第3章+智能运输系统的体系框架
《智能运输系统》第3章智能运输系统体系结构.ppt
2009.9
教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
15
例:美国国家ITS系统体系结构
1.用户服务层
2.逻 辑体 系结 构 （顶 层）
组
用户服务
出行及交通管理
1.在途驾驶员信息2.行驶路线导航3.出 行者服务信息4.交通控制5.突发事件管 理6.排放测试与污染防治7.公、铁交叉 道口管理
日本ITS框架的定义 ITS框架描述的是组成系统的各子系统和各种设备之间的基本
结构。
框架明确各子系统和各种设备相互之间的关系，是系统整体
功能的设计和开发的基础。同时，ITS框架为系统建设、信息 和功能的共享提供便利。
2009.9
教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
3
ITS框架概念总论
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➢ 日本的国家级ITS体系框架的开发主要由运输省、邮电 省、通产省、建设省、警察厅五个政府部门（运输省、 通产省、建设省现为国土交通省）和一些相关组织联合 进行。
➢ 在1996年7月，完成了用户服务的定义，然后在1999年 10月顺利完成逻辑框架、物理解构和标准化的设计，在 1999年11月正式全部完成日本国家ITS框架。
➢ 制 定 《 美 国 区 域 级 ITS 框 架 指 南 》 （ Regional ITS Architecture Guidance），美国各地区，城市的ITS框 架也迅速展开。
2009.9
教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
5
欧盟各国于1998年4月由来自各国相关部门的专 家开始了代号为KAREN（Keystone
➢ 依赖于国家和地区的环境和条件。
2009.9
教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
智能运输系统
智能运输系统在当今快节奏的社会中，交通运输的高效性和安全性成为了人们关注的焦点。
智能运输系统（Intelligent Transportation System，简称ITS）应运而生，它正在改变着我们的出行方式和交通管理模式。
智能运输系统是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、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。
想象一下这样的场景：你坐在一辆自动驾驶的汽车里，车辆能够感知周围的交通状况，自动调整速度和行驶路线，避开拥堵路段，让你的出行更加顺畅和安全。
这就是智能运输系统的一个具体应用。
智能运输系统的核心在于各种先进技术的融合与协同工作。
其中，传感器技术起着至关重要的作用。
通过安装在道路、车辆和基础设施上的传感器，能够实时收集大量的交通数据，包括车辆的速度、位置、流量等信息。
这些数据就像是交通系统的“神经末梢”，将感知到的情况传递给中央控制系统。
而数据通讯传输技术则是交通数据的“高速公路”，确保这些信息能够快速、准确地传输。
无论是通过有线网络还是无线网络，高效的数据传输使得交通管理部门能够及时掌握全局情况，做出明智的决策。
计算机技术在智能运输系统中发挥着“大脑”的作用。
接收到海量的交通数据后，计算机通过强大的计算能力和智能算法进行分析和处理，预测交通流量的变化趋势，为交通管理提供优化方案，比如调整信号灯的时间、规划道路施工的最佳时机等。
控制技术则像是“手脚”，将计算机生成的指令转化为实际的行动。
例如，控制交通信号灯的切换、引导车辆的行驶方向等。
在智能运输系统中，有几个重要的应用领域值得我们关注。
首先是智能交通管理系统。
通过实时监测交通流量，交通管理部门可以及时调整信号灯时间，优化路口的通行能力，减少拥堵。
在一些大城市，智能交通管理系统已经能够根据实时交通状况自动生成交通疏导方案，大大提高了城市道路的通行效率。
智能运输系统
03
大数据分析可以帮助企业优化运输决策，提高运输效率、降低
成本。
人工智能技术
自动化决策
人工智能技术可以实现运 输过程中的自动化决策， 例如自动识别货物、自动 调度车辆等。
智能优化
人工智能技术可以对运输 路线、车辆调度等进行智 能优化，提高运输效率。
自主学习
人工智能技术可以通过自 主学习不断优化自身的决 策能力，提高智能化水平 。
跨领域协同
智能运输系统涉及多个领域，如交通管理、物流 、通信等，如何实现跨领域协同和信息共享是技 术挑战之一。
安全挑战
交通安全
智能运输系统需要保障交通安全，避免交通事故和减少人员伤亡 。
数据安全
智能运输系统涉及大量数据采集、传输和处理，如何确保数据安 全和防止数据泄露是安全挑战之一。
应急响应
智能运输系统需要建立完善的应急响应机制，以应对突发事件和 自然灾害等安全威胁。
铁路运输
智能调度系统、智能车站管理 、智能列车控制等。
水上运输
智能航道管理、智能港口调度 、智能船舶控制等。
智能运输系统的优势
提高运输效率
通过智能化和自动化技术，减少交通拥堵和 延误，提高运输效率。
提升交通安全
通过实时监测和预警，降低交通事故发生的 概率，提高交通安全水平。
降低能耗和排放
优化运输方式和路径，降低能源消耗和排放 ，减少对环境的影响。
智能物流管理系统
实现物流信息的实时更新和处理，提高物流 效率。
智能交通管理系统
对交通流量进行实时监测和调控，提高交通 运行效率。
智能安全管理系统
通过各种传感器和预警系统，提高运输过程 的安全性。
04
智能运输系统的应 用案例
智能运输系统的设计和实现
智能运输系统的设计和实现随着科学技术的发展，物流行业也在不断的创新和改进。
智能运输系统已成为物流行业中一个颇具吸引力的话题。
智能运输系统是指利用先进的技术和数据处理手段，将整个运输过程实现智能化、自动化、精益化等目的的一种集成解决方案。
本篇文章将重点探讨智能运输系统的设计和实现。
一、智能运输系统架构设计智能运输系统的设计需要按照实际需求、运输模式以及多种技术来不断升级和改进策略。
智能化的运输系统通常由以下四个方面的子系统组成：1. 智能运输调度子系统智能运输调度子系统主要负责实现调配运输资源，优化调度方案，确保各个环节紧密衔接。
该子系统需要使用到人工智能、数据挖掘、运筹学以及灵敏的实时协同技术，以实现最优化车次安排和路线规划。
2. 精准物流信息子系统精准物流信息子系统主要负责实现物流全链路的实时监测和跟踪，以及数据统计分析提供精准而高效的运输方案。
该子系统通常会采用先进的信息技术，如RFID技术和传感器技术，来实现高精度的物流跟踪与监控。
3. 智能化运输管理子系统智能化运输管理子系统主要负责管理运输车辆、物流设备、订单和物品跟踪，以及消息的发送接收。
该子系统需使用到物联网、大数据、云计算等技术，实时获取、传送和处理信息，以便有效地完成安全、高效、准确的运输工作。
4. 智能化运输控制子系统智能化运输控制子系统主要负责运输车辆的监测、控制和指挥，以实现对运输车辆的远程控制和调度。
该子系统主要应用于无人驾驶的自动化运输，其核心技术包括自动驾驶技术、遥控技术、智能认证和智能导航等。
二、智能运输系统实现过程智能运输系统的实现过程包括几个基本阶段，如需求分析、系统设计、系统开发、系统实现和验收交付等。
其中，需求分析和系统设计是整个工程的核心部分。
1. 需求分析需求分析是智能运输系统实现的第一步，其目的是明确系统所需要支持的功能、用户需求、技术要求和性能要求。
游戏球在需求分析的过程中，需要对运输全链路的各个环节进行彻底分析，包括生产、销售、采购、库存、运输等。
智能运输系统的构建与应用
智能公共交通系统运用智能化技术对公交线路、车辆调度和乘客信息服务等进行优化，提供实时公交 到站信息、自动购票和移动支付等功能，提升乘客出行体验。
04
智能运输系统的应用
在城市交通中的应用
智能信号控制
通过实时监测交通流量和路况信息，智能信 号控制系统能够优化信号灯配时，提高道路 通行效率。
智能停车系统
不同地区和行业之间的智能运输系统技术标 准不统一，导致系统互通性和兼容性差。解 决方案：推动制定全球统一的智能运输系统 技术标准，加强国际合作与交流。
数据安全与隐私保护
智能运输系统涉及大量数据采集、传输和处 理，需确保数据安全和隐私保护。解决方案 ：采用加密技术、访问控制等手段加强数据 安全防护，同时制定相关法律法规保护个人
详细描述
该公共交通企业采用了智能公交调度系统，实现了对公 交车辆的实时监控和智能调度。通过该系统，公交车辆 的准点率和运行效率得到了显著提高，为市民提供了更 加优质的公交出行服务。同时，该系统还有助于降低公 交企业的运营成本。
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数据智能化处理
物联网技术可以对采集的数据进 行智能化处理，提供各种有价值 的信息和预警。
云计算技术
01
数据存储和管理
云计算技术可以为智能运输系统 提供高效、可靠的数据存储和管 理服务。
02
计算和数据处理
云计算技术可以对大量数据进行 快速计算和处理，提供实时的分 析和预测。
03
灵活扩展和按需服 务
云计算技术可以根据运输系统的 需求灵活扩展服务，提供按需付 费的运营模式。
智能物流管理系统
总结词
通过物联网、大数据等技术，实现物流信息 的实时共享和协同，提高物流效率和降低成 本。
最新智能运输系统概论第3章课件PPT
为终点的车辆流入率。
v a ( t ) —— t 时刻路段 上车辆流出率，一般假定车辆流出率
函数已知。
ga (xa (t)) ——路段 的路段流出率函数。
v
n a
(t)
——
t
时刻路段 上以 n
为终点的车辆流出率。
q k ,n ( t ) —— t 时刻产生的由起点 k 到终点 n 的交通需求，一般
智能运输系统概论第3章
目录
第1章 绪论 第2章 智能运输系统的体系框架 第3章 智能运输系统的理论基础 第4章 交通信息采集与处理技术 第5章 通信技术 第6章 车辆定位技术 第7章 网络技术 第8章 数据库技术 第9章 新技术在智能运输系统中的应用 第10章 交通信息服务系统
X a ( t ) —— t 时刻路段 上存在的车辆数，即交通负荷。
智能运输系统概论
3.1.4 动态系统最优和用户最优分配模型
1）动态交通分配模型的有关定义
x
n a
——
t
时刻路段 上以 n 为终点的行驶车辆数。
u a ( t ) —— t 时刻路段 上车辆流入率。
u
n a
(t)
——
时刻路段
上以 n
智能运输系统概论
3.1.3 动态交通分配理论研究现状
从提出至今经过了20多年的发展，在理论研究和方法 应用上都有了一定的进步，但是无论国外还是国内，目前 在动态交通分配方面的学术专著还没有见到，这一点不同 于静态交通分配。国内外在动态交通分配领域的研究都正 在积极的进行当中，表现为国外在理论、方法和应用上的 研究较之国内要超前。
G(N , A) ——交通网络，为有向连通图。 N ——网络节点集，它包括起点集、终点集和中间点集三
智能运输系统
先进的车辆控制系统(Advanced Vehicle Control System，AVCS)是指借助车载设备及路侧、路表的电 子设备来监测周围行驶环境的变化情况，进行部分或完全的自动驾驶控制，以达到行车安全和提高道路 通行能力的目的。其本质就是在车辆与道路系统中，将现代通信技术、控制技术和交通流理论加以集成， 为司机和相关人员提供一个良好的辅助驾驶环境，以及实现在特定条件下车辆的自动控制安全行驶。
ITS的组成
先进的公共运输系统(Advanced Public Transportation System，APTS)作为智能运输系统的子系统,负责 保证对各种可选交通方式有足够的考虑。该系统采用先进的公共汽车、车辆GPS和先进的电子技术等来 达到不需要新建另外的公路却运送更多的出行者的目的。该系统利用计算机技术对公交车辆及公交设施 的技术状况和服务水平进行实时分析，实现公交系统计划、运营和管理功能的自动化，为出行者提供实 时的换乘信息。它具备完备的安全监测、预警和防范设施。
通信与网络技术，在现代运输网络中，数据越来越多地需要被远程输送与交换。采用标准化 EDI信息网，可使数据具有较好的兼容性与适用性，有利于加速信息流程，降低手工输入错 误率，减少纸张需求，使数据易于检验等。远程数据通信可利用专门的数据交换网，也可借 用互联网铀于互联网具有低通信成本、高联通率的特点，越来越多的货运企业把互联网作为 数据交换平台，进行数据通信。
智能运输系统
智能运输系统将道路管理者、用户、交通 工具和设施，以及环境等有机地结合在系 统中，实现各种运输方式的现代化，提高 了交通运输网络这个大系统的运行效率。 ITS涉及公路、铁路、水运、航空和管道等 多种运输方式。
智能运输系统概论ppt课件
1.1.1 智能运输系统的概念、地位和作用
美国运输工程师学会（Institute of Transportation Engineer， 简称ITE）、日本汽车道路交通智能化协会（Vehicle，Road and Traffic Intelligence Society，简称VERTIS）以及我国的交 通工程学者都曾给智系统的先驱性研究，即电子 路 径 诱 导 系 统 研 究 （ Electronic Route Guidance System，简称ERGS）。
中期加利福尼亚交通部门研究的 PATHFINDER系统获得成功，加速ITS的发展。
通过“综合地面运输效率法案”，发展经 济上有效、环境上友好的国家级综合地面 运输系统，以提高客运和货运的运输效率。 展开智能化车辆-道路系统（Intelligent Vehicle-Highway System，简称IVHS）方面 研究，运输部成立智能化车辆道路系统 （ IVHS）组织。
交通运输业的每一次革命，不论是交通工具的更新换 代，还是运输方式的拓展变革，都与科学技术成果直接相 连。科学技术的发展推动了交通运输的发展。
智能运输系统（ITS）正是现代科学技术发展的必然 产物。
智能运输系统概9 论
1.1.3 ITS是信息化社会发展的必然要求
一般认为，人类社会的发展经历原始社会—农业社会— 工业社会—信息社会。
智能运输系统1概2 论
1.1.5 ITS是解决交通问题的最佳途径
2）交通问题的现状
美国：主要城市每年由于交通拥挤造成的浪费超过475 亿美元，多达143.5亿升的燃料和27亿工作小时。
日本：人口密度比较大，每天昼夜行驶的汽车有7000 万辆，每年交通事故死伤人数达100余万人，大量交通需 求，在各地区交通拥挤，每年时间损失达53亿小时，经 济损失达12兆日元，给社会和经济带来沉重的负担，此 外还会导致沿路环境恶化、能源消耗增加等严重问题。
《智能运输系统概论》课程教学大纲
《智能运输系统概论》课程教学大纲课程编号：20331202总学时数：24总学分数：1.5课程性质：任意选修课适用专业：交通工程一、课程的任务和基本要求：本课程针对目前的交通问题以及智能运输系统的发展现状，向学生介绍智能运输系统的概念、起源、基础、体系构成以及目前的应用情况，使学生对智能运输系统有系统、全面的理解与认识。
通过该课程的学习，使学生掌握智能运输系统的概念；掌握智能运输系统的基础与体系的基本构成，了解智能运输系统中的相关技术方法；了解智能运输系统的应用领域与发展方向，并能为以后学生在智能运输领域的专业学习提供基础。
二、基本内容和要求：（一）智能运输系统(ITS)概述1.智能运输系统的概念及背景：系统的定义、内涵以及研究开发的背景；2.国内外研究ITS 的历程：介绍美、日、欧盟三大ITS研究基地的研究历程以及进展，介绍中国ITS研究现状；3.ITS的技术特点以及各技术之间的关系。
重点：ITS的基本概念、原理和方法。
难点：ITS内的相关技术与其子系统的关系理解。
（二）智能运输系统(ITS)基础（相关技术）1.交通信息采集与处理技术：交通信息概念、分类；介绍目前使用的主要的三大检测技术：环形线圈感应式检测、交通微波检测以及视频检测的原理、特点以及使用范围；2.通信技术：信号的概念；重点的通信技术：光纤通信、卫星通信、移动通信等技术的组成、特点以及应用；3.网络技术：计算机网路基础，其分类、特点、组成；网络拓扑结构；通信协议；局域网等，举例说明其在ITS中的应用；4.数据库技术：数据库系统概念、特点以及分类；重点介绍分布式数据库；实时数据库以及数据仓库的定义以及三者之间的区别；重点：各种技术的概念、原理、特点以及在ITS中的应用难点：各种技术的原理以及在ITS中的应用（三）智能运输系统(ITS)的框架体系1.体系框架的含义、意义以及功能：解释为什么要建立系统的体系框架；2.体系框架的组成部分；3.各国的研究进展：介绍其开发背景、方法以及步骤。
智能运输系统的组成和运行原理
智能运输系统的组成和运行原理随着社会的发展和技术的进步，交通运输领域也在不断地发生着变化。
智能运输系统作为一种新型的交通运输模式，在世界各地相继展开试点和应用。
那么，智能运输系统到底是怎样的一个系统呢？其组成和运行原理分别是怎样的呢？下面将进一步探讨这些问题。
一、智能运输系统的组成智能运输系统主要包括智能交通管理系统和智能交通信息服务系统两个部分。
1. 智能交通管理系统智能交通管理系统是智能运输系统的核心部分，主要实现对道路交通信息数据的采集、处理、分析、监控和调度等功能，它包括以下子系统：（1）智能交通控制系统智能交通控制系统负责对道路上基础设施的控制，包括交通信号灯、路况检测器、摄像头等智能设备的控制和管理。
（2）智能交通管理中心智能交通管理中心是智能交通管理系统的控制中心，负责对整个道路交通信息的监控和掌控。
其主要包括交通信息采集、交通信息处理、交通信息发布三个环节。
（3）智能交通数据分析系统智能交通数据分析系统是智能交通管理系统中的一个重要组成部分，主要负责对道路交通信息进行大数据分析，为智能交通决策提供数据支撑。
2. 智能交通信息服务系统智能交通信息服务系统主要针对交通参与者，提供更加便捷、高效的交通相关服务。
其主要包括以下几个方面：（1）智能交通信息服务平台智能交通信息服务平台是智能交通信息服务系统的核心部分，是交通信息的汇聚和分发中心。
其主要负责收集、处理、存储道路交通信息，并通过各类终端设备将交通信息传输到用户端。
（2）智能交通导航系统智能交通导航系统是一种通过车载设备提供导航、路线规划和实时路况信息的系统，可通过语音提示或电子地图等方式向驾驶员提供导航信息。
（3）智能交通支付系统智能交通支付系统是一种便捷的交通支付方式，用户可通过手机APP等方式实现停车、路桥费等交通消费的快捷支付。
二、智能运输系统的运行原理智能运输系统运行的过程主要分为信息采集、信息传输、信息处理和信息发布四个环节。
智能运输系统课程教学大纲
《智能运输系统》课程教学大纲课程名称：智能运输系统/ Basis of Intelligent Transportation System课程代码：100420学时：32 学分：2 讲课学时： 32 上机/实验学时：0 考核方式：考查先修课程：交通工程学适用专业：交通工程开课院系：城市轨道交通学院教材：黄卫、陈里得编著．智能运输系统（ITS概论）．人民交通出版社．主要参考书：杨佩昆编著．智能交通运输系统体系结构．同济大学出版社．刘伟铭杨兆升．高速公路系统控制方法．人民交通出版社．杨佩昆张树升．交通管理与控制．人民交通出版社．一、课程的性质和任务本课程为交通工程专业学生了解智能运输系统(ITS)的基本知识而开设，通过该课程使学生了解智能运输系统的体系结构，掌握智能运输系统的各子系统原理、功能及其设施，领会智能运输系统对提高交通运输效率的意义，熟悉智能运输系统在交通领域的应用。
二、教学内容和基本要求第一章智能运输系统概述1．理解智能运输系统的概念2．了解智能运输系统研究目标3．了解智能运输系统的发展演变第二章智能运输系统的体系结构1．理解智能运输系统的用户主体2．理解智能运输系统服务领域3．掌握智能运输系统的逻辑结构4．理解智能运输系统的物理框架第三章先进交通管理系统1．了解交通信息中心2．理解高速公路交通管理系统3．理解突发事件检测、预防于监测系统第四章先进出行者信息系统1．了解出行前的信息服务2．了解出行途中信息服务3．理解目的地信息系统第五章先进车辆控制系统1．理解车辆导行系统2．掌握车辆电子通关系统3．了解预警、避让及辅助驾驶第六章先进公共交通运行系统1．理解公共运输辅助管理2．掌握GIS与公共车辆定位3．了解公共交通信息服务第七章商用车辆运行系统1．理解商用车辆管理系统2．了解快速货运管理系统3．掌握收费管理系统三、实验（上机、习题课或讨论课）内容和基本要求1．应用讨论能够独立思考、主动参与、积极讨论，并且语言表达准确、逻辑思维清晰。
《智能运输系统》第3章智能运输系统体系结构.ppt
2009.9
教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
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A.用户服务 体现了用户对ITS的服务需求，即用户需要ITS实
现什么，服务什么-用户主体和服务主体. ➢ 进行ITS体系框架设计的起始点。 ➢ 为系统设计者明确系统的内容和对象。
4
发展历程
美国一直处于世界前列的位置
➢ 1993年9月美国交通部开始美国国家ITS框架(the U.S.
National
Intelligent
Transport
System
Architecture)的研究，1997年1月美国国家智能交通框
架正式问世。(世界上第一部比较完整的ITS框架著作)
➢ 目前,美国的NA已发展到5.0版本。
➢ ITS框架为ITS的设计和开发提供一般的标准和结 构，通过对子系统、功能和系统要素的规定实现 系统的统一，为不同范围和形式的ITS的兼容与 协调服务，保证投资效益。
➢ ITS框架的目标就是在运输机构和它们各自的子 系统之间的信息实时共享，推动了机构间的相互 合作。
2009.9
教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
我国用户服务
➢ 包括用户主体，服务主体，用户服务。 ➢ 包括8个服务领域，34项服务，138个子服务项，在内容上，
和国际通行的ISO标准相比较，增加了综合运输、自动公路 两项内容 。
教材主编：陈旭梅
课件编制：王兵、陈旭梅 编制单位：新疆大学机械工程学院汽车与交通工程系
北京交通大学交通运输学院交通工程系 新疆大学授课人：王兵
2013.9
教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
全国智能运输系统 标准体系
全国智能运输系统标准体系
全国智能运输系统的标准体系主要包含以下几个部分：
1. 基础标准：这部分主要包括术语与定义、分类编码与符号、数据管理等方面的标准。
2. 服务标准：服务标准主要涉及道路管理与应急处置、出行服务、运输组织等方面的标准。
3. 技术标准：这部分涵盖了信息采集技术、信息交互技术、信息安全技术等方面的标准。
4. 产品标准：产品标准主要针对路侧及中心系统、车载及便携设备、测试等方面的标准。
目前，全国智能运输系统标准体系包含的标准共有140项，其中现行标准122项，正在修订中的标准8项，还有待制定的标准18项。
这一体系不仅涵盖了交通行业的各个方面，同时也促进了智能运输系统的标准化和规范化发展。
此外，全国智能运输系统标准体系还与交通运输智慧物流标准体系相互补充。
这一体系包括基础通用标准、设施设备标准、系统平台与数据单证标准、服
务与管理标准四个部分，共72项标准。
其中，现行有效标准28项，正在研究中的标准9项，待制定标准35项。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅智能运输系统相关文献或咨询该领域专家。
智能运输系统概论
9.2.2 车联网体系结构与关键技术
1）车车/车路通信技术
车联网环境下无线接入（WAVE）协议栈如图示，其中 WSMP（WAVE Short Message Protocol）是WAVE短信息通 信协议，LLC（Logic Link Control）是逻辑链路控制。
Application (Resource Manager) IEEE 1609.1
智能运输系统概论
9.2.1 车联网定义
车联网是将无线通信技术应用于车辆间通信的自组 织网络；
以车辆作为网络节点，通过综合使用多种无线通信 技术接入互联网进而与各种车联网服务连接；
能够在行驶的车辆之间以及在车辆和路边基础设施 之间建立无线通信；
利用多跳转发的方式，可以让两个在彼此通信范围 之外的车辆进行信息交换；
应用层
主要是与其 他子系统的接 口。
根据不同用 户的需求提供 不同的应用， 如道路事故处 理、紧急事故 救援、动态交 通诱导、停车 诱导、危险品 运输监控等。
智能运输系统概论
9.2.2 车联网体系结构与关键技术
关键技术
根据系统架构，车联网系统可分为智能车载系统（车
辆）与智能路侧系统（基础设施）。智能车载系统包括
对于提升车辆的信息化、自动化程度，减少交通事 故，保障行车安全和提高交通效率具有十分重要的意义。
智能运输系统概论
9.2.2 车联网体系结构与关键技术
体系结构 依据车联网需要提供的网络服务的内容，车联网体系 结构可以分为感知层、网络层和应用层，如下图所示。
车 联 网 体 系 结 构
智能运输系统概论
9.2.2 车联网体系结构与关键技术
云计算技术在智能运输领域的发展应用，对于提升城 市综合交通信息化处理、推动产业优化结构升级、促进 经济发展方式转变具有积极性意义，市场应用前景广阔
智能运输系统的技术架构与设计
智能运输系统的技术架构与设计在当今社会，交通运输的重要性日益凸显。
随着科技的不断进步，智能运输系统应运而生，为解决交通拥堵、提高运输效率和安全性提供了全新的思路和方法。
智能运输系统是一个复杂的综合性系统，其技术架构与设计涵盖了多个方面，包括感知层、网络层、数据处理层、应用层等，每个层面都有其独特的技术和功能。
一、感知层感知层是智能运输系统的基础，负责收集各种交通相关的数据信息。
这就像是系统的“眼睛”和“耳朵”，能够敏锐地捕捉到道路上的各种动态。
在感知层中，常见的技术包括各类传感器，如摄像头、雷达、激光雷达等。
摄像头可以实时拍摄道路的画面，识别车辆、行人、交通标志等；雷达能够测量车辆的速度和距离；激光雷达则可以提供更加精确的三维空间信息。
此外，全球定位系统（GPS）和北斗导航系统也是感知层的重要组成部分。
它们能够为车辆提供精准的位置信息，这对于路径规划、导航等应用至关重要。
二、网络层网络层就像是智能运输系统的“神经脉络”，负责将感知层收集到的数据快速、稳定地传输到数据处理层。
现如今，广泛应用的网络技术包括 4G、5G 通信技术，以及专用短程通信技术（DSRC）等。
5G 通信技术具有高带宽、低延迟的特点，能够满足大量数据的实时传输需求，为智能运输系统中的车联网、自动驾驶等应用提供了有力支持。
DSRC 则主要用于车辆与道路设施之间的短距离通信，实现车辆与交通信号灯、路侧单元等的信息交互。
为了确保网络的可靠性和安全性，还需要采用加密技术、防火墙等手段来保护数据的传输和存储。
三、数据处理层数据处理层是智能运输系统的“大脑”，负责对海量的交通数据进行分析和处理。
在这一层面，大数据技术和云计算技术发挥着关键作用。
大数据技术可以对来自不同来源、不同格式的数据进行整合、清洗和挖掘，提取有价值的信息。
例如，通过分析历史交通流量数据，预测未来的交通状况；通过分析车辆的行驶轨迹和行为数据，发现交通拥堵的原因和规律。
云计算技术则为数据处理提供了强大的计算能力和存储资源，能够快速处理大规模的数据，并支持多种复杂的算法和模型。
智能运输系统的构建和优化
智能运输系统的构建和优化随着信息和通信技术的发展，智能运输系统的构建已成为当今运输领域的一个热门话题。
智能运输系统是指利用信息技术和传感器技术来实现对货物、车辆、人员等运输资源进行实时监测和管理的系统，从而提高运输效率、降低成本、提升安全性和减少环境污染。
本文将从智能运输系统的构建和优化两个方面进行论述。
一、智能运输系统的构建1.智能感知技术的应用智能运输系统的构建首先需要利用各种传感器和摄像头等智能感知技术来实现对运输资源的实时监测和感知。
例如，利用GPS 和卫星通信技术来进行车辆定位，利用气象传感器来预测天气变化，利用智能集装箱来实现对货物的实时监测等。
通过智能感知技术的应用，运输企业可以实时获取运输资源的位置、状态和运行情况，并进行优化调度，提高运输效率和安全性。
2.数据网络建设智能运输系统的构建还需要建立一个完善的数据网络，实现对数据的实时传输和处理。
例如，利用云计算技术和大数据分析技术，对运输过程中所涉及的各种数据进行实时分析和处理，提高运输资源的利用效率和运输质量。
此外，还需要建立一个统一的数据标准和共享平台，实现对各种运输资源信息的共享和整合，以便更好地实现运输资源的优化调度和管理。
3.信息安全保障智能运输系统建设的重要一环是信息安全保障。
由于智能运输系统涉及到的数据量非常庞大，数据的保护和安全显得尤为重要。
为此，运输企业需要采取一系列措施，如加密技术、访问控制技术和安全策略等，来保护数据的机密性、完整性和可用性，确保运输资源信息的安全性和稳定性。
二、智能运输系统的优化1.物流运输模式的转型智能运输系统的优化需要从物流运输模式的转型入手。
传统的物流运输模式通常是以单个运输环节为基础的，各个环节之间没有有效的协调和联动，导致物流效率比较低。
而智能运输系统会将整个运输过程进行优化和协调，从而实现物流运输模式的转型。
例如，智能运输系统可以实现运输资源的合理调度、运输路径的优化、货物运输的自动化等，从而提高物流效率和质量，降低物流成本。
智能运输系统体系框架研究
智能运输系统体系框架研究王笑京国家智能交通系统工程技术研究中心（北京西土城路8号，100088）摘要智能运输系统体系框架研究是智能运输系统开发和实施过程中首先进行的一步，本文从系统科学的发展过程和知识表达出发，根据智能运输系统的层次结构，分析了如何建立智能运输系统的体系框架及其作用。
最后对我国智能运输系统体系框架研究的初步成果做一简要介绍。
智能运输系统的出发点是充分利用现有交通基础设施资源和信息基础设施资源，提高交通基础设施的应用效率和交通运输的效率。
为实现这一目的，智能运输系统的规划和设计就必须使用新的方法，也就是系统在集成时必须考虑智能运输系统本身的特点，使用与其特点相适应的方法，智能运输系统的体系框架研究就是实现这一点的根本方法。
1．控制系统和智能系统的发展交通以及交通运输管理与控制系统的不断变化和进步，反映了人类社会和经济的进步，也反映了人类认识世界的不断深化和运用工具（包括硬件、软件和数学工具）的改进。
运输系统发展到智能运输系统，除原有运输科学中应用的技术外，大量应用的技术学科有：通信、控制、信息科学，所以我们是这样定义智能运输系统的：在较完善的基础设施（包括道路、港口、机场和通信等）之上，将先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感器技术和系统综合技术有效地集成，并应用于地面运输系统，从而建立起大范围内发挥作用的，实时、准确、高效的运输系统。
既然智能运输系统强调了智能二字，那么作为系统，我们应该从智能系统发展的历史角度看看智能运输系统。
综观控制科学的发展历史，将各个发展阶段有代表性的理论工作和研究对象的复杂性（含不确定性）联系起来，可用图1 [1]给出直观的表示和解释。
从图中可以看出控制科学发展的方向，当然，从中也可以领悟到智能运输系统应用控制技术的发展方向。
图1在控制系统向智能化发展的过程中，根据不同智能水平和不同复杂程度将智能系统表述成不同的层次，如图2 [2]所示。
从图中我们可以看出，智能化的发展是由数值计算向符号计算发展，处理的内容，由数值、数据向知识发展。
交通信息采集与处理技术概述
第4章 交通信息采集与处理技术
4.1 概述 4.2 交通信息采集技术 4.3 交通信息处理技术
智能运输系统概论
4.2.1 交通信息非自动采集技术
交通信息采集方法有人工记数法、试验车移动调查法 、摄影法、车辆检测器测定法、GPS浮动车法、手机定位 法、遥感图像处理等。
非自动采集技术 自动采集技术
连续波多普勒雷达和调频连续波雷达。微波雷达检测器
可通过发射不同的雷达波的波形获取交通参数，为非地埋
式安装，可安装在单车道中央的上方以检测该车道的交通
参数，还可在多车道道路的路边安装以测量多条车道上车
辆的交通参数。
微波雷达的工作原理
智能运输系统概论
4.2.2 交通信息自动采集技术
视频检测器
路基型交通信息采集技术
视频图像处理技术是将一段道路的交通状况摄成图像，
并将原有的道路和路旁景物图像迭加在图像上而检测出交
通流量和速度的新兴技术，能提供道路上的交通状况数据。
道路管检测器
适用于交通量不大情况下的短期交通数据的采集。道路
管检测器埋设在车道下方，沿道路横向布置。
声学检测器
检测来自车辆内部和车辆轮胎与地面接触等多个来源的
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 21世纪交通版高等学校教材
智能运输系统概论
（第三版）
杨兆升 于德新 主编 史其信 高世廉 主审
目录
第1章 绪论 第2章 智能运输系统的体系框架 第3章 智能运输系统的理论基础 第4章 交通信息采集与处理技术 第5章 通信技术 第6章 车辆定位技术 第7章 网络技术 第8章 数据库技术 第9章 新技术在智能运输系统中的应用 第10章 交通信息服务系统
智能运输系统概论
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服务领域
服务
5、紧急时间 5.1 紧急事件通告与个人安全；5.2 紧急车辆管 管理 理 6、先进的车 6.1 纵向防撞；6.2 横向防撞;6.3交叉口防撞;6.4 辆安全系统 视野扩展;6.5安全准备6.6碰撞前措施实施;6.7自 动车辆控制 7、信息管理 7.1 存档数据管理 8、维护和建 8.1 维护和建设运营管理 设管理
3、我国智能运输系统体系框架
1999年由全国智能运输系统协调领导小组和办公 室负责组织实施我国智能运输系统体系框架的制定。 目前涉及到交通的政府部门较多，主要有： 铁道部（铁路）， 交通部（公路、水路）， 建设部（城市交通的规划、建设）， 民航总局（航空）， 公安部（城市交通的管理） 经过国内100多家单位努力，2003年出版《中国智 能运输系统体系框架》（第1版）；2005年出版 《中国智能运输系统体系框架》（第2版）
1. 2. 3. 4. 5.
1）用户服务 包括用户服务领域、用户服务和用户子服务 定义三个层次。 2003年出版《中国智能运输系统体系框架》 （第1版）包括8个服务领域，34项服务和 138项子服务。
2）逻辑框架 包括十个功能域 1. 交通管理与规划：TMP（Traffic Management and Planning） 2. 电子收费：EPS（Electronic Payment Service） 3. 出行者信息：TIS（Traveler Information System） 4. 车辆安全与辅助驾驶：VSDA（Vehicle Safety and Driving Assistance） 5. 紧急事件和安全：EM（Emergency and Security） 6. 运营管理：TOM（Transportation Operation Management） 7. 综合运输：IMT（Inter Model Transportion） 8. 自动公路：AHS（Automated Highway System） 9. 交通地理信息及定位技术平台：TGIPS（Transportation Geographic Information and Positioning System） 10. 评价：EVAL（Evaluate）
1、概述
二、智能运输系统体系框架的定义与组成 智能运输系统体系框架是运输系统体系和规格的说明，它 决定系统如何构成，确定功能模块以及允许模块间进行通 信和协同的协议和接口。 组成部分名称 用户主体 服务主体 用户服务 逻辑框架 物理框架 描述 被服务的对象，明确了服务中的一方 提供服务方，明确服务中的另一方 明确用户需要系统提供什么样的服务 对服务进行功能分解并对逻辑功能进 行组织 提出物理实体落实逻辑功能，以具体 提供服务
1、概述
三、智能运输系统体系框架的开发方法与过程 1、开发方法 面向过程的开发方法 面向对象的开发方法 2、开发过程 用户服务－>逻辑框架－>物理框架
2、国外智能运输系统体系框架
一、美国智能运输系统体系框架 1992年IVHS向美国运输部正式推荐了一套调动多 家国有、私立机构联合攻关的ITS体系框架开发方 法。 主要原则和目标 以经济性为基本原则，最大限度的利用已有设施提 供ITS服务；低收费，使多数人可享受信息服务， 同时提供多种供选择的服务方式；增加私人企业的 利益，加速ITS的实施应用；鼓励国家、个人合作； 加强出行者安全；给地方提供管理空间；
1）用户服务
服务领域 服务
1、出行和交 1.1 出行前信息；1.2 途中驾驶员信息；1.3 路径 通管理 诱导；1.4 合乘与预约；1.5 出行者服务信息；1.6 交通控制；1.7 事件管理；1.8 出行需求管理；1.9 尾气排放与减轻；1.10 公铁交叉口 2、公共交通 2.1 公共交通管理；2.2 途中公交信息；2.3 个性 管理 化公共交通；2.4 公共出行安全 3、电子付费 3.1 电子付费 4、商用车辆 4.1 商用车辆电子通关；4.2 自动路侧安全检查； 运营 4.3 车辆行驶安全监视；4.4 商用车辆管理；4.5 危险物品事件响应；4.6 商用车队管理
3)物理框架 美国物理框架将智能运输系统分为4大类和19个子 系统。 子系统有： 中心系统（应急管理，尾气管理，货运管理，计划 管理，收费管理，交通管理，快速运输管理，服务 信息提供，商用车辆管理） 外场设备系统（商用车辆检查，停车管理，收费管 理，外场设备） 远程访问系统（个人信息访问，远程出行者访问） 车载系统（商用车辆，紧急车辆，建设维护，运输 车辆）
2)逻辑框架
支付请求 驾驶员和出 电子支付 行者服务 服务 支付 公 公 路线 交 金融机构 交 请求 请 时 路线 求 刻 信息 表 商用车辆 管理 公交管理 商用车辆 提供车辆监 视和控制 交通信息 车辆状态 优先 请求 交通管理 车辆控制信息 基本车辆 交通 交通运输规划者 规划系统应 用和实施 应急知识 紧急事件处 理 紧急事件 通知 路线信息 紧急事件通讯系统 事故 信息 事故通知
第三章 智能运输系统的体系框架与标 准
1、概述 2、国外智能运输系统体系框架 3、我国智能运输系统体系框架 4、智能运输系统的标准化
1、概述 一、智能运输系统体系框架的产生
智
能
技
术
数据传输
基础设施
运输系统数 基 智 运 据 源自 输 传 能 设 系 输 施 统 技
1、概述
智能交通系统是一个复杂系统，建设和管理 都十分困难。 建设逐步完成，可能会化几十年； 信息技术及其产品变化很快，决策者面临着 是扩充系统还是重新建设的矛盾。 借鉴软件工程经验，必须在规划和建设过程 中规定一种大家共同遵守的规范和标准； 1993年美国运输部正式启动了智能运输体系 框架的开发计划。
3）物理框架 基本按目前交通系统的现状和职能进行划分， 同时考虑了将来可能的发展。
4、智能运输系统的标准化
智能运输系统标准化是围绕智能运输系统技 术开发、产品研制和系统建设与管理而进行 的一系列标准化工作的总称。 1、国际智能运输系统标准化 由TC204负责组织实施（1992年成立）
2、我国智能运输系统标准化 2003年9月，经国家标准化管理委 员会批准成立“全国智能 运输系统标准化技术委员会”。其英文名称是 China National Technical Committee of Intelligent Transport Systems Standardization（英文缩写“TC-ITS”）。标委会 国内编号为SAC/TC268，对口国际标准化组织智能运输系 统技术委员会 （ISO/TC204）。标委会秘书处设在交通部公 路科学研究所。 “全国智能运输系统标准化技术委员会”从事全国性智能运 输系统标准化的技术工作组织，负责智能运输系统领域的标 准化技术归口工作。主要工作范围拟定为：地 面交通和运输 领域的先进交通管理系统、先进交通信息服务系统、先进公 共运输系统、电子收费与支付系统、货运车辆和车队管理系 统、智能公路及先进的车辆控制 系统、双向和多模式的交通 短程通信和信息交换，以及交通基础设施管理信息系统中的 技术和设备标准化。