智能交通系统概论-4

智能交通系统王斌河南省警察学院课程内容绪论ITS的发展和基础技术ITS框架体系智能交通智能技术与运用智能技术综合智能交通系统（铁路、水运、航空）第四章ITS框架体系一、概述1、系统体系框架的意义和功能系统体系框架是发展智能交通系统的指导性框架，主要用于明确智能交通系统的开发目标，为标准研究工作提供参考，避免重复研究和无计划开发，便于研究成果大大范围应用和ITS技术的发展以及产业化实现。功能：（1）保证通过各种媒体提供给终端用户的信息的兼容性和一致性（2）保证不同交通基础设施的兼容性（3）为地区、国家政府机关制定ITS发展规划提供基本原则（4）为服务和设备制造提供一个开放的市场（5）确保设备制造商的规模经济，保证他们的更具竞争力的价格和更廉价的投资，提供一个公开的市场环境逻辑体系框架为每个功能领域开发了数据流图，数据流图显示了每个领域的功能是怎样被分成高级和低级功能的。2、ITS体系框架的组成部分（1）用户服务ITS体系框架中的用户服务部分主要用来明确智能交通系统的用户及用户需求，明确划分智能交通系统中各个子系统的用户，并且通过用户调查、访问等形式确定各个子系统的用户需求等，对用户需求进行合理排序后指导实施顺序。（2）逻辑体系结构逻辑体系结构是用来定义和描述一个系统为了满足一系列用户需求所必需的功能。通常以—系列功能领域的方式描述ITs的逻辑体系结构，每个领域都定义了功能及数据库，这些数据库与终端相联系，这些联系就是数据流。评价内容：项目的技术可行性、经济效益、社会和环境影响（3）物理体系结构物理体系结构描述了在逻辑体系结构中定义的功能如何被集成起来形成系统，这些系统将由硬件或软件或软硬件来集成（4）通信体系结构主要描述支持在不同系统部分间进行信息交换的机制（5）标准化工作提出智能型综合交通运输系统所需要关键技术的标准需求标准化需求文件详细描述智能交通系统的标准化需求及每项需求所对应的标准架构信息标准化制定机构可以利用标准化需求文件所提供的信息来起草相应的标准文件（6）费用效益分析评价（7）实施措施及策略二、美国的智能交通系统框架体系1、开发背景为相应标准的制定提供框架、为ITS各子系统间的集成提供基础、确保用户选择的高度灵活性2、方法与步骤ITS体系结构开发分两个步骤“思路竞争”阶段合作开发3、美国ITS体系框架简介美国ITS体系结构定义了19个物理子系统，它说明了各子系统及其使用者、周围环境及其它交通信息、交换数据，并定义了整个子系统的功能要求（见下图：美国ITS体系图）美国ITS体系结构中定义了7大组用户服务功能，分别是：1、交通管理；2、出行管理；3、电子收费；4、商用车辆管理；5、应急管理；6、车辆安全管理；7、公共交通营运。远程访问系统个人信息访问系统旅行者远程访问系统交通管理系统中心系统应急管理系统快速货运管理系统收费管理系统服务信息提供系统运输管理系统计划管理系统商用车辆管理系统尾气管理系统广域无线通信系统车载系统局域通信系统外场设备系统车辆商用车辆外场设备收费管理系统公交车辆应急车辆停车管理系统商用车辆核查系统车—车通信4、美国ITS体系结构子系统从上图可看出，美国ITS体系结构可分为四组，即中心系统（CentralSystem）、外场设备系统（RoadsideSystem）、车载系统（VehicleSystem）、远程访问系统（RemoteAccessSystem）。（一）中心系统包含9个子系统，不需要安装在道路上，可根据需要安装在相关的部门，它们和其他子系统通过无线通信网进行通信。1.商用车辆管理系统（CommercialVehicleAdministrationSystem，CVAS）针对商用车辆运营服务所开发的系统，商用车辆运营服务涉及商用车辆行政管理、安全性能管理、运营生产管理等多个方面，通过商用车辆运营服务可简化如车辆技术性能、注册情况、车辆尺寸、轴荷等检查手续。一方面可减少此类检查造成的时间延误，提高运输生产效率；另一方面，由于商用车辆运营服务所提供的有效检查、监控手段，可提高商用车辆运输作业的安全保障，该系统所提供的商用车辆运营服务包括以下内容：（1）商用车辆电子通关系统（2）自动路侧安全检测（3）商用车辆行政管理（4）车载安全监视（5）商用车队管理（6）危险品应急响应2.快速货运管理系统（FleetandFreightManagementSystem，FFMS）该系统可监视、协调快速货运车辆及货运停车场、承运人，根据发车数据决定货运计划并安排驾驶员。3.收费管理系统（TollAdministrationSystem，TAS）为用户支付通行费、车票费用、存车费等所有交通出行活动所发生的费用，提供一种通用的电子支付手段，实现收费、支付的自动化，从而推动多式联运的发展。该服务利用智能卡或其他技术形成一种通用的服务费支付体系。4.运输管理系统（TransitManagementSystem，TMS）可根据运输车辆的数据，决定车辆运输计划，安排驾驶员。5.应急管理系统（EmergencyManagementSystem，EMS）是指处理事故及对危险货物运输的管理。包括两项服务功能：驾驶员乘员安全和碰撞情况自动通告。驾驶员乘员安全功能能为用户提供突发事件的初步信息如机械故障或汽车抛锚；碰撞情况自动通告可在发生交通事故后报告事故的地点、性质及车辆碰撞受损的程度。本系统通过采用以下主动安全技术和被动安全技术，实现预防汽车碰撞事故及避免或减少人员伤亡事故的目的。（1）纵向避碰；（2）侧向避碰；（3）道路交叉口避碰；（4）视觉强化避碰；（5）碰撞前的乘员安全束护；（6)危险预警。6.尾气管理系统（EmissionManagementSystem，EMS）采集和处理污染数据，为交通管理系统提供数据。7.计划系统（PlanningSystem，PS）从其他子系统中心或停车子系统采集并处理数据，将结果提供给计划人员以制订最优计划。8.交通管理系统（TrafficManagementSystem，TMS）通过采集和处理外场设备子系统和其他子系统的数据，提供基本的交通数据和事故处理服务，并通过信号来调度运输车辆及应急车辆，包括四个步骤：交通数据采集、数据通信、数据处理、实施控制。9.服务信息提供系统（InformationServiceProvideSystem，ISPS）（二）车载系统安装在车辆上，它支持通过无线通信系统和中心系统进行通信，也支持路车间通信，即车载系统和外场设备系统进行数据交换、信息交换，还支持车车通信，即车载系统之间进行通信。包括四个子系统：1、一般车辆上的车载单元2、公交车辆上的车载单元3、商用车辆上的车载系统4、应急车辆车载系统（三）外场设备系统一般设置在道路上、收费站、检测站等，可通过光纤通信或无线通信和交通管理中心进行信息交换，也可通过无线通信和车载系统进行信息交换。1、外场设备：提供交通管理监视信号和旅游信息的信号。2、电子收费系统：通过确定小范围通信和车辆收费标识进行通信收集、收费和查询违法者。3、停车管理系统：收集停车费用和管理停车车位。4、商业车辆检查系统：通过从车辆标识上采集凭证和安全数据，从而确定车辆运营的正确性，并将结果返送给驾驶员，并把检查结果记录到CVAS系统的数据库中，在国境上进行国际检查。（四）远程访问系统（出行者子系统）通过出行者子系统，驾驶员或出行人员可以实时地了解交通网络的运行状态，可利用办公计算机远程访问ITS中的信息提供系统，也可利用车载设备远程访问ITS中的信息提供系统以了解交通信息、交通服务信息，在此基础上，决定或调整出行方式、出行路线。四个大系统通过通信系统（车—车通信、局域通信、有线通信、无线通信系统等）建立起四通八达的联系，建立起一个快速、准确、实时、动态、高效的综合交通系统，即智能交通运输系统，为整个社会创造出巨大的社会经济效益。三、欧洲的智能交通系统框架体系欧盟各国在欧盟委员会的领导下，由来自各国相关政府部门、大学、科研机构和产业界的专家于1998年4月开始了为期24个月代号为KAREN项目，进行欧盟ITS体系结构的开发，并于1999年8月和10月分别推出了其逻辑体系结构和物理体系结构。1、概述广义上的“体系结构”是定义一个系统的顶层结构,一个系统体系结构为许多设计提供一个战略计划，并且是由一个相同系统的不同方面所组成2、背景个人出行者商业经营者提供和使用ITS的公司地方政府3、KAREN项目简介KAREN主要包括：关于用户对ITS需求的欧洲参考系列目录；描述不同部分及其交互作用的一系列体系结构，从而满足那些用户需求；在发展ITS过程中，在国家、地区和服务等级上指引如何使用柜架来定义特定的体系结构：推荐可以用于实施过程中的标准和最好的实践经验；KAREN项目研究成果受益者：高级部门广告部门工业部门4、欧洲ITS体系框架开发方法步骤采用方法：面向过程的方法5、欧洲ITS体系框架构成（1）用户需求强调需要由框架体系结构完成的关键优先方面其他的与ITS的实施、质量需求和限制有关的用户需求用户需求的主要部分与ITS所提供的功能相关（2）KAREN功能体系结构在最高层次上KAREN功能体系结构由一系列功能领域组成：提供电子付费、提供安全和紧急情况处理、交通管理、管理公共交通运营者、提供先进的驾驶便利、提供出行者旅行辅助、为法律强制提供支持、货物管理和车队调度KAREN为每个功能领域开发了数据流图，数据流图显示了每个领域的功能是怎样被分成高级和低级功能的。数据流图还显示了这些功能是如何联系在一起。如何与不同的数据库联系在一起及如何通过数据流与终端联系在一起。（4）KAREN通信体系结构（3）KAREN物理体系结构物理体系结构描述了在功能体系结构中定义的功能如何被集成起来形成系统这些系统将由硬件或软件或软硬件集成。在物形体系结构中描述的系统覆盖了以下的领域：电子付费、安全和紧急情况处理、综合交通管理、公共交通运营、先进的驾驶便利、出行者旅行辅助、法律约束、货物管理和车队调度。描述了支持在不同系统部分之间进行信息交换的机制（5）KAREN提出的标准问题四、日本的智能交通框架体系信息模型控制模型子服务的信息处理表子服务和逻辑框架关系表1目的和步骤2日本ITS体系框架的构成用户服务逻辑框架九大系统：导航系统、电收费系统、辅助安全驾驶、交通优化管理、提高道路管理效率、公共交通支持、提高商用车辆运行效率、行人支持、突发事故车辆运行支持最高子系统：车辆、道路、中心、人员、外部环境最低子系统：个体物理模型整体物理模型服务执行表逻辑框架与物理框架关系表子系统表子系统相互关系图物理框架标准化五、中国的智能交通系统框架体系1、概述8大服务领域、34项服务和138个子服务2、我国进行ITS体系框架研究的背景3、我国ITS体系框架研究的方法和步骤九五国家科技攻关项目“中国ITS体系框架研究”采用了面向过程的方法步骤：1.确定用户服务内容2.建立逻辑框架3.建立物理框架4.明确标准化内容服务领域服务内容1.交通管理与规划（TrafficManagementandPlanning,ATMS)（1）交通法规监督与执行（2）交通运输规划支持（3）基础设施维护管理（4）交通控制（5）需求管理（6）紧急事件管理2.电子收费（7）电子收费4、中国ITS体系框架中的服务领域与服务体系服务领域服务内容3.出行者信息（TravelerInformationSystem)（8）出行前信息服务（9）行驶驾驶员信息服务（10）在途公共交通信息服务（11）个性化信息服务（12）路径诱导及导航服务4.车辆安全和辅助驾驶（Vehiclesafetyanddrivingassistance,AVCSS)（13）视野范围的扩展（14）纵向防撞（15）横向防撞（16）交叉路口防撞（17）安全状况（检测）（18）碰撞前乘员保护（19）自动车辆驾驶服务领域服务内容5.紧急事件和安全（EmergencyandSecurit