智能交通：城市动态交通信息系统
信息系统在智能交通中的应用案例
信息系统在智能交通中的应用案例智能交通系统是现代城市交通管理的重要组成部分，它利用先进的信息技术，能够实时监测和管理交通流量，提供优化的交通指导和决策，以达到提高交通效率和安全的目的。
信息系统在智能交通中发挥着重要的作用，本文将介绍几个信息系统在智能交通中的应用案例。
案例一：智能交通信号控制系统智能交通信号控制系统基于先进的交通数据采集技术和数据分析算法，能够实时获取交通流量、路况等信息，并根据这些信息进行交通信号的优化控制。
通过传感器等设备采集数据，信息系统可以实时监测交通路段上的车辆数量、行驶速度等，进而分析交通流量、拥堵情况等。
基于这些数据和分析结果，系统可以动态调整交通信号配时，使交通流量得到最优化的分配，从而减少拥堵、缓解交通压力。
案例二：智能交通导航系统智能交通导航系统是一种基于信息系统的交通指导和决策系统，通过集成地图数据、实时交通信息等，为驾驶员提供最佳的行驶路线和交通态势信息。
通过全球卫星定位系统（GPS）等技术，信息系统可以准确获取车辆位置和导航目标，结合交通流量、路况等信息，计算出最佳的行驶路线。
驾驶员可以通过车载导航终端或手机APP等方式获取实时导航指引，避开交通拥堵路段，选择快速、高效的行驶路线，提高行驶效率。
案例三：智能交通监控系统智能交通监控系统通过安装在道路上的摄像头、传感器等设备，实时监控交通路段的交通情况，并通过信息系统对监控数据进行处理和分析。
该系统可以监测交通违法行为，如闯红灯、超速等，及时生成违章记录，并将相关信息传输至交通管理部门，以便进行相应处罚。
此外，监控系统还可以通过数据分析算法，提供交通流量、拥堵情况等信息，为交通管理部门做出决策提供参考。
案例四：智能公交管理系统智能公交管理系统通过信息系统整合公交车辆的运行数据、公交站点数据等信息，实现对公交运行情况的实时监控和调度。
系统可以实时追踪公交车辆的位置，分析车辆运行情况，提供准时到站等服务。
同时，系统也可以为乘客提供公交线路查询、到站预测等功能，帮助乘客合理规划出行路线。
智能交通系统
智能交通系统智能交通系统（Intelligent Transportation System，ITS）是指在道路、车辆、驾驶员和交通管理机构之间使用现代信息技术和通信技术以提高交通效率、安全性和可持续性的系统。
它运用先进的传感器、通信和计算技术，通过实时信息的收集、处理和传递，为交通参与者提供准确的交通状况信息，并为交通管理机构提供决策支持。
智能交通系统的特点智能交通系统采用了多种先进技术，如无线通信、车载导航、自动控制和数据处理，以实现交通运输的智能化。
其主要特点如下：1. 实时监控和信息交互：智能交通系统通过实时监控交通流量、路况和交通事故等信息，并通过无线通信技术将这些信息交互传递给交通参与者，以便他们能够根据实时情况做出决策。
2. 数据收集和分析：智能交通系统可以收集大量的交通数据，如交通流量、车辆速度、交通信号灯状态等，通过数据分析对交通状况进行预测和优化，提高交通效率。
3. 基于位置的服务：智能交通系统使用全球卫星定位系统（GPS）和车载导航技术，为驾驶员提供实时的导航和路线规划，减少行车时间和燃料消耗。
4. 智能交通管理：智能交通系统可以根据交通状况自动调整信号灯时间，优化交通流量，减少交通堵塞和排放。
智能交通系统的应用智能交通系统在城市交通管理、交通安全和环境保护等领域有着广泛的应用，以下是几个常见的应用场景：1. 交通控制系统：智能交通系统可以根据实时交通信息自动调整信号灯时间，优化交通流量，减少交通堵塞和排放，提高交通效率。
2. 交通信息服务系统：智能交通系统通过收集、处理和传递交通状况信息，为交通参与者提供准确的交通信息，帮助驾驶员选择最佳路线，减少通勤时间和交通事故的发生。
3. 高速公路收费系统：智能交通系统可以通过车载设备自动扣费，减少人工收费环节，提高通行效率。
4. 路况监测系统：智能交通系统使用传感器和摄像头等设备对道路状况进行实时监测，并通过无线通信技术将这些信息传递给驾驶员和交通管理机构，以便采取相应的措施。
智能交通系统
智能交通系统智能交通系统（Intelligent Transportation System，ITS）是一种利用先进的信息技术和通信技术来改进交通运输效率、安全性和环境可持续性的系统。
一、智能交通系统的概述智能交通系统是在现有交通基础设施上，通过集成化的信息处理和通信技术，实现对交通流、交通设施、交通组织等因素的实时监测和控制，以提高交通运输的效率和安全性。
智能交通系统包括车辆、道路和管理中心三个主要组成部分，通过多种传感器和通信设备实现数据的采集、传输和处理，为交通管理者和驾驶员提供准确的交通信息和指导。
二、智能交通系统的功能和应用1. 道路交通管理：智能交通系统通过实时监测交通流量、拥堵状况和事故情况等信息，可以对交通信号灯进行智能调度，优化道路通行能力，减少交通拥堵。
同时，通过智能摄像监控和违法行为检测，可以提高交通违法的查处率，保障道路交通秩序。
2. 交通事故预防：智能交通系统可以通过车辆间的通信和感知技术，实现车辆之间与车辆与道路基础设施之间的信息互通，提供及时的交通警告和协作，减少交通事故的发生。
例如，车辆碰撞预警系统可以通过车辆间的通信，及时发出碰撞警报，提醒驾驶员采取避免碰撞的措施。
3. 减少能源消耗和环境污染：智能交通系统可以通过绿色交通管理，优化路况和信号灯的控制，减少车辆拥堵，降低车辆的急加速和急刹车，从而减少能源的消耗和车辆尾气的排放，改善城市空气质量。
4. 提供便捷的交通信息服务：智能交通系统可以通过车载导航系统、手机应用等多种方式，向驾驶员提供实时的交通信息，包括路况、拥堵情况、最佳路线规划等，帮助驾驶员选择最佳路线，减少出行时间和燃料消耗。
三、智能交通系统面临的挑战1. 数据安全和隐私保护：智能交通系统所涉及的信息收集和传输涉及大量的个人隐私和交通数据，如何保障数据的安全性和隐私保护成为一个重要的挑战。
2. 基础设施的建设和更新：智能交通系统需要广泛的传感器和通信设备的支持，需要对现有的交通基础设施进行升级和改造，增加系统的覆盖范围和可靠性。
智能交通系统
智能交通系统智能交通系统（Intelligent Transportation System，简称ITS）是一种基于先进技术和信息通信网络的交通管理系统，旨在提高交通效率、减少交通拥堵、提升交通安全以及改善出行体验。
随着科技的不断进步和社会的快速发展，智能交通系统在现代城市化进程中发挥着越来越重要的作用。
一、智能交通系统的概念与优势智能交通系统是一种集成了先进交通管理、信息技术和通信技术的交通系统。
通过实时监测和数据分析，智能交通系统能够实现实时交通状况的监控、拥堵预测和交通信号的优化调整，从而提高道路的通行效率和交通的安全性。
智能交通系统的主要优势包括：1. 提高交通效率：智能交通系统通过实时收集和分析交通数据，能够精确预测交通拥堵情况，为交通管理部门提供决策依据，优化交通流量，提高道路的通行效率。
2. 增强交通安全：智能交通系统可以通过交通监控摄像头、车辆定位设备等实时监测交通状况，提供准确的交通信息，预警交通事故风险，并及时采取措施，减少交通事故的发生。
3. 便利出行体验：通过智能交通系统，驾驶员和乘客可以获得实时的交通信息，包括路况、交通流量、最佳路线等，从而能够选择最佳的出行路径，减少通行时间。
二、智能交通系统的核心技术智能交通系统依赖于多种先进的技术来实现，其中主要包括以下几个方面：1. 交通流量监测技术：通过交通监测摄像头、传感器等设备，实时监测道路上的交通流量，并将数据传输至交通管理中心，以便进行数据分析和交通优化。
2. 交通信号控制技术：通过交通信号灯的智能控制，根据实时的交通流量和道路状况，自动调整信号灯的时序，提高交通的通行效率。
3. 路网导航技术：通过全球定位系统（GPS）和地理信息系统（GIS），为驾驶员和乘客提供准确的路况信息和最佳路线选择，提供导航服务和实时交通指引。
4. 车辆通信技术：车载通信系统能够实现车辆之间的通信和车辆与交通管理中心的连接，通过交换信息，提供实时的交通导航和警示信息，改善道路安全和行车效率。
智能交通系统与交通信息化
云计算技术
云计算技术提供了一种灵活的资源共享方式，通过虚拟化技术将计算资源（如服务 器、存储设备、数据库等）集中管理，按需分配给用户使用。
在智能交通系统中，云计算技术可以提供高效的数据存储和处理能力，支持大规模 的交通数据分析和处理。
通运行效率。
公共交通优化
通过智能公共交通系统 ，实现公交车辆的实时 调度，提高公共交通服
务水平。
物流配送智能化
通过智能物流系统，实 现物流信息的实时更新 和配送路线的优化，提
高物流效率。
自动驾驶汽车
通过智能车辆系统，实 现自动驾驶汽车的安全
行驶和高效运行。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
交通信息化为智能交通系统提供 了全面、准确的数据支持，包括 车辆位置、道路状况、交通流量 等，为系统实现智能化提供了必
要条件。
促进技术创新
交通信息化的发展推动了相关技 术的不断创新和进步，为智能交 通系统的完善和发展提供了技术
支持。
提升管理效率
交通信息化实现了对交通管理的 数字化、网络化和智能化，提高 了管理效率，为智能交通系统的
ANAL
定义与特点
定义
智能交通系统（Intelligent Transportation System，简称ITS）是指通过应用 先进的信息技术、通信技术、控制技术等，提升交通运输效率、保障交通安全 、优化交通运行的一体化系统。
特点
智能化、信息化、自动化、网络化。
优化交通资源配置
智能交通系统通过对交通流量的实时监测和预测，能够更 加合理地分配道路资源，优化交通信号控制，提高道路通 行效率，缓解交通拥堵问题。
智能交通系统
4.智能交通系统关键技术
（3）超声波检测器 根据声波的传播和反射原理, 通过对发射波和
反射波的时差测量实现位移测量的设备
4.智能交通系统关键技术
（4）激光车辆检测器 （5）红外车辆检测器
通过红外激光发射和接收来实现对车辆 Nhomakorabea同步 扫描, 并将光信号转换为电信号。
2.智能交通系统能做什么
电子支付系统 ——支付便利, 节省时间
➢ 不停车收费 ➢ 拥堵收费 ➢ 公交卡 ➢ ……
2.智能交通系统能做什么
紧急交通事件应急响应系统 ——快速响应, 降低损失
➢ 事件检测 ➢ 应急响应 ➢ 事件管理系统 ➢ ……
3.信息与控制技术在ITS中的地位
ITS使用的信息与控制技术
➢ 交通信息和控制系统（Traffic Information & Control System）
➢ 百家争鸣, 百花齐放……
智能交通
智能运输系统, 它是将先进的信息技术、传 感器技术、自动控制理论、运筹学、人工智 能等有效地综合运用于交通运输、服务控制 和车辆制造等方面, 加强车辆、道路、管理 者三者之间的联系, 从而形成的一种实时、 准确、高效的综合运输系统, 最终使交通运 输服务和管理智能化, 使路网上的交通流运 行处于最佳状态。
单点控制 干线绿波 区域控制
4.智能交通系统关键技术
交通控制理论未来发展趋势 （1）网络化控制（NTCIP、ATC2.5) （2）信号与诱导协同控制 （3）车路协同协同控制
4.智能交通系统关键技术
车联网络(Vehicle ad hoc networks，VANET） 的基本思想: 在一定通信范围内的车辆可以相互交换 各自的车速、位置等信息以及车载传感器感知的数 据，并自动的连接建立起一个移动的网络。
城市智能交通系统的主要领域和关键技术
城市智能交通系统的主要领域和关键技术城市智能交通系统的主要子系统包括：智能交通管理系统；智能公交系统;智能交通信息服务系统；城市综合交通枢纽的智能化；城市智能物流系统以及城市智能停车系统等。
1智能交通管理系统城市智能交通管理系统本身就是一个比较庞大的系统，它包括信息采集系统、信号控制系统、交通监控系统、城市卡口系统、违章抓拍系统、智能安全系统、特勤系统、通信传输系统、警用GPS系统等等。
其中，信息采集系统是基础，信号控制系统是核心，交通监控系统是掌控全局、改变勤务模式、提高交通管理工作效率的重要子系统，而智能特勤系统和智能勤务系统是新的发展方向，上述子系统尤其应该给予高度重视。
目前，上述系统存在着诸多问题。
以信号控制系统为例，当前存在的主要问题是：①信息采集系统薄弱。
尤其是支撑信号控制系统的检测系统薄弱，加之损坏严重，所以大多数的信号控制系统无法实现实时自适应功能，导致道路基础设施无法发挥最大作用；②信息资源无法实现共享。
目前采用的国外信号控制系统，大多数都没有开放协议，从而无法提取底层数据，造成监测数据无法共享和充分利用：③ 信号控制系统大多处于低水平的工作状态。
尽管大多数信号控制统存在很强的控制功能，有相当的智能成分，或由于检测数据不足、或由于管理人员技术水平不高，大多数信号控制系统都处于低级的简单控制状态;④国外引进的信号控制系统难以适应我国城市交通流特性。
由于国外的信号控制系统是以国外的城市道路交通流为对象开发的，很难适应我国城市的混合交通流特点，因此效果不佳。
除非对这类系统的优化模型进行处理，包括进行精细的模型参数调整，才能改进模型的适应性，而这是难度很大的事情。
因为城市交通管理领域这类专业技术人才较为缺乏；⑤缺乏控制策略选择功能，导致控制功能低下。
实际上，对于道路交通流的不同状态，应采取不同的控制策略，以取得最佳的控制效果，但是目前的信号控制系统，均没有考虑控制策略层面的选择。
上述问题的解决，既是当前的发展需要，也是信号控制系统的改进和发展方向。
智能交通系统与交通信息化
数据存储：将清洗后的数据 存储在数据库中，便于后续 分析和处理
数据分析：利用大数据、机 器学习等技术对数据进行分 析，提取有价值的信息
数据可视化：将分析结果 以图表、地图等形式展示， 便于决策者理解和决策
人工智能技术
深度学习：用于图像识别、语音识别等任务 自然语言处理：用于文本理解、情感分析等任务 强化学习：用于自动驾驶、路径规划等任务 知识图谱：用于交通信息管理、交通预测等任务
交通信息采集：通过传感器、摄像头等设备，实时采集交通流量、车速、 路况等信息。
交通信息处理：对采集到的交通信息进行实时处理和分析，为交通管理 和控制提供决策支持。
交通信息发布：将处理后的交通信息发布给交通参与者，如驾驶员、乘 客等，提供实时路况、交通预警等信息。
交通信息服务：为交通参与者提供个性化的交通信息服务，如导航、停 车引导等。
和调度
智能交通系统与交通信息化的发展趋势
智能化：智能交通 系统将更加智能化， 实现交通信息的实 时采集、处理和分 析
信息化：交通信息 化将更加普及，实 现交通信息的共享 和交换
集成化：智能交通 系统与交通信息化 将更加集成化，实 现交通信息的综合 管理和应用
绿色化：智能交通 系统与交通信息化 将更加绿色化，实 现交通资源的优化 配置和节能减排
Part Five
智能交通系统的关 键技术
通信技术
5G技术：高速、低延迟、大容量， 为智能交通系统提供高速通信支持
云计算技术：提供强大的数据处理 和存储能力，支持智能交通系统的 数据分析和决策
添加标题
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添加标题
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物联网技术：实现车辆、道路、交 通设施等之间的信息交互和共享
大数据技术：通过对交通数据的分 析和挖掘，为智能交通系统提供决 策支持
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11
北京泛在信息系统发展——
基于固定检测器的信息系统建设
北京交管局通过室外显示屏宣传诱导：针对常规拥堵点段 实时更新路况信息；遇有特殊交通情况等，及时进行宣传 告知和路 况信息发布，降低对社会交通的影响
12
北京泛在信息服务发展—— 基于大规模移动检测器的系统建设
PC
Internet
浮动车数据 历史数据
– 多种中间件技术的融合，同时解决多个问题域 – 适应互联网计算环境的开放、动态、多变的特性 – 深度整合，而非简单的拼凑
当前：在国际上发挥重要作用
(国产SOA中间件红火发展，中国组织和企业在国 际SOA标准制定中发挥重要作用)
22
现有服务技术基础
服务集成开发环境
支持Web服务开发，调试 提供WSDL到Java、Java到WSDL转换 和Web服务打包
个性化应用
• 百万量级的用户接入 • 面向公众、商业运营、政府 • 不同的订阅模式：按次计费/包年计费
18
大规模终端应用的接入与检测问题
服务接收 检测
不同厂家地图引擎 不同服务提供商 不同传输编码规则 服务延迟率 模块升级能力
终端入网 检测
交通信息被正确处理 不同屏幕不同终端上的服务显示 大量终端的稳定安全访问
题的主要手段之一。它是利用已有交通基础设施基础，通过
实现智能设备间的交互来实现通行能力最大化。
• 纽约：面积828平方公里，人口1800万，机动车800万辆 • 东京：面积2155平方公里，人口3500万，机动车800万辆 • 巴黎：面积105平方公里，人口1100万，机动车500多万辆
8
日本动态交通信息服务系统(VICS)发展
40%
平均车速提高到 1.5~3倍，可节能 40%以上
15%
依据时间最短原 则的路径规划， 可极大地降低时 间资源的消耗
30%
畅通路段信息让 发动机保持良好 工作状态，可有 效降低排放
日本道路交通信息服务系统(VICS)应用效果
10
国外发展中城市动态信息系统的应用：Telematics
Telematics是通信(Telecommunication)和信息科学(Informatics)的合成词， 是指通过内置在汽车上的计算机系统、 无线通信设备、卫星导航装置、互 联网技术等，来提供文字、语音、图像等信息传送的服务系统。Telematics 产业经过了十多年的发展历程，目前在北 美、欧洲、日本、韩国等汽车工 业发达国家有较快的发展，其中规模较大的有通用的ON STAR系统和丰田 的 G-BOOK系统。
紧急车辆 支援系统 提供紧急事件自 动报警、紧急车 辆诱导及救援行 动支援 道路高效许 车辆的管理以及道 路危险信息提供
利用RFID实现不 停车收费及采集 车辆OD出行数据
ETC系统
动态信息服务系统
交通管理最优化 支持系统
通过信号控制系统 优化交通流；提供 交通管制信息防止 交通事故连锁反应
泛在互联
微传感网等技术从过去的单一、局部，连接到一起带来综合效应
动态交通信息服务
人对不可视的交通环境进行的实时感知与交互
泛在服务 根据出行时间、所处环境通过交互实现按需的、定制的服务
6
城市动态交通信息系统能力
通过Telematics 车载设备及网站 等提供路线导航 及目的地信息 先进的导航系统
交通委 镜像库 依据各自职能 提供相关信息 服务 市委值班室、应 急办等其他需求 政府部门
公共交通出 行信息服务 及运输行业 管理
.....
务向 企公 业交 提集 供团 信等 息运 服输 务服
为 政 府 管 理 提 供 服 务
企业运营计划 制定参考
整合后交通及位置信息 通过共享交换平台实时 向应急办等其他需求委 办局提供服务，支持做 好相关工作 24
时间
现有信息服务规模
1
全球规模最大的浮动车数据应用-超过1.5万 辆浮动车提供的10万条/5分钟数据
17
面向终端及第三方信息服务复杂性问题
第三方信息集成应用 • 车辆实时监控业务=位置信息 +动态交通信息+地图引擎 • „„
多样的接入终端和协议 • WEB/GPRS/CMMB/FM/3G/ • 车载终端、智能手机、 MID、PND 9类交通信息服务 • 实时交通路况信息服务 • 预测交通路况信息服务 • 交通事件服务 • 停车场信息 • „„
新接入协议的适应，如增加
CMMB、3G等
终端兼容 检测
19
网络、服务与物联网的发展
分散指挥/抗核打击 1970s-1980s
信息高速公路 1990s 计算机互联
搜索引擎
Internet 2000s 信息互联
即时通信/社交网络
物联网
2010s 信物互联
电子商务
ARPANET TCP/IP 浏览器 分布式 SOA 网格 Web Service P2P 普适计算 泛在服务 CLOUD Web 2.0
支持可视化图形调试界面 支持基于服务的远程调试
理论
服务组合运行引擎
采用独立分层架构，不依赖应用服务器 23 基于堆栈的服务组合活动解释执行方式
动态交通信息服务系统基础
交管局 镜像库
道路交通出 行信息服务 及管理
公 众 出 行 信 息 服 务
机动车动态 路测诱导 导航
交通网站
服务热线
20
COBRA DCOM
20
城市动态信息系统泛在感知
Internet发展驱动
CyberSpace Mobil Internet Accessible
- Information - Service - Large scale
Grids, Web、 Cloud
移动计算发展驱动
Any time Any where Any thing Any device
Mobile phone
Wireless RDS DARC DAB 3G
事件信息
动态日志
……
PND PDA
In-car navigation
13
日产、日立对浮动车项目评价：平均节省20%旅行时间
Travel Time [min.] Travel Time Reduciton Ratio [%]
Oil Energy Waste 低速行驶，发动机工作在不 良状态下增加50%以上能耗
Low Road Occupation Rate 拥堵造成了城市道路利用率仅 为20%
4
交通运输物联网带来的深刻变革
泛在服务—
下一代网络软件的发展趋势 数据资源—
下一代互联网的核心价值
泛在互联— 下一代网络应用的基本形态
70 60
50
40 30
20 10
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
14
Conventional Navi (without traffic info.)
DRGS (with traffic info.)
Conventional Navi－DRGS Conventional Navi
传感、RFID发展驱动
Sensor Sensor Network RFID
21
Right time Right data Right service Right People
Based on Tarek Abdelzaher（UIUC)
支持城市动态信息系统服务技术：中间件技术
• • • • • 网络化平台之上的中间件：SOA中间件 目的：平台整合、应用整合、资源整合 各层次标准化：技术模型、体系架构、工具平台、工程方法 以Web服务为典型代表：上百个标准、规范 推陈出新、完美整合
16
面临问题：
智能决策
• 交通综合监测、多交通方式协调联动、应急指挥等涉及的实时响应、精确 描述、高可靠保障 • 面向普通市民的公共交通出行和非机动车出行、特别是混合出行方式的信 息服务
服务个性化、专业化
• 移动对象特有的位置信息随时间变化更新频繁，需要从技术上实现突破
• 面向公众的按需信息服务匮乏，不利于出行者个性化出行决策 • 市场还不够成熟，公众对交通信息服务的认知度还不够高；缺乏相应的智 能移动终端产品
PC、 iPhone、 3G
Privacy Security
Mobile Computing
Software as a Service Platform as a Service Infrastructure as a Service
Embedded System
Everywhere
-Transparent - Mobile - Miniature - Ubiquitous
3
城市动态交通信息作用
以北京为例，每年可减少因拥堵造成的 高达130亿损失（占GDP的3.6%）
数据来源：中国交通网统计数据
Travel Time Lose 都市平均车速在20km/h 以下，人均每天在道路 上要消耗2-3个小时
Environment Pollution 低速运转，排放严重超 标，制造了80%以上的 空气污染
服务组合建模
支持可视化图形的建模方式
支持多种模型视图的无缝切换
系统
面向服务描述 语言SODL
结合数理逻 辑和集合论 的思想，将 协议的语义 模型与逻辑 公理系统中 的推理过程 建立起一一 对应关系
服务组合验证
支持模型错误的可视化定位 支持WS-BPEL全部94项静态分析
服务组合调试
提供公共交通信息 以及公共交通运行 管理支持
公交支持系统