第节 智能交通系统体系结构和内容
第节 智能交通系统体系结构和内容
第节智能交通系统体系结构和内容智能交通系统的概述智能交通系统(Intelligent Transportation Systems, ITS)是以科技手段为手段，为交通运输提供全方位、智能化、安全、高效、节能的服务和管理系统。
它是交通运输领域的一种基于信息技术的新型综合性智能化系统。
智能交通系统可以实现交通信息收集、分析、处理和交通决策，涵盖了道路交通、城市公共交通、港口交通、机场交通和铁路交通。
智能交通系统凭借先进的信息技术和现代交通管理理念，在交通领域中为建设智能城市提供强有力支撑，也是提高社会整体综合素质的必要手段。
智能交通系统的体系结构智能交通系统主要由三个部分组成：车辆通信系统、交通流控制系统和交通信息服务系统。
1.车辆通信系统车辆通信系统是指车辆之间进行通信的系统，它采用无线通信的方式，通过车辆之间互相通信，可以实现多车之间的集群控制和协同，提高交通系统的安全性、效率性和环保性。
车辆通信系统的技术基础是车辆间通信技术(Vehicle-to-Vehicle Communication, V2V)和车辆到基础设施之间的通信技术(Vehicle-to-Infrastructure Communication,V2I)。
车辆间通信技术利用无线电频段，通过车辆之间互相通信，实现车辆之间的无线信息交换和集群控制协同，形成了车辆间的交通信息网络；车辆到基础设施之间的通信技术利用基站和路边传感器等设施，将道路设施信息传递给车辆，也可以将车辆信息传递给交通管理中心，实现了交通信息的高效传输和共享。
2.交通流控制系统交通流控制系统是指通过智能化手段对交通流进行控制的系统，它可以通过控制信号灯、控制车辆速度等方式，实现交通流的合理分配，从而提高交通效率。
交通流控制系统一般包括智能信号灯控制系统、智能路网规划系统、智能车道和收费系统、智能停车系统等。
其中，智能信号灯控制系统利用交通信息、车辆通信信息等，自适应地调整信号灯的时间和相位，提高道路使用率和通行效率；智能路网规划系统可以通过交通数据分析和道路的拥堵情况，对路网进行动态调整和自适应地规划，实现快速、高效、舒适和安全的出行。
智能交通系统的技术架构与应用
智能交通系统的技术架构与应用在当今快节奏的社会中，交通问题日益成为人们关注的焦点。
拥堵的道路、频繁的事故以及低效的运输系统不仅给我们的日常生活带来不便，也制约了经济的发展。
为了解决这些问题，智能交通系统应运而生。
智能交通系统是将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。
一、智能交通系统的技术架构智能交通系统的技术架构可以大致分为感知层、传输层、处理层和应用层四个部分。
感知层是智能交通系统的数据来源，就像人的五官一样，负责收集各种交通信息。
这包括通过道路上的传感器、摄像头、车辆上的定位装置等设备，获取车辆的位置、速度、行驶方向、道路的路况、交通流量等数据。
例如，埋设在道路中的感应线圈可以检测车辆的通过，高清摄像头能够拍摄车辆的牌照和行驶状态，而车载的 GPS 则能实时反馈车辆的位置和行驶轨迹。
传输层则如同人体的神经，负责将感知层收集到的数据快速、准确地传输到处理层。
这需要依靠先进的通信技术，如 4G/5G 网络、卫星通信、蓝牙、Zigbee 等。
高速稳定的通信网络能够确保数据的实时传输，减少延迟和丢包，为交通系统的及时响应提供保障。
处理层是智能交通系统的大脑，对传输层传来的数据进行分析和处理。
这里运用到大数据技术、云计算、人工智能等手段，对海量的交通数据进行挖掘和分析，提取出有价值的信息，如预测交通流量、发现交通拥堵的原因、识别交通事故等。
通过复杂的算法和模型，处理层能够为决策提供依据，优化交通管理策略。
应用层是智能交通系统与用户直接交互的部分，将处理层的结果转化为具体的应用服务。
比如，为出行者提供实时的交通信息，包括路况、公交到站时间、最佳出行路线规划等；为交通管理部门提供交通控制策略，如调整信号灯时间、设置限行区域等；为物流企业提供优化的运输方案，降低运输成本，提高运输效率。
互联网时代的智能交通系统
互联网时代的智能交通系统随着科技的不断发展，互联网已经渗透到了我们生活的方方面面。
在交通领域，互联网也带来了革命性的变化，智能交通系统应运而生。
智能交通系统利用互联网和先进的技术手段，实现了交通信息的实时获取、处理和传输，为交通管理和出行提供了更加高效、便捷和安全的解决方案。
一、智能交通系统的基本构成智能交通系统由多个组成部分构成，包括交通信息采集、交通信息处理、交通信息传输和交通信息应用等环节。
1. 交通信息采集：通过各种传感器、监控设备和无线通信技术，实时获取道路交通流量、车辆位置、车速等信息。
2. 交通信息处理：将采集到的交通信息进行处理和分析，提取有用的信息，如交通拥堵情况、事故预警等。
3. 交通信息传输：利用互联网和通信网络，将处理后的交通信息传输到相关部门和用户端，实现信息共享和交流。
4. 交通信息应用：将传输过来的交通信息应用于交通管理、出行导航、智能停车等方面，提供更加智能化的交通服务。
二、智能交通系统的应用场景智能交通系统在各个方面都有广泛的应用，以下是几个典型的应用场景。
1. 交通管理：智能交通系统可以实时监测道路交通情况，提供交通拥堵预警和路况导航，帮助交通管理部门更好地调度交通资源，提高交通效率。
2. 出行导航：智能交通系统可以根据实时的交通信息，为用户提供最佳的出行路线和交通工具选择，减少出行时间和成本。
3. 智能停车：智能交通系统可以通过车辆识别和停车位监测技术，实现智能停车场的管理和导航，提高停车位利用率和停车效率。
4. 交通安全：智能交通系统可以通过车辆违章监测和事故预警等功能，提高交通安全水平，减少交通事故的发生。
三、智能交通系统的优势和挑战智能交通系统的出现，带来了许多优势，但也面临一些挑战。
1. 优势：（1）提高交通效率：智能交通系统可以实时获取交通信息，帮助交通管理部门更好地调度交通资源，提高交通效率。
（2）减少交通拥堵：通过交通拥堵预警和路况导航等功能，智能交通系统可以减少交通拥堵，提高道路通行能力。
交通工程学电子课件第16章智能交通系统
16.2 智能交通系统体系结构
TMP.ES_紧急
f 紧急事件处理人员 t 紧急事件处理人 ES.TMP_紧急车辆 车辆行驶路线
_ES_紧急调度确认 f 紧急事件处理人员 _ES_紧急事件请求 f 紧急事件处理人员_
员_ES_决策支持
行驶路线请求
t 紧急事件处理人员 _ES_紧急调度顺序
03 ITS标准 ITS项目的评价包括：经济、技术、社会、环境影响、风险五个方面。
16.3 智能交通系统中应用的关键技术
01
传感器与
控制技术
03
计算机技术
05
信息技术
02
多媒体技术
04
通信技术
06
智能交通系统中应用的
关键技术
16.4 ITS实用系统
交通信息系统 系统的服务功能
出行前信息服务
行驶中驾驶员信息服务 途中公共交通信息服务
16.2 智能交通系统体系结构
服务领域
中国：
1、交通管理与规划；2、电子收费；3、出行者信息；4、 车辆安全与辅助驾驶；5、紧急事件和安全；6、运营管理； 7、综合运输；8、自动公路。
美国：
1、智能化的交通信号控制系统；2、高速公路管理系统3、 公共交通管理系统；4、事件和事故管理系统； 5、收费系统；6、电子受付系统；7、铁路平交路口系统； 8、商用车辆管理系统；9、出行信息服务系统。
驶路线请求 ES.TMP_ 交通 控制紧急请求
ES_紧急车辆 调度状态
TMP.ES _紧急
ES_紧急车辆 事故详情
ES_紧急事件当前状态 ES_事故指令请求 ES_本地决策支持
提供紧急 服务人员
智能交通系统体系结构和内容
智能交通系统体系结构和内容硬件系统是智能交通系统的基础。
它包括交通设备、通信设备、监控设备、传感器、信号设备等。
这些设备能够实时收集交通信息和数据，提供给软件系统进行处理和分析。
软件系统是智能交通系统的核心。
它包括交通管理软件、决策支持软件、预测模拟软件等。
交通管理软件能够根据交通设备获取的数据进行交通流量控制、交通信号灯优化等管理操作；决策支持软件能够为交通管理者提供决策支持，例如提供交通流量预测信息，加强交通监测和管理等；预测模拟软件能够模拟不同交通管理方案的效果，为交通管理者提供决策依据。
数据系统是智能交通系统的基础。
它包括交通信息数据库和交通信息平台。
交通信息数据库是存储交通信息和数据的地方，它包括历史数据、实时数据、车辆信息等；交通信息平台则是提供交通信息查询和交通管理服务的平台，它能够将收集到的数据进行处理和分析，并将结果呈现给交通管理者和用户。
交通流量控制是智能交通系统最基本的功能之一、它通过交通设备和传感器实时监测道路上的车流量，根据车流量密度调整交通信号灯的时间，以达到交通畅通的目的。
交通信号灯优化则是根据交通流量和车辆需求，合理优化交通信号灯的时间，减少交通拥堵和排队时间。
交通监测是指通过监控设备和传感器对道路交通状况进行监测。
这些设备能够实时获取道路上的车辆密度、车速、车道占用等信息，进而进行交通控制和管理。
交通监测可以帮助交通管理者快速发现交通拥堵和事故等问题，及时采取相应的措施来解决。
交通事故分析是通过对交通事故的数据进行统计和分析，找出导致事故的原因并提出相应的改进措施。
智能交通系统能够根据历史事故数据，分析事故发生的频率、地点和原因等，为交通管理者进行交通安全管理和规划提供依据。
除了上述内容，智能交通系统还可以包括交通导航、智能驾驶、停车管理、交通信息服务等功能。
通过智能交通系统的全面建设和应用，可以提高城市交通管理的效率，提升交通安全和舒适度，降低交通拥堵和事故发生率。
智能交通系统的架构设计与实施
智能交通系统的架构设计与实施一、引言智能交通系统（Intelligent Transportation System，ITS）是一种综合应用信息技术、通讯技术、传感器技术、控制技术等各种先进技术的交通管理系统。
它可以为城市交通管理和出行提供全面、高效、安全、便捷的服务，是当今城市智慧化建设的重要组成部分。
本文将围绕智能交通系统的架构设计与实施进行论述，以期为智慧城市的建设提供一些参考。
二、智能交通系统的组成智能交通系统由硬件组成和软件组成两个部分。
1. 硬件组成（1）传感器设备：包括交通流量、车速、空气质量、温度、湿度、环境噪声等传感器设备。
（2）通信设备：包括卫星通信、移动通信、有线通信等设备。
（3）控制设备：包括交通信号灯、监控摄像头等设备。
（4）嵌入式终端设备：包括车载终端、人行终端等。
2. 软件组成（1）数据库：主要用于存储和管理交通管理部门所需要的各类信息，包括交通流量、车速、车辆信息等。
（2）系统集成软件：用于将各种交通信息整合起来，提供给决策人员进行分析和决策。
（3）应用软件：包括智能导航、停车管理、拥堵预测等各种应用。
三、智能交通系统的技术特点智能交通系统的技术特点主要包括以下几个方面：1. 多模态交通服务：智能交通系统能够提供多种不同的交通服务，包括公共交通、出租车、汽车等。
2. 多终端互联：智能交通系统能够实现车联网、人机交互等多种终端设备的互联。
3. 多元数据融合：智能交通系统能够将来自不同终端设备的数据进行整合和分析。
4. 高性能计算：智能交通系统需要进行大量的数据处理和分析，因此需要具备高性能计算能力。
5. 智能决策：智能交通系统需要根据实时的交通情况进行智能决策，例如路线规划、拥堵解决方案等。
四、智能交通系统的架构设计智能交通系统的架构设计主要分为三个层次，即感知层、网络层和应用层。
1. 感知层感知层主要通过各种传感器设备对交通情况、气象状况等信息进行感知，并将感知结果传递给网络层。
智能交通体系结构的内容
智能交通体系结构的内容智能交通体系结构，这听起来好像是个很复杂的玩意儿，其实啊，就像是一个超级大的交通管家，把城市里各种各样的交通元素都管得井井有条。
咱们先来说说这个智能交通体系结构里的车辆部分。
车辆就像是一群小蚂蚁，在城市这个大蚁巢里跑来跑去。
以前啊，这些小蚂蚁都是各自为政，横冲直撞的。
现在可不一样啦，在智能交通体系结构下，每辆车就像被装上了一个聪明的小脑袋。
这个小脑袋能和交通系统里的其他部分聊天呢。
比如说，它能知道前方路段堵不堵车，就像小蚂蚁能提前知道哪条路有食物一样。
如果前方堵得像一锅粥，那车辆就能提前调整路线，换条路走，这多方便啊。
你说要是没有这个智能的东西，就只能干着急地在那儿堵着，那多难受啊。
再看看交通信号灯这一块。
交通信号灯就像是交通世界里的指挥官，以前的指挥官啊，就只会按照固定的节奏指挥，有时候路上没车了还在那红灯亮着，这不是浪费大家的时间嘛。
现在的智能交通体系结构下的信号灯可聪明啦。
它能根据车流量的大小来决定自己亮多久。
要是某个方向的车特别多，它就会多给点时间让车过去，这就像指挥官根据战场上的实际情况灵活调配兵力一样。
这样一来，道路资源就能被更好地利用起来，大家在路上走得也就更顺畅了。
道路设施也是这个智能交通体系结构里很重要的一环呢。
道路就像人的血管，要是血管堵住了，那可就麻烦了。
智能交通体系结构下的道路设施啊，能够自己检测哪里出了问题。
比如说，道路上有个小坑洼，它就像身体的神经能感觉到疼痛一样，然后及时把这个消息传给相关的部门，让他们赶紧来修补。
这要是在以前，非得等到车走在上面颠得不行了，才会有人发现问题，这时候可能已经对交通造成很大影响了。
还有公共交通呢。
公共交通就像是城市交通的大动脉。
智能交通体系结构让公共交通变得更智能了。
比如说公交车，它能知道自己这一趟车上有多少人，下一站大概会上来多少人，就像一个贴心的小管家一样。
如果车上人太多了，它可以及时通知后面的车调整一下运营策略，避免大家都挤在一辆车上。
智能交通系统的工作原理
智能交通系统的工作原理智能交通系统（Intelligent Transportation System，ITS）是一种利用先进的信息、通信、感知和控制技术，通过实时数据采集、传输、处理和分析，以及智能化的交通管理措施，实现道路交通系统高效、安全、智能化运行的系统。
智能交通系统旨在提高交通运输效率、减少交通事故、改善出行体验，使城市交通更加便捷、安全和可持续。
一、智能交通系统的组成部分智能交通系统由多个组成部分构成，主要包括交通感知与检测、数据传输与通信、数据处理与分析、交通控制与管理等。
1. 交通感知与检测：通过摄像头、雷达、传感器等设备对交通流量、速度、密度、车辆类型等进行实时感知与检测，提供准确的交通数据。
2. 数据传输与通信：运用先进的通信网络技术，将感知到的数据传输到数据处理与分析中心，实现实时的数据共享和交流。
3. 数据处理与分析：在数据处理与分析中心，对传输过来的数据进行整合、分析和处理，提取有价值的交通信息，如交通拥堵状况、路况变化等。
4. 交通控制与管理：基于数据分析的结果，采用智能化的交通控制手段，包括信号灯控制、路口优化调度、智能导航等，实现对交通流的精确控制和管理。
二、智能交通系统是通过对交通数据的采集、传输、处理和分析，以及对交通流进行控制和管理，实现交通系统的智能化运行。
1. 数据采集：通过交通感知与检测设备，获取道路上的交通数据，例如车辆数量、车速、车辆类型等。
这些数据可以通过摄像头、地磁传感器、雷达等设备进行实时感知，并传输到数据处理与分析中心。
2. 数据传输：采集到的数据通过通信网络传输到数据处理与分析中心，实现数据的远程传输和共享。
网络技术的发展使得数据的传输更加快速和稳定。
3. 数据处理：在数据处理与分析中心，采用计算机技术对传输过来的数据进行整合和分析。
通过数据处理算法，可以提取出有价值的交通信息，如交通拥堵点、交通流量变化等。
4. 数据分析：基于处理后的数据，利用数据分析技术进行交通模型的构建和预测。
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系统体系结构开发在ITS的地位
对于ITS的总体和设计来说，最重要的任务就是ITS的系统体系结构开发。 从1994年第一届至1999年第六届ITS世界大佬，“系统体系结构”均是大会研讨一个重要内容。美国 1994-1995年ITS优先项目中排第一位的是系统体系结构开发。日本于1998年在5 个省厅的联合支持下，开 始其系统体系结构的研究与实践。
系统的
它是指预定功能都具备的功能，系统的子系统都能完成其功能，各子系统 能够按其功能 能彼此很好的协调，使得整体功能可以达到最优化。
有用的
是指在实际 中可以按预定目标运行的系统。“有用的”不一定是“可用 的”。可用性要求系统除了具备各种功能处，还要有可维护性、柔性、可扩充性、 有效性和安全可靠性等性能。
心眼的功能、信息、通信和物理体系结构。在开发过程中，开发队 伍应和垢各有关方面经常 地交流和研讨，这样才能使开发的系统体 系结构得到社会广泛理解和支持。
开发途径问题
（1）研究构台组织开工由政府有关部门决定，并确定管理方式及政策条件。（2） 研究开发的项目一般条件 由该政府部门申请并确立，并分解为若干子项目交给各 组织去完成。（3）整个研究开发计划由该部门统一制定，由各组织参下模式
优点
由政府部门指导，统一规划，这样使得各研究子项目具有较强的统一性和性。ITS 是综合性很强、规模极为庞大的复杂系统，其子系统数目极多，要使这些子系统 动作时行为相互协调、目标统一，就需要在研究的开始阶段，进行统一的规划， 使得各子系统一开始就是相互协调的，有利于实现ITS所要达到的总体目标。
开发队伍的组织问题
ITS通常是跨部门，跨行业、跨地区的大规模工程项目，它的体系结构的感叹帮我我国一点由政府、企业、研究机械和院校的多部 门领导者、管理者、多企业经营者、设计者、多学科专家学者联合组成。
美国IVHS/ITS的体系结构开发项目、 队伍组织层次
（1）USDOT的体系结构组——由各运输部门的代表组成，负责体系结构开发的领导工作。 （2）USDOT的技术管理组——由Jet Propulsion实验室承担，负责四支感叹别问我个人日常管理。 （3）USDOT和IVHS America的公共舆论工作组——由40个来自公共财团、私人财团和特别感兴趣的投资团体的志愿者组成，负 责组织各种公共活动，建立对于系统体系结构的社会舆论。
稳定
系统体系结构开发的目的是给出系统的一个稳定的基础， 即给出系统的组成部分和它们的功能、各部分的关系，为 进一步的系统设计和产品开发提供所必需的框架和重要指 南。
智能交通系统体系结构开发的内容
1
2
3
参
信
功
考
息
能
模
体
体
型
系
系
结
结
构
构
4
5
数
物
据
理
通
体
信
系
体
结
系
构
结
构
参考 模型
参考模型的重要性在于它提供一个系统所包含的主要部分的整体框架，一般可以用一个水平 的或竖直的层次结构图来描述。
数据通信 体系 结构
数据通信体系结构是一个通信协议的集合，这协议通过不同的网络拓扑结构提供对各种应用的透明通 信。一个ITS往往要考虑固定设备间、移动设备间、固定设备与移动间的通信，还要考虑公有网络与 私有网络之间的连接，所以其数据通信体系结构是很复杂的。
物理 体系 结构
建立系统物理体系结构是为了回答系统准备怎么做的问题。物理体系结构将功能、信息和数据通信体 系结构投影到一个物理基础设施集合上，它通过所选择的通用结构中的独立组件以及它之间的接口来 描述系统，为下一步系统的工程实现绘制框架蓝图。
系统体系结构
对于系统体系结构，多数学者认同的定义为：“一个 体系结构是一个有用的和可用的系统的稳定基础”。
它是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的、具有特定功能的 有机整体。每个 组成部分有其自身的功能，而系统的功能 不是等 于而是大于各组 成部分功能的简单和。ITS是许多子系统的有机集成，如果只是简地把各子系统结 合起来，可能会导致一个无效的系统。
信息 体系 结构
建立信息体系结构的目的是识别系统中广泛使用的数据和信息的内容和性质，常常用一个公 共的数据来表达系统信息体系结构。系统体系结构对于需要在各部分进行信息交换的系统显 得尤为重要。
功能 体系 结构
建立功能体系结构是为了回答系统能够做什么的问题，它将参考模型分解、细化， 并发展为一个系 统，用功能模块以及各处理模块之间的逻辑数据交换来描述其结构。功能体系结构是独立于特定的硬 亻和软件技术的，这使得功能体系结构在技术的进步过程中始终是一个稳定的结构。
可用的
系统的“基础”是系统的基础组成框架。它不令包括组成系统笔硬件设施 如何去实现其功能，也包括系统的软件部分。
系统
当一个系统有几十年的期望寿命时，选择的基础必须是“稳定的”。或者至少 是不需要有重大改变的，ITS的开发周期一般较长，是以分步扩展和升级为特征的。在 每一个实施阶段，都有新的技术可以利用，有新的的应用领域被开拓，因而有改变现 在系统的必要性。
开发途径问题
（1）研究开发的组织形式基本是独立的实体，缺乏政府部门或更高层次的直接指 导。（2）研究开发的项目一般由稳中有降组织或团队自己确立，团体之间缺乏统 一的目标，其联系十分松散。（3）研究计划与方法由各组织团体独立确定，团体 之间缺乏统一的目标，其联系十分松散。
自下而上模式
优点
在于其研究开发的工作是由各团体独立进行的，它们掌握的信息比较全面，决策 及时，灵活性比较大，这样有利于在不断变化的环境中开展研究，由于其范围比 较小，因此效益比较明显，这样资金问题相对解决，而且高一层次的部门没有太 大的财政压力。
面向对象的分析方法
面对对象的分析方法是从用户需求邮发，将系统的基本要素看成是许多对象，每个对 象包含它的数据和操作，共享的对象构成对象烦对对象、对象类及其关系进行分析。 面向对象 的分析方法比面向结构的分析方法赴更要困难 一些， 但易于以后的修改放扩 充。
系 统 体 系 结 构 开 发 步 骤
进行具体开发时，第一，进行用户需求分析；第二，集资甘特图小 诚
智能交通系统体系结构开发的方法
ITS实际上也是复杂的信息系统，因为，信息系统的 分析方法便 可以作为ITS的系统结构开发方法。最常用的是 面向结构的分析方法和面向对象的分析方法。
面向结构的分析方法
面对结构的分析方法是从用户对系统功能的需求出发，使其结构化、模块化，自上向 下对信息系统进行分析。常用的工具有数据流程图、数据字典等。