智能交通系统课程作业

1、智能交通系统（ITS）是在什么背景下产生的，有哪些主要研究内容？2、分析比较美国、欧洲、日本各自ITS研究内容的异同。1.随着经济全球化与科学技术日新月异的发展，交通运输作为社会经济生活的一个重要方面，对保证社会经济体系的正常运转发挥着重要的作用，已经成为人们生活中不可缺少的重要组成部分。近20年来，世界各国先后建立四通八达的交通运输网络，但交通工具的增长速度远远高于道路和其他交通设施的增长，因此随之引起交通拥堵、交通事故、环境污染、能源短缺等问题已经成为世界各国面临的共同的问题，也造成了巨大的物质与经济损失。如美国德州运输研究所研究美国39个主要城市，估算美国每年因交通阻塞而造成的经济损失约为410亿美元，12个最大城市每年的损失均超过10亿美元；预测到2020年，因事故造成的经济损失每年将超过1500亿美元。但单纯依靠修建道路与交通设施和采用传统的管理方式来解决交通问题，不仅成本昂贵、环境污染严重，而且其缓解交通拥堵、提高交通运输效果也非常有限。为此在30多年前人们就提出了智能交通系统的概念，但对智能交通系统或智能运输系统（IntelligentTransportationSystems,ITS）进行系统的研究始于20世纪80年代，从1994年起，智能交通系统这一术语得到全世界的广泛承认。根据ITS的研究内容，对ITS项目进行分类的方法有很多种，这里采用的是美国国家ITS框架体系（《NationalITSArchitecture》）中对ITS的分类方法，将其分为7大类：先进的交通管理系统（AdvancedTrafficManagementSystems,ATMS）、先进的出行者信息系统（AdvancedTravelerInformationSystems,ATIS）、先进的公共交通系统（AdvancedPublicTransportationSystems,APTS）、先进的车辆控制及安全系统（AdvancedVehicleControlandSafetySystems,AVCSS）、商用车辆营运系统（CommercialVehicleOperations,CVO）、紧急救援管理系统（EmergencyManagementSystems,EMS）、电子付费与电子收费系统（ElectronicPaymentSystems&ElectronicTollCollection,EPS&ETC）。（1）先进的交通管理系统（ATMS）ATMS利用监测、通讯及控制等技术，将交通监控系统监测所得的交通状况，经由通讯网络传输到交通控制中心，中心在结合其他方面所获得的信息，制定及评估交通控制策略，执行整体性的交通管理，并将相关信息传给出行者，以达到运输效率最大化及运输安全等目的。本系统主要特色是强调子系统间协调与实时控制的功能，提供匝道控制、信号配时方案、事件管理以及替代路线导引的参考等。（2）先进的出行者信息系统ATISATIS由先进的信息、通讯及其他相关技术，提供出行者必要的信息，使其能在车内、家里、办公室、车站、途中等地点方便地取得所需地出行信息，作为出行方式与路线选择的决策参考，以顺利到达目的地。（3）先进的公共交通系统APTSAPTS采用各种智能技术促进公共交通的发展，如通过个人计算机、闭路电视等向公众就出行时间方式、路线及车次选择等提供咨询，在公交车站通过显示屏向候车者提供车辆的实时运行信息。（4）先进的车辆控制及安全系统AVCSSAVCSS结合传感器、电脑、通讯、电机及控制技术应用于车辆及道路实施上，帮助驾驶员提高行车安全性，增加道路容量，减少交通拥挤。本系统主要特色是利用传感器弥补人类感官功能的不足，减少危险的发生；提高自动控制的程度，实现更安全、准确、可靠的控制，避免驾驶员因判断错误或技术不成熟所造成的损失。（5）商用车辆营运系统CVO湘潭大学硕士论文城市智能交通信号控制方法及仿真研究CVO系统利用前述ATMS、ATIS与AVCSS技术于商业营运车辆，例如车辆自动识别技术、车辆自动定位技术、车辆自动分类技术等，提供企业内部劳动生产率，提升运输效率及安全，改进对突发事件的反应能力，改善车队管理和交通状况，并减少运输成本，提高生产力。所谓“商用车”不仅包括大型与重型车辆（如卡车、货车），也包括紧急救援用车辆（如救护车、拖吊车），以及每日运作的商用小型车（如出租车）等。（6）紧急救援管理系统EMSEMS即为当紧急危难发生时，求援车辆如何求援、救援车辆如何在最短时间内到达现场，以及如何警示其他驾驶员的系统。本系统包括车辆故障与事故求援、事故救援派遣以及救援车辆优先通行等部分，为使事件能在最短时间获得解除，降低伤害的程度。（7）电子付费与电子收费系统EPS&ETC电子收费系统应用各种通讯和电子技术使得出行者和交通经营管理机构之间的交易变得更容易。电子收费利用车上的电子卡与路测的电子接收设备进行通讯。2.美国：主要在旅行与运输管理、旅行需求管理、公共运输营运、电子支付、商业车辆营运、紧急救援管理、先进车辆控制及安全系统。欧洲：主要在交通管理、出行前信息、行程中信息、车辆控制、货物及车队管理、自动收费等方面。日本：主要在导航系统的进展、电子式自动收费系统、支援安全驾车、交通管理最佳化、提高道路管理效率、支援公共运输、提高商用车辆营运效率、支援行人、支援紧急救援车辆运作。1、简述智能交通系统（ITS）框架体系的意义和作用。2、阐述智能交通系统框架体系的开发方法和开发步骤。3、ITS框架体系的主要内容构成有哪些？1.意义：是发展ITS的指导性框架；用于明确ITS的开发目标；为研究工作提供参考；便于研究成果的应用和产业化实现。作用：保证信息的兼容性和一致性；保证不同交通设施的兼容性；为发展规划提供基本原则；为市场化运作提供好的环境。2.（1）针对ITS应用框架体系研究的全面调查/资料收集，全面而系统地了解ITS应用的潜在背景；（2）根据调查/搜集的资料分析决定用户服务需求；（3）根据用户服务需求的情况决定ITS框架体系的逻辑框架；（4）根据逻辑框架决定ITS框架体系的物理框架。3.ITS框架体系主要由三部分构成：用户服务与要求、逻辑框架、物理框架；1、请论述建立智能交通信息综合平台的必要性。2、智能交通信息综合平台有哪些功能，能提供哪些服务。3、你认为适合我国混合交通特点的交通信号控制系统的关键是什么？4、试阐述智能控制技术在ITS的应用（你自己的理解）。5、你认为当前智能交通信息服务系统要想取得更进一步的发展，都有哪些关键技术需要解决？6、车辆路径诱导与导航系统的研究应用现状和发展趋势如何？7、简述智能公共交通系统的概念、内容和特点。8、你认为当前智能公共交通系统要想取得更进一步的发展，都有哪些关键技术需要解决？9、车辆的安全辅助装置类型主要有哪些?10、你认为自动驾驶系统达到实用阶段应该主要解决哪些问题？1.是实现城市智能交通系统的核心：实现城市交通运输管理与服务信息集成的重要手段；从信息综合平台着手展开研究和试点，逐步加以推广先进的智能交通系统；解决信息孤岛问题；城市智能交通系统实施建设的支撑点和落脚点：为实现智能交通系统各子系统信息的共享和有效集成提供技术支撑保障；为交通运输各种相关系统及各类信息整合提供技术依托。2.智能交通信息综合平台提供准确、多样化的交通信息服务：接收、存储和处理多源异构数据；数据融合、数据挖掘；信息交互与共享；交通战略信息的综合和深层次利用；科学决策提供辅助；发挥ITS大系统的效能，达到交通运输体系的最佳运行。3.适合我国交通特点的混合交通自适应控制系统(简称MACS)，该系统率先实现了车辆诱导与交通控制的一体化，打破了国外交通控制系统长期垄断我国该领域的局面；中科院自动化研究所王飞跃教授团队深入研究了城市路网和高速路网控制，开发了“GreenPass—iTop绿通智能交通操作平台软件”、“绿通交通信号控制中心软件”等系列软件；同济大学杨晓光教授团队自主研发了适合中国实际混合交通流的城市交通控制系统一同济先进的交通控制与管理系统(TongJiAdvanceTrafficControlandManagementSystem，TJATCMS)，特别针对国内混合交通特点实现了交叉口单点及区域协调控制、连续交通流与间断交通流整合控制以及公交优先和行人过街的智能化控制。4.应用于车辆控制系统，辅助驾驶员驾驶汽车或替代驾驶员自动驾驶汽车；应用于交通监控系统，对于监控器，传感器的智能控制，在道路、车辆和驾驶员之间建立快速通讯联系，对路况等交通消息进行收集；应用于运营车辆高度管理系统，通过汽车的车载电脑、高度管理中心计算机与全球定位系统卫星联网，实现驾驶员与调度管理中心之间的双向通讯，智能规划最佳行驶方案，来提高商业车辆、公共汽车和出租汽车的运营效率。5.城市智能交通系统的主要子系统包括:智能交通管理系统;智能公交系统;智能交通信息服务系统;城市综合交通枢纽的智能化;城市智能物流系统以及城市智能停车系统等。想取得更进一步的发展，就需要以下关键技术：（1）车联网技术：是指利用装载在车内和车外的感知设备，通过无线射频等识别技术，获取所有车辆及其环境的静、动态属性信息，再由网络传输通信设备与技术进行信息交换和通信，最终经智能信息处理设备与技术对相关信息进行处理，根据不同的功能需求对所有车辆的运行状态进行有效的监管和提供综合服务的高效能、智能化网络。车联网系统发展主要通过传感器技术、开放智能的车载终端系统平台、无线传输技术、语音识别技术、海量数据处理技术以及数据整合等技术相辅相成配合实现。（2）云计算技术：云计算通过互联网提供、面向海量信息处理，把大量分散、异构的ＩＴ资源和应用统一管理起来，组成一个大的虚拟资源池（共享的软硬件资源和信息），通过网络，以服务形式、按需提供给用户，其特点之一是分散资源集中使用，比较容易平稳整体负载，因而大大提高资源利用率，同时，弹性伸缩的运行环境增强了业务的灵活度。云计算的另一个特点是集中资源分散服务，把ＩＴ资源、数据、应用作为服务通过网络、按需提供给用户。云计算技术为智能交通中海量信息的存储、智能计算提供重要的使能技术与服务。（3）智能科学技术：人工智能研究用人工的方法和技术，模仿、延伸和扩展人的智能，实现机器智能，通过多学科的交叉、融合，不仅从功能上进行仿真，而且从机理上研究、探索智能的新概念、新理论、新方法，最终达到应用的目的。智能科学为智能交通提供智慧的技术基础，支持对智能交通中海量信息的智能识别、融合、运算、监控和处理等功能。6.（1）应用现状：路径诱导及导航服务系统是利用先进的信息采集、处理和发布技术，以及通信、控制和电子技术，为驾驶员提供丰富的行驶信息，引导其行驶在系统优化后的最佳路径上，以此减少车辆在路网中的滞留时间，从而缓解交通压力、减少交通阻塞和延误，目前这种服务主要针对城市路网的个体车辆，诱导的方式一般采用车载装置（车载GPS）的显示屏提供信息。（2）研究发展趋势：路径诱导及导航服务系统的研究方向主要在以下三个方面：1）路段交通流量的实时准确预测：是动态路径诱导的实现依据；研究表明，交通流呈现复杂的混沌特性，如何实现交通流量的一个较长时间区域的实时准确预测将是具有挑战性的研究课题。此外，基于实时交通状况的切换式路径诱导系统必须具备区别正常和异常交通波动的能力；2）新型诱导模型与诱导算法：动态路径诱导系统是一个对实时性要求相当强的系统，也是一个有人参与的时变、复杂随机系统。诱导模型及其算法的建立不仅要考虑诱导系统的实时性要求，也必须考虑出行者的心理特征，如出行者对什么方式的诱导认定有效，出行者对诱导指令的心理接受极限等，这是路径诱导系统走向实用的重要步骤；3）混合交通流条件下的诱导策略：我国城市交通有其特殊性，非机动车占有相当的比重，城市交通流是机动车和非机动车的混合交通流。因此，完全采用国外发达国家的先进技术进行交通流的诱导是行不通的，研制开发具有中国特色的城市交通流诱导系统，是解决我国城市交通问题的重要手段之一。4）突发事件下的诱导策略：交通事故、车辆抛锚等事件