(kuò)展，并且將采集到的車(chē)流量信息通過(guò)以太網(wǎng)、光纖等反饋到后臺(tái)控制中心系統(tǒng)進(jìn)行處理。交通流信息采集子系統(tǒng)地信息采集方法有許多種，包括地磁車(chē)輛檢測(cè)器、視頻交通流采集、浮動(dòng)車(chē)交通流采集。第5節(jié)案例介紹

交通流信息分析子系統(tǒng)可以進(jìn)行交通流量采集，交通事件檢測(cè)，交通信息統(tǒng)計(jì)、處理、分析，流量信息存儲(chǔ)，采集設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)視與控制。通過(guò)各類(lèi)檢測(cè)器可以對(duì)交通流進(jìn)行采集、保存、分析，發(fā)生交通異常時(shí)，可以快速自動(dòng)報(bào)警，并且可以以可視化的方式顯示車(chē)輛方向、速度、類(lèi)型等信息，并且還有著速度快、誤差小的特點(diǎn)。第5節(jié)案例介紹智能交通誘導(dǎo)發(fā)布子系統(tǒng)將車(chē)流數(shù)據(jù)、違章信息等數(shù)據(jù)融合處理，通過(guò)交通誘導(dǎo)屏、網(wǎng)站、廣播、微博、微信公眾號(hào)等多種途徑為出行者提供全面的路況信息，提示最佳出行路線，提高駕駛員出行效率，進(jìn)而協(xié)助交管部門(mén)有效地提高交通通行能力、改善交通運(yùn)行環(huán)境。該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)發(fā)布交通信息、屏屬性控制、顯示誘導(dǎo)信息、系統(tǒng)管理、日志管理和用戶管理等功能。該交通誘導(dǎo)系統(tǒng)目前已經(jīng)在多地投入使用，包括山東省臨沂市和青島市等地，有效地緩解了當(dāng)?shù)氐慕煌〒矶聠?wèn)題，方便了廣大市民和出行用戶。第5節(jié)案例介紹2.高德地圖高德地圖作為一款功能豐富的地圖應(yīng)用軟件，為用戶提供準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的地理信息、導(dǎo)航和出行服務(wù)。它通過(guò)實(shí)時(shí)交通信息、路線規(guī)劃與導(dǎo)航、公共交通查詢、周邊搜索與推薦、室內(nèi)地圖、交通出行服務(wù)等功能，幫助用戶更便捷、高效地進(jìn)行出門(mén)旅行。高德地圖提供實(shí)時(shí)的交通情況，包括道路擁堵、事故、施工等信息。用戶可以通過(guò)地圖界面查看路況狀況，并選擇避開(kāi)擁堵路段以節(jié)省時(shí)間。此外高德地圖還可以根據(jù)實(shí)時(shí)交通情況為用戶規(guī)劃各種出行方式及其最佳的路線。導(dǎo)航功能提供語(yǔ)音引導(dǎo)和路口放大圖等功能，幫助用戶準(zhǔn)確、安全地到達(dá)目的地。用戶可以使用高德地圖搜索周邊的商家、餐廳、酒店、銀行等場(chǎng)所，并查看詳細(xì)信息，如地址、營(yíng)業(yè)時(shí)間、評(píng)價(jià)等。第5節(jié)案例介紹除了室外地圖，高德地圖還提供一些主要商場(chǎng)、機(jī)場(chǎng)、地鐵站等場(chǎng)所的室內(nèi)地圖。用戶可以在室內(nèi)地圖上查找店鋪、樓層導(dǎo)航等，方便用戶在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中找到目的地。高德地圖還提供一系列智能出行服務(wù)，如實(shí)時(shí)公交到站提醒、停車(chē)場(chǎng)導(dǎo)航和停車(chē)位查詢、摩拜共享單車(chē)租賃等。這些服務(wù)為用戶提供了更便捷的出行體驗(yàn)。高德地圖不斷更新地圖數(shù)據(jù)，以確保準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。同時(shí)，用戶也可以通過(guò)反饋功能向高德地圖提交路況變化、道路修建等信息，幫助改善地圖的準(zhǔn)確性和完整性。 高德地圖針對(duì)不同出行方式的用戶，會(huì)提供不同的導(dǎo)航建議，充分考慮用戶的需求。此外，高德公司在2011年啟動(dòng)了高德米級(jí)高精度地圖采集項(xiàng)目，2014年獲得了亞太區(qū)首個(gè)自動(dòng)駕駛級(jí)別高精度地圖商業(yè)級(jí)訂單，2015年啟動(dòng)了厘米級(jí)高精度采集項(xiàng)目。第5節(jié)案例介紹高德公司在高德數(shù)據(jù)中心展示了兩輛高精度地圖采集車(chē)。其中一輛車(chē)搭載6臺(tái)CCD相機(jī)，環(huán)形分布5個(gè)，頂部一個(gè)，每個(gè)攝像機(jī)像素500萬(wàn)，總像素3000萬(wàn)，采集數(shù)據(jù)精度約50CM。另外，車(chē)輛后備箱內(nèi)放置工況機(jī)，主要是為了存儲(chǔ)和處理拍攝回的相關(guān)道路數(shù)據(jù)用。在工作過(guò)程中，4個(gè)CCD相機(jī)和2個(gè)激光掃描儀相互補(bǔ)充，CCD主要負(fù)責(zé)拍攝標(biāo)識(shí)標(biāo)牌等道路屬性，激光掃描儀主要拍攝邊緣線，車(chē)道線等道路信息。另外，CCD主要拍平面，激光掃描儀主要掃三維，當(dāng)線和面疊加時(shí)，就可以形成三維模型。高德地圖在未來(lái)的發(fā)展中將繼續(xù)致力于提供更智能、個(gè)性化的地圖和出行服務(wù)。其發(fā)展方向與趨勢(shì)有以下幾點(diǎn)：智能導(dǎo)航與交通優(yōu)化、無(wú)人駕駛和自動(dòng)駕駛技術(shù)、全球覆蓋與國(guó)際市場(chǎng)拓展、個(gè)性化服務(wù)與智能推薦、交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用、生態(tài)合作與開(kāi)放平臺(tái)。第6節(jié)展望與挑戰(zhàn)隨著信息技術(shù)的不斷升級(jí)換代，ATIS必將隨著發(fā)展和更新，其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)大致有四個(gè)方向：1.智能化與自動(dòng)化：未來(lái)，ATIS將更加智能化和自動(dòng)化。通過(guò)引入人工智能、大數(shù)據(jù)分析和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，ATIS可以實(shí)現(xiàn)更精確、實(shí)時(shí)的交通監(jiān)控、預(yù)測(cè)和優(yōu)化。同時(shí)，智能交通設(shè)備、車(chē)輛和基礎(chǔ)設(shè)施之間的互聯(lián)互通也將實(shí)現(xiàn)更高程度的自動(dòng)化。2.實(shí)時(shí)交通信息與服務(wù)：隨著交通數(shù)據(jù)的不斷積累和精準(zhǔn)化，ATIS將為用戶提供更準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的交通信息和服務(wù)。無(wú)論是路況信息、導(dǎo)航建議還是出行安全提示，ATIS都將通過(guò)智能算法和個(gè)性化推薦來(lái)滿足用戶的需求。第6節(jié)展望與挑戰(zhàn)3.多模式出行集成：未來(lái)的ATIS將以多模式出行為特征，將不同的交通方式（如公共交通、騎行、步行、私家車(chē)等）進(jìn)行集成和協(xié)調(diào)。通過(guò)整合各種模式的交通信息和服務(wù)，ATIS可以提供更便捷、高效的出行規(guī)劃和推薦，優(yōu)化交通系統(tǒng)的整體效能。4.可持續(xù)交通發(fā)展：隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)交通的關(guān)注增加，ATIS也將促進(jìn)可持續(xù)交通發(fā)展。通過(guò)提供有關(guān)公共交通、電動(dòng)車(chē)輛和共享出行等方面的信息和服務(wù)，ATIS可以鼓勵(lì)人們改變出行方式，減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響。第6節(jié)展望與挑戰(zhàn)ATIS的發(fā)展在智能交通系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中必然會(huì)面臨眾多新的挑戰(zhàn)，主要有四點(diǎn)：1.數(shù)據(jù)隱私與安全隨著ATIS應(yīng)用中產(chǎn)生的大量用戶數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)隱私和安全問(wèn)題成為一個(gè)重要挑戰(zhàn)。確保用戶數(shù)據(jù)的安全存儲(chǔ)和合法使用，同時(shí)保護(hù)用戶的隱私權(quán)成為ATIS發(fā)展中不可忽視的問(wèn)題。2.技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與互操作性ATIS需要面對(duì)不同地區(qū)、不同設(shè)備和不同數(shù)據(jù)來(lái)源的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和互操作性問(wèn)題。建立統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)交