智能交通系統(tǒng)概論 課件 第3章 先進出行者信息系統(tǒng)

智能交通系統(tǒng)概論第3章先進出行者信息系統(tǒng)1.基本概念2.發(fā)展現(xiàn)狀3.系統(tǒng)組成4.技術(shù)介紹5.案例介紹6.展望與挑戰(zhàn)第1節(jié)基本概念先進的出行者信息系統(tǒng)（AdvancedTravelerInformationSystem,ATIS）的主要功能是通過對交通信息進行采集、傳輸、處理和發(fā)布，讓出行者從出行前、出行中直至到達目的地的整個過程中，隨時掌握交通動態(tài)，及時調(diào)整、優(yōu)化出行計劃，減少不必要的交通延誤和擁堵。ATIS主要提供四種服務(wù)：路徑導(dǎo)航服務(wù)、交通流誘導(dǎo)服務(wù)、停車信息誘導(dǎo)服務(wù)和個性化信息服務(wù)。第2節(jié)發(fā)展現(xiàn)狀20世紀(jì)70年代以來，歐美、日本等發(fā)達國家在尋求緩解交通擁擠的研究中，出現(xiàn)了以個體出行者為服務(wù)對象的綜合交通信息服務(wù)系統(tǒng)?？傮w上來說，針對個體出行者的綜合交通信息服務(wù)系統(tǒng)發(fā)展可分為兩個階段，第一階段稱為出行者信息系統(tǒng)（TIS），第二階段稱為先進的出行者信息系統(tǒng)（ATIS）。發(fā)達國家對ATIS的研究比較早，目前已經(jīng)有了多種效果較好的系統(tǒng)。比如，歐洲的單元無線通訊系統(tǒng)（SOCRATES）可為搭載該系統(tǒng)的車輛提供詳細的交通狀況信息，可將旅行時間和緊急事態(tài)等信息及時通知出行者和交通控制中心。此外Traffic-Master系統(tǒng)是以倫敦為中心，利用現(xiàn)有的尋呼網(wǎng)絡(luò)發(fā)送信息，由收集高速公路交通狀況的傳感器、整理并發(fā)送信息的控制中心以及車載終端裝置組成。該系統(tǒng)可以測出車速，也可以接受面向特定個人的信息、數(shù)據(jù)錄入等。第2節(jié)發(fā)展現(xiàn)狀美國是ATIS領(lǐng)域的先行者之一，各個城市和州都致力于推進智能交通和出行者信息系統(tǒng)的發(fā)展。洛杉磯的Go511系統(tǒng)和紐約的511NY系統(tǒng)提供實時交通信息和導(dǎo)航服務(wù)。日本在先進交通管理系統(tǒng)方面處于領(lǐng)先地位。東京、大阪和名古屋等城市擁有高度智能化的交通控制系統(tǒng)，為出行者提供準(zhǔn)確的交通信息和導(dǎo)航服務(wù)。日本的道路交通信息服務(wù)系統(tǒng)（VehicleInformationCommunicationSystem，VICS）可以進行信息的收集、處理、提供和利用。中國人口眾多，同樣面臨較多的交通擁堵問題，以北京、上海、廣州和深圳為代表的大城市都在推進智能交通系統(tǒng)及其子系統(tǒng)ATIS的應(yīng)用，交通管理部門聯(lián)合實力雄厚的高精電子地圖公司開發(fā)交通信息服務(wù)平臺，提供實時交通信息和導(dǎo)航服務(wù)，如百度地圖、高德地圖等。第3節(jié)系統(tǒng)組成ATIS由四部分組成：信息采集系統(tǒng)、信息處理系統(tǒng)、信息發(fā)布系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)。使用者可提供信息種類可提供的信息出行者交通狀態(tài)信息道路通暢性、擁堵規(guī)律等道路狀況信息路面狀況、繞行路線等沿途服務(wù)信息停車場、收費站、服務(wù)器等目的地信息服務(wù)設(shè)施分布、停車場等公共交通信息公交、地鐵換乘信息等正常交通狀況信息行駛速度、臨時道路養(yǎng)護等異常交通狀況信息突發(fā)事件、特殊運行限制等其它信息天氣狀況、實時停車等管理者路面狀況信息路面破損或潮濕、積雪等道路災(zāi)害信息雨、雪、洪水等災(zāi)害路網(wǎng)交通狀況信息交通流量、密度、車輛速度等突發(fā)事件信息交通事故地點等交通基礎(chǔ)設(shè)施管理信息道路、橋梁的運營養(yǎng)護等1.信息采集系統(tǒng)

信息是ATIS有效運作的核心。信息采集系統(tǒng)是各種信息采集設(shè)備、采集渠道的統(tǒng)稱，它從各種渠道獲取信息，并將信息上傳給信息處理中心。第3節(jié)系統(tǒng)組成2.信息處理系統(tǒng)信息處理系統(tǒng)是信息的存儲、處理、管制中心，它是信息的中轉(zhuǎn)站，將原始信息處理轉(zhuǎn)化為使用者能直接接收的信息。構(gòu)建信息處理系統(tǒng)一個重要的要求是建立一個開放系統(tǒng)，將它設(shè)計成在分布式客戶服務(wù)器計算環(huán)境中的服務(wù)器。這種選擇提供了可良好發(fā)展的操作平臺、軟件、簡便網(wǎng)絡(luò)以及已建立的標(biāo)準(zhǔn)接口，以增強其適應(yīng)將來擴展的靈活性。

其常用的方法與技術(shù)有：數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)整合和管理、數(shù)據(jù)分析和挖掘、實時交通信息生成、預(yù)測和優(yōu)化、用戶界面和服務(wù)、數(shù)據(jù)共享和開放接口。第3節(jié)系統(tǒng)組成3.信息發(fā)布系統(tǒng)信息發(fā)布系統(tǒng)包括各種發(fā)布渠道、媒體和技術(shù)。信息經(jīng)處理系統(tǒng)后到達發(fā)布系統(tǒng)，由此將交通狀況相關(guān)信息發(fā)布給出行者、信息服務(wù)提供商等信息使用者。信息發(fā)布系統(tǒng)包括標(biāo)志牌、可變信息板、可變限速標(biāo)志、網(wǎng)頁、商業(yè)電臺廣播、HAR（公路資訊廣播）、電視、導(dǎo)航系統(tǒng)、電話等方式。信息發(fā)布系統(tǒng)通過上述方式，將處理和分析得到的交通信息傳達給用戶，以幫助他們做出明智的出行決策。第3節(jié)系統(tǒng)組成4.信息傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)包括各種信息傳輸介質(zhì)，連接著上述三個系統(tǒng)，貫穿于信息流動的全過程。從信息的流向來看，它一般包括單向傳輸和交互式傳輸兩種方式。單向傳輸是指信息發(fā)布系統(tǒng)信息單向發(fā)布給信息使用者，如可變信息板、HAR等。交互式傳輸是指信息在使用者與發(fā)布系統(tǒng)之間進行交互傳輸，以完成信息的請求與反饋操作，如手機導(dǎo)航等。

信息傳輸系統(tǒng)常用的方法技術(shù)有：數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、無線通信技術(shù)、云計算和大數(shù)據(jù)平臺、API和Web服務(wù)、數(shù)據(jù)加密和安全傳輸、設(shè)備和傳感器連接、數(shù)據(jù)存儲和備份、實時通信和通知。第4節(jié)技術(shù)介紹交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)是該技術(shù)的具體應(yīng)用。它由交通流信息采集、車輛定位、路線引導(dǎo)和行車路線優(yōu)化四部分組成。交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)要求交通流信息采集的交通信息具有準(zhǔn)確性和及時性。交通流誘導(dǎo)信息包括道路路況信息、天氣信息、交通運輸實時狀況信息等。交通運輸實時狀況信息主要指交通特性、交通事件和擁擠程度信息，主要有交通流量、車道占有率、車輛行駛速度、車輛行程時間等。電視監(jiān)視系統(tǒng)和人工檢測可以提供交通事件與交通擁擠程度；而交通流量、平均車速、車輛的行程時間則需要通過檢測器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過一定的算法計算才能得到。第4節(jié)技術(shù)介紹交通流信息采集可以和智能交通監(jiān)控系統(tǒng)的信息采集通過復(fù)用技術(shù)實現(xiàn)共享,它們屬于交通信息中心。交通信息中心為整個系統(tǒng)控制的實現(xiàn)提供數(shù)據(jù)采集、處理、顯示和接口功能。包括對道路交通運輸數(shù)據(jù)和社會公眾信息的采集、加工、處理和提供，以及當(dāng)中涉及的交通流狀態(tài)估計、計算旅行時間等算法的實現(xiàn)。第4節(jié)技術(shù)介紹行車路線優(yōu)化是交通流誘導(dǎo)系統(tǒng)的重要組成部分，其依據(jù)車輛定位子系統(tǒng)所確定的車輛在路網(wǎng)中的位置和出行者輸入的目的地，并結(jié)合交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的路網(wǎng)交通信息，通過一定的計算，為出行者提供一條能夠避免交通擁擠且可以和高效率到達目的地的行車路線。通過傳輸系統(tǒng)在車載信息系統(tǒng)的終端給出車輛行駛前方道路的路況，指示出最優(yōu)行駛路線。第5節(jié)案例介紹1.依魯光電交通誘導(dǎo)系統(tǒng)由依魯光電研發(fā)的智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)，通過微波、地磁、視頻、線圈等多種方式采集交通流量數(shù)據(jù)，以GIS地圖為載體，對多種交通數(shù)據(jù)分析融合，通過分析模型預(yù)測未來時段的交通狀況，交通狀況可在電子地圖和交通誘導(dǎo)屏上實時發(fā)布顯示。該系統(tǒng)包含三個子系統(tǒng)：交通流信息采集子系統(tǒng)、交通信息分析子系統(tǒng)、智能交通誘導(dǎo)發(fā)布子系統(tǒng)。第5節(jié)案例介紹

交通流信息采集子系統(tǒng)依據(jù)不同路段的實地情況，有選擇地與車輛檢測器采集（包括視頻、線圈、微波、地磁等不同原理的檢測器）、GPS位置定位采集以及互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集等采集方式進行擴展，并且將采集到的車流量信息通過以太網(wǎng)、光纖等反饋到后臺控制中心系統(tǒng)進行處理。交通流信息采集子系統(tǒng)地信息采集方法有許多種，包括地磁車輛檢測器、視頻交通流采集、浮動車交通流采集。第5節(jié)案例介紹

交通流信息分析子系統(tǒng)可以進行交通流量采集，交通事件檢測，交通信息統(tǒng)計、處理、分析，流量信息存儲，采集設(shè)備狀態(tài)的實時監(jiān)視與控制。通過各類檢測器可以對交通流進行采集、保存、分析，發(fā)生交通異常時，可以快速自動報警，并且可以以可視化的方式顯示車輛方向、速度、類型等信息，并且還有著速度快、誤差小的特點。第5節(jié)案例介紹智能交通誘導(dǎo)發(fā)布子系統(tǒng)將車流數(shù)據(jù)、違章信息等數(shù)據(jù)融合處理，通過交通誘導(dǎo)屏、網(wǎng)站、廣播、微博、微信公眾號等多種途徑為出行者提供全面的路況信息，提示最佳出行路線，提高駕駛員出行效率，進而協(xié)助交管部門有效地提高交通通行能力、改善交通運行環(huán)境。該系統(tǒng)可以實現(xiàn)發(fā)布交通信息、屏屬性控制、顯示誘導(dǎo)信息、系統(tǒng)管理、日志管理和用戶管理等功能。該交通誘導(dǎo)系統(tǒng)目前已經(jīng)在多地投入使用，包括山東省臨沂市和青島市等地，有效地緩解了當(dāng)?shù)氐慕煌〒矶聠栴}，方便了廣大市民和出行用戶。第5節(jié)案例介紹2.高德地圖高德地圖作為一款功能豐富的地圖應(yīng)用軟件，為用戶提供準(zhǔn)確、實時的地理信息、導(dǎo)航和出行服務(wù)。它通過實時交通信息、路線規(guī)劃與導(dǎo)航、公共交通查詢、周邊搜索與推薦、室內(nèi)地圖、交通出行服務(wù)等功能，幫助用戶更便捷、高效地進行出門旅行。高德地圖提供實時的交通情況，包括道路擁堵、事故、施工等信息。用戶可以通過地圖界面查看路況狀況，并選擇避開擁堵路段以節(jié)省時間。此外高德地圖還可以根據(jù)實時交通情況為用戶規(guī)劃各種出行方式及其最佳的路線。導(dǎo)航功能提供語音引導(dǎo)和路口放大圖等功能，幫助用戶準(zhǔn)確、安全地到達目的地。用戶可以使用高德地圖搜索周邊的商家、餐廳、酒店、銀行等場所，并查看詳細信息，如地址、營業(yè)時間、評價等。第5節(jié)案例介紹除了室外地圖，高德地圖還提供一些主要商場、機場、地鐵站等場所的室內(nèi)地圖。用戶可以在室內(nèi)地圖上查找店鋪、樓層導(dǎo)航等，方便用戶在復(fù)雜的室內(nèi)環(huán)境中找到目的地。高德地圖還提供一系列智能出行服務(wù)，如實時公交到站提醒、停車場導(dǎo)航和停車位查詢、摩拜共享單車租賃等。這些服務(wù)為用戶提供了更便捷的出行體驗。高德地圖不斷更新地圖數(shù)據(jù)，以確保準(zhǔn)確性和實時性。同時，用戶也可以通過反饋功能向高德地圖提交路況變化、道路修建等信息，幫助改善地圖的準(zhǔn)確性和完整性。 高德地圖針對不同出行方式的用戶，會提供不同的導(dǎo)航建議，充分考慮用戶的需求。此外，高德公司在2011年啟動了高德米級高精度地圖采集項目，2014年獲得了亞太區(qū)首個自動駕駛級別高精度地圖商業(yè)級訂單，2015年啟動了厘米級高精度采集項目。第5節(jié)案例介紹高德公司在高德數(shù)據(jù)中心展示了兩輛高精度地圖采集車。其中一輛車搭載6臺CCD相機，環(huán)形分布5個，頂部一個，每個攝像機像素500萬，總像素3000萬，采集數(shù)據(jù)精度約50CM。另外，車輛后備箱內(nèi)放置工況機，主要是為了存儲和處理拍攝回的相關(guān)道路數(shù)據(jù)用。在工作過程中，4個CCD相機和2個激光掃描儀相互補充，CCD主要負責(zé)拍攝標(biāo)識標(biāo)牌等道路屬性，激光掃描儀主要拍攝邊緣線，車道線等道路信息。另外，CCD主要拍平面，激光掃描儀主要掃三維，當(dāng)線和面疊加時，就可以形成三維模型。高德地圖在未來的發(fā)展中將繼續(xù)致力于提供更智能、個性化的地圖和出行服務(wù)。其發(fā)展方向與趨勢有以下幾點：智能導(dǎo)航與交通優(yōu)化、無人駕駛和自動駕駛技術(shù)、全球覆蓋與國際市場拓展、個性化服務(wù)與智能推薦、交通大數(shù)據(jù)應(yīng)用、生態(tài)合作與開放平臺。第6節(jié)展望與挑戰(zhàn)隨著信息技術(shù)的不斷升級換代，ATIS必將隨著發(fā)展和更新，其未來的發(fā)展趨勢大致有四個方向：1.智能化與自動化：未來，ATIS將更加智能化和自動化。通過引入人工智能、大數(shù)據(jù)分析和物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，ATIS可以實現(xiàn)更精確、實時的交通監(jiān)控、預(yù)測和優(yōu)化。同時，智能交通設(shè)備、車輛和基礎(chǔ)設(shè)施之間的互聯(lián)互通也將實現(xiàn)更高程度的自動化。2.實時交通信息與服務(wù)：隨著交通數(shù)據(jù)的不斷積累和精準(zhǔn)化，ATIS將為用戶提供更準(zhǔn)確、實時的交通信息和服務(wù)。無論是路況信息、導(dǎo)航建議還是出行安全提示，ATIS都將通過智能算法和個性化推薦來滿足用戶的需求。第6節(jié)展望與挑戰(zhàn)3.多模式出行集成：未來的ATIS將以多模式出行為特征，將不同的交通方式（如公共交通、騎行、步行、私家車等）進行集成和協(xié)調(diào)。通過整合各種模式的交通信息和服務(wù)，ATIS可以提供更便捷、高效的出行規(guī)劃和推薦，優(yōu)化交通系統(tǒng)的整體效能。4.可持續(xù)交通發(fā)展：隨著對環(huán)境保護和可持續(xù)交通的關(guān)注增加，ATIS也將促進可持續(xù)交通發(fā)展。通過提供有關(guān)公共交通、電動車輛和共享出行等方面的信息和服務(wù)，ATIS可以鼓勵人們改變出行方式，減少對環(huán)境的負面影響。第6節(jié)展望與挑戰(zhàn)ATIS的發(fā)展在智能交通系統(tǒng)發(fā)展過程中必然會面臨眾多新的挑戰(zhàn)，主要有四點：1.數(shù)據(jù)隱私與安全隨著ATIS應(yīng)用中產(chǎn)生的大量用戶數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)隱私和安全問題成為一個重要挑戰(zhàn)。確保用戶數(shù)據(jù)的安全存儲和合法使用，同時保護用戶的隱私權(quán)成為ATIS發(fā)展中不可忽視的問題。2.技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與互操作性ATIS需要面對不同地區(qū)、不同設(shè)備和不同數(shù)據(jù)來源的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和互操作性問題。建立統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)交