基于物联网的智能交通管理系统..

基于物联网的智能交通管理系统•世界卫生组织最新发布全球首份《道路安全全球现状报告》，调查显示全球每年有127万人死于道路交通事故，其中46%都是行人、自行车或者摩托车驾驶者。死于交通事故者，中国最多。•该报告对全球178个国家的交通意外数字进行了分析，覆盖面达全球人口的98%，是首份全球性的道路安全评估报告。报告中指出，全球三分之二的死亡数字来自10个国家，按照数量依次为中国、印度、尼日利亚、美国、巴基斯坦、印尼、俄罗斯、巴西、埃及和埃塞俄比亚。•【星岛网讯】统计指出，中国汽车数量占全世界1.9%，但汽车交通死亡事故占全球15%，一年车祸死亡人数超过十万人。•国务院发展研究中心产业经济研究部部长冯飞指出:与国际上发达国家相比，中国的交通事故死亡在绝对数值上是日本的十三点四倍、德国的十八点四倍;在相对数值的万车死亡人数上是德国的九点五倍、日本的十二点二倍。考虑汽车在中国机动车保有量所占的比例，中国单辆汽车造成的死亡人数比万车死亡率的反应情况更为严重。•他指出，在二○二○年以前，中国的机动车保有量除了农用车外，均呈现快速增长的趋势，所以中国的道路交通在未来几十年内都将承受巨大的压力。•每一辆汽车，都是流动的棺材•每一个司机，都是潜在的杀手•每一个时辰，都是悲惨的忌日•每一条公路，都链接阴曹地府•这就是汽车文明的功绩•这就是四个现代化的坟墓•中国每年因车祸死亡人数20万人•这意味着--•中国每年有20万个家庭遭受灭顶之灾•中国道路每年新增20万个孤魂野鬼智能交通管理系统（ITMS）•随着高新技术的发展和应用，道路交通管理领域正发生一场深刻的变革。智能交通系统在全球范围内的兴起，从根本上改变了传统交通控制的思想观念，传统的经验型交通管理模式已经无法适应新时期道路交通发展的需求。道路交通管理正在从以静态管理为主的模式向着以动态管理为主、动静态管理相结合进行网络化、智能化管理的方向发展，对道路交通流进行整体优化、全面控制、主动诱导的先进交通控制技术和管理方法在现实中逐步得以实施。•智能交通管理系统（IntelligentTransportationManagementSystem，ITMS）是通过先进的交通信息采集技术、数据通信传输技术、电子控制技术和计算机处理技术等，把采集到的各种道路交通信息和各种交通服务信息传输到交通控制中心，交通控制中心对交通信息采集系统所获得的实时交通信息进行分析、处理，并利用交通控制管理优化模型进行交通控制策略、交通组织管理措施的优化，交通信息分析、处理和优化后的交通控制方案和交通服务信息等内容通过数据通信传输设备分别传输给各种交通控制设备和交通系统的各类用户，以实现对道路交通的优化控制，为各类用户提供全面的交通信息服务。物​联​网​在​智​能​交​通​管​理​系​统​中​的​应​用•课题研究的意义最近几年，交通运输业带来的能耗、污染以及拥堵问题日益严重，极大地制约了我国经济的发展，发展智能交通是解决思路之一。智能交通能够提高道路使用效率，使交通堵塞减少约60%，使短途运输效率提高近70%，使现有道路的通行能力提高两至三倍。车辆在智能交通体系内行驶，停车次数可以减少30%，行车时间减少13%～45%，车辆的使用效率能够提高50%以上。智能交通能够大幅降低汽车能耗。通过智能交通控制，由于平均车速的提高带来了燃料消耗量的减少和排出废气量的减少，汽车油耗也可由此降低15%。以中国7000万辆汽车保有量测算，每年可减小约2500万吨汽油的消耗，占了每年成品油进口量的一半以上。同时，交通的顺畅将大幅度减少车辆在路上的停滞时间，使得汽车尾气的排放大大减少，从而改善空气质量。据测算，全国汽车发动机空转的时间每减少1分钟，就可减少1000吨汽油转化的废气排放。推动智能交通，可使中国温室气体的排放量减少25%～30%。智能交通能够有效减少交通事故。国内每年仅交通事故一项造成的伤残人数就达50多万，死亡人数10多万。智能交通技术能够有效减少交通事故的发生，可使每年因交通事故造成的死亡人数下降30%～70%。•我国智能交通系统专家委员会在2003年出版的《中国智能运输系统体系框架》中界定了我国智能交通系统的服务领域，其中之一就是智能交通管理系统。该书中指出了我国智能交通管理系统的八大类总体服务：•1）交通法规执行管理：交通管理部门应用ITMS技术执行交通法规，及时准确地收集到违反交通法规事件的信息，在不影响正常交通运行的前提下自动或人工执行相应的处理措施。•（2）交通规划支持：向交通规划者提供有关路网交通流和交通需求的数据（当前的和历史的），并提供实现路网交通规划计算、评估以及仿真的有效手段，从而得到路网交通流分配的优化策略。•（3）公交规划与管理：利用城市地理和人口分布信息，合理设计和优化公交运营线路，并协助制定调度规划和经营计划，为实际运营的线路进行效能分析，根据交通状况完成公交优先服务。•（4）基础设施的维护管理：应用ITMS技术来进行道路、通信及机电系统等交通基础设施的维护管理，能够收集并统计交通基础设施的管理维护数据，在此基础上产生并实施相应的管理维护计划。•（5）交通控制：通过使用ITMS技术来管理和控制交通流，以达到使道路网络交通流运行稳定的要求。•（6）需求管理：该服务为影响出行需求而制订和实现各种管理和控制策略，这些策略影响不同交通方式的总体需求，主要通过价格策略、地区访问控制和控制区域出入来实现。•（7）紧急事件管理：该服务是利用现代通信、检测及图像识别技术，对城市道路交通中的偶发事件（如交通事故、车辆抛锚、货物掉落、自然灾害等）等进行检测和预报，获取事件发生的位置、事件的性质和类型以及当前的交通状况等实时信息，通过公安部门、消防部门及医疗救护部门等机构间的协调与合作，对事件进行有效的处理以减少事件对公路交通的影响时间，把损失降低到最低限度。•（8）交通信息发布与诱导：在关键基础理论研究的前提下，结合先进的通信、电子、多媒体和计算机网络等技术，为出行者提供道路交通系统、公共交通系统及其他与出行有关的重要信息，其中包括出行前信息、行驶中驾驶员信息、在途公共交通信息，个性化信息和路径诱导及导航信息等，达到减少出行者出行时间和延误、降低事故发生率和死亡率、减少尾气排放、提高交通系统整体运行效率的目的。•通过智能交通管理系统的建设，交通管理者们可以利用多媒体技术、网络技术、卫星定位技术等现代化的管理手段，实时、准确、全面地掌握当前交通状况，预测交通流动向，制定合理的交通诱导方案，实现快速反应，准确、及时地处理交通突发事件，提前消除交通隐患。增强城市交通管理部门对城市交通的管控能力，改变城市交通管理的科学化、现代化水平，城市交通系统的整体性能将得到根本改善。北京奥运智能交通管理系统建设与应用广州智能交通管理指挥系统显示核心——VTRON数字拼接墙紧急事件处理•利用RFID技术、检测及图像识别技术，对城市道路中的交通事故等偶尔事件进行检测，检测出之后对系统进行报警，然后利用基于RFID的定位技术对事件发生地点进行定位，通知有关部门派遣救援车辆。•当救援车辆接受派遣，前往事发地点时，利用RFID对该特定车辆的识别，系统开始对救援车辆的运行进行管理。交通控制中心计算机计算最短行驶路径，使得通过此路径的救援车辆将以最短时间到达出事地点。在这条路径设置有基站，当车辆通过时路径信息将会被基站接收，然后传输回数据中心。最后，在救援车辆通过的线路上，可以采用信号优先控制，所有交叉口的绿灯时间调整至最大，保证救援车辆优先通过，从而使救援车辆以最快的速度到达出事地点。同时，系统可以向十字路口的车辆和行人发出警报，告诉他们紧急车辆即将到达。此外，交通信息中心通过网络系统可以向其他车辆提供事件地点及其周围的交通信息。•通过此系统，可以提高人员的抢救率和犯罪事件的逮捕率，而且减少了在十字路口由于紧急车辆紧急冲向事故现场而引发的交通事故。关键技术•城市交通领域专用RFID标签•基站分布网络的优化•多传感深度融合的系统集成关键技术•交通信息深度挖掘RFID在交通管理中的应用•两个非常著名的例子就是美国东海岸的E-ZPass和伊利诺伊州的I-Pass（Devlin，2005）。两种设备都是电子收费器，用来进行道路使用费用支付。与支付现金可能需要排队不同，这种设备允许司机更快地通过收费点而几乎不需要长时间的排队。这种设备应用了RFID技术。车辆的通过被远距离扫描，然后费用就从车主的账户中扣除了。这是RFID技术在交通管理领域提高中心区域交通效率方面的一种应用。限制因素•这种新技术的最大限制就是隐私问题。为了构建一个有效的系统，私人的信息必须在系统中传送。评论者把这项技术比作一个“老大哥”控制系统。一辆特定的车能够被准确定位使得这项技术难逃评论者的批评，因为这涉及隐私保护的问题。尽管受到批评，如果这项以合法、可行的方式引进，将会带来很多利益。机动车必须被告知他们的行动可能被追踪，这个系统的使用和效益必须被清楚地解释以尽可能避免批评和诉讼。引进该系统的行业标准必须建立以保证在全球范围内可以统一运行。•另外一个限制因素是技术方案。这项工作试图引进新的理念，打造未来的交通管理系统。然而，目前并没有成熟的技术方案。我们需要一个可能的技术方案的原始框架。然而，一套完整的技术方案必须经过仔细研究以满足成本和安全要求。全球交通管理领域的工程师和专家必须建立标准以获得最好的结果。未来的研究应该有助于获得这项技术的所有益处，并以一种合乎道德的方案来处理隐私问题。RFID安全与隐私威胁•(1)嗅探。任何对应的阅读设备都可能读取标签信息，阅读行为无需标签负荷知晓，并且可以远距离发生。•(2)跟踪。阅读器在特定地点可记录独特的可视标签识别器，然后与个人身份相联系。•(3)应答攻击。攻击者使用应答设备拦截、转发RRD查询[2]。•(4)拒绝服务。Denialfoservice(DoS)阻止RFID系统正常工作，如信令拥塞会阻止射频波与标签之间的通信。•(5)如果你穿戴的衣物或携带的物品里带有内嵌的ＲＦＩＤ标签，毫无疑问，无论在哪里你都可以被追踪。该技术可以秘密地对同一个人从多角度采集数据；可以跟踪一个人在公共场所（包括机场、火车站、商店）的各种活动；通过商店里设置的监视装置对消费者行为实施监控；可以看到消费者衣服的细节以及其穿戴附属物，甚至顾客衣袋里装了什么样的药品都一览无余。这些都是ＲＦＩＤ技术可能造成对消费者个人隐私的侵犯问题。•(6)定位威胁。在具体定位时，地址转化阅读器会产生2种隐私威胁:首先，携带电子标签的用户可能被监视而暴露所在位置;其次，带有标签的物体位置—不管携带者是谁，都容易暴露。RFID系统的安全缺陷•RFID入侵还没有“正式发生”，人们习惯认为能量受限的标签可使其装置免于这种攻击，而对RFID技术成功实现的渴望抑制了任何对此观念的忧虑，但这只是一个如意算盘，RFID系统的特点使其更容易受到恶意软件的攻击。•(1)资源代码多。标签能量受限，与生俱来复杂度不可能太高，但后台中间件系统可能包含大量源代码。若代码的平均错误率在0。5%一1.5%之间，中间件就很可能存在大量人侵漏洞。虽然有些中间件系统源代码不多，却缺乏有效的检测机制。•(2)通用的协议与设施。在当前因特网体系上开发可升级的、成本合理的中间件系统，但利用因特网协议使中间件系统继承了额外的包袱，如脆弱的安全性。•(3)后台数据库。FRDI需要自动数据收集。为满足更大的应用需求，必须能储存并查询收集到的标签信息，数据库成为绝大部分RFID系统最重要的组成部分，可惜数据库有很多安全漏洞，并且不同数据库的安全漏洞也不尽相同。•(4)数据价值高。RFID信息总是带有经济或隐私特征，甚至对国家安全至关重要(如数字护照中的数据)。与一般的计算机攻击相比，攻击中间件系统会产生更大损失，因为它除了能破坏后台IT系统，还可能破坏带标签的真实世界中的物体。•(5)安全意识不够。当无人意识到恶意软件的危害时，RFID系统更加脆弱，这也使其成为黑客乐于攻击的目标，特别是离线系统，中间件系统开发商必须要考虑到系统安全