《智能运输系统》第3章智能运输系统体系结构.ppt
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➢ 美国、日本、欧盟代表了它的三个典型的形式。
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
6
➢ 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。
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12
美国用户服务
➢ 涉及到包括公共交通和其它多种形式的交通系统，以及 其他的一些相关领域。
➢ 包括八个大类，32个小项。 日本用户服务
➢ 分为四个等级，即领域－用户服务－细化的用户服务－用 户子服务。
➢ 包括9个服务领域（第一层），21项用户服务（第二层）， 56项细化的用户服务（第三层），172项用户子服务（第 四层）。
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教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
7
3.2 ITS体系开发方法与模式
A.ITS体系框架的开发方法
面向结构的分析方法 是从用户 对系统功能的需求出发，结构 化、模块化，自顶向下对信息 系统进行分析。常用的工具有 数据流程图、数据字典等。
面向对象的分析方法 是从用户 需求出发，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 象构成对象类，对对象、对象 类及其关系进行分析。
➢ 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。
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教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
➢ 组成部分：用户服务、逻辑框架、物理框架、 标准和协议、ITS评价等。
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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。
➢ （面向对象）主要以统一的建模语言和相关的开发工具进行开发 和表达。面向对象的设计方法将完成系统功能的组成部分抽象成 具体实体、属性、行为能力的对象，通过这些对象之间的协调工 作实现系统的功能。
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教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
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C.物理框架
➢ ITS框架中的物理框架是从实际事实和系统集成的角度 出发，将逻辑框架中定义的各级功能模块及信息流进行 整合，定义出能实现ITS应用要求的各级各类功能实体， 以及这些实体之间进行交互的信息流及接口。
出行及交通需求管 理
8.出发前的出行信息9.搭乘及预约 10．需求管理及运营
公共交通运营 电子收费系统
11．公共运输管理12．途中换乘信息 13．个性化的公交运输14．公共运输安 全
15．电子收费服务
3.物 理体 系结 构 （顶 层）
2009.9
商用车辆运营
应急管理 先进的车辆控制与
安全系统
教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
“top-down”是由政府部门指导，统一规划，这样使得各研究 子题具有较强的统一性和协调性。国家级的ITS系统体系结构开发应 采取这种模式。
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教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
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3.3 国家级ITS体系结构
2009.9
教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
10
国家级ITS的体系结构
组织间是竞争与协作的关系。 （2）自下而上模式（bottom-up approach）
① 开展研究的组织形式基本上是独立的研究开发实体，缺乏政 府部门或更高层次的直接指导；
② 开展研究的项目一般由各组织或团体自己确立，并筹集资金， 研究成果一般只适用于其内部；
③ 研究计划与方向由各组织或团体独立确定，团体之间缺乏统 一的目标，其联系十分松散。
Architecture Required for European Networks 欧洲系统框架基本结构）的项目，
➢ 在1999年8月和10月完成了逻辑框架和物理框架 的开发。此后相续完成了其它部分的内容。形成 了欧盟整体的ITS框架体系的基础。
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教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
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中国ITS的服务领域
领域
1.交通管 理与规划
2.电子收 费
3.出行者 信息
服务名称
(1)交通法规与执行;(2)交通 运输规划支持;(3)基础设施的 维护管理;(4)交通控制;(5)需 求管理;(6)紧急事件管理
(7)电子收费
(8)出行前信息服务;(9)行使 中驾驶员信息服务;(10)途中 公共交通信息服务;(11)个性 化信息服务;(12)路径诱导及 导航服务
➢ 主要针对ITS的各级各类用户服务，定义出提供这些用户服务所需 要的功能模块、模块之间的相互关系、以及各模块之间的信息流。 最根本的差异是系统结构的开发方法。
基本思想
➢ （面向过程）采用结构化的思想和方法，针对每一类用户服务， 设计出结构相互独立、功能单一的功能模块，这些功能模块之间 通过数据流来实现相互联系，形成整体子系统并完成相应的功能。
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。
2009.9
教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
8
B.ITS体系框架的开发模式
（1）自上而下模式（top-down approach） ① 开展研究的组织形式由政府有关部门（如运输部）研究决定，
并确定管理方式及政策条件； ② 开展研究的项目一般由该政府部门申请并确立，并分解为若
干子题交各组织去研究开发； ③ 整个研究计划由该部门统一制定，由各组织参与研究开发，
(31)交换客货信息资源;(32)提供 旅客联运服务;(33)提供货物联运 服务
4.车辆安 全与辅助 驾驶
(13)视野的扩展;(14)纵向防 撞;(15)横向防撞;(16)交叉口 防撞;(17)安全状态与检测 ;(18)碰撞前乘员保护;(19)自 动车辆驾驶
8.自动公路 (34)自动公路
2009.9
领域 5.紧急事件 和安全
6.运营管理
7.综合运输
服务名称
(20)紧急情况的确认及个人安全 ;(21)紧急车辆管理;(22)危险品及 事故的通告;(23)公共出行安全 ;(24)易受伤害道路使用者安全措 施;(25)脚汇处的安全服务
(26)公共规划;(27)车辆监视;(28) 公共运营管理;(29)一般货物运输 管理;(30)特殊运输的管理
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例:新疆地方ITS系统体系结构
2.逻辑体系结构（顶层）
1.用户服务层 3.物理体系结构（顶层）
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教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
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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
1
第3章 ITS体系结构
ITS体系建设背景介绍 ITS体系开发方法与模式 国家级ITS体系结构
2009.9
教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
2
3.1ITS体系建设背景介绍
在《辞海》中“框架”的定义是：事物的基本结构。
ITS框架（ITS ARCHITECTURE）也就是有关于ITS的基本结构。 美国ITS框架的定义
ITS框架为ITS的设计和扩展提供一般的标准体系、基本的子系统、 组成系统的基本要素、以及系统要实现的功能和各部分之间的关系。ITS 框架确定了系统各要素如何相互作用、共同工作来实现系统的目标。
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 。
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B.逻辑框架
➢ 逻辑框架是系统的内容和结构一种抽象表现。
16．商用车辆电子通关系统17．自动化 的路侧安全检测18．商用车辆管理程序 19．车载安全监控系统 20．危险品应急反应21．商用货物运输 管理
22．紧急通告与人员安全23．应急车辆 管理
24．纵向避碰25．横向避碰26．道路交 叉口避碰 27．视觉强化避碰28．碰撞前的乘员安 全防护29．危险予警30．自动公路系统
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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。
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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。
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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。
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12
美国用户服务
➢ 涉及到包括公共交通和其它多种形式的交通系统，以及 其他的一些相关领域。
➢ 包括八个大类，32个小项。 日本用户服务
➢ 分为四个等级，即领域－用户服务－细化的用户服务－用 户子服务。
➢ 包括9个服务领域（第一层），21项用户服务（第二层）， 56项细化的用户服务（第三层），172项用户子服务（第 四层）。
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3.2 ITS体系开发方法与模式
A.ITS体系框架的开发方法
面向结构的分析方法 是从用户 对系统功能的需求出发，结构 化、模块化，自顶向下对信息 系统进行分析。常用的工具有 数据流程图、数据字典等。
面向对象的分析方法 是从用户 需求出发，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 象构成对象类，对对象、对象 类及其关系进行分析。
➢ 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。
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➢ 组成部分：用户服务、逻辑框架、物理框架、 标准和协议、ITS评价等。
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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。
➢ （面向对象）主要以统一的建模语言和相关的开发工具进行开发 和表达。面向对象的设计方法将完成系统功能的组成部分抽象成 具体实体、属性、行为能力的对象，通过这些对象之间的协调工 作实现系统的功能。
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教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
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C.物理框架
➢ ITS框架中的物理框架是从实际事实和系统集成的角度 出发，将逻辑框架中定义的各级功能模块及信息流进行 整合，定义出能实现ITS应用要求的各级各类功能实体， 以及这些实体之间进行交互的信息流及接口。
出行及交通需求管 理
8.出发前的出行信息9.搭乘及预约 10．需求管理及运营
公共交通运营 电子收费系统
11．公共运输管理12．途中换乘信息 13．个性化的公交运输14．公共运输安 全
15．电子收费服务
3.物 理体 系结 构 （顶 层）
2009.9
商用车辆运营
应急管理 先进的车辆控制与
安全系统
教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
“top-down”是由政府部门指导，统一规划，这样使得各研究 子题具有较强的统一性和协调性。国家级的ITS系统体系结构开发应 采取这种模式。
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3.3 国家级ITS体系结构
2009.9
教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
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国家级ITS的体系结构
组织间是竞争与协作的关系。 （2）自下而上模式（bottom-up approach）
① 开展研究的组织形式基本上是独立的研究开发实体，缺乏政 府部门或更高层次的直接指导；
② 开展研究的项目一般由各组织或团体自己确立，并筹集资金， 研究成果一般只适用于其内部；
③ 研究计划与方向由各组织或团体独立确定，团体之间缺乏统 一的目标，其联系十分松散。
Architecture Required for European Networks 欧洲系统框架基本结构）的项目，
➢ 在1999年8月和10月完成了逻辑框架和物理框架 的开发。此后相续完成了其它部分的内容。形成 了欧盟整体的ITS框架体系的基础。
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中国ITS的服务领域
领域
1.交通管 理与规划
2.电子收 费
3.出行者 信息
服务名称
(1)交通法规与执行;(2)交通 运输规划支持;(3)基础设施的 维护管理;(4)交通控制;(5)需 求管理;(6)紧急事件管理
(7)电子收费
(8)出行前信息服务;(9)行使 中驾驶员信息服务;(10)途中 公共交通信息服务;(11)个性 化信息服务;(12)路径诱导及 导航服务
➢ 主要针对ITS的各级各类用户服务，定义出提供这些用户服务所需 要的功能模块、模块之间的相互关系、以及各模块之间的信息流。 最根本的差异是系统结构的开发方法。
基本思想
➢ （面向过程）采用结构化的思想和方法，针对每一类用户服务， 设计出结构相互独立、功能单一的功能模块，这些功能模块之间 通过数据流来实现相互联系，形成整体子系统并完成相应的功能。
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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。
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教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
8
B.ITS体系框架的开发模式
（1）自上而下模式（top-down approach） ① 开展研究的组织形式由政府有关部门（如运输部）研究决定，
并确定管理方式及政策条件； ② 开展研究的项目一般由该政府部门申请并确立，并分解为若
干子题交各组织去研究开发； ③ 整个研究计划由该部门统一制定，由各组织参与研究开发，
(31)交换客货信息资源;(32)提供 旅客联运服务;(33)提供货物联运 服务
4.车辆安 全与辅助 驾驶
(13)视野的扩展;(14)纵向防 撞;(15)横向防撞;(16)交叉口 防撞;(17)安全状态与检测 ;(18)碰撞前乘员保护;(19)自 动车辆驾驶
8.自动公路 (34)自动公路
2009.9
领域 5.紧急事件 和安全
6.运营管理
7.综合运输
服务名称
(20)紧急情况的确认及个人安全 ;(21)紧急车辆管理;(22)危险品及 事故的通告;(23)公共出行安全 ;(24)易受伤害道路使用者安全措 施;(25)脚汇处的安全服务
(26)公共规划;(27)车辆监视;(28) 公共运营管理;(29)一般货物运输 管理;(30)特殊运输的管理
教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
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例:新疆地方ITS系统体系结构
2.逻辑体系结构（顶层）
1.用户服务层 3.物理体系结构（顶层）
2009.9
教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
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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
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第3章 ITS体系结构
ITS体系建设背景介绍 ITS体系开发方法与模式 国家级ITS体系结构
2009.9
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3.1ITS体系建设背景介绍
在《辞海》中“框架”的定义是：事物的基本结构。
ITS框架（ITS ARCHITECTURE）也就是有关于ITS的基本结构。 美国ITS框架的定义
ITS框架为ITS的设计和扩展提供一般的标准体系、基本的子系统、 组成系统的基本要素、以及系统要实现的功能和各部分之间的关系。ITS 框架确定了系统各要素如何相互作用、共同工作来实现系统的目标。
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 。
2009.9
教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
13
B.逻辑框架
➢ 逻辑框架是系统的内容和结构一种抽象表现。
16．商用车辆电子通关系统17．自动化 的路侧安全检测18．商用车辆管理程序 19．车载安全监控系统 20．危险品应急反应21．商用货物运输 管理
22．紧急通告与人员安全23．应急车辆 管理
24．纵向避碰25．横向避碰26．道路交 叉口避碰 27．视觉强化避碰28．碰撞前的乘员安 全防护29．危险予警30．自动公路系统