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1.1欧洲的代表性系统
欧洲的代表性系统有:SOCRATES、EUROSCOUT、Trafficmaster。
SOCRATES是一种有效发挥传统的蜂窝无线电话的基础设施(地面站)的作用,使交通指挥中心与行驶中车辆进行双向通信的系统,它的下行线路可通过“广播方式”向行驶在各种地面站的网络内的装有SOCRATES车载装置的车辆提供道路交通状况的详细数字信息。上行线路利用多频存取协议经过基地台向交通指挥中心发送信息。
EUROSCOUT是以红外线信标为媒体的动态路线引导系统。车辆和信标间的红外线通信是双向进行的,汽车就变为一个探头,将旅行时间、排队等候时间及OD信息等交通信息数据传输给中央引导计算机。
Trafficmaster是以伦敦为中心的广范围高速公路使用的系统,采用传呼机网络提供交通信息。收集高速公路交通状况数据的传感器向前后方向发出2条红外线光束,并根据各光速在车上的反射波时间差检测车辆的速度。
1.2美国的代表性系统
美国的代表性系统有:TRAVTEK、ADVANCE、FASTTRAC。
TRAVTEK以实时路线引导和服务信息系统实用化为目的,由交通管理中心、信息与服务中心、装有导航装置的车辆组成。交通管理中心进行道路交通信息的收集、管理及提供,同时还进行系统运行所必需的信息管理和提供;信息服务中心收集观光设施、旅馆、饭店等为对象的各种服务信息;车载导航装置由车辆位置测定、路线选择及接口3种功能构成,可显示交通堵塞地段、事故及施工等信息的奥兰多地区的地图、按驾驶员需要进行的路线引导及提供服务的文字信息等。
ADVANCE通过电波的双向通信直接将车载导航装置和交通管制中心连通,导航装置由接触式屏幕、显示器及导航计算机构成。一输入最终目的地便可利用最新交通信息计算最佳路线。路线引导是采用声音合成及用显示器上的符号指示的形式。
FASTTRAC是把先进交通管理系统(ATMS)和先进交通信息系统(ATIS)技术组合在一起的ITS项目,它计划进行使实验车辆与信息控制方式统一的试验,亦即根据车辆测量的等候时间等使信号控制和绿色信号实现最佳化。
1.3日本的代表性系统
日本的代表性系统有VICS和ATIS。
VICS中心通过日本道路交通通信中心汇总交通管理者和道路管理者双方的交通信息。由VICS提供的信息有:交通堵塞信息、所需时间信息、交通障碍信息、交通管制信息和停车场信息5种。
ATIS是先进的交通信息服务系统,它的通信媒体是电话线路(无线、有线)。交通信息利用者通过车上装载的导航装置或自己家及办公室的微机,可按需要接收多媒体的地图信息和文字信息。
2.交通信息系统结构方案
信息系统的本质是通过高新技术的有效应用,使得对各种决策(包括交通战略决策、交通管理决策、交通方式及交通路线选择决策等)起到支持作用的信息和知识在系统中有效流通,提高决策的科学性,引导合理的交通行为,达到最大限度地发挥已有交通设施潜力的目的。
为了实现智能化控制交通的要求,收集相关的实时可靠的交通信息是交通信息系统的前提和基础,然后根据不同交通管理与控制的目的和要求,进一步分析、传递、提供信息。信息流程见图1。
出行者所关注的信息大致包括3个方面:对“出发前”移动计划有效的信息、对“驾驶中”在道路上移动过程中有益的信息以及对“换乘”火车、客车、民航或轮船等提供乘车方便的信息。
依据出行者的信息需求以及交通管理者和物流业者在经营管理方面的需求,结合中国在行政管理方面的实际情况,确定了交通信息系统结构见图2。
城市交通信息系统包括一个中心即交通信息中心,交通管理、电子收费、交通诱导、交通信息服务、地理信息、紧急救援、营运车辆管理、车辆安全辅助驾驶八个子系统以及道路交通管理和车辆管理两个数据库。交通信息系统各子系统功能结构见图3。
交通管理子系统主要由交通指挥中心提供通过采集的路段、交叉口、高架交通以及城市出入口的基础数据组织而成的信息。营运车辆管理子系统包括公交和物流管理,公交管理涵盖出租车和公交车辆的管理,物流管理包含货运和租赁车管理。紧急救援子系统包括一般性的事故报警以及特殊情况的灾害救助。诱导系统含有路径诱导和停车诱导。部分子系统采集的信息将提供给整个系统共享,通过提供历史数据和实时可供预测的信息,用以支持出行决策的制定,系统实时地通过网络查询对公众交通信息,向各种媒体诱导信息。
系统的结构为分布与集中相结合,各子系统分布相对平等,交通信息中心拥有信息整合的共用信息平台。各子系统完成数据采集、局部运行管理、共享信息整合等项任务。
城市交通信息系统的建设可分阶段进行,条件相对成熟的部门可优先发展,建成示范工程,推动其它部门发展。同时,交通信息系统的实用化进程需要各子系统所涉及的各个部门之间通力合作,实现系统的优化建设与运行。系统设计不但要重视系统核心的研究开发,而且要重视与各子系统之间的相互衔接关系,资源共享是交通信息系统的命脉。人类的生活离不开交通,在以人为本的交通规划、管理与设计中,综合运用现代信息与通讯技术等手段提高交通运输的效率是必由之路。交通信息系统在确定了基本结构之后,需要通过进一步的系统设计后,加以实施。
3.交通信息系统的主要媒体和特点
城市交通信息系统中可传递信息的媒体主要特点见表1。
表1交通信息系统利用的主要媒体和特点
4.结论
城市交通信息系统必将在今后真正的高度信息通信社会中占有一席之地,交通信息系统也必将在实现高效舒适的交通社会中发挥重要作用。城市交通信息系统未来的实施,必将在居民出行、事故和灾害救援以及货物流通等方面带来更大的便利,同时,在交通管理方面更加有的放矢、标本兼治,在减少交通出行、降低交通量、减少阻塞、减轻污染、提高服务水平等增加社会和经济效益方面也将起到巨大的作用。
摘要:先进的交通信息系统(ATIS)是智能交通系统的重要组成部分。本文的研究内容是ATIS在中国的结构方案。该文首先分析了交通信息系统在中国的发展情况,阐述了城市交通信息系统的重要性。在总结了国外近年来有关交通信息系统的开发和研究成果后,结合中国在行政管理方面的实际情况,提出了城市交通信息系统的结构方案:一个核心即交通信息中心,交通管理、电子收费、交通诱导、交通信息服务、地理信息、紧急救援、营运车辆管理、车辆安全辅助驾驶八个子系统以及道路交通管理和车辆管理两个数据库,阐述了各子系统的功能。最后,预测了交通信息系统在中国实施后将产生的积极影响。
关键词:智能交通系统城市交通信息系统结构方案
参考文献:
1.黄卫,陈里德.智能运输系统(ITS)概论.北京:人民交通出版社,1999
2.[日]社团法人交通工学研究会.智能交通系统.北京:人民交通出版社,2000
智能运输系统(IntelligentTransportSystem)的主要思想是将传统的交通系统看成是人、车、路的统一体,运用计算机、通信、人工智能、传感器等领域的先进成果来彻底改变目前被动式的交通局面,使人在驾驶过程中可以随时通过GPS/GIS、广播、信息板等手段了解目前的交通状况,而交通管理部门则可通过道路上的车辆传感器、视频摄像机等设备随时了解各个路段的交通情况,并随时对各个交通路口的交通信号进行调整以及对外界进行信息,使整个交通系统的通行能力达到最大。
一、智能交通发展的现状
对智能运输系统的研究许多国家都投入了巨大的人力和物力,并成为继航空航天、军事领域之后高新技术应用最集中的领域。目前已形成以美国、日本、欧洲为代表的三大研究中心。
在美国,对ITS的研究虽然起步最晚,但由于投入较多,目前已处于该领域的领先水平。1991年,美国开始对ITS研究进行投资,仅1994~1995年就确定了104项研究项目,并成立了专门组织,着手制定ITS的研究开发计划,到1997年投资近7亿美元;1998年6月9日美国总统克林顿签署了“面向21世纪运输权益法案(TransportationEquityActofthe21thCentury)”。该法案的确定为美国公路系统的继续发展和重建带来了创纪录的投资。法案跨度为6个财政年度(1998~2003),拨款总金额为2178.9亿美元,其中有相当一部分用于支持ITS的进一步研究与开发。欧洲在ITS的研究方面采取整个欧洲一体化的方针,由政府、企业和个人三方面共同出资进行智能运输系统的研究,著名的项目有PROMETHEUS和DRIVE等,其中DRIVE工程是目前世界上交通运输界规模最大的合作研究计划,共有12个国家的700多个单位参加,经费达5亿欧元。日本从20世纪70年代就开始了对汽车交通综合控制系统的研究,并成立了全国性的ITS推进组织,是对ITS进行研究最早、实用化程度最高的国家。目前已建立了较为完备的交通控制、信息服务等综合体系,并基本完成了覆盖全国的电子地图的绘制工作,有400万台汽车导航仪在使用,其中120万台可接收信息。
我国在ITS领域的研究起步较晚,但随着全球范围智能交通技术研究的兴起,进入20世纪80年代,我国也加快了对智能交通技术研究的步伐。一方面,北京、上海、沈阳等大城市陆续从国外引进了一些较为先进的城市交通控制、道路监控系统;另一方面,国家加大了自主开发的步伐,如国家计委、科技委组织开发的实时自适应城市交通控制系统HT-UTCS,上海交通大学与上海市交警总队合作开发的SUATS系统等;1998年交通部正式批准成立了ISO/TC204中国委员会,秘书处设在交通智能运输系统工程研究中心,代表中国参加国际智能运输系统的标准化活动,现在正进行中国智能运输系统标准体系框架的研究。此外,我国将从今年起在全国36个城市实施以实现城市交通智能控制为主要内容的“畅通工程”,并逐步推广到全国100多个城市。
二、智能交通系统建设的意义
交通问题是世界各国面临的共同问题。交通拥挤造成了巨大的时间浪费,加大了环境污染。我国大多数城市的平均行车速度已降至20km/h以下,有些路段甚至只有7~8km/h;由于车辆速度过慢,尾气排放增加,使得城市的空气质量进一步恶化。交通问题也造成了巨大的经济损失。为了缓解经济发展带来的交通运输发面的压力,尽量的利用现有的资源,使其发挥最大的作用,各国都加大了对智能交通系统的研究和建设的力度。
交通运输是国民经济的基础产业,对于经济发展和社会进步具有极其重要的作用。公路交通运输以其机动性好、可以实现“门到门”直达运输以及运送速度快的特点,成为我国城市和城间中短途客货运输的主要方式。加快交通基础设施建设,综合运用检测、通信、计算机、控制、GPS和GIS等现代高新技术,提高交通基础设施和运输装备的利用效率、减少交通公害对加速发展我国公路交通运输事业具有十分重要的意义。这是公路智能交通运输工程需要解决的关键问题。
三、中国发展ITS的主导思想
中国是一个发展中国家,与发达国家相比,我国在发展ITS的必要基础条件上还有较大差距,加上我国特有的混合交通特点,以及城市结构、路网结构、交通结构的不完善,因此要结合中国的国情来研究制定我国发展ITS的战略及发展框架。
中国交通运输正面临经济发展与资源制约的双重压力,因此也不能重复发达国家走过的老路,一定要立足本国实际,走中国ITS发展之路,以推动我国信息化进程及培育自己的ITS产业。
21世纪交通管理的发展趋势必将是管理体制集约化;管理设施现代化;管理手段网络化、信息化、智能化;管理效率高效化;管理方式社会化。因此,中国ITS的发展将带来一场交通管理体制与模式的变革,而这种变革将直接影响着ITS的发展。
四、发展中国智能运输系统的对策
1、打好ITS发展基础,特别是应加强ITS基础理论的研究工作
目前,国际上ITS理论仍不完善,还处于发展时期,我们应积极加强与ITS开展较先进国家的交流,在国际ITS现有发展水平上结合中国特点,深入细致地进行理论研究,尽快接近或达到世界水平,以迎接21世纪ITS发展的挑战。否则将成为别国的追随者,成为他们不成熟技术的推广试验场。
2、建立ITS协调组织机构
中国交通运输体制目前仍是条块分割状况,铁路、公路、民航、公安、建设等部门分头管理,现已出现了各自发展自身ITS的势头,这将造成中国资源上的巨大浪费。为此应尽快成立一个由国家统一领导的,有关部门、学者、企业和研究部门参与的“ITS中国”组织,类似于美国的ITSAmerica,日本的VERTIS及欧州的ERTICO组织,来统一制订中国ITS发展战略、目标、原则和标准,特别是制定有关ITS的技术规范和整体发展规划,实现ITS技术和产品的通用性、兼容性和互换性,加强政府的宏观调控,以减少局部利益的冲突和有限资金的浪费。
3、注重人才的培养
二、巧用智能语音教具系统突破语言教学难点,综合提高学生的语言表达能力和运用能力
多年的教学经验告诉我们,很多情况下小学生的英语学习仅限于死记硬背,很难有情感和语感的注入,更不能达到熟练运用。这样的学习只是被动地接受新知,很难提升学生的英语素养。为收到理想的教学效果,我们英语教师可以利用智能语音教具系统制作有声教具,通过对有声教具的使用突破英语语言教学难点,让学生在典型句式训练中提高英语的表达能力和对知识的运用能力。比如,在进行MyHoliday的教学时,我将教材上的Let’stalk,Let’schant部分内容制成有声教具,让图片“开口说英语”,学生在教具系统的提示下进行核心句型“Wheredidyougoonyourholiday?IwenttoXinjiang.”专项训练。有声教具的辅助作用,为学生创设了英语交流的环境,调动了学生运用口语进行英语表达的积极性,教师趁机让两个学生结成一组,对本部分的内容进行对话训练,使学生轻松掌握了重点知识,收到很好的教学效果,有效突破了教学难点,提高学生的语言表达能力和运用能力。
三、巧用智能语音教具系统优化教学环节,培养学生的语感,综合提高学生的英语素养
英语是一门语言学科,也是一门应用学科,随着经济社会的迅猛发展,国际间的交流与合作越来越频繁,英语作为世界通用语,在国际间的各种交流与合作中,英语是进行有效沟通的最直接的语言工具。因此,我们小学英语教师必须认清社会发展形式,为了让学生能够尽早适应世界大发展的环境,尽早掌握熟练的英语口语交际能力,拥有丰富的英语语感。利用智能语音教具系统的语音测评功能就能达到这一教学目标,也只有这样,英语教学才能够实现三维教学目标,才能综合提高学生的英语素养。比如,在进行六年级Unit2What’sthematter?的教学时,当教学Let’sread环节时,我利用智能语音教具系统进行逐句测评。先让学生读,系统利用自带的测评软件进行读音测评,每句都有具体分数。这样,学生读完后根据自己的成绩就可以了解哪个地方还存在问题,这样可以再次训练,直到达到理想水平为止。在训练时,教师有意识提醒学生,要注意自己的英语语感,在软件平台的帮助下,通过多次训练大大提升学生的英语发音水平,综合提高学生的英语素养。
2人工智能技术在飞行冲突探测与解脱管理方面的应用
人工智能技术的应用可以使空中交通管理系统具有高智能化的特征,从而满足飞行冲突与解脱管理方案自动生成的需要。具体来说,实现这一功能的模块是飞行冲突探测与解脱辅助决策模块,而该模块是由冲突探测与解脱系统和辅助决策系统组成的。该模块不但可以实现飞行冲突的预测,还可以为管制人员提供飞行冲突调配的决策方案,从而减轻管制人员的压力,帮助他们做出正确的决定。所以,该系统的应用,弥补了人类与机器各自存在的不足,从而有效的避免了因人为失误或机械故障而造成的飞行事故。从原理角度来看,系统首先通过分析飞行冲突情况来制定可能的解脱方案,然后根据航空器优先级分类方法和冲突类型判定法等多种规则,进行方案的选择和排除。在这一推理过程中,为了保证系统推理的有效性,系统需要根据大量的规则来进行方案的推理选择。而这些规则,则要被统一存入知识库系统中。这样,管制人员只要在平时做好知识库系统的更新和维护,就能够保证系统推理的有效性,从而根据系统提供的方案,来进行飞行冲突航班的排序。
2课程体系改革坚持的原则
课程体系是学校人才培养的总体设计,是安排教学内容、组织教学活动的基本依据,同时也是学校教学改革的总体反映。通信工程专业是应用性很强的专业,其课程体系的建设既要保证人才的知识系统性和学科前沿性的要求,又要体现应用型人才培养的实践特性。因此,我校通信工程专业的办学理念坚持以满足国家重大需求为导向,瞄准国际发展前沿,理工兼备、综合发展。在上述教学理念的指导下,通信工程专业课程体系的改革遵循以下几个原则:(1)秉承“允公允能、日新月异”校训,坚持“以人为本、立德树人”的中国特色社会主义办学方向;(2)学习和借鉴国内外知名高校成功的办学理念和经验,突出我校的历史积淀和办学精神,凝练通信工程专业的教学特色、优化本科课程教学体系;(3)科学、合理的分类设置基础课、专业基础课和专业课,充分考虑专业间、课程间以及不同年级知识结构的关联度,避免因人设课的现象;(4)在全体专业教师范围内选拔胜任的任课教师,组成课程组,定期开展教研活动;(5)教授必须上教学第一线,承担并完成本科基础课教学任务;(6)深化教学方式改革,贯彻“讲一练二考三”要求。
3课程体系改革的内容与措施
3.1组织调研
对国内外高等学校的通信专业进行考察与调研:国外高校主要通过网上调研的方式,通过访问各国外高校的网站,对人才培养目标和专业课程设置等进行调研;国内高校主要通过派出相关专业教师到清华大学、北京邮电大学、电子科技大学等高校进行实地考察,对无线通信技术、宽带通信、光纤通信、移动通信技术、计算机通信等方向的人才培养目标、课程设置、教材建设、毕业生就业情况以及未来几年内的人才需求情况进行了调研。同时,走进与通信学科密切相关的各大企业,充分调查研究社会企业对通信工程人才的知识与能力结构需求。
3.2建设课程体系
构建“专业+模块”的课程体系,其中“专业”是保证通信工程专业人才的基本规格和全面发展的共性要求,体现“厚基础、宽口径”,“模块”主要是实现不同方向人才的分流培养,体现个性。将公共基础课分为数学类课程模块、物理类课程模块、英语类课程模块和计算机类课程模块,专业基础课分为电子电路课程模块和应用设计模块,专业课分为通信理论模块、通信网络和专业实践模块。这种模块化的教学模式,是对传统教学模式的整合与创新。传统教学课程之间缺乏良好的衔接,彼此内容间有重叠。模块化课程可以使教学避免课程间的重复和脱节,适度把握课程间的交叉与渗透,构成完整的知识体系,帮助学生融会贯通。各个模块课程的授课教师组成了课题组,以课题为引领,带动教师参与到课程建设中来,课题组通过顾问专家指导、讲座等形式完善课程和教材建设,合理设置专业课程结构,整合教学内容,改革教学方法,以期形成独具特色的教学体系。此外,我们对课程体系中的细节问题进行了修订。全面考查专业课程名称并进行调整,对6门专业选修课的课课程名称进行规范;新开设4门专业选修课,补充了调整前缺少的相关领域的课程;将通信电路和现代交换原理与技术两门课程由专业选修课调整为专业必修课;陆续开设科技论文写作、通信技术系列讲座、实践类的一系列课程,形成一整套优质的课程体系。
3.3优化课程内容
直接反映授课内容的是课程的教学大纲,课程大纲首先由任课教师制定,由教学指导委员会审核并修订,审核通过后,主讲教师按照教学大纲执行教学计划。在课程讲授过程中,如果主讲教师发现问题,或者随着社会发展需求更新教学内容、授课教材等,需要及时修改教学大纲,调整教学内容。要求教师根据课程的学科知识体系,梳理出相关知识群,形成课程教学的知识脉络和框架,明晰课程的整体教学目标和教学内容。同时,进行精品课程的建设,通信电路作为通信工程专业的基础课,将作为通信工程专业重点培养的精品课程,推出一系列教学改革措施,包括课时的调整、理论讲授与实际练习比重的调整、授课方式的改革、加强课程资源共享系统和共享制度建设等等,最终实现“讲一练二考三”的教学理念。
3.4增加实践比重
在综合考虑各门课程知识之间的衔接关系,对专业基础课和专业课的开设时间和讲授内容进行调整的基础上,我们适当地增加了涉及通信前沿技术的选修课程,并着重加强实验和实践类课程,重视学生创新能力、实践能力的培养和锻炼,适当开设或增加实习、实训的课时和学分,开设认知实习课程,鼓励学生进行实践。由此,拓宽学生的专业知识面,满足学生的未来发展需要,培养学生多方面、多角度立体思维的能力,强调宽厚的基础知识学习和创新实践能力的培养。积极鼓励学生参加电子设计竞赛、国创、百项等实践活动,利用开放实验室资源,组织学生形成研发设计小组。鼓励学生利用这些资源进行系统设计、电路焊接调试等动手练习,并组织专业教师指导,充分发挥学生的主动能动性,进一步加强学生实验动手能力的培养。
3.5加强教学管理
成立教学指导委员会,通过听课、审核大纲等方式,加强教学规范化管理,进一步理顺教学管理体系,明晰职责,加强教学督导。实施院领导听课制度,明确教学系职责,强化过程管理。建立课程建设课题组,以课题为引领,带动一部分教师参与到学校课程建设中来,通过顾问专家指导、讲座等形式完善课程和教材建设,合理设置专业课程结构,整合教学内容,改革教学方法,以期形成独具特色的教学体系。
城市智能交通管理及决策依据的研究,意在以车联网技术、ZigBee无线传感器网络技术、GPS定位及测速技术、GPRS数传技术、RFID射频识别技术等技术手段,以车载终端、公交车站点终端、智能手机、远程监控PC终端作为信息采集和查询的终端载体,辅助交通管理部门、公交调度公司、道路管理处等部门,研究优化公共交通工具调度、道路改扩建优化的决策依据和方法。
1.2系统结构
系统分公交车终端、Taxi终端、私家车终端、公交站点终端,及前台应用和后台数据库服务器几部分。车载终端通过ZigBee网络采集安全及空闲状态数据,通过GPS提供实时位置、速度信息,并通过GPRS网络传给服务器。公交站点终端通过Zig-Bee网络采集大气环境数据、车流量信息,并通过网络传递给服务器。同时,系统还可以与停车场智能管理系统对接,为机动车司机提供停车场信息服务。系统研究的基础需要建立在一套基于车联网技术的智能交通管理平台上。
2系统主要研究内容
系统主要包括交通管理和道路优化两个方面。交通管理方面:主要包括公交车辆的实时运行监控机制、公交调度自动化机制、行人候车服务、行人自助打车机制、周边停车场信息联动机制、交通事故上报及处理自动化机制、道路意见上报自动化机制、实时天气服务、实时路况服务、道路维护信息机制等。道路优化方面:主要依据实时路况信息、各公交站点上下班人数及时间统计,及通过车载终端上报的交通事故和道路意见、停车场的分布及动态使用情况,数据汇入道路优化专家系统,经过数据挖掘,分析易拥堵路段、易发生交通事故路段、上下班高峰期及人口出行密集区域,以及市民交通成本分析、城市交通状态的发展趋势分析,最终形成交道优化的智能决策依据。综合上述两大方面,系统重点研究内容如下:
2.1智能候车服务
通过电子站牌,即公交站点智能终端,提供准确的公交车辆预到站服务,还可以提供实时路况查询、智能打车、天气状况等服务。
2.2公交车实时运行监控机制
基于物联网、ZigBee和传感器技术,采集可燃气体、门窗安全状态、各站点各时间段行人上下车情况、实时车位及车速等信息,供司机、公交调度人员控制车辆及调度提供依据;可为司机提供到达某站计划用时与实际用时的比较服务。
2.3公交智能调度机制
查看某线路所有在运行车辆的位置信息,可提前估算出下一班车到达时间,如压车严重、车辆抛锚等情况,可提前做出调度方案,提高乘坐公共交通工具乘客的满意度。
2.4智能自助打车机制
通过智能手机、公交站点智能终端,可以实时查看周边出租车的位置和状态,并且进行实时连线呼叫,立刻就可以得到出租车司机的回复,无需中转,可操作性强。减少出租车司机寻找客源的时间、油耗。
2.5实时路况服务
提供实时路况查询服务,为行人、车主提供交通状况参考,及时选择合适的出行路线,避免拥堵,提升道路的综合利用率。
2.6动态停车场信息服务
为机动车司机提供周边停车场信息服务,包括位置、距离、规模、空位数、收费情况等。减少司机问路误时、无处停车而违章停车等现象。
2.7交通事故快速定位、排除、预警机制
由过往车辆车主通过智能终端平台进行事故上报,由后台交警部门的远程监控中心快速定位及处理。当车辆即将到达交通事故发生地时,车载智能终端提前提示司机前方发生事故,提前做好准备。
2.8道路优化意见上报机制
所有车主都可以通过智能车载终端提交对道路优化信息的机制和方法,操作便捷。交通管理部门可对信息进行汇总,发现同一地点上报频率高的意见则重点考虑。
2.9道路维护信息机制
车主可通过智能车载终端直接查看道路维护信息的机制和方法,并在即将进入道路维修或封闭路段时,提前给予提醒,以便车主及时、正确地选择其他路线,避免交通堵塞。
2.10智能交通专家系统
系统研究意在通过大量的数据采集,深入挖掘,发现规律,给出道路优化的决策依据,减少人力成本和过多的主观因素影响。
3核心技术及解决方案
3.1实时路况建模
以GPS位置、车速、车流量、道路本身参数,构建精准的实时路况模型,要比仅以车速建模的实时路况信息更为准确。
3.2海量数据采集
公交车数据采集:包括上下车人数、公交安全监测、位置信息三部分。上下车人数:采用红外对射和13.56MRFID读卡器,统计公交车某时刻经由某站刷卡人数和上下车人数,并计算车上在乘人数,为计算上下班出行高峰、居住和工作密集区、公交车调度方案等提供数据依据,为等候公交的乘客提供公交剩余载客能力信息;公交安全监测:通过红外对射或反射传感器检测后门是否关闭;通过MQ2烟雾和可燃气体检测传感器检测是否有可燃气体泄漏,或者在无人情况时发生自然等;位置信息:采用GPS模块,为等候公交的乘客提供最近一班公交的位置信息,乘客可以有更多更好的选择。公交站点数据采集:包括环境数据和车流量两部分。环境数据:采用DHT11温湿度传感器采集温湿度,采用MQ135空气污染传感器采集当前环境质量。结合网络上的天气预报,一同为行人提供穿衣指数、出行建议;车流量数据采集:采用RFID射频识别技术统计车流量信息,为实时路况提供数据支持。出租车数据采集:包括乘客监测和位置信息两部分。乘客监测:采用人体红外检测传感器,为智能打车提供周边出租车状态信息;位置信息:采用GPS模块,为智能打车提供周边出租车位置信息。车辆定位及测速:以车载终端附带的GPS模块,提供车位、车速的检测,为实时路况提供数据支持。
3.3GPS信息采集及分析
采集的GPS数据分析是基于NMEA-0183标准协议。车载终端GPS信息采集模块选用了U-blox公司的GPS模块NEO-6系列,支持NMEA-0183和UBX二进制协议,定位精度<2.5m,支持SBAS,可控误差<2m。本系统中,根据NMEA-0183协议完成对GPS定位和测速信息的采集和分析。NMEA-0183格式以“”开始,其中常用的语句有6句,本系统主要使用了GPRMC和GPVTG。GPRMC为推荐定位信息,其中包含了GPS应用程序所需的时间、日期、位置、方向和速度等数据,是最常用的一条语句。数据样例如下:$GPRMC,161227.467,A,3721.2473,N,12157.3413,E,0.17,307.63,120578,*13<CR><LF>,
3.4数据帧格式定义及分析
传感器数据、ZigBee数据、RFID数据、GPRS数据等都封装成固定格式协议,便于数据的汇总和分析。GPS参考NMEA-0183数据协议。
4.5ZigBee无线传感网络搭建
分为传感器模块和ZigBee节点两层架构。传感器模块,以STM8单片机进行传感器数据采集,输出都是或者转化为数字量及开关量,以串口TTL电平传给ZigBee节点。ZigBee节点,基于最流行的TI公司的CC2530芯片,支持最流行的Zig-Bee2007协议栈。ZigBee节点采用星形网络拓扑结构。
3.6数据无线传输
传感器数据采集后,以ZigBee无线网络传递给嵌入式网关。嵌入式网关将传感器数据、GPS数据、RFID数据,以GPRS移动网络方式与后台服务器之间进行数据传输,采用UDP协议,并自行定义数据帧格式。
3.7GPRS2.5G业务数据传输
1)GPRS网络数传车载终端与服务器的通信选用GPRS网络为主。GPRS模块与车载终端处理器的通信通过串口完成,处理器向GPRS模块发送AT指令以及数据。GPRS模块连接网络后利用TCP/UDP协议与数据服务器和应用服务器进行无线通信。车载终端通过GPRS模块实现Internet的无线接入,将车载终端要发送的数据通过GPRS模块无线发给中国移动GPRS网络的内部服务器中,然后再传递到事先设定的Internet上某IP地址处,即本系统中的远程服务器。远程服务也可以向车载终端返回数据,或者对车载终端实施远程控制。系统在这里对传输的数据定义了一套协议,便于数据的后续处理。
2)网络连接使用GPRS无线设备做数传的时候,在连接到外部数据网时通常有两种方法:方法一:拨号上网:常见的如拨ATD*99***#。方法二:指定Server的IP地址、Port端口号,使用特定的AT指令来连接到外部的数据网,即Internet。两种方式各有特点:拨号上网方式采用的是外部协议栈,需要用户自己实现PPP、TCP、UDP等协议栈。第二种方式则采用模块自带的协议栈,用户的底层应用程序不需要实现上述较为复杂的协议栈。二者各有优缺点。采用第一种方式,实现起来较为复杂,但是使用灵活,用户的数据封装比较灵活,可以适应用户的特殊应用。采用第二种方式,由于自身带有完备的通信协议栈,所以用户实现起来较为简单但成本较高,数据的封装格式也较为固定。
3)流量控制为了节省GPRS网络流量,从传输协议、数据编码、协议格式、数据库操作四个方面做个全面考虑。传输协议:GPRS网络按流量计费,发送数据包由“IP头+UDP/TCP头+应用数据”构成。由于UDP头比TCP头小12字节,并且TCP协议还需要三次握手等额外开销,所以实际上数据传输效率UDP要比TCP高。通过应用层中超时重传等功能完全可以满足对UDP协议中少量丢包情况的处理。数据编码:ASCII数据经过编码体积将大大减少,但编解码都需要时间,也就是需要牺牲一些CPU的处理能力。折中处理,进行简单编码,某些字段内容用字段编号代替。协议格式:应用数据需要按照协议规定进行组织,采用可变长度的数据协议,可以节省很多空间。数据库操作:部分数据如公交乘客信息,可在到达终点时一次性写入数据库服务器,而无需每到一站就传输一次。
4)永久在线保活机制GPRS是声称永久在线的,但是如果己连接链路长时间没有数据传送,会自动压缩带宽,或者把网络断开,也就是形成虚链接。由于每次GPRS接入Internet时,GPRS模块都会获得一个动态IP地址,每一次GPRS网络地址都不一样。所以在这种情况下,一旦连接断开,则服务器必然无法识别终端。心跳包就是为了保证每次建立的临时连接,在数据传输过程中不改变。本系统中的保活检测就是定时发心跳包产生流量,维持数据链路。当需长时间收发数据时,需要保证终端在线,否则一旦网络连接断开,将会导致数据传输过程失败。如何判断连接是否正常,一般采用定时发送简单的通信包即心跳包,如果在指定时间段内未收到响应,则判断连接已经断开。出于效率的考虑,采用客户端主动向服务器端发送心跳包的方式实现在线保活机制。考虑到资费问题,心跳包长度无需过长。在有数据收发发生时,无需发送心跳包;只有无操作时,才发送心跳包。在发送心跳包过程中,需要保证一旦有接收的数据过来,立即跳转至接收处理程序,暂停心跳发送。不主动收发数据时,每5分钟一个心跳包,全天24小时在线仅需耗费10K左右的流量。且在信号较弱、无法连接服务器时,支持延迟机制,重要数据可先保存,等信号稳定后再发送。
论文摘要:随着我国城市化进程的不断深化,城市交通矛盾日益突出,如交通供需问题,交通事故、城市交通对城市污染问题,如何系统的解决这些矛盾,本文从交通行为的各个阶段,讨论解决城市交通问题的方法,认为影响交通问题的因素较多,每种措施在各种因素的作用下,都会有一定的折扣,只有针对出行行为的各个阶段建立一套系统的的对策,才能有效的解决城市交通问题。
交通是城市的血脉,交通在城市的发展过程中有着不可取代的作用。交通的发展对城市结构布局也有决定性的作用,从步行、马车、自行车、小汽车到轨道交通,我们的城市规模不断的扩大,城市形态也在不断的发生变化。反过来,我们的城市的发展也在不断促进交通的发展,不断的提出新的要求,因此,应该说城市与交通应该是互为条件,相互促进的关系。当今我们的城市与交通之间出现了很多不和谐的因素,出现了交通拥堵、环境污染严重、交通事故不断上升、城市衰退等现象,城市与交通的矛盾日益突出。大城市普遍面临着遇到的问题是土地资源困乏,道路等交通基础设施占地的比例已经很高,已经没有更多的土地用来大规模的修建道路等交通基础设施,但仍然解决不了城市交通拥堵问题,城市运行效率地下。交通对城市环境污染日益严重,城市的空气污染80%以上源自城市交通。交通噪音、振动等污染也较为严重,这些污染对城市居民的生活、生产都带来了很大的负面影响。另外交通事故不断上升,也严重威胁着人们的生命财产安全。这些都对城市的发展带来了不利影响。如何面对城市与交通间出现的这些问题,当然,我们提出了很多对策。例如,优先发展公共交通、优先发展轨道交通、建立现代综合交通体系、拥挤收费、利用智能交通系统等等。这些方法都起到了一定的效果。但如何才能建立系统的交通对策,下面将从解决城市交通问题理念变化谈起,根据出行行为的各个阶段来系统探讨交通对策。
1.解决交通问题理念的变化
我们知道,目前我们的交通理念在发生着深刻的变化。原交通理念主要只以保持供需平衡为主要目标,有多大的交通需求,尽量从交通基础设施上予以满足,以达到供需平衡。但随着城市规模的不断扩大,交通需求不断扩大,由于受到资源及环境的约束,我们再也无法无限制的满足需求。在这种情况下我们的交通理念转向交通需求管理。即采用交通需求管理抑制需求,引导出行者使用对资源环境相对友好的大容量公共交通管理系统,从而在满足资源和环境约束的情况下达到了一种新的供需平衡,满足社会经济发展的需要。交通需求管理贯穿于出行行为的整个过程中。出行行为一般划分为四个阶段:出行产生、出行分布、出行方式选择、出行路径选择。交通需求管理可以系统对这四个阶段的出行行为进行管理控制,从而形成系统的交通对策。
2.出行产生阶段的交通对策
在出行产生阶段交通需求管理的主要目的是抑制出行的产生,从而最大可能的降低交通量。随着科技的发展,电话、传真、网络的广泛应用,在一定成程度上减少了人们的工作学习出行次数,在家办公、电视电话会议、网络会议成为可能,相信未来人们上班、上学等通勤交通需求会大大较低。但从个人出行产生次数的历史情况来看,随着社会经济的发展,出行的次数必将成上升趋势,以生活、休闲、娱乐等为目的的出行将大大增加。可以判断,未来人们的出行可能不再以通勤出行为主,出行目的将向多样化的方向发展,从而有效的降低通勤交通产生的高峰出行量,缓解城市交通的压力。
出行产生更多与人们的生产生活方式、科技的进步有关系,我们应该更多的鼓励和引导减少出行产生的生产方式,一方面大大交通压力,另一方面对减少社会的消耗,提高社会的效率也是有益的。
3.出行分布阶段的交通对策
在出行分布阶段,对出行者的起讫点加以管理,尽量缩短出行者的出行时空距离,从而提高社会效率。出行者的起讫点与城市结构、土地利用及人口密度等有着密切的联系,合理城市形态,最大限度的缩短出行者的出行距离,从而有效的利用步行及自行车等非机动化的出行方式,减少机动化出行距离,进而提高社会效率和避免交通带来的负面影响。
4.出行方式的选择阶段的交通对策
在出行分布阶段,对出行者的方式选择加以管理,或者说是对引导出行者选择合理的交通方式。交通方式多种多样,从步行、马车、自行车,等到小汽车、公交车、轨道交通。我们应该选择何种交通方式。首相要看我们的城市需要怎样的交通方式。前面提到,未来我们需要建立一个人口密集、环境友好、能耗集约城市。支持这种大城市的发展,只有依靠轨道交通等公共交通系统,轨道交通有它的大容量、安全、舒适、能耗低、环保等特·点,因此,我们需要建立一个以轨道交通为骨干的公共交通系统,引导出行者使用公共交通。
5.出行路径选择阶段的交通对策
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