智能运输系统.docx

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智能运输系统

智能运输系统

智能运输系统的起源

日本、美国和西欧等发达国家为了解决共同所面临的交通问题，竞相投入大量资金和人力，开始大规模地进行道路交通运输智能化的研究试验。

起初进行道路功能和车辆智能化的研究。

随着研究的不断深入，系统功能扩展到道路交通运输的全过程及其有关服务部门，发展成为带动整个道路交通运输现代化的“智能运输系统（IntelligentTransportationSystem）”。

智能运输系统的服务领域为：

先进的交通管理系统、出行信息服务系统、商用车辆运营系统、电子收费系统、公共交通运营系统、应急管理系统、先进的车辆控制系统。

“智能运输系统”实质上就是利用高新技术对传统的运输系统进行改造而形成的一种信息化、智能化、社会化的新型运输系统。

它使交通基础设施能发挥最大的效能，从而获得巨大的社会经济效益。

主要表现在：

提高交通的安全水平：

提高道路网的通行能力和提高汽车运输生产率和经济效益。

国外智能运输系统的迅猛发展

1991年美国国会通过了“综合地面运输效率方案”（ISTEA），旨在利用高新技术和合理的交通分配提高整个路网的效率，由美国运输部负责全国的ITS发展工作，并在以后的6年中由政府拨款6.6亿美元，用来进行ITS的研究工作。

日本目前在ITS项目已经形成了官方、民间、学术机构的协调体制，这对日本ITS的发展起到了很大的推动作用。

在80年代中期，欧洲十多个国家投资50多亿美元，联合执行一项旨在完善道路设施提高服务水平的ＤＲＩＶＥ计划,其含义是欧洲用于车辆安全的专用道路基础设施，除了欧、美、日以外，新兴的工业国家和发展中国家也开始ITS的全面开发和研究。

中国智能运输系统的研究

我国道路在未来20年内仍然处于建设期，公路主骨架的主要内容是：

根据“五纵七横”的布局框架，建设12条约35000公里以高等级公路组成的国道主干线。

这一期间正是智能运输系统在全世界进入全面实施的阶段，因此，中国也需要根据中国公路运输的实际需求探讨在中国公路运输网中应用智能运输系统来提高运输效率、保障安全和保护环境的可能性。

1986～1995年国家在交通管理系统方面开展了一系列科学研究和工程实施，制定了一系列的标推和规范，无疑这些工作是我们今天进行ITS研究和开发的基础。

近期内，我国的智能运输系统将在以下几个方面重点开展工作：

1.制定我国ITS发展标准；

2.改造和完善城市的交通管理系统；

3.发展公共交通系统；

4.汽车安全和事故预防系统；

5.快速货运系统；

6.监控、通信收费；

7.交通信息服务。

北京将建智能公交系统

2000-09-11《中国交通报》

　　本报讯记者从8月29日召开的“2000年中国公交行业新技术应用推广研讨会”上了解到：

北京市将在全国率先建成公交智能交通系统，通过运用全球卫星定位系统，智能信息卡（IC卡）等高新技术，方便乘客出行。

　　公交智能交通系统全面建成以后，乘客在出行前通过咨询热线和公交网站就能了解出行线路、换乘车次、乘车地点等信息；通过电子站牌和车内的电子显示板，乘客就可以在出行过程中了解车辆行驶位置、预计到达时间、到站时间和换乘信息。

（曹力）

智能运输系统与汽车的智能化技术

智能的汽车技术

对智能运输系统的研究，主要包括智能信息服务子系统、智能车辆子系统、智能道路子系统和智能交通管理子系统4个方面，其中，汽车的智能化是整个系统的重要环节，随着电子技术、计算机技术的发展，汽车已成为各种先进技术的综合体。

高度智能化的汽车将为真正改善人们的生活提供便利。

自动导航系统

通过车载的电子地图和GPS接受机，自动显示车辆的行驶位置，车载电子地图可对驾驶员选择的目的地给出最佳的行驶路线。

车距自动保持系统

在车辆行驶过程中，通过安装在车身前部的微波雷达传感器，实现车间距离的自动检测功能；并能自动控制油门和制动装置。

周边车辆危险报警系统

通过车载雷达随时对周围车辆的运行状态进行监视，当发现周围的车辆与自己的车辆距离过近时，会自动发出警报，提醒驾驶员注意。

自动驾驶技术

车辆的自动驾驶是ITS的一个重要研究目标。

当车辆在电磁高速公路上行驶时，其驾驶、转向、停车完全由电脑及相应支持系统自动完成；因此，当汽车在电磁高速公路行驶时，即使不懂驾驶技术的人也能轻松上路。

驾驶员状态监测系统

可对驾驶员在驾驶过程中的精神状态进行监控。

当发现异常时会报警，严重情况下会自动关闭发动机，以保持驾驶的安全性。

声控技术

随着汽车功能的增加，驾驶员还可借助车内设备通过卫星通讯设备联通计算机网络，进行声音控制就成了必然的选择。

其它

电子自动控制的悬架系统可进一步提高车辆行驶中的稳定性，即使发生碰撞，新型的安全气囊也会根据乘客的不同而自动调整安全气囊的膨胀速度和力量的大小，能使人员伤亡降低到最低点。

GPS技术在智能交通系统（ITS）中的应用

GPS在ITS中主要应用于车辆的定位和导航系统。

GPS定位导航系统与电子地图、无线电通信网络及计算机车辆管理信息系统相结合，可以实现车辆跟踪和交通管理等许多功能，这些功能包括：

1车辆跟踪—利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置，可对重要车辆和货物进行跟踪运输。

2提供出行路线规划和导航—提供出行路线规划，包括自动线路规划和人工线路设计。

3信息查询—查询资料可以文字、语言及图象的形式显示，并在电子地图上显示其位置。

4交通指挥—指挥中心可以监测区域内车辆运行状况，对被监控车辆进行合理调度。

5紧急援助—通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。

从整体来说，自动车辆定位导航系统是ITS中非常关键的部分，利用它们可以很好地实现对交通运输系统整个过程的控制、交通信息服务、道路应急及多种信息服务。

车辆导航技术的发展现状及趋势

一引言

微电子技术、计算机技术、空间技术及制图技术的发展使车辆导航系统获得了飞速的发展。

目前，随着GPS定位技术的出现，并结合其它导航系统（如DR），车辆定位系统可确定行驶在每个街道和十字路口的车辆的准确位置。

二导航系统的分类

（一）驾驶信息系统

驾驶信息系统为驾驶员提供各种形式的有利于决定如何到达目的地的导航信息，范围可包括从最小的方向信息到根据实时的分步路线引导指令得出距目的地的直线距离。

（1）VDO系统

目前欧洲市场上有一种叫“城市领航员”的航位推算系统，使用的是一个地磁场传感器和一个里程表传感器。

根据相应的累计行驶增量来连续地估计汽车相对初始位置的位移。

（2）Etak系统

最先进人商业应用并在航位推算基础上增加地图匹配的汽车导航系统是Etak导航者。

这一系统利用地图匹配人工智能模式校正汽车轨迹同公路图之间的误差。

（3）BlaupunktEVA系统

Bosh-Blaupunkt开发了一种叫EVA的地图匹配系统，包含一个差分里程表和一个产生最佳路线的路线搜索软件，交叉口的拐弯、路线变化等都以简图形式在LCD上标明，简图包括路界和路向表示箭头。

（二）交通管理系统

车载路线引导系统在改善交通方面的潜力早已被人认识，事实上这一系统是六十年代末期美国联邦公路局ERGS工程的中心，即使这一研究到目前为止仍仅限于美国本土，但在日本和欧洲它已成为发展社区导航和路线引导系统的基础。

（1）PhilipsCARIN

CARIN首先利用压缩盘（CD—ROM）来存储数字地图信息（GIS），包括路线搜索算法，并提供逐步路线引导。

当在路线引导模式下运行时，彩色地图上就会显示出车辆所在地的周围环境，同时语音还会不断提示驾驶员。

（2）AutoGuide

自动引导信标自身是一个小型计算机，存储着列表形式的电子信号信息，这些信息不断地被控制中心的大型计算机更新。

在当前交通状况基础上，控制中心不断地重复计算、设计路线。

依靠全市区最新的信息，驾驶员就能接受引导。

（3）ALI-SCOUT

ALI-SCOUT是路线引导系统的一个重要的新进展，ALI-SCOUT结合了CARIN和自动引导的某些特点，如同自动引导要依靠最近的信标，车载设备也包括航位推算（DR）和地图匹配（MM），在信标间实现自主导航，这样信标间距就可大些。

（4）CALTRAN

当Eta系统在每个街区不提供路线引导时，CALTRAN系统允许在显示地图上添加实时交通信息，而驾驶员在路线计划时就能对此加以考虑。

（三）车队管理系统

多年来各种远距离监视汽车位置和状态的系统已成为车队管理的重要手段，特别是车队调度控制和警车调遣。

车队汽车提供的位置信息几乎是一成不变地通过无线网同调度中心通信，而不是作为导航信息提供给驾驶员。

（1）Etak调度系统

Etak导航者是一个AVL（自动汽车定位）的位置传感器和Etak公司提供的调度系统。

（2）RoutewareARCS

自动路线控制系统（ARCS）在数据传递路径上，除实时路线引导外，还提供了命令和控制功能，这一系统是车辆导航在车队管理应用中的深入发展。

三车辆导航系统中的定位技术

（1）NavstarGPS

NavstarGPS已成为车辆导航系统的基础，系统由24颗卫星组成。

安装在车辆上的GPS接收机能提供连续的实时定位信息：

经度、纬度、速度、方向。

（2）Loran-CAVL

Loran-C定位的基本原理是在主站和从站之间脉冲到达的时间差可计算出实时位置。

（3）Geostar定位

Geostar卫星系统将成为世界第一家为车队管理者提供全面定位和双向通信的商业网。

（4）组合定位系统

目前，最常用的组合定位方式是GPS与惯性系统组成的DR的组合。

四展望

现代科学技术的不断进步，车辆导航的相关产品的成本在不断下降，GPS车辆追踪与报警功能必将向着智能车辆引导，自动车辆驾驶方向发展，可以预言，车载导航与定位系统将向着小型化，智能化，多功能化方向发展，在通信系统的选用上，又有了更新的发展，利用130移动通信网短信息传输功能，能有效传送GPS导航和定位信息，这将为车辆导航与定位技术在我国大范围内的联网运行，提供了一个很好的条件。

GIS在公路管理中的应用

GIS借助计算机，将具有空间特征的信息可视化，为信息的使用者提供更为直观、清晰的表达形式，并具有很强的空间分析能力。

由于公路信息具有空间特征，GIS特别适宜于对公路信息的分析处理，是公路建设管理现代化的重要手段之一。

一些发达国家已将GIS技术成功地应用于公路的规划、设计和管理等工作中，并取得较好的效益。

我国在公路方面应用GIS进行管理还处于起步阶段，安徽省公路管理局经过几年的学习、摸索与实践、研究与开发，已在GIS领域有了一定的收获，建立了安徽省公路地理信息系统。

1系统简介

安徽省公路地理信息系统是为安微省公路管理和养护部门进行宏观管理、分析决策提供服务的多要素、多层次、多功能的空间型地理信息系统。

它能及时、便捷地反映公路路况信息、管养机构等信息，对促进决策的科学化和管理现代化都具有重要意义，同时也可提高工作的科学性、准确性和实时性。

2系统的主要功能

根据系统的设计要求，整个系统主要划分为8个功能模块。

（1）图层显示；

（2）基本信息查询；

（3）道路信息查询；

（4）桥梁信息查询；

（5）管养机构信息查询；

（6）附属设施信息查询；

（7）图表输出；

（8）数据维护与更新。

3经验与体会

（1）地理信息系统的建立是一项非常重要而且十分有意义的工作，但同时又是一项长期而又艰巨的工作，既费时、费力，又费钱。

因此，需要领导的理解与支持。

（2）由于部门垄断，基础数据收集非常困难，希望国家能组织相关部门共同开发我国的基础地理信息系统，避免各部门重复建设。

造成不必要的浪费。

（3）由于公路属性数据库是在现有的两个管理系统基础上建立的，缺少刚性路面及部分公路沿线管养机构与构造物的数据。

虽然现在补充完整，但对今后系统的维护及更新带来困难。

需对两个管理系统进行补充完善。

（4）由于图上公路沿线管养机构与构造物的位置是根据其桩号，利用系统的动态分段功能布置上去的。

桩号的误差必然带来其位置的误差，今后系统的维护将利用动态GPS进行公路定位，采用绝对坐标逐渐替代其位置。

《美国运输科技发展战略》简介

1999年4月，美国国家科学技术委员会（NTSC）向国会提交了题为《美国运输科技发展战略》的报告，这是美国国家科学委员会继1997年9月第一次制定《美国运输科技发展战略》以来，结合形势变化修订公布的最新科技发展战略计划。

修订后的科技发展战略是在预测和分析二十一世纪初（到2025年）美国国内和国际社会形势变化的背景下，认真分析和评估了交通发展的未来趋势后提出的。

其目的是为国家开展研发活动（R&D）提供财政投资指向，为下一世纪运输科技发展提供指导方向和技术框架。

报告筛选出了在运输领域国家研发的优先项目。

它是国家级的科研发展计划，直接影响国家在科研方面的投资活动，所列出的发展计划有权威性。

在制定这个发展战略的同时，还陆续制定了三份更详细的分报告对发展战略进行更为详尽的阐述和细化，它们是国家科委的《国家运输技术规划》、《国家运输战略性研究规划》和《摩根技术和运输的未来项目规划》。

它们共同构成了一个详尽完整的发展战略。

《美国运输科技发展战略》共分五章。

简介如下：

1.美国运输科技发展的前景和目标。

重点介绍了制定科技发展战略的意义和战略的组成框架，提出了美国运输系统的发展目标是：

建立一个运输范围通达全球、运输方式彼此协调、以智能化为特征并在环境上友善的运输系统。

2.2025年运输业面临的挑战。

分析了影响未来运输发展的主要因素，如人口老龄化、经济全球化、城市化以及国防安全等。

3.科技发展的战略目标和短期目标。

本章提出了美国未来25年内发展科技要达到的目标和成果。

共计5项，它们是：

1）改善运输系统的安全性2）提高运输系统的机动性3）促进国家经济增长和贸易发展4）改善人们的居住环境和生态环境5）保障国防并针对这5项目标提出了要实现的短期目标。

4、美国运输科技发展的战略要点。

该战略有四层规划构成，即1）战略性规划和评估。

开展研究确定交通发展的趋势和目标，明确科技发展动向。

2）联合攻关计划。

提出了13项重大科研合作计划（如国家智能基础设施计划等），这些计划要通过运输部和多个政府部门（如国防部、能源部等）、学术结构等的联合协作才能完成。

3）支持研究计划。

以运输部为主开展长期基础性研究和风险研究，如开展人体行为学研究和开发高性能材料等，共提出了7项重大研究计划。

4）交通教育和培训计划。

其目的是在全社会推广交通理念和培养跨世纪交通人才，共选择了开展职业培训等4项重点计划。

5、结论。

再次强调本规划制定的目的和意义。

本战略是在1997年第一版的基础上，经过广泛的论证和认真的开展相关研究课题的前提下修正的。

与1997年的发展战略相比，除了在一些提法上有所变动外，主要有以下几个特点：

1.报告的总体框架与1997年的战略基本相同，在交通发展的总体目标上与先前的描述一致，即美国未来运输的目标是通过建立一个运输范围通达全球、运输方式彼此协调、以智能化为特征并在环境上友善的运输系统来达到运输的安全、高效和易达，促进经济发展和国防等。

2.科技发展战略依然由四层战略计划构成。

相继推出了新版的"运输技术规划"和"运输战略性研究规划"，保证了计划的连续性和整体性。

3.继续强调联合科技攻关的重要性。

要实现运输科技战略需要各级政府机构、相关产业、学术研究机构的通力协作。

4.在对未来运输需求的分析中继续强调以下几点：

人口的老龄化、全球经济一体化、城市化和机动化、运输系统的安全性和国防以及科技发展的趋势。

只是在具体的叙述和阶段性成果的描述上更加详细。

5.战略考虑的年限有所延长：

从2020年延伸到2025年。

6.优先研究的计划数量有所增加。

在联合攻关计划中，合并了一项计划，新添加了两项有关海事安全研究与太空运输技术的新计划，使之由原来的12项联合攻关计划增加为13项。

在支持计划中新加了一项关于社会经济政策研究的新计划，使之由原来的6项增到7项。

江苏省公路地理信息系统建设规划

根据江苏省交通厅公路局提出的《江苏省公路地理信息系统专题规划参考资料及有关要求》，着重就江苏干线公路的养护管理等，从系统的实用性和先进性出发进行了初步规划。

在对国内外公路地理信息系统分析的基础上，确立了江苏省公路地理信息系统建设的总体目标是以地理信息系统为基础平台，以省公路局为中心，形成省局、各市公路管理处、各县（市）公路站三级管理网络，分阶段、分区域、分内容建立多层次（国、省、县乡道）实用的公路管理地理信息系统。

通过对公路交通地理信息的综合分析和处理以及建立各类公路路况分析、路面性能的预测评价，养护方案的制定与优化，养护计划的制定，高速公路车辆调度预备方案制定，紧急情况下车辆绕行的最佳路径分析等专业模型，为各级交通领导部门提供及时、准确的决策辅助信息，并能够通过计算机网络实现信息的共享。

结论认为：

（1）经过对江苏省公路管理部门的初步需求调查，首期把公路养护系统开发作为重点，符合当前公路管理部门的迫切要求；

（2）应用GIS最新的组件式GIS（ComGIS）和万维网GIS（WebGIS）技术开发适用省公路省、市、县三级计算机可视化的、动态的网络管理模式的江苏省公路地理信息系统是可行的；

（3）该系统建设着重第一、二期开发，同时统筹为公路规划、建设和路网管理进一步应用GPS、ITS技术留有方案优化和扩充开发余地是非常必要的；

（4）选用ARC／INFO、MapInfo、Geomedia系列产品开发平台都是可行的，只是采用MapInfo平台时某些方面需要由技术人员作底层的程序开发，实现的难度大些；

（5）为了公路地理数据的精度达到具体实用程度，采用实时动态定位（RTK）的车载GPS测量技术，分期分批采集全省国省道公路地理数据，其他以省测绘部门提供的1:

25万或1:

5万数字地图为背景是较经济现实的过渡办法。

我国GPS、航测遥感、CAD集成技术国际领先

“九五”国家重点科技攻关计划“GPS、航测遥感、CAD集成技术开发”专题成果近日通过交通部组织的鉴定验收，以4名院士为首的23人专家委员会通过两天的评定，认为该课题研究成果总体技术水平已处于国际领先。

该项集成技术的应用，将有力地提高我国公路勘察设计行业的市场竞争能力，并将带动我国公路勘察设计方式的重大变革。

　　交通部在“六五”以来进行航测、遥感地质、公路CAD等技术攻关基础上，“九五”期间组织中交第二公路勘察设计院、交通部公路科学研究所等单位进行“公路设计集成系统”的国家重点科技攻关。

作为项目重要方面，“GPS、航测遥感、CAD集成技术开发”专题重点解决公路建设中全球定位系统（GPS）、摄影测量、遥感地质和公路CAD等与公路勘察设计密切相关的实用技术中的关键问题。

　　课题承担单位组成了50人的科研攻关队伍，其中博士4人，硕士19人，高级职称25人，涉及道路工程、桥梁与隧道工程、遥感地质、地理信息系统、计算机工程等多学科、多专业。

研究成果通过在北京至珠海、上海至成都等国道主干线等14项国家重大工程的生产应用，设计路线里程938公里，综合提高效率2至3倍，大大缩短了设计周期，并为勘察设计质量控制、优化设计和工程建设环境评价提供了直观可视化依据。

制定"十五"交通科技发展规划的重要参考资料

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——————《美国运输科技发展战略》

未来15年，是我国全面实施社会主义现代化建设第三步战略部署的重要阶段。

当前，我国交通运输（航空、公路、铁路、水运、车辆）的各个主管部门正在抓紧制定运输科技发展"十五"计划和2015年规划。

由于这是新世纪制定的第一个科技发展规划，因此各主管部门格外重视和审慎。

为了配合科技发展规划的制定，交通部科学研究院特意组织编译了美国国家科学技术委员会（NTSC）发布的《美国运输科技发展战略》。

该战略提出了美国2005年运输科技要实现的总体目标和阶段成果，制定了详细的科技发展框架和明确的实施内容。

本战略具有相当的权威性，它可以为我国交通运输的管理部门在制定科技发展规划时提供良好的参照，也可以为广大交通业人士了解美国运输科技发展方向提供良好的参考。

本报告已经编译成册，若欲求购，请速与交通部科学研究院软科学研究室（iicc@）联系。

联系人：

李忠奎（kenlee@）、鲁忠武（luzhw@）

联系电话：

（010）64912277-2501/2763传真：

（010）64194808

《美国运输科技发展战略》简介

1999年4月，美国国家科学技术委员会（NTSC）向国会提交了题为《美国运输科技发展战略》的报告，这是美国国家科学委员会继1997年9月第一次制定《美国运输科技发展战略》以来，结合形势变化修订公布的最新科技发展战略计划。

修订后的科技发展战略是在预测和分析二十一世纪初（到2025年）美国国内和国际社会形势变化的背景下，认真分析和评估了交通发展的未来趋势后提出的。

其目的是为国家开展研发活动（R&D）提供财政投资指向，为下一世纪运输科技发展提供指导方向和技术框架。

报告筛选出了在运输领域国家研发的优先项目。

它是国家级的科研发展计划，直接影响国家在科研方面的投资活动，所列出的发展计划有权威性。

在制定这个发展战略的同时，还陆续制定了三份更详细的分报告对发展战略进行更为详尽的阐述和细化，它们是国家科委的《国家运输技术规划》、《国家运输战略性研究规划》和《摩根技术和运输的未来项目规划》。

它们共同构成了一个详尽完整的发展战略。

《美国运输科技发展战略》共分五章。

简介如下：

1.美国运输科技发展的前景和目标。

重点介绍了制定科技发展战略的意义和战略的组成框架，提出了美国运输系统的发展目标是：

建立一个运输范围通达全球、运输方式彼此协调、以智能化为特征并在环境上友善的运输系统。

2.2025年运输业面临的挑战。

分析了影响未来运输发展的主要因素，如人口老龄化、经济全球化、城市化以及国防安全等。

3.科技发展的战略目标和短期目标。

本章提出了美国未来25年内发展科技要达到的目标和成果。

共计5项，它们是：

1）改善运输系统的安全性2）提高运输系统的机动性3）促进国家经济增长和贸易发展4）改善人们的居住环境和生态环境5）保障国防并针对这5项目标提出了要实现的短期目标。

4、美国运输科技发展的战略要点。

该战略有四层规划构成，即1）战略性规划和评估。

开展研究确定交通发展的趋势和目标，明确科技发展动向。

2）联合攻关计划。

提出了13项重大科研合作计划（如国家智能基础设施计划等），这些计划要通过运输部和多个政府部门（如国防部、能源部等）、学术结构等的联合协作才能完成。

3）支持研究计划。

以运输部为主开展长期基础性研究和风险研究，如开展人体行为学研究和开发高性能材料等，共提出了7项重大研究计划。

4）交通教育和培训计划。

其目的是在全社会推广交通理念和培养跨世纪交通人才，共选择了开展职业培训等4项重点计划。

5、结论。

再次强调本规划制定的目的和意义。

本战略是在1997年第一版的基础上，经过广泛的论证和认真的开展相关研究课题的前提下修正的。

与1997年的发展战略相比，除了在一些提法上有所变动外，主要有以下几个特点：

1.报告的总体框架与1997年的