智能运输系统重点整理.docx

1、智能运输系统重点整理1智能：是指事物能认识、辨析、判断处理和发明创造的能力。是人类区别于其他生物事务的本质特征。是知识与智力的组合。具有高度智能的人，对于周围的事物具有感知、记忆和思维的能力，会产生喜怒哀乐等情感，具有自我调节、适应环境和学习能力，能够表达自己的情感，具有行为决策能力以及创造性。2智能运输系统：综合运用先进的信息通讯、网络、自动控制、交通工程等技术，改善交通运输系统的运行情况，提高运输效率和安全性，减少交通事故，降低环境污染，从而建立一个智能化的、安全、便捷、高效、舒适、环保的综合运输体系。3用户服务：是从用户角度对ITS系统提出要求，是问题定义的过程。4逻辑框架：是组织复杂实

2、体和关系的辅助工具，它定义了为提供各项用户服务而必须拥有的功能和必须遵从的规范，以及各功能之间交换信息的数据流，其重点是功能性处理和信息流情况。5物理框架：是ITS的物理视图，是关于系统应该如何提供用户所要求的功能的物理标示。6自动车辆识别：是当车辆通过某一特定地点时，自动将该车的身份识别出来的技术总称。常用技术：感应线圈式、无线电/微波式、光学式、平面音感微波式。7车辆定位技术：车辆定位子系统就是运用GPS或DR(推算定位)等定位技术，自动确定车辆的实时位置，并运用地图匹配技术，对车辆实际行驶路线与电子地图上道路位置之间的误差进行修正，从而提高定位的精度。常用的定位技术有：自主定位、星基定位

3、和陆基定位。对于车辆导航系统来说，常用前两类定位技术，其中自主定位技术的代表是推算定位技术，而GPS技术则属于星基定位技术。8推算定位技术（Dead Reckoning，DR）：是利用距离传感器和航向传感器(压电陀螺)测量位移矢量，从而推算车辆的位置。优点：当车辆行驶在高层建筑群间、地下隧道中、高架桥下等路段时，GPS系统可能由于可见星少于四颗而无法正常工作，此时可以利用DR系统的自动定位结果以维持正常导航。缺点：定位误差会随时间积累。9交通信息处理技术：是交通诱导系统的核心部分，它把检测器采集的实时交通信息进行相应处理，得出能为诱导系统所用的信息，然后传送给道路使用者，指导其选择正确路径，并

4、最终实现交通流在路网中各个路段的合理分配。处理方法包括：数据抽取、数据挖掘、信息融合、信息预测等。10数据挖掘(Data Mining)：是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据中，提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程。11智能交通系统综合平台：ITS综合平台是实现各ITS子系统间的数据共享、实现深层次的信息融合和知识发现而提供的综合平台。能够接受、存储和处理多源、异构数据，具有数据融合、数据挖掘的功能，并能够为各种应用子系统和公众提供完善的信息服务。 1信息融合：又称数据融合，指多传感器的数据在一定准则下加以自动分析、综合以完成所需的决策和评估而进行

5、的信息处理过程。方法：贝叶斯估计：是融合静态环境中多传感器低层信息的一种常用方法模糊逻辑：用隶属函数表示各传感器信息的不确定性，然后用模糊变换进行综合处理粗糙集理论：粗糙集理论是继概率论、模糊集、证据理论之后的又一个处理不确定性的数学工具。卡尔曼滤波神经网络2交通信息的三大要素：空间、属性和时间。空间位置数据描述交通现象发生和存在的位置，这种位置可以用常规的二维坐标系定义。属性数据描述交通现象的性质和质量特征，如公路的名称、等级、起终点等。时间特征是指交通数据采集或交通现象发生的时刻或时段，如某一时刻的交通堵塞情况。3交通地理信息系统：是收集、存储、管理、综合分析和处理交通地理的空间信息和交通

6、信息的信息系统。功能：基本功能，包括编辑、制图、图形量测等。叠加功能，主要是线性数据的叠加能力，分为合成叠加和统计叠加。动态分段功能，将交通网络中的连线按属性特征分段。地形分析功能，可建立地表模型和进行等高线计算。栅格显示功能，使得交通GIS可以包含图片和其他影像，并可将对应的属性数据进行叠加分析，以便对图层更新。网络分析功能，主要指路径优化分析，相邻和最近邻分析，网络负载分析，车辆路由选择分析，资源分配分析等。特点：几何空间网络拓扑概念动态分段技术复杂的空间分析能力。应用范围：交通规划和设计中的应用：交通运输系统规划、道路设计与养护、环境监控与评估交通管理和车辆运营中的应用：道路设施管理、车

7、辆运营管理在交通安全和控制中的应用：事故定位、预测和分析、车辆控制和监控。4先进的交通信息系统：是智能交通系统的重要组成部分，综合运用多种高新技术，通过无线、有线通信手段以文字、语音、图形、视频等多媒体形式实时动态地提供与出行相关的各类交通信息，使出行者从出发前、出行过程中直至到达目的地的整个过程中随时能够获得有关道路交通情况、所需时间、最佳换乘方式、所需费用以及目的地各种相关信息等，从而指导出行者选择合适的交通方式（私家车、火车、公交车等）、出行路线和出发时间，以最高的效率和最佳方式完成出行过程。5先进的交通管理系统：是智能交通系统的重要组成部分，它是依靠先进的交通监测技术，计算机信息处理技

8、术和通信技术，对城市道路和高速公路综合网络的交通运营和设施进行一体化的控制盒管理，通过监视车辆运行来控制交通流量，快速准确的处理区内发生的各种事件，以便使得客货运输达到最佳状态。5定时式脱机控制系统：利用交通流历史及现状统计数据，进行脱机优化处理，得出多时段最优信号配时方案，存入控制器或控制计算机内，对整个区域交通实施多时段定时控制。6感应式联机控制系统：通过道路网上的车辆检测器实时采集交通数据，并通过配时参数优化得到最佳配时方案，然后对区域内的交通信号实时控制。7先进的交通管理系统：指以智能技术为支撑，以系统化、标准化、规范化、人性化为特征，安全、可靠、高效、经济、实用的各类交通管理系统的集

9、成。1交通监控系统：由通用设备及各类传感器组成，利用传感器和相应的预处理设备检测交通流及环境数据，经过中心计算机处理后驱动各种终端设备，从而实现交通监视和控制、提高安全性、降低环境污染等目的。2高速公路监控系统：通过对高速公路全线的交通流量检测、交通状况的监测、环境气象检测、运行状况的监视，产生控制方案，从而达到控制交通流量、改善交通环境、减少事故、以使高速公路达到较高的服务水平。3先进的公共交通管理系统：通过采集与处理动态和静态交通信息，从而达到规划出行、最优路线选择、避免交通拥堵、节约出行时间的目的。4交通事件：指导致道路通行能力下降或交通需求异常增多的非周期性发生的情况。包括突发性交通事

10、件：交通事故、自然灾害、生产事件、恐怖袭击等不可预测的事情。计划性交通事件：大型集会、大型文体活动、道路养护维修作业等。5先进的交通信息服务系统：由信息终端、交通信息中心、广域通信网络等组成的以个体出行者为主要服务对象，按照其要求提供出行信息，通过优化线路的方式，以缩短出行时间或减少出行费用为目的的信息服务系统。35先进的公共交通管理系统（评价）：在公交网络分配、公交调度等关键理论基础上，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等高科技集成应用于公共交通系统，并通过建立公共交通智能调度系统、公共交通信息服务系统、公交电子收费系统等实习公共交通调度、运

11、营、管理的智能化，为出行者提供更安全、舒适、便捷的公共交通服务，从而吸引公交出行，环境城市交通拥堵，有效解决城市交通问题，创造更大的社会效益和经济效益。6先进的车辆系统：是利用先进的传感器技术检测车辆周围信息，通过信息融合和处理，自动识别出危险状态，协助驾驶员进行安全辅助驾驶或者进行自动驾驶，以提高行车安全和增加道路通行能力的系统。7视觉导航系统：基于视觉导航的车辆自动驾驶是将摄像机固定在车辆上，检测识别车辆前方路道和障碍物，系统经过信息融合和处理，自动控制车辆在期望的道路上安全行驶的系统。8商用车辆运营：从对使用者服务的观点出发，在洲际运输管理中自动询问和接收各种交通信息，进行合理调度，包括

12、为驾驶员提供一些特殊的公路信息。9货运管理系统：智能车通过收集到的各种货物信息、托运信息、费用信息，并经过对货主的验收登记，综合车辆管理系统里的信息，以及驾驶员管理系统里的信息对货运车辆进行管理，实现送货功能。1ITS的内涵（特点，属性）：先进性，ITS利用诸如远程通讯、计算机、电子技术等先进技术来改造和装备交通系统，用先进的理论方法来改善交通系统的管理和运营。综合性，ITS涉及的关键技术包括：信息技术、通讯技术、电子技术、交通工程、系统理论、控制理论、人工智能、知识工程，是这些技术在交通系统的集成应用。信息化，ITS为交通系统的用户和管理者提供及时有用的信息，实现了交通智能化。智能化，ITS

13、的实质就是利用高新技术对传统的交通运输系统进行改造，从而形成一种信息化、智能化、社会化的新型交通系统。2 ITS的发展趋势：交通信息采集、处理和发布技术将快速发展；综合交通信息平台是多种运输方式协同的基本手段； 交通安全成为关注的焦点；车载系统与道路设施的协调配合受到重视。3ITS核心技术：数据获取技术、数据组织存取技术、数据传输技术、人工智能技术、虚拟现实技术、运行管理及安全技术。3综合交通运输系统的发展趋势：客运快速化经济发展的必然结果 (a)客运快速化是旅行时间价值提高的必然结果；(b)客运快速化是降低运输成本的客观要求。货运物流化社会经济发展的必然趋势 (a)货运物流化是经济一体化的必

14、然要求；(b)货运物流化是支持经济增长的重要手段。4我国ITS发展：国家科技部1999年批准建立了国家ITS工程技术研究中心，2000年又批准建立了国家铁路智能运输系统工程技术研究中心。许多大学和研究机构也纷纷组件ITS研究中心，从事ITS的理论研究和产品研发，如东南大学、吉林大学、北京交通大学、同济大学、华南理工大学等。5智能运输系统体系框架：是运输体系和规格的说明，它决定系统如何构成，确定功能模块以及允许模块间进行通信和协同的协议接口。包括用户服务、逻辑框架、物理框架。用户服务：是从用户角度对ITS系统提出要求，是问题定义的过程。（框架基础）逻辑框架：是组织复杂实体和关系的辅助工具，它定义

15、了为提供各项用户服务而必须拥有的功能和必须遵从的规范，以及各功能之间交换信息的数据流，其重点是功能性处理和信息流情况。它包括功能域、功能、子功能、过程等多个层次及其间的数据流。作用是明确完成用户服务需要的功能支持及功能之间数据流交互，给出详尽的数据流属性。物理框架：是从物理系统的角度分析实际ITS应该具有的结构，并按系统、子系统、模块等层次进行结构分析；分析ITS物理系统之间交互的信息，并以框架流的形式对此信息进行定义。6智能运输系统与传统运输系统的区别：传统的交通控制和管理系统运用传统的技术和经典数学，以假设条件和约束条件下的数学模型和公式为基础，从管理者的角度出发，按照集中管理的方式对道路

16、使用者进行控制和规范，在这里管理者是主动的，而道路的使用者是被动的，各种交通工程设施是在物理上迫使使用者这样做而不那样做。而智能运输系统，更加重视人的能动性，它不是力图将带有较多社会和人类行为特点的交通系统描述成某种数学的模型，而是向道路的使用者提供各种各样的信息，让道路的使用者从不同的方案中选择自己所认可的那一种，以诱导为主，而不是以强迫为主，在人的理性与价值取向基础上，使人们的出行得到满足，智能运输系统是将当今世界上最新的科技发展成果和人的本性的研究相结合。7智能运输系统体系框架的作用：明确ITS开发目标，避免重复研究和在低水平生产力下的无计划开发，便于成果的应用和ITS技术的发展及其产业

17、化实施。指导智能运输系统结构和标准研究过程制定，提供一个检查系统构成和标准的遗漏、重叠以及是否不一致的依据。科技人员可以利用制定的标准来设计、研制和管理智能运输系统，同时根据实际需求提出新的用户服务功能，促进智能运输系统体系框架和国家标准的完善。保证任何终端用户都能通过不同的媒介获得相同的信息；保证不同交通设施的兼容性，从而可以保证在大范围内的无缝出行。8美国、日本、欧盟和我国开发智能运输系统框架的方法：美国其开发以面向过程方法为指导，日本 ITS 体系框架采用了面向对象的建模技术来建立系统的逻辑框架和物理框架。欧盟 ITS 体系框架开发也采用了结构分析方法（面向过程方法）。我国也是采用面向过

18、程的开发方法。9我国智能运输体系面向过程的开发步骤：确定用户服务：通过对与交通相关的政府部门和交通参与者、研究者进行调查，明确需求，定义用户主体和服务主体。建立逻辑框架：从分析用户入手，确定系统应该具有的主要功能，并将功能划分为系统功能、过程、子过程等几个层次。建立物理框架：从物理系统的角度分析实际的智能运输系统应该具有的结构，按照系统、子系统、模块等层次对系统进行结构分析，明确系统对系统功能的实现关系和框架流对数据流的包含关系。明确标准化内容：确定与ITS相关技术的标准、ITS相关设备的接口标准、ITS各子系统间的接口标准等。10我国智能运输系统体系框架包括8大服务领域：交通管理与规划Tra

19、ffic Management and Planning，电子收费Electronic Payment Service，出行者信息Traveler Information System，车辆安全与辅助驾驶Vehicle Safety and Driving Assistance，紧急事件和安全Emergency Operation Management，运营管理Transportation Operation Management，综合运输Inter Modal Transportation，自动公路Automated Highway System。11交通信息采集技术的内容:按照其变化的频率

20、不同可以分成静态交通信息和动态交通信息两大类。静态交通信息采集技术：主要包括：城市基础地理信息、城市道路网基础信息及交通管理信息。静态交通信息主要采集方法有：（1）调查法：采用人工或测量仪器进行调查，可获取城市基础地理信息、城市道路网基础信息（2）其他系统接入：静态交通信息可从其它部门，如规划部门、城建部门、交通管理部门获得。特点：只有当实际系统发生变化的时候，才需要对静态交通信息数据库中的数据进行更新。 动态基础交通信息采集技术：动态交通信息主要包括：交通流状态特征信息（如流量、车速、密度等）、交通紧急事件信息、在途车辆及驾驶员的实时信息（、环境状况信息及交通动态控制管理信息等。动态交通信息

21、采集技术包括：交通检测器技术、浮动车技术、车辆识别技术和车辆定位技术、气象与道路环境信息采集技术等。12动态交通信息检测器：按照安装特性可以分为地埋式交通检测器和非地埋式交通检测器。地埋式包括：环形线圈检测器、磁力检测器、道路管检测器、压电检测器。非地埋式检测器：微波雷达检测器、超声波检测器、红外线检测器、噪声检测器、视频图像检测器、复合型交通检测器。13环形检测器：环形线圈检测器是目前使用效果较好的一种车辆检测器。优点：成熟、易于理解。灵活多变的设计，可满足多种实施状况的需求。广泛的实践基础。性价比较高。缺点是：安装和维修时必须封闭车道。在路面质量不好的道路上安装时易于损坏。路面返修和道路设

22、施维修时可能需要重装检测器。对路面车辆压力和温度敏感。当车型变化较大时，精确性会降低。需要定期维护。可检测：交通流量流向车速车道占有率车头时距和车辆间隙。14微波检测器：优点：在用于交通管理的较短波长范围内，微波雷达对恶劣天气不敏感可实现对车速的直接检测可实现多车道检测微波检测器。缺点：天线的波束宽度和发射波形必须适合具体应用的要求。多普勒微波雷达不能检测静止车辆。多普勒微波在交叉口的车辆计数不好。可检测：交通流量、道路占有率、平均速度和车流量及排队状况；15视频检测器：优点：多检测区，可检测多条车道易于增加和改变检测区域可获得大量数据当多个摄像机连接到一个视频处理单元时，可提供更广范围的检测

23、。缺点：恶劣天气、车辆投射到相邻车道的阴影、交通拥堵、光照水平的变化、摄像机镜头上的水迹、盐渍、蜘蛛网等都可能影响检测器某些型号对因大风引起的摄像机振动比较敏感当需要检测多个区域或特殊类型的数据时，视频检测器才会有较高性价比。可检测：统计交通数据；事件有关的交通数据（交通阻塞、超速行驶、非法停车、不按道行驶、逆行）。16磁力检测器：优点：某些型号不需刨开路面即可安装于路面下安装所需的时间比感应线圈短可用于感应线圈不适用的地方对路面车辆压力的敏感度低于感应线圈某些型号可通过无线电传输数据。缺点：安装需要刨开路面或在路面下挖掘管道安装和维修需要关闭车道降低道路寿命要想对静止车辆进行检测，需借助特殊

24、的传感器设计或使用专门的信号处理软件对检测区域较小的型号来说，检测全部车道需要多个检测器。可检测：行驶方向、车辆数以及车辆类型。17传统的固定式交通信息采集方式的不足：路网覆盖率较低，采集的交通信息不能全面反映路网交通状态。由于受本身技术特点限制，不同的采集方式具有不同的采集特点和环境适应性，信息源可靠性不高。安装和维护过程中需要破坏路面或影响正常交通流。18交通移动采集技术：主动测试车技术：交通数据员在某一特定的测试车内，通过手工距离测试仪或GPS等设备随时记录车辆速度、行程时间、行驶距离信息。被动测试车技术：在行驶于正常交通流中的车辆上安装辅助仪器或其他远程传感设备，来完成交通信息的采集，

25、使用的车辆可以是个人车辆、出租车、公交车或一些其他商业运营车辆，目的不是为了交通信息采集，而是在不妨碍车辆本身运行的情况下实时采集道路交通流信息的移动采集技术。19被动车技术优点：数据采集成本低能够获得持续不断的数据能够直接反应实际交通流特点。缺点：初期投资大系统一旦建立很难更改系统建设带来个人隐私问题系统仅适宜于大范围的交通数据采集。20浮动车检测系统的构成：差分台、中继站、车载设备、控制中心。21交通数据预处理的两个阶段：异常数据处理和缺失数据处理。异常交通数据：是指用测量的客观条件不能解释为合理的明显偏离测量总体的个别测量值。出现异常值的主要原因是传感器故障，以及出现概率极小但作用较强的

26、偶发性干扰等。方法：a阈值法:有些交通参数的合理值只能在一个特定的范围内,如果检测器输出的结果不在这个范围内，那肯定是异常值。b交通流机理法：基于交通流机理的算法是通过交通流参数之间的关系对两个甚至多个参数的一致性进行同时考察。根据交通流参数之间相关关系来进行异常值剔除，主要包括：基于交通流规则的算法和基于交通流区域的算法。c置信距离检验法：也叫决策距离，比较该算法对于来自同一断面的多传感器检测的同一参数，按照一致性融合的思路，先求决策距离，寻找最大传感器连接组，再求最优融合解，得出最终结果。缺失交通数据：由于检测器故障或其它原因造成数据缺失时有发生，对丢失数据进行补充是交通信息预处理不可缺少

27、的一部分。方法：a历史均值法：直接采用或者按比例采用历史上相应时刻的数据值代替丢失的数据。这种方法简单、易实现，但是如果交通状况发生了变化，将大大降低其估计精度。b车道比值法：根据历史统计的车道之间的流量比值，对丢失的车道数据进行估计。这种方法结合了历史统计规律和当前流量数据，精度比较高。这种方法适合于流量比较大，交通状况比较稳定的情况。c时间序列法：把采集到的交通变量看作时间序列，运用各种时间序列预测方法，比如：简单平均、加权平均、指数平滑等方法，根据历史数据对丢失的数据进行预测估计。D基于遗传算法的组合模型：思想是对同一组数据进行预处理采用多种方法，可以有效的利用各种模型的优点回避缺点。2

28、2智能控制的特点：(1)具有以知识表示的非数学广义模型和以数学模型表示的混合控制过程。含有复杂性、不完全性、模糊性或不确定性以及不存在抑制算法的非数字过程，并以知识进行推理，引导求解过程。(2)智能控制的核心在高层控制，即组织级。高层控制的任务在于对实际环境或过程进行组织，即决策和规划，实现广义问题求解。(3)智能控制是一个新兴的研究领域。在理论上或实践，都还很不成熟、很不完善，需要进一步探索与开发。23交通信号控制系统的分类：1按控制方法分类，可以分为定时控制、感应控制和自适应控制；2按控制范围分类，可以分为点控、线控和面控；3按控制方式分类，可以分为方案选择式和方案生成式；4按控制结构分类

29、，可以分为集中式计算机控制结构和分层式计算机控制结构。（1）定时控制：按事先设定的配时方案运行，也称定周期控制。（2）感应控制：在交叉口进口道上设置车辆检测器，信号配时方案由计算机或智能化信号控制机计算，并可随检测器检测到的车流信息而随时改变配时方案的一种控制方式。感应控制的基本方式是交叉口的感应控制，简称单点感应控制。按检测器设置方式不同分：半感应控制：只在交叉口部分进口道上设置检测器的感应控制。全感应控制：在交叉口全部进口道上都设置检测器的感应控制。（3）自适应控制：把交通系统作为一个不确定系统，能够连续测量其状态，逐渐了解和掌握系统状态，将其与希望的动态特性进行比较。（4）点控方式：指每

30、个交叉口的交通控制信号只按照该交叉口的交通情况独立运行，不与其相邻的交叉口有任何信息交换。（5）线控方式：把干道上若干连续交叉口的交通信号通过一定的方式联结起来，同时对各交叉口设计一种相互协调的配时方案。（6）面控方式：以某个区域所有信号控制交叉口作为协调控制的对象。分：定时式脱机控制系统、感应式联机控制系统。24定时式脱机控制系统TRANSYT的组成部分：1仿真模型：用来模拟在信号灯控制下交通网上的车辆行驶状况，以便计算在一组给定的信号配时方案下交通网络的运行指标。2信号配时优化过程：改变信号配时方案并确定系统性能指标，经过反复试算和搜索得到最佳配时方案。25TRANSYT系统评价：经过不断

31、发展已经成为区域交通控制方案优化的有效工具，带来了巨大的社会和经济效益。不足：计算量大，当网络较大时这一问题尤为突出系统的配时优化问题本质上是一个非凸的数学规划问题，目前还不能彻底找到全局最优解作为一种离线优化方法，需要大量网络几何尺寸和交通流信息，耗费大量人力和时间。26SCATS系统特点：检测器安装在停车线处，不需要建立交通模型周期、绿信比和相位差的优化在预先确定的多个方案中，根据实测的类饱和度值进行选择系统可根据交通需求改变相序和跳过下一个相位，因而能及时响应每一个周期交通需求。缺点：未使用交通模型，本质上是一种实时方案选择系统，因而限制了配时方案的优化程度，灵活性不够检测器安装在停车线

32、附近，难以监测车队的行进，因而绿时差的优化可靠性较差。27TRANSYT是离线而SCOOT是在线的，SCOOT系统以实时测量的交通数据为基础，用交通模型进行配时优化。28SCOOT系统特点：具有灵活的、比较准确的实时交通模型采用短时间预测形式，只对下一个周期的交通条件作出预测，并根据预测结果进行控制，大大提高了预测的准确性和控制的有效性在信号参数优化调整方面采用频繁的小增量形式系统的车辆检测器埋设在上游交叉口处，为下游交叉口配时提供充足时间，还可以预防车队阻塞到上游交叉口。具有鉴别检测器状态的能力。缺点：交通模型的建立需要大量的路网几何尺寸和交通流数据，费时费力绿信比的优化依赖于对饱和度的估算伞信号相位不能自动增减，相序也不能自动改变控制子区的自动划分问题尚未解决。29先进的交通管理系统形式：是以交通指挥中心为依托的交通管理系统。与传统交通指挥中心管理系统的封闭性不同，它使得交通信号控制、电视监控、信息发布、违章管理、事故管理、车辆驾驶员业务、110接处警管理、通信指挥调度等各个孤立的子系统在