智能交通系统概论,期末复习参考

绪论智能运输系统(ITS)的定义：智能运输系统(Intelligent Transportation Systems，简称ITS)是将先进的信息技术、计算机技术、数据通信技术、传感器技术、电子控制技术、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，加强了车辆、道路、使用者三者之间的联系，从而形成的一种实时、准确、高效的综合运输系统。

交通运输的发展史是人类社会发展史的一个重要组成部分，是一部科学的发展史。

交通运输业的发展更是科学技术发展的想象。

科学技术的发展推动了交通运输的发展，智能运输系统正是现代科学技术发展的必然产物。

交通问题是指对社会或经济未能产生正效益，交通本身机能也未充分发挥的状态，即人、车、路之间的矛盾。

（拥堵、安全、环境）。

解决交通问题的方法：控制需求：增加供给：实施智能运输系统。

日本是最早进行ITS研究的国家。

日本在自动公路系统方面的研究最为先进，研究内容有：1、公路与车辆、车辆与车辆之间的通信系统；2、事故监测与警报；3、使用视频、雷达监测器进行车辆间距控制；4、车辆最大速度控制；4、自动停车控制。

施智能运输系统：将人、车、路综合起来考虑，利用现代科学技术的智能运输系统解决城市交通问题——ITS。

ITS的核心：新思路：采用先进技术对交通进行有效的控制与管理新目标：最大限度地发挥现有道路系统的交通效率新手段：用信息技术将驾驶者、车辆、道路设施集成新技术：信息技术：电子、通信、计算机控制技术：自动化、传感器、人工智能系统工程：运筹学、管理学ITS的作用：解决交通拥堵（顺畅）减少交通事故（安全）降低环境污染（环境）节约能源综合目标：“保障安全、提高效率、改善环境、节约能源”第二章ITS的理论基础动态交通系统分配：将时变的交通出行合理分配到不同的路径上，以降低个人的出行费用或系统总费用。

通过交通流管理和动态路径诱导在空间和时间尺度上对人们已经产生的交通需求的合理配置，使得交通路网优质高效的运行。

运输供给状况包括路网拓扑结构、路段特性等，交通需求状况则是指在每时每刻产生的出行需求及其分布。

动态交通分配则是在交通诱导和交通控制中具有核心地位和重要的作用。

动态交通分配按照分配中路径选择准则的不同，整体上非为两类：动态用户最优和动态系统最优。

动态用户最优DUO：指路网中任意时刻、任何OD对之间被使用的路径上的当前瞬时行驶费用相等，且等于最小费用的状态。

动态系统最优DSO：指在所研究的时段内，出行者各瞬时通过所选择的出行路径，相互配合，使得系统的总费用最小。

智能协同理论协同论：研究在由许多子系统构成的复杂系统中，这些子系统是如何通过协作和子组织而形成宏观尺度上的空间结构、时间结构或功能结构。

是一门关于系统内诸子系统相互合作、相互作用的规律的科学，从统一的观点处理一个系统的各部分之间的关系，注意从整体上把握对象，即着重研究各部分之间是如何以协同一致的动作来产生整体结构。

对象：非平衡开放系统中的自组织及形成的有序结构。

由子系统组成的大系统总有一个相对稳定的宏观结构，这个宏观结构是各个子系统相互竞争、作用而形成的模式，各子系统之间的协同作用于竞争决定着系统从无序到有序的演化过程。

当外界的控制参量不断改变时，在一定条件下会经历一个从无序到有序、从有序到混沌的演化系列。

共同特征城市交通流系统特征分析：P27①由人、车、路、环境和交通管理要素组成，各要素之间相互作用、相互依赖，共同构成有机整体。

②城市交通流具有自组织性，当路网上的车流量到达一定阀值时，定态失稳，出行临界状态，进而出现新的定态。

③交通流存在相互合作，协同并在宏观上形成一种自组织有序结构的可能性，交通参与者的智能性事交通流中性成自组织的重要原因。

诱导控制公交协同理论中主要包括三种协同关系：诱导系统与控制系统的协同、控制系统与公交系统的协同、诱导系统与公交系统的协同：。

实时动态交通信息预测理论：意义：把什么（what)形式的动态交通信息提供给用户才能达到避免拥挤、提高路网使用效率的目的，如何(how)在短时间内得到这些信息，以及如何根据这些信息快速确定出最佳行驶路径，是ITS领域的一个前沿问题。

城市交通流诱导系统通过实时采集和发送交通信息，实时地引导交通流量合理分布，从而达到高效率利用道路网络。

而交通流诱导系统的正常工作依赖于其交通信息的准确性和及时性。

城市交通流诱导系统：1、预测型城市交通流诱导系统：使用基于当前交通信息的预测信息。

2、反应型城市交通流诱导系统：使用当前时刻点的交通信息。

第三章智能运输系统的基础技术用于移动车辆定位的主要方法：（1）GPS单独定位（2）GLONASS单独定位（3）GPS/ GLONASS组合定位（4）GPS/DRS组合定位（5）GPS/INS组合定位（6）GNSS定位（7）GSM定位（8）北斗星卫星定位辅助定位方法：（1）地图匹配技术（2）信号杆（3）无线电确定的卫星服务RDSSGPS由三大子系统构成：空间卫星系统、对面监控系统、用户接收系统。

GPS特点：GPS特点：全球地面连续覆盖；功能多，精度高；实时定位；定位精度高；操作简便。

GPS误差来源：电离层的延迟影响、对流层的延迟影响、SA 的影响、星历延误、地球自转的影响、接收机的相关误差（通道偏差、量测噪声、中模型的残存误差、硬件噪声和延迟）。

交通通信系统移动通信：至少有一个移动端的无线电通信。

移动通信的分类：按系统构成分为移动无线通信、移动无线电话；按其活动范围可分为航空移动通信、海上移动通信、陆上移动通信；按载体移动速度分为低速、中速、高速。

移动通信网服务区域覆盖方式可分为两类，一是小容量大区制，二是大容量小区制。

大区制：即整个城市只设一个基地台，由一个基地台覆盖整个地区。

具有结构简单、经济、操作方便等优点，适用于中小城市或业务量不大的城市使用。

大区制结构可分为：单频单工辐射状通信系统；单、双频兼容通信系统两类。

单频单工辐射状通信系统：所有用户的收、发信机都应工作在同一频率上，以单工方式工作。

单、双频兼容通信系统：双频制固有的缺点是移动台之间的通信必须通过第三者转信来实现，而不能直接通信。

采用但双频可以弥补双频制的欠缺，既具备了双频制的优点，又解决了移动台之间进行横向通信的问题。

小区制：指的是把一个地区划分为若干个直径较小的小区（3-5km）,每个小区设一个基地台，每隔3-3个小区信道就可以重复使用。

采用小区制，可解决频率复用问题，从而解决了频道不够使用的问题。

交通流诱导系统与信息采集宏观交通流参数的采集方法研究：1、宏观交通流参数的非自动采集技术（人工观测法、试验车移动法、摄影法）；2、宏观交通流参数的自动采集技术（环形线圈、超声波、磁性、红外线、微波、视频图像检测、道路管、声学检测器）。

行程时间采集技术采集内容：行程速度、行程时间行程时间的采集方法：浮动车法、车辆识别法、探测车法等。

交通融合技术：概念：作为一种信息处理技术，信息融合技术能降低层次的多源数据基于一定准则自动分析和综合，从而得到参数与决策或管理的所需要的目标信息。

等级：第一级：又称像素级、检测级，是指直接在采集到的原始数据上进行融合，在各种传感器的原始测报未经处理之前就进行数据的综合和分析。

第二级：又称特征级，是指先对来自传感器的原始信息进行特征提取，然后对特征数据进行综合分析和处理。

利用上层次融合之后的准确、可靠的基础交通参数，融合出交通状态信息，为交通管理者和交通参与者提供更有决策价值的交通信息。

第三极：又称决策级，是直接针对具体决策目标的最终结果。

第五章出行者信息系统含义：ATIS是ITS主要的一个子系统，主要是通过对出行相关信息进行采集、传输、处理和发布，运用多种技术，让出行者及时掌握交通动态，及时调整、优化出行计划，减少不必要的交通延误和拥堵。

同时，由于出行者掌握了出行信息，使得出行行为和驾驶行为更加合理，从而有助于提高整个路网的运行效率和安全。

目的：获得必要的交通信息，交通行为具有科学性、计划性、合理性，提高出行机动性、安全性和方便性，最终实现交通的社会和经济效益。

出行者信息的作用：出行前信息服务：出行方式、线路和出发时间的交通信息。

主要包括：道路条件、交通状态、与出行时间和公交信息等；出行中信息服务：指导出行者修正出行路线或提供方便。

主要包括：道路条件、交通状态、公交信息、路线引导信息、交通天气状况以及停车场、加油站位置等信息；先进的出行者信息系统的作用主要体现在以下几点：1、多种交通方式的出行计划；2、路线引导的信息服务；3、用户咨询服务；4、与相关系统接口。

第六章：交通流诱导系统动态交通流诱导系统主要有三部分组成：p89交通信息中心、交通系统、车载诱导单元。

动态交通流诱导系统的分类：P90车内诱导系统（单车诱导系统）；车外诱导系统（群体诱导系统）。

第七章先进的公共交通系统APTS：定义：在公交网络分配、公交调度等关键基础理论研究的前提下，利用系统工程的理论和方法，将现代通信、信息、电子、控制、计算机、网络、GPS、GIS等高新科技集成应用于公共交通系统，并通过建立公共交通智能化调度系统、公共交通信息服务系统、公交电子收费系统等，实现公共交通调度、运营、管理的信息化、现代化和智能化，为出行者提供更加安全、舒适、便捷的公共交通服务，从而吸引公交出行，缓解城市交通拥挤，有效解决城市交通问题，创造更大的社会和经济效益。

先进的公共交通系统体系结构：p971）、城市交通系统优化与设计；2）城市公交自动化调度系统研究；3）、城市公交信息服务系统；4）、城市公交服务水平评价研究。

：智能化调度方法1.车辆调度形式2、实时放车调度3、紧急情况实时调度实例。

公交优先策略✓加大对公共交通的投资✓公交企业的经营体制改革✓公共汽车专用线✓公共交通企业展开多层次服务✓实施切实可行而有吸引力的票价政策✓修建换乘站或换乘枢纽✓改造城市不合理的结构布局第八章先进的交通管理系统定义：先进的交通管理系统是智能运输的重要组成部分，它是依靠先进的交通检测技术、计算机信息处理技术和通信技术，对城市道路和市际高速公路综合网络的交通运营和设施进行一体化的控制和管理，通过监视车辆运行来控制交通流量，快速准确地处理辖区内发生的各种事件，以便使得客货运输达到最佳状态。

先进的交通管理系统的功能（1）信息提供（2）交通控制（3）交通事故处理（4）排放测试与污染防治（5）应急管理（6）电子收费（7）提高养护操作效率（8）特种车辆通信管理先进的交通管理系统组成：（1）交通管理控制中心TMC（2）交通流量检测系统TFDS（3）城市信号控制系统UTC（4）交通电视监控TNS（5）交通信息服务TIS(6) 紧急救援与事故管理系统EMS信号控制方式：（1）点控（2）线控（3）面控先进的交通信号功能：（1）提高现有道路的交通效率（2）改善道路交通安全（3）减少能量消耗和环境污染（4）手机交通信息，提供交通情报（5）强化交通执法和指挥交通诱导，为整个社会提供综合的经济效益先进的交通信号控制系统的组成：中央控制主机、路口信号机、车辆检测器。