基于“云计算”的智能交通系统设计与实现

1、 第一章 绪论1.1研究背景城市化是世界各国共同的发展趋势，随着我国城市化发展越来越高全国各大城市人口越来越多，人口与土地面积的比例越来越大，比如北京市2,069.3万人（2012年），1961.2万人（2010）两年就增长了108.1万人，不光北京市上海市2380.43万人（2012年），2302.66万人（2010年）。两年就增长了77.77万人口。虽然城市面积在不断扩大，但是始终跟不上人口增长的速度，以及私家车拥有量的增长速度，再加上现在越来越发达的物流和机动化出行量，给中国城市的交通带来了巨大压力。例如在北京，交通系统越来越拥堵，随着人口规模的增加，以及人们生活水平的日益提高，人们对车

2、辆的需求与日俱增，在北京市有些家庭甚至拥有两台小车。所以，在社会大步调的发展下，汽车的使用率越来越高，城市不断地现代化，解决交通问题是摆在城市化建设的首要问题1。显然，智能交通系统肯定是未来交通的发展方向，现代交通系统将先进的科学技术运用于整个地面以及空中交通系统，进而系统的建立一种非常精准、高效、实时的全自动化综合交通运输管理系统，其主要的组成技术有：计算机技术、通信技术、数据传输技术、自动控制技术、传感技术等。其中信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用成为了其主要的特点，使得整个交通管理达到了智能化的水平。随着科学技术不断发展，现代交通越来越多的应用新的计算机技术，包括各种地面和空中交通

3、，建立了一种非常精准、高效、实时的全自动化综合的只能交通系统。该系统应用的主要技术有：计算机通信、数据传输、电子传感技术以及自动控制技术等2。该系统主要的特点是结合“云计算”应用领域的新进展，对基于“云计算”的智能交通系统进行研究。本文以系统需求分析为基础，详细的描述了该智能交通系统的总体设计和各核心模块的设计。通过使用云计算技术，这样能够非常好的减小交通系统的基础设施的的资金投入，而且同时很有利于城市的快速发展，以及现代交通的信息化建设。1.2研究内容本课题的主要内容包括以下几个部分内容：（1）、“云计算”以及智能交通相关技术研究；（2）、基于“云计算”的智能交通系统设计；（3）、基于“云计

4、算”的智能交通系统构建；本论文的主要内容及其内容的安排如下：第一章的绪论主要对本论文的一些背景、以及研究内容和目的、意义等进行了简单介绍；第二章对智能交通系统（ITS）体系以及国内外的研究现状进行了详细的介绍；第三章“云计算”以及智能交通相关技术研究主要对当今“云计算”的发展状况以及“云计算”在智能交通系统的相关技术进行了详细介绍；第四章主要通过分析该系统的系统需求来设计基于“云计算”的智能交通系统，以及设计系统总体设计模型和系统软件架构。第五章基于“云计算”的智能交通系统的构建及其所建系统的主要特点，还介绍了在该计算在交通系统中的其他应用。结论与展望部分给出了本论文研究的创新点及不足之处，以

5、及此技术在以后的发展状况。1.3研究目的和意义云的概念，是指集中各类资源，建立虚拟的共享的资源池，为更多的使用者提供服务。云计算是指计算资源统一规划、统一组织、统一管理、统一调配以实现集中共享为目的的计算机系统，而“智能交通云”是指云计算资源和交通资源在集中共享的基础上，建立起统一规划、统一组织、统一管理、统一调配，使整个交通系统整体优化，充分利用各种交通资源以便更好地满足各种交通需求的一体化交通系统 。本文在智能交通系统的基础上将云计算加入到里面提出基于“云计算”的智能交通系统，对交通信息的相关数据利用现代云计算技术进行进行处理，并得到道路实时车辆出行情况。这项技术需要实时采集各种数据信息，

6、比如车辆出行数目、不同道路上车辆数、道路路面情况等。这些数据需要政府、公交车管理中心、第三运营方等的提供。对交通信息的采集必须合理、准确，在一定的基础上运用现代电子信息系统对采集的数据进行优化处理后才可公布出去。现代的基于“云计算”的智能交通系统（ITS）的主要技术之一是导航技术，导航技术的发展对现代智能交通系统有着很重要的意义3。然而，一般意义上的交通系统很难达到智能化的管理，而且目前的交通系统，由于通信系统和发布系统采用的一般都是独立的专用系统，成本较高，整个系统相对封闭，影响了智能交通系统的普及。本文基于“云计算”的智能交通系统对于构建现代智能交通信息系统有着很重要的意义，特别对于现代标

7、准化交通系统的实现以及建设有着深刻的意义，现代智能交通系统的构建可以使得各个城市的交通管理便利化、整体化，并且减少交通资源的浪费，节约乘客的等待时间，通过建立智能交通系统有助于交通管理，能够对交通资源进行合理的应用，同时能够减少空气污染，提高城市的现代化建设。而且，“ITS体系框架是国家战略中的很重要的一部分”，进行ITS体系框架研究是促进国家发展的重要一步，对我国城市化的发展有着不可替代的作用与意义。第二章 智能交通系统以及国内外研究现状随着计算机技术的更新以及交通发展的要求，近几年来交通发展的重点已经从以前比较落后的交通设施的建设向现代交通系统智能化方向的发展，所以近年来对ITS智能交通系

8、统的研究和应用的步伐明显加快。从理论上来说，ITS智能交通系统它显示了现代交通系统的一种比较高层次的智能化的管理技术，它的本质是以最低的成本和最少的时间来提高现有交通设施的利用率，以这种管理技术来降低交通拥堵，以及减轻交通对空气的污染和更加节约能源。下面我们就对智能交通系统以及国内外的发展现状做一介绍。2.1 智能交通系统现代城市 HYPERLINK /news/listbylabel/label/%E6%99%BA%E8%83%BD%E4%BA%A4%E9%80%9A 智能交通是在城市交通运输系统中有效地运用 HYPERLINK /news/listbylabel/label/%E9%80%

9、9A%E4%BF%A1 通信技术、信息技术、系统集成技术和 HYPERLINK /news/listbylabel/label/%E7%94%B5%E5%AD%90%E6%8E%A7%E5%88%B6 电子控制技术等，以建立起覆盖范围广、高准确度、高效率、实时的交通运输管理系统。使道路、驾驶员和车辆三者之间能够进行智能联系，借助该智能系统，车辆可以在道路上安全、自由地行驶，靠智能化手段将车辆运行状态调整到最佳，实现人、车、路的和谐统一。根据相关研究，城市采用了现代智能交通系统(Intelligent Transportation System)可以使得城市道路交通的通行能力提高23倍，可以使得

10、交通拥挤率降低至原来的20%80%，油料消耗较以前减少30%，停车次数可以降低30%，废气的排放可以减少26%，交通行车时间减少13%-45%，发生交通事故的可能性大大降低，这样可以有效的提高交通运输效率，进而给城市建设带来了巨大的经济效益和社会效益4。自20 世纪80 年代起，智能交通系统慢慢逐渐发展成为一个为人熟知的概念，也逐渐的深入了研发人员的心目之中，早在19世纪最具有代表性的就是美国智能车辆道路系统智能交通系统，其次是欧洲高效安全欧洲交通计划(1986 年)、日本的道路交 HYPERLINK /news/listbylabel/label/%E9%80%9A%E4%BF%A1 通信息

11、 HYPERLINK /news/listbylabel/label/%E9%80%9A%E4%BF%A1 通信系统(1995 年)、欧洲车辆安全道路结构计划(1989 年)。它们都有共同的特点：将一些高科技技术运用于整个交通服务、管理与控制，主要运用的技术包括先进的通信技术、计算机技术以及电子信息技术等，从而建立起一个覆盖范围大、实时、高准确度的交通管理系统，为广大乘客提供多样性的服务。2.2 国外ITS的研究状态2.2.1 美国ITS的现状一、美国ITS的历史美国是当今世界运用智能交通系统较为成功的国家之一。1994年ITS在美国正式命名，以前是智能车辆公路系统（IVHS）。在以后的十年时

12、间里，美国对ITS进行了大规模的研究和应用，并且在1995年3月，美国交通部发行了国家智能交通系统项目规划，在国家智能交通系统项目规划里面明确了ITS的七大领域和二十九个用户服务功能（见下表），并且计划到2005年开发计划5。ITS基本系统：ITS子系统：出行中交通信息出行和交通管理交通需求管理公共交通运行电子付款服务商用车辆运行交通需求管理出行前交通信息汽车共乘和预约服务需求管理和运行公共交通运行公共交通管理出行中公共交通管理随需求而定的公共交通管理公共交通安全电子付款服务电子付款服务商用车辆电子通行自动路边安全检查车上安全监视商用车辆运行商用车辆行政过程危险物品事故处理商用车辆管理紧急处理

13、紧急通知和个人安全紧急车辆管理ITS基本系统：ITS子系统：紧急车辆管理纵向碰撞避免横向碰撞避免道路交叉口碰撞避免碰撞避免中的视力提高安全准备碰撞前的紧急安排自动公路系统表2-1 ITS主要用户服务功能应用状况而今，美国的智能交通系统的普及率已经达到85%以上，甚至有些地区已经达到了90%以上，比如洛杉矶、纽约等，并且相关技术也较为先进6。在美国交通系统，其中能占到ITS智能交通40%的应用主要在车辆的安全方面，再次ETC以及电子收费等相关的设施也站到了占到了差不多20%，最后公路车辆的管理技术和交通车辆、船舶、航空的定位导航系统也占到了15%，最后的10%应用在了商业车辆管理系统7。投资美国

14、政府在1991年到1999年用在智能交通管理方面的投资非常大，每一年的资金预算差不多大约为350亿美元，这就可以看出美国对现代智能交通系统的重视程度。美国政府要求将智能交通系统的发展和建设纳入各级政府的基本投资计划之中，大部分资金由联邦、州和各级地方政府提供，也注重调动私营企业的投资积极性。2.2.2 日本ITS的发展现状在日本，对ITS的研究和应用也相对较早，早在1973年，由通产省开发的“汽车综合控制系统”被称为是日本最早的处理世界领先地位的智能交通系统。后面的十年里日本的智能交通系统有了很大的发展，就在1999年，“车辆信息与通信系统”这一ITS的雏形在日本东京地区正式运行。目前，日本的

15、智能交通系统研究和应用主要在一下三个方面进行：车辆信息及交通通信系统（VICS）、不停车收费系统（ETC）、先进道路支援系统（AHS）8。下面分别予以说明。车辆信息及交通通信系统目前，日本的车辆信息及交通通信系统在东京、长野等城市已经建立了它的智能交通系统，其中车辆已经超过了600万辆，而且飞速发展。不停车收费系统不停车收费系统是智能交通系统中很重要的组成部分，不停车收费系统的研究和开发占整个ITS系统的30%以上在日本，在1995年6月日本就开始组建不停车收费系统并于1996年3月完成。不停车收费系统的研究和应用减少了收费站的交接手续，而且大大的方便了民众，收费站的通行能力也大大提高。先进道

16、路支援系统从1994年，日本就开始以丰田公司为首的20多家家公司进行了自动高速公路AHS（无人驾驶系统）的研究与开发。通过车辆以及道路上的各种传感器掌握道路和周围车辆以及道路桥梁信息，利用车载装置和信息发布设施等将信息实时发送给驾驶员，并且进行危险的警告9。主要功能包括以下几部分：驾驶信息和道路信息提供，危险警告，辅助驾驶以及自动驾驶。2.2.3 欧洲ITS的发展1969年，欧共同体提出在成员国之间开展与交通控制有关的电子技术研究以及开发工作。1986年，欧洲19个国家的政府和企业世界开始了名为“EUREKA”的联合研究，主要是建立跨欧洲智能化的道路网络，包括了道路基础设施以及车辆的开发研究，

17、近年来，欧洲智能交通系统的研究工作主要包括两个计划：QAP和TEN。TAP的主要目的就是运用先进的计算机技术来提高现有交通设施的利用率。TEN计划是欧洲要实现多方式信息服务为目的的交通信息服务站10。下表2-2为欧洲ITS的发展历程表：年代ITS项目或其相关项目70年代中期ALI（德国）1985年Ali Scout （德国）1986年Autoguide（英国）1986年PROMETHEUS（由民间14家汽车公司组织）1988年DRIVE I（由EC联合组织开发，1991年结束）1991年ERTICO成立，统一协调全欧ITS的研究1992年DRIVE II（由EC联合组织开发，1994年结束）1

18、994年T-TAP（相当于DRIVE III，1998年结束）1998年启动KAREN项目2000年数字地图是智能交通领域许多技术和应用的基础平台2002年德国科隆市的城市交通管理与信息服务系统 表2-2 欧洲ITS的发展历程表2.2.4发达国家ITS的特点总结由以上美国、日本以及欧洲等智能交通系统的发展，本人通过分析得到美、日、欧等国家和地区的ITS 进程的一些特点：（一）、前期规划重中之重 在美国，政府和国会共同合作共同参与，汇聚了整个美国的不同力量，在1991年制订了综合陆上运输效率化法,并且成立了智能交通系统的领导以及协调机构，同时制定了美国20年智能交通系统的发展计划11；美国在19

19、95年3月，运输部门出版了国家智能交通系统项目规划，在这本书中很确切的提出了发展ITS智能交通系统的七个重要的领域还有二十九个系统服务功能，与此同时明确的提出了截止2005年的全年开发计划。（二）、制定相关规范和标准在发达国家的智能交通系统的发展过程中，制定相关的ITS规范与标准都落实的非常细致。在1993年，国际标准化组织成立了TC-204技术委员会，TC-204技术委员会的主要责任是制定一些标准。而在美国，九十年代初就已经建立了ITS的通信协议NTCIP，欧盟则在1990年标准化组织就已经着手布置CENTC278工作。（三）、增大智能交通系统的研发和工程的投资在发达国家的智能交通系统的发展

20、过程中，美国政府在19911997年每年的智能交通系统的资金投入在7年内的总和将近13亿美元。总计20年中美国用于智能交通系统规划总资金差不多超过了400多亿美元12；日本智能交通系统的主要经费来源是汽车服务行业的税收以及汽车相关的税收，日本政府部门在19951999年总共在发展智能交通系统发面投入大约3683.66亿日元用于研发和工程，其中大约90%的费用都用于智能交通系统的实施，只有占10%的费用用于智能交通系统的研发13。（四）、企业积极参与智能交通系统的投资建设 在现在智能交通系统的发展过程中，发达国家已经几乎将现代智能交通系统的投资和建设列入了各级政府部门的基本发展以及开发计划至中，

21、与此同时发达国家非常注重创建新的智能交通系统的建设的项目，同时更为方便支持、部署以及开发建设智能交通系统。在发展智能交通系统的投资当中很大一部分的是通过传统的方式，比如像公路信用基金等，由政府部门、州和各级地方政府提供，也注重调动私营企业发挥应有作用。（五）、根据自身情况选择不同发展策略在欧洲的智能交通系统的建设中把构建ITS基础平台放在了首位， 欧洲智能交通系统的发展规模和进程介于日本和美国之间。现在欧洲的智能交通系统的大部分应用方面是开发远程信息处理技术(Telematic)，远程信息处理技术的主要目的是在全欧洲计划建立专用交通(以道路交通为主)无线数据通信网15。这样就将ITS的功能和日

22、常交通系统的管理、以及道路导航和ETC电子收费等都通过Telematic联系起来，从而在全欧洲通过无线数据通信网共享资源。目前的主要开发先进的旅行信息系统(ATIS)、车辆控制系统(AVCS)、商业车辆运行系统(ACVO)、以及电子收费系统等方面。2.3 我国智能交通系统的发展现状智能交通系统（ITS）是未来交通系统的发展方向，它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。 HYPERLINK /news/list-466.html t _blan

23、k 交通拥堵问题一如当年人口增长过快问题、水资源短缺问题一样成为我们这颗星球上各国众多城市面临的棘手问题。2.3.1 我国城市的ITS发展现状在我国的智能交通系统领域，首都北京和广州的发展较早，并且走在了全国前列。下面对北京和广州的目前ITS系统现状做一简单介绍。北京市智能交通系统的发展现状 据相关报道，目前在北京市已经初步建成了4大类的智能交通系统，这四大类的系统主要包含了道路交通控制系统、公共交通指挥与调度系统、高速公路管理系统以及紧急事件管理，四大类系统总共包含约30个子系统，这30个子系统后分散在各交通管理和运营部门，对北京市的交通起到了很重要的作用。在最近几年来的发展，北京市的交通系

24、统有了很大的进步，主要有以下几点：实时监测智能交通系统在北京市的各个主要路段安装了无数了高清的摄像头，这些摄像头可以自动对过往车辆进行拍照统计，实时统计路段的车流量，同时在相关路段上发生交通事故或者出现道路拥堵以及各种意外交通事件时，实时监测系统会自动对发生的事件进行全程的录像和报警，第一时间确保为事件处理提供良好条件。道路信号协调控制系统在北京市的主城区的各个十字路口以及人流、车流密集地带，流量监测系统实时采集即时的车流系统，同时发送给相关信号接收设备上面，当指挥中心接到相关的车流信息后，指挥中心的计算机会自动计算将智能数据反馈给路口的信号灯，这样可以有效的提高道路的通行效率。智能奥运交通系

25、统在为2008年成功举办奥运会准备之前，北京市将智能交通系统列在新奥运的重要工作之中，为了防止奥运期间交通流畅，北京市在智能交通系统发面采取了很多措施，采用了自动报警、自动识别、公交优先的交通信号控制等系统。在奥运会期间，在各个道路上安装的无数台交通监测器等组成的交通系统实时监测系统，能够在事件发生的第一时间自动报警和全程录像工作。广州市的智能交通系统发展现状广州市全国首批智能交通示范城市之一的广州，智能交通系统构建包括广州市交通信息共用主平台、物流信息平台、路面交通状况监视与监测、静态交通管 理系统等智能交通系统的主框架。其中共用信息平台已初具规模，实现了羊城通系统、线网规划系统、出租车综合

26、管理平台、联网售票系统、96900呼叫中心等多个子系统的连接，可以完成数据的采集、分类和有效 HYPERLINK /res/News/Search?Keyword=LED%E8%B7%AF%E7%81%AF&System=%E5%8D%83%E5%AE%B6%E7%BD%91 o 存储 t _blank 存储、查询、订阅等相应的数据处理工作，实现了诸多的数据处理功能，提供了初步的交通数据服务功能。1.交通控制与指挥系统广州市建立了交通控制系统，大部分路口实现信号控制。还建立了设备先进的交通指挥中心，应用地理信息系统，以城市交通电子地图为基础，实时显示路网通行状况、设备工作状态、警力布置情况等各

27、类交通管理信息，并通过人工决策、计算机辅助决策与专家系统职能决策相结合，实现区域交通的协调指挥及快速反应。2.交通管理信息网络全市交管部门联网，广州市结合内环线和地铁建设，建成了城市主干光纤网。在各交通管理职能部门之间建起了主干 HYPERLINK /keyword/4G/ t _blank 4G、各主要节点2G带宽的千兆以太网络平台。在控制中心，采用 HYPERLINK /keyword/%E7%A3%81%E7%9B%98%E9%98%B5%E5%88%97/ t _blank 磁盘阵列建起了高可靠性的数据仓库，采用高性能的 HYPERLINK /keyword/%E5%B0%8F%E5%

28、9E%8B%E6%9C%BA/ t _blank 小型机处理各类交通管理业务，并应用Cluster技术实现对数据仓库的共享。3.路面交通状况监视与监测建立了闭路电视监视系统、电子警察(交通违章监摄管理系统)和路面车流监测系统。广深高速等也建立了闭路电视监视系统。其中广州的闭路电视 HYPERLINK /keyword/%E7%9B%91%E8%A7%86%E5%99%A8/ t _blank 监视器为87个，路面传感器为148个，基本覆盖了全市的主要路口。4.交通诱导与信息发布广州市建立了羊城交通广播电台，利用闭路电视监 HYPERLINK /keyword/%E8%A7%86%E5%9B%B

29、E/ t _blank 视图像和交 HYPERLINK / t _blank 通信息员的路面情况报告，每15分钟发布一次道路信息，对城市交通的诱导起到重要作用。交通台不仅具有重大的社会效益，而且还有较大的经济效益。广州市还利用闭路电视监视图像和交通台 HYPERLINK /keyword/%E5%8A%A8%E6%80%81%E4%BF%A1%E6%81%AF/ t _blank 动态信息 HYPERLINK /database/ t _blank 数据库成功地实现了基于电子地图和Internet的动态交通信息发布应用示范，开发了从数据采集到数据传输到Internet发布的整套软件系统。5.城

30、市道路不停车收费1997年开始在广州市实施全市路桥“一卡通”不停车收费推广工程。系统于1999年1月1日投入运行，到目前已开通不停车收费车道39条，面向社会发行电子标签约14000个，不停车收费车道累计车辆通过为20，000，000次。6.城市公共交通信息管理及城市间客运汽车跟踪在广州市公交公司应用了公共交通综合管理系统。该系统由 HYPERLINK /keyword/%E5%B1%80%E5%9F%9F%E7%BD%91/ t _blank 局域网和城市网组成，以中心数据库为核心，集成了公交 HYPERLINK / t _blank 企业常规管理的13个系统，使用VB开发工具建成一套技术先进

31、、功能完善、实时性强、操作方便的公共交通MIS系统。广深高速客运汽车进行了 HYPERLINK /keyword/GPS/ t _blank GPS跟踪应用示范。7.建立了货运信息管理平台集装箱货物信息管理应用于黄埔集装箱公司及码头使用。该系统通过电子报文的传输后交换、规划、组织和控制货物集散、配载、中转、储运等各个环节的信息流通，达到加快化货物流转速度，降低运输成本的目的。8.ITS的发展规划研究开展了“广州市 HYPERLINK /keyword/%E6%99%BA%E8%83%BD%E4%BA%A4%E9%80%9A/ t _blank 智能交通建设2010年发展规划研究”，由市交委、市

32、科委、市建委、市公安局等有关部门组成课题组，完成了广州市智能交通系统建设2010年发展规划的研究。目前，科技部正安排国家级ITS专家在此研究的基础上，编制广州市ITS体系机构，指导我市完成ITS2010年发展规划。2.3.2 我国智能交通系统的发展概况以及存在的问题1、1999年11月，国家科技部批准成立了国家智能交通系统工程技术研究中心。2、2000年3月，国家科技部组织全国交通运输领域专家组成专家组，起草了中国智能交通系统体系框架。3、2002年6月，“智能交通体系关键技术开发和示范工程”确定。目前，我国已经取得了包括智能导航技术、先进的交通管理系统（ATMS）等成果在内的一系列拥有自主知

33、识产权的智能交通技术新成果。我国的ITS应用环境与国外有很大不同，一方面,城市的不断扩张使智能交通设施的安装和使用都受到了一定的影响，比如，不断膨胀的城市规模与不断变化的路网结构使得城市道路基本信息缺乏完整性与准确性。主要存在以下问题：1、智能交通系统的应用必须适合我国国情 我国的ITS应用环境与国外有很大不同，一方面，城市的不断扩张使 HYPERLINK / t _blank 智能交通设施的安装和使用都受到了一定的影响，比如，不断膨胀的城市规模与不断变化的路网结构使得 HYPERLINK /news/list-1376.html t _blank 城市道路基本信息缺乏完整性与准确性。相比而言

34、,国外城市发展一般比较稳定,路网结构基本已经确定，只需应用新技术便可。而在我国,随着城市化进程的不断推进,大量人口涌入城市，加之私家车数量的不断增长,仅靠 HYPERLINK / t _blank 智能交通是不能完全解决交通问题的。另一方面，非机动车辆多，混合交通比较复杂、严重的特点也使得ITS的应用受到一定程度的影响。与国外ITS的应用情形不同,我国ITS专家们在开发ITS技术和研制ITS产品时,不仅要考虑机动车驾驶员的利益,还要兼顾步行者、 HYPERLINK /news/list-1258.html t _blank 自行车驾驶者等无车族的利益,使他们也感受到ITS所带来的好处。而且,由

35、于我国混合交通比较复杂、严重的特点,使得很多在国外应用良好的系统,如SCATS、SCOOT系统,引入中国后,不能很好地发挥其功效。因此,我们在引进国外技术时,一定要使其符合中国的具体特点,不能完全照搬照抄。2、 HYPERLINK /news/list-1289.html t _blank 信息化不等与智能化从信息采集、传输到信息处理、发布，毫无疑问，信息技术在ITS系统中扮演了一个十分重要的角色。因此，很多人认为，信息化就是ITS。其实不然，信息技术只是实现ITS系统功能的一种技术手段，我们应该将重点放在交通系统本身的需求以及由这种需求带来的功能要求上，从实际出发，发现问题，分析问题，从而提

36、出解决问题的方法和手段。智能交通系统能否发挥其作用，主要取决于其系统规划和设计的内涵。很多城市在实施ITS项目时,盲目购买大量先进设备，但这些设备却没有发挥其应有的作用，有时甚至成为一种摆设。究其原因，就在于在ITS系统规划和设计时没有从系统需求出发,误以为利用信息化技术就可以解决一切问题。当前，很多城市都在建设ITS共用信息平台这对于改善交通 HYPERLINK /news/list-1242.html t _blank 出行状况具有重要作用。但与此同时，也面临着由于信息过剩所带来的一系列问题例如,如果提供给决策者一个反映实质属性的信息，那么可以帮助决策者对下一步的行动做出正确的决策。如果提

37、供给他一个准确的信息，那么他正确决策的概率是100%；如果同时提供两个同类信息给这个决策者，他就要判断哪个信息是有用的信息,哪个是无用的信息，并要从两个信息中选择一个“真信息”，因此他正确决策的概率就减少了一半；如果同时提供给他10个同类信息,则判断正确的概率就降低到1/10。3、高公民交通素质、加强交通人才培养由于我国公民交通法规意识淡薄，在一定程度上阻碍了ITS的迅速发展。 在我国，行人过街不走人行横道、不看 HYPERLINK /news/list-1308.html t _blank 红绿灯等交通违规现象普遍存在，集体交通违规现象更加严重；另外，交通路权不清问题也比较严重。由于这些问题

38、的存在,即使智能交通系统搞得再好，交通参与者不遵守，也起不到应有的作用。 ITS是一门跨学科新兴的专业，综合了通信技术、计算机技术、交通管理等多学科知识。因此,培养高素质交通管理人员也势在必行。2.3.3 未来我国城市智能交通的发展趋势根据国家对智能交通系统未来的发展规划，对于城市智能交通系统的建设方面将继续加大资金投入、加速发展。首先将在50个左右的大城市推广交通信息服务平台建设，提供交通信息查询、交通诱导等服务；在200个以上的城市发展城市智能控制信号系统，形成智能化的交通指挥系统16；在100以上的大城市推进大城市公共交通区域调度和相应的系统的建设，加大电子化票务的建设与应用。第三章 “

39、云计算”技术3.1 “云计算”技术“云计算”技术（cloud computing）是分布式计算技术的一种，它是采用面向服务架构(SOA)。按照交付模式，“云计算”包括以下三种：1、 HYPERLINK /NewPindao.aspx?ProductTypeID=2006062410571100596 o 基础设施 t _blank 基本设备的服务；2、基于平台的服务；3、软件的服务。现代“云计算”的主要技术包括：“云计算”的编程模型、庞大数据存储技术、数据管理技术、虚拟化技术和平台管理技术。“云计算”将软件和硬件资源都进行抽象，通过互联网以服务的形式进行发展。相对比较狭义的“云计算”主要是指一

40、些信息技术的使用模式，而广义的“云计算”是指计算机服务的交付以及使用，主要包括这两项服务在更广泛的意义上。3.2 智能交通中的“云计算”3.2.1 交 HYPERLINK /NewPindao.aspx?ProductTypeID=2006060621173300025 o 通信 t _blank 通信息云现代 HYPERLINK / o 智能交通 t _blank 智能交通系统包含若干个子系统，通常情况下，这些交通基础设备和服务是具有一定层次性的，通过分析处理这些不同的层，就可以得到交通系统计算处理层，该层次能够用来设计和计算交通系统。我们可运用云计算服务提供商提供的服务将该计算层进行加工，

41、就可以为广大乘客进行支持，基于交通信息云的这种服务应该属于“云计算”的一种模式17。由“云计算”系统和交 HYPERLINK /NewPindao.aspx?ProductTypeID=2006060621173300025 o 通信 t _blank 通信息的云服务组成的信息就是通常所说的交 HYPERLINK /NewPindao.aspx?ProductTypeID=2006060621173300025 o 通信 t _blank 通信息云，交通运信息是将海量的交通信息，比如各种移动设备，比如WIFI等信息通过采集、处理后存储到云服务网络上进而构成了所谓的交通信息云。3.2.2 交 H

42、YPERLINK /NewPindao.aspx?ProductTypeID=2006060621173300025 o 通信 t _blank 通信息云计算模式在比较广泛的意义上来说，智能交 HYPERLINK /NewPindao.aspx?ProductTypeID=2006060621173300025 o 通信 t _blank 通信息云是将云计算的技术运用在交通运输工程行业的一种数据处理手段，这是目前基于现代化的计算机技术以及无线通讯等技术的创新产物。下面从智能交 HYPERLINK /NewPindao.aspx?ProductTypeID=2006060621173300025

43、 o 通信 t _blank 通信息云的逻辑架构以及组织架构这两个方面进行说明分析。（1）交通信息云的逻辑架构目前交通信息云的建设已经进入了白热化的阶段，在世界的发达国家里面有很大一部分已经发展的相当好了，而且只能交通的发展为交通行业提供了很大的帮助，解决了以前很难解决的问题，它现在的主要作用有：为交 HYPERLINK /NewPindao.aspx?ProductTypeID=2006060621173300025 o 通信 t _blank 通信息发布、 HYPERLINK /NewPindao.aspx?ProductTypeID=2006062410571100596 o 基础设施

44、t _blank 基础设施建设、交通事故信息、交通企业增值服务、交通指挥等提供一些决策支持以及交通仿真模型等等。交通信息云的逻辑构架就是在硬件设备资源层和虚拟化层的基础上提供了虚拟机这样一个平台，虚拟机的应用就可以组成虚拟机应用系统，应用系统就可以构成LaaS云18。（2）交 HYPERLINK /NewPindao.aspx?ProductTypeID=2006060621173300025 o 通信 t _blank 通信息云的组织架构现代化的智能交通系统平台它整合了交通管理单位以及交通运营企业和广大的用户，将上述三者联系在了一起，交通信息云把交 HYPERLINK /NewPindao.

45、aspx?ProductTypeID=2006060621173300025 o 通信 t _blank 通信息云的基础架构提选择。3.3 “云计算”应用在交 HYPERLINK /NewPindao.aspx?ProductTypeID=2006060621173300025 o 通信 t _blank 通信息处理3.3.1 基于 HYPERLINK /NewPindao.aspx?ProductTypeID=2006060621174200026 o GPS t _blank GPS的浮动车交 HYPERLINK /NewPindao.aspx?ProductTypeID=20060606

46、21173300025 o 通信 t _blank 通信息云一般地，浮动车是现代具有无线 HYPERLINK /NewPindao.aspx?ProductTypeID=2006060621173300025 o 通信 t _blank 通信功能以及具有定位系统功能的车辆。浮动车辆的系统一般由三个部分组成：车载硬件设备、无线 HYPERLINK /NewPindao.aspx?ProductTypeID=2006060621173300025 o 通信 t _blank 通信网络以及数据处理中心。浮动车通过无线传输网络发送给数据处理中心进行数据的存储和预处理，到地图上，以及行驶时间和行车速度等

47、道路参数。3.3.2最优路径诱导服务交通诱导服务是云计算技术在 HYPERLINK / o 智能交通 t _blank 智能交通中的另一个重要应用。该服务以交通数据为基础，数据中心在对人、车、路等综合交通影响因素的处理分析和融合，快速判断出路况后，通过广播、电子地图、实时手机短讯、车载终端等媒介将信息发布给广大的道路使用者，为其提供最优路径引导信息和各类实时交 HYPERLINK /NewPindao.aspx?ProductTypeID=2006060621173300025 o 通信 t _blank 通信息帮助服务，便于驾驶员提前改变行车路线，避开交通拥堵、事故路段，提高通行效率和安全。

48、3.3.3 物流监控与跟踪系统显然，智能交通系统肯定是未来交通的发展方向，现代交通系统将先进的科学技术运用于整个地面以及空中交通系统，进而系统的建立一种非常精准、高效、实时的全自动化综合交通运输管理系统，其主要的组成技术有：计算机技术、通信技术、数据传输技术、自动控制技术、传感技术等。其中信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用成为了其主要的特点，使得整个交通管理达到了智能化的水平。第四章 基于“云计算”的ITS系统设计本文第三章介绍智能交通系统中的“云计算”，分别从交通信息云的逻辑架构和交 HYPERLINK /NewPindao.aspx?ProductTypeID=20060606211

49、73300025 o 通信 t _blank 通信息云的组织架构两方面进行了阐述，下面对基于“云计算”智能交通系统的核心子系统先进出行信息系统进行需求分析，并对先进出行信息系统从逻辑构架和组织构架两方面结合智能交通云进行阐述，其余系统与ITS系统设计模式差不多，所以将不再细述。4.1 ITS先进出行信息系统先进出行信息系统由现代电子通信信息及网络传输技术，提供用路人必要的声音、文字、图像等视觉信息，使其能于使用的交通工具内、家中或办公室、各类车站场所，快速且方便地取得所需的交通信息，作为用路需求及交通工具与行驶或行走路线选择参考，以顺利到达目的地。这些部分包含图文信息可变电子广告牌(Chang

50、eable Messenger Sign System)、速限可变标志板(Changeable Speed Limit Sign Board，CSLSB)、雾(风或雨)警示标志 (Fog(Wind or Rain) Sign，FS)、多功能警示标志(Multi-function Alarm Sign，MAS)匝道仪控号志(Ramp Metering Signal，RMS)及旅行时间显示板(Travel Time Sign，TTS)，以及现代动态GPS导航系统等，共约六种电子显示广告牌以及现代实时路况导航信息提供用路人预告或警告讯息服务。另外ITS在ITS内还有相关服务，路况广播、卫星定位系统(

51、GPS)、地理位置系统(GIS)、显示路线引导系统和无线电通信(Wireless Communications)、实时路况报导等整体数字与非数字服务。这些ITS服务信息则是来自于智能交通ITS系统内的闭路电视监视系统(CCTV)实时影像及交通信息收集系统(Traffic Data Gathering System，TDGS)，这些系统也是通过包含车辆侦测器、风力、雨量及浓雾侦测器等子系统收集的信息计算结果所得20。它可以向路人提供如路径导引、旅客服务信息、驾驶信息、行前规划信息、运输机具订位讯息及车辆停车信息等服务。第一代系统称为出行者信息系统（Traveler Information Sys

52、tem, TIS），是在20世纪60年代末70年代初出现的计算机技术和交通监控系统的基础上发展起来的。最初的将通信技术进行信息发布。用于提高路网局部的通行能力，如严重拥挤的干道与干道的交叉口，或者由特别事件和交通事故引起阻塞的部分路口与路段等。发布手段：可变信息标志。特点：VMS和HAR是单向的通讯系统，用来向车辆传递通用出行信息，由出行者个人对信息进行筛选，选择出对其有用的信息（如果有的话）。目前VMS仍是发布交通信息的重要手段。第二代系统称为先进的出行者信息系统（Advanced Traveler Information System, ITS），它采用信息采集、传输、处理和发布方面的最新

53、技术成果。特点：个性化的出行帮助成为可能；ITS着眼于提供出行者想要的信息，因而可以大大减少出行者对信息进行筛选的工作量（如装有车载机的车辆可以进行出行起终点的输入，然后查询和选择路线，其中路线的提供是出行者信息系统根据当前实时的道路信息进行计算的最短路径）21。4.2 基于“云计算”ITS系统需求分析本文基于“云计算”的ITS系统主要能够实现以下功能：1、电子显示广告牌提供用路人预告或警告讯息服务。2、路况广播、卫星定位系统(GPS)、地理位置系统(GIS)、显示路线引导系统和无线电通信(Wireless Communications)、实时路况报导等整体数字与非数字服务。基于“云计算”的I

54、TS系统的主要特点就是将所有终端的服务包括电子显示广告牌、卫星导航等都放在“云”端进行信息处理，利用了现代信息处理手段，而且让每一个用户既是信息的使用者，也同时是信息的提供者，将两者有机的联系在一起。其次，基于“云计算”的ITS系统，很多信息是在交通系统中获得。不仅是静态路径诱导从路侧发展到了车上，而且动态路径诱导系统也已经有了很大的进展。局部决定的动态车载路径诱导系统己经被市场广泛接受，而一些国家正在研究中心决定的动态车载路径诱导系统。日本关于车载路径诱导系统的市场增长速度在世界上是最快的22。如 1996年，日本车载路径诱导系统的市场规模是180万套，美国是1万套，而整个欧洲是2万套。至1

55、999年6月末，日本已有424万辆车配备了车载导航器。停车场可利用性诱导是ITS的另一个重要功能。在没有停车场可利用性诱导系统的一些大城市的中心区，为了寻找一个停车空位，驾驶员往往要花费半个小时，他们为寻找停车场的行车里程高达在城市的总行车里程的1 /4。因而停车场可利用性诱导系统可大大减少这种无谓的交通量和随之产生的环境污染。世界第一个停车场可利用性诱导系统是在德国的Aachen引入的。至1990年世界上就有50个这种系统投入运营。数字地图数据库是许多ITS的关键部分。但支持路径诱导的电子数据地图太昂贵，所以尚不能在所有的城市应用。但是于1997年底，发达国家的主要城市使用的路径诱导系统就都

56、利用了电子数据地图。数字地图数据库工作开展得最好的是日本。日本数字道路地图协会( JDRMA)于1988年成立。它建立了数据库标准并开发了数字道路地图(DRM)数据库。JDRMA最初使用1:50 000的地图，后来改用1:25 000的地图，这样可提供更详细、更精确的地理信息。到1995年3月，基于1:25 000的DRM数据库覆盖了整个日本。传统的ITS信息系统通过道路交通标志、交通广播台、电视报刊新闻等形式为旅行者提供旅行信息，这些信息多是静态的。虽然也有些动态信息(如交通台给予的道路交通信息，电视台发布的车票预售信息)，但其实时性比较差。ITS中的旅行者信息系统运用先进的计算机技术、通信

57、技术，便可在多种场合对各方向出行的车辆进行实时的了解，与传统的ITS信息系统相比，基于云计算的ITS系统的优势主要体现在以下几个方面。4.2.1信息的视觉化随着现代计算机技术的快速发展，特别是硬件资源和性能增长成本下降使得智能交通系统信息的视觉化大大提高。基于“云计算”的智能交通系统除了使用一般的电话咨询和无线电广播等手段发布交通信息外，一般还用用Internet网页、交互电视、车载单元显示屏和各种VMS来发布信息。例如，美国1996年亚特兰大夏季奥运会期间使用的“亚特兰大旅行者信息陈列窗(SHOWCASE)”项目，将100个车载设备及250个个人通讯设备分配给外来用户，在CrownPlaza

58、饭店的300个房间内设有交互电视，以及用ITS互联网网页来提供相关的旅行信息，向旅客显示了其最优越的ITS技术。4.2.2双向通信技术的广泛应用较以前的智能交通系统以及ATMS系统它们的通信方式主要以单向通信为主，由交通管理中心向“端”发送单向信息，“端”不能向交通管理中心发送信息比如说交通广播、电视以及VMS等向用户发送信息。而现代化的基于“云计算”的智能交通系统中，双向通信已经成为可能，并且应用已经初具规模，这样交通管理中心不仅可以向用户发送即时交通信息，而且路人以及各种交通设施以及车载导航也可以把道路信息发送给交通管理中心。双向通信在交通系统的发展使得路人能获得面向大众的旅行信息成为可能

59、，而且能获得他个人需要的特殊信息并提出特殊的服务请求。当前主要的双向通信交通系统有无线寻呼系统、移动通信系统以及红外线信标等。GSM是欧洲提倡且应用广泛的一种通信方式。有60多个国家的90个团体接受GSM。由于有世界广泛的基础，GSM成为第一个国际性数字蜂窝移动无线电通信标准，这样保证了它的跨地区的功能。现存的广域欧洲GSM网络的使用使得建立一个专用于ITS的额外的通信设施(如雷达天线或信标)没有必要。IntraGSM是一个泛欧的GSM和基于GPS的集成系统，由德国商业财团开发23。IntraGSM针对动态路径诱导、紧急服务、停车位信息、车辆自动定位等，提供了一个国际性的相容平台。IntraG

60、SM所采用的技术途径为所有的处理提供了时间、空间上的完全分离性。这一特性使我们可以获得高度的安全性和进行复杂的密码鉴别处理。4.2.3信息的实时性不断提高随着汽车电子的不断发展，车载导航系统越来越多地装车上市。采用GPS信号和车载传感器数据的导航系统仍然是中国车载导航设备的主流。不过，支持实时交通信息的车载导航系统在欧美和日本已经有超过10年的历史了。所谓实时交通信息，这里是指通过广播、网络等设备无线发送的路况信息，有时也包括停车场空位等在内的其它交通信息。这些信息具有实时性的特点，就象驾驶员开车时收听交通信息广播电台一样，驾驶员可以根据收听到的路段拥堵和畅通状况，及时选择适当的行车路线到达目