第五章交通信息技術(shù)應用案例

第五章交通信息技術(shù)應用案例主要內(nèi)容：1、車輛定位與導航系統(tǒng)2、電子收費系統(tǒng)3、城市交通流誘導系統(tǒng)第一節(jié)車輛定位與導航系統(tǒng)1、車輛定位導航系統(tǒng)與ITS的關(guān)系（1）ITS研究的重要內(nèi)容（2）ITS的28種服務中，有11種需要知道車輛的位置，2000年的統(tǒng)計（3）美國聯(lián)邦公路局進行的研究表明： 非商務用車全部出行距離的約7%，全部行駛時間的12%由于缺乏良好的導航和路線引導而浪費，由此加劇了交通事故和道路擁堵同時，無效的出行費用，每年損失450億美元（4）出行者：避免擁堵、違章駕駛，安全、便利、快捷到達目的地——出行服務系統(tǒng)（5）管理者：希望交通流合理分配在整個交通網(wǎng)絡上第一節(jié)車輛定位與導航系統(tǒng)2、車輛定位導航系統(tǒng)的定義在路網(wǎng)數(shù)字化地圖的基礎上（GIS），運用GPS、DR等定位技術(shù)進行車輛定位，確定最優(yōu)行駛路線，為出行者提供靜態(tài)或?qū)崟r的最優(yōu)出行線路信息，并在出行過程中做出路線引導。3、車輛定位導航系統(tǒng)的分類自主式導航系統(tǒng)：所有的車輛導航功能都由車載系統(tǒng)完成。中心式導航系統(tǒng)：擁有通信模塊，控制中心和移動用戶之間進行通信。第一節(jié)車輛定位與導航系統(tǒng)4、車輛導航系統(tǒng)的組成第一節(jié)車輛定位與導航系統(tǒng)5、車輛定位導航系統(tǒng)的實現(xiàn)方案車輛導航系統(tǒng)的首要功能：提供車輛的位置，速度和航向不同系統(tǒng)對車輛定位導航系統(tǒng)要求不同：商業(yè)車輛管理和調(diào)度：100米；公共安全：10米；防碰撞：1米等目前常用的車輛定位技術(shù)：（1）地面無線電技術(shù)：設置標準點；羅蘭C；基于移動通信的無線導航GSM，CDMA等（2）衛(wèi)星定位技術(shù)：GPS，GLONASS，DGPS，雙星定位（3）航跡推算技術(shù)：該系統(tǒng)測量航向角的傳感器磁羅盤，里程儀和陀螺，測量速度傳感器：加速度計，里程儀等。（4）地圖匹配MM引入地圖上的信息，通過將定位導航系統(tǒng)的信息與地圖的信息進行比較和融合，提供整個系統(tǒng)的定位精度。（5）視覺定位第一節(jié)車輛定位與導航系統(tǒng)6、車輛組合定位系統(tǒng)（1）DR＋MM MM技術(shù)消除DR的累積誤差，屬于自主導航的系統(tǒng)世界上第一個實際的自動車輛定位系統(tǒng)就是采用該技術(shù)。 不足：初始位置需要外界提供。（2）GPS＋MM MM可消除部分GPS的誤差，使得整個系統(tǒng)精度提高。GPS易受到遮擋失去信號。（3）GPS＋DR：研究和應用較多的系統(tǒng)有兩種組合方案：切換定位和濾波。（4）GPS＋DR＋MM GPS＋DR——MM GPS＋DR＋MM（5）GPS＋DR＋MM+視覺（6）其他：GPS＋INS等第一節(jié)車輛定位與導航系統(tǒng)7、DR導航(x0,y0)(x1,y1)(x2,y2)(d0)(d1)(d2)(θ0)(θ1)(θ2)第一節(jié)車輛定位與導航系統(tǒng)北京城際高科——城際通第一節(jié)車輛定位與導航系統(tǒng)第一節(jié)車輛定位與導航系統(tǒng)第二節(jié)節(jié)電電子收收費系系統(tǒng)1、收收費制制式均一收收費開放式式收費費封閉式式收費費系統(tǒng)統(tǒng)混合式式收費費系統(tǒng)統(tǒng)第二節(jié)節(jié)電電子收收費系系統(tǒng)2、收收費方方式人工收收費：：不需要要或基基本不不使用用電子子和機機械設設備，，收費費過程程全部部由人人工來來完成成，即即人工工判別別車型型，人人工套套用收收費標標準、、人工工收錢錢、找找零、、給發(fā)發(fā)票。。半自動動收費費：收費過過程由由機器器和人人共同同完成成收費費的方方式，，也稱稱計算算機輔輔助收收費方方式。。根據(jù)據(jù)我國國國情情，采采用人人工識識別車車型或或者儀儀器識識別，，工人人收取取通向向費，，利用用計算算機及及自動動控制制技術(shù)術(shù)自動動讀寫寫信息息、計計算收收費金金額、、打印印數(shù)據(jù)據(jù)、累累計和和匯總總。全自動動收費費（ETC）：：收取取通通行行費費的的全全過過程程都都由由機機器器來來完完成成，，其其最最大大的的特特點點就就是是““不不停停車車收收費費””，，即即車車輛輛可可以以以以相相當當高高的的車車速速通通過過收收費費口口，，無無需需在在收收費費站站前前減減速速并并停停車車繳繳費費，，一一切切均均由由電電子子設設備備來來完完成成，，操操作作人人員員不不需需直直接接介介入入，，只只需需對對設設備備進進行行管管理理監(jiān)監(jiān)督督以以及及處處理理特特別別事事件件。。第二節(jié)電電子收收費系統(tǒng)統(tǒng)3、ETC系統(tǒng)統(tǒng)定義及及特點電子不停停車收費費(ElectronicTollCollection，簡簡稱ETC)系系統(tǒng)是國國際上正正在努力力開發(fā)并并推廣普普及的一一種用于于公路、、橋梁和和隧道的的新型電電子自動動收費技技術(shù)。它通過車車載電子子標簽與與微波天天線之間間的專用用短程通通訊(DedicatedShortRangeCommunication，簡稱DSRC)，在在不需要要司機停停車和其其他收費費人員采采取任何何操作的的情況下下，自動動完成收收費處理理全過程程。三大特點點：不停停車、無無需人、、無現(xiàn)金金。第二節(jié)電電子收收費系統(tǒng)統(tǒng)4、ETC系統(tǒng)統(tǒng)構(gòu)成（1）三三大關(guān)鍵鍵技術(shù)：：車輛自動動識別技技術(shù)(AutomaticVehicleIdentificationSystems—AVI)自動車型型分類技技術(shù)(AutomaticVehicleClassificationSystems—AVC)違章車輛輛抓拍技技術(shù)（VideoEnforcementSystems—VES）第二節(jié)電電子收收費系統(tǒng)統(tǒng)（2）ETC系系統(tǒng)車道道設備系系統(tǒng)第二節(jié)電電子收收費系統(tǒng)統(tǒng)5、技術(shù)術(shù)結(jié)構(gòu)（1）組組成：控制單元元車載單元元通信單元元（DSRC））車型識別別強制子系系統(tǒng)第二節(jié)電電子收收費系統(tǒng)統(tǒng)（2）技技術(shù)設備備第二節(jié)電電子收收費系統(tǒng)統(tǒng)（3）電子標簽簽按標簽結(jié)結(jié)構(gòu)，可可分為單單片式電電子標簽簽與兩片片式電子子標簽；；按工作狀狀態(tài)，可可分為主主動式與與被動式式。單片式電電子標簽簽——它它由一片片存有車車輛屬性性（標識識碼等））的集成成電路芯芯片和一一個小型型微波發(fā)發(fā)射機組組成。屬屬性數(shù)據(jù)據(jù)只能一一次性寫寫入，不不能更改改。第二節(jié)電電子收收費系統(tǒng)統(tǒng)讀寫主動動式電子子標簽是是在只讀讀式的基基礎上，，增加了了可讀寫寫的數(shù)據(jù)據(jù)存儲器器和小型型微波接接收機，，它既可可將標簽簽內(nèi)的車車輛標識識碼等數(shù)數(shù)據(jù)傳送送給DSRC，，也可接接收并存存儲DSRC發(fā)發(fā)出的有有關(guān)信息息。被動式標標簽是將將DSRC發(fā)射射出的微微波以某某種方式式進行調(diào)調(diào)制并反反射出去去，從而而將標簽簽內(nèi)的信信息傳送送給DSRC。。雙片式式電子標標簽———又稱聰聰明卡式式電子標標簽，它它由一張張IC卡卡和車載載微波收收發(fā)機組組成。IC卡中中含有一一微型CPU，，具有一一定的計計算、處處理和存存儲數(shù)據(jù)據(jù)能力。。因此它它比一件件式標簽簽的功能能要多，，它不但但可作為為電子標標簽使用用，還可可充當信信用卡和和金融卡卡。作電電子標簽簽時，要要將它插插入車載載機，由由車載機機完成標標簽與DSRC之間的的雙向通通信，并并將卡中中信息顯顯示出來來。第二節(jié)電電子收費系系統(tǒng)ETC的工工作流程第三節(jié)城城市交通誘誘導系統(tǒng)交通流誘導導：通過提提供道路交交通信息、、路線引導導、輔助駕駕駛等手段段，來限定定、引導、、組織交通通運輸流。。目的：方便便出行，緩緩解擁堵。。交通誘導技技術(shù)是正確確引導道路路使用者順順利到達目目的地、實實現(xiàn)交通流流優(yōu)化、避避免交通阻阻塞、更有有效的管理理現(xiàn)代交通通的一種技技術(shù)。第三節(jié)城城市交通誘誘導系統(tǒng)1、交通流流誘導系統(tǒng)統(tǒng)的起源交通誘導系系統(tǒng)產(chǎn)生的的背景：日日益嚴重的的交通擁堵堵。交通流誘導導系統(tǒng)的歷歷程：從靜靜態(tài)系統(tǒng)到到動態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)。靜態(tài)誘導系系統(tǒng)：用記記錄的交通通狀況的歷歷史數(shù)據(jù)作作為誘導依依據(jù)。動態(tài)誘導系系統(tǒng)：用實實時的交通通流數(shù)據(jù)作作為誘導依依據(jù)。第三節(jié)城城市交通誘誘導系統(tǒng)2、靜態(tài)誘誘導系統(tǒng)研研究始于20世紀70年代。。特征：使用用靜態(tài)的標標志牌指引引道路；使使用記錄交交通狀況的的歷史數(shù)據(jù)據(jù)庫或者地地理信息系系統(tǒng)(數(shù)字字地圖)進進行路線引引導。第三節(jié)城城市交通誘誘導系統(tǒng)3、動態(tài)誘誘導靜態(tài)誘導系系統(tǒng)雖然可可以指路，，但是，并并不能反映映情況變化化。為此，，開發(fā)了動動態(tài)交通誘誘導系統(tǒng)。。也就是說說，根據(jù)當當前交通狀狀況進行誘誘導。作為出行者者，需要哪哪些方面的的交通誘導導呢？路怎么走路堵不堵車怎么停要解決的問問題：車在哪里？？——車輛輛定位目的地在哪哪里？———電子地圖圖怎么走更合合理？———交通量檢檢測，路徑徑計算停車場有沒沒有停車位位？——車車輛檢測誘導后交通通不能堵塞塞——動態(tài)態(tài)交通分配配第三節(jié)城城市交通誘誘導系統(tǒng)要解決交通通的誘導問問題就必須須解決動態(tài)態(tài)和隨機的的交通流量量在路段和和交叉路口口的分配問問題，即所所謂的“實實時動態(tài)交交通分配（（RealTime—Dynam1cTrafficAssignment)”。。這理論的主主要功能是是：預測交交通運輸系系統(tǒng)狀況、、提供道路路引導系統(tǒng)統(tǒng)、引導車車輛在最佳佳線路上行行駛、為出出行者提供供出發(fā)時間間和選擇方方式、提供供誘導系統(tǒng)統(tǒng)與交通控控制系統(tǒng)的的相互聯(lián)系系、為先進進的交通管管理系統(tǒng)和和交通信息息系統(tǒng)提供供重要的理理論基礎。?？梢?，動態(tài)態(tài)交通誘導導，既需要要相關(guān)的硬硬件系統(tǒng)、、軟件系統(tǒng)統(tǒng)，又需要要相關(guān)的數(shù)數(shù)學理論。。第三節(jié)城城市交通誘誘導系統(tǒng)城市交通誘誘導系統(tǒng)結(jié)結(jié)構(gòu)框架第三節(jié)城城市交通誘誘導系統(tǒng)動態(tài)交通誘誘導硬件系系統(tǒng)主要由由3部分組組成：交通信息中中心。這是是動態(tài)誘導導系統(tǒng)的核核心。該系系統(tǒng)中硬件件系統(tǒng)是由由計算機和和各種通信信設備組成成，主要功功能是從各各種信息源源獲得實時時交通信息息，并處理理成用戶需需要的數(shù)據(jù)據(jù)形式；通信系統(tǒng)。。負責完成成車輛和交交通信息中中心的數(shù)據(jù)據(jù)交換。信信息中心通通過通信系系統(tǒng)向所有有車輛不斷斷發(fā)送實時時交通狀況況數(shù)據(jù)，包包括路段行行程時間、、交通事件件以及其他他相關(guān)數(shù)據(jù)據(jù)；車載誘導單單元。車載載誘導設備備主要由計計算機、通通信設備和和車輛定位位設備組成成。定位設設備為GPS接收機機或信標信信號接收機機及速度