长安大学ITS-PPT-全部

第一章ITS的研究背景ITS的定义ITS的社会经济效益各国ITS的发展及研究内容ITS的体系框架1.世界各国都面临着以下交通问题：交通拥挤**交通安全**运行效率低，空气污染严重，能源短缺，五大交通问题互相影响、互相制约。2.大力发展ITS的推动因素：日益凸显的交通问题；有限的道路资源；控制车辆增加，治标不治本；巨大的经济效益和商机；强有力的新理论、新技术为其提供了有力的技术保障；提高国际竞争力，减少交通损失3.智能运输系统：（IntelligentTransportationSystems,ITS）就是通过对关键基础理论模型的研究，从而将信息技术、通信技术、电子控制技术和集成技术等有效得应用于交通运输系统，从而建立起大范围内发挥作用的实时、准确、高效的交通运输管理系统。4.ITS的智能体现：交通基础设施的智能化；交通工具的智能化；安全避撞、路径引导；交通系统的智能化、信息化和一体化；交管中心对道路和车辆状态的实施监控、及时处理事故，保证道路畅通；交通要素信息可以为交通系统的提供者、维护者及使用者共享；道路、车辆驾驶、乘客服务和系统管理的一体化。智能交通系统的本质是信息共享、系统集成、技术融合和综合服务，是各种高新技术在交通控制领域的应用。5.智能交通系统应用的社会经济效益:减少交通拥挤和行车延误。；信息服务可使路网负荷均衡；事故迅速通报和现场的迅速清理；智能的高速公路匝道和交通信号系统；减少交通事故的发生率、死亡率。产业发展和就业机会增加。能源消耗量减少，污染程度降低。在经济、社会、环境、技术等方面改善。6.ITS体系框架产生背景复杂性：众多子系统、大量不同用户、变化的技术手段、交通信息和需求。子系统是分散、孤立的，扩展性差（因建设周期长）。系统功能无法满足新要求。7.ITS体系框架是未来ITS的发展规划、纲领性的指导文件、清晰定义各组成数据交换的内容和接口，可以保证ITS各阶段的建设内容的有效集成、各组成ITS的信息如何互通和共享。ITS建设对协调性、整体性要求更高，难点在于：跨行业特点，需在复杂的行业间协调。技术领域广，需各类技术人员共同协作。技术上相互接口，区域间相互协调。支持应用研究和技术转移。保证ITS技术和用户服务安全可靠，价格低廉。8.ITS体系框架组成：用户服务：用户需求；逻辑框架：ITS功能、数据流；物理框架：实体化和模型化ITS功能；通信体系框架：信息交换机制；标准化：服务于整合；费用效益分析评价：效益分析、风险评估；实施措施及策略9.ITS体系框架的意义（课本为准）宏观指导性和纲领性技术文件为ITS建设提供依据和指导，保证合理性和科学性。保证ITS的全面兼容保证ITS的可持续发展提供开放市场公开市场环境，降低制造商风险。10.美国智能交通系统主要包括：先进的交通管理系统（ATMS）；；先进的出行者信息系统（ATIS）；先进的公共交通系统（APTS）；先进的乡村运输系统（ARTS）；商业车辆运营（CVO）；先进的车辆控制和安全系统（AVCSS）；自动公路系统（AHS）11.中国ITS体系结构构成：用户服务：系统提供何种服务。逻辑体系结构：对服务进行功能分解并对逻辑功能进行组织。物理体系结构：提出物理实体落实逻辑功能，以具体提供服务。用户主体：被服务对象，明确了服务中的一方。服务主体：提供服务方，明确服务中的另一方。通信体系结构标准化工作费用效益分析评价实施措施及策略思考题：智能交通系统在什么背景下产生?美国、日本和欧洲的ITS是如何推进的？从美国、日本和欧洲的研究内容来看，你认为哪些有借鉴价值？陕西省西安市ITS主要有哪些研究内容，要解决什么问题，最终的理想目标是什么？第三章定位与通信系统1.卫星定位发展的三个阶段：卫星三角测量、卫星多普勒定位测量、全球卫星定位测量。2.定位系统:GPS单独定位；GLONASS单独定位；Galileo卫星定位；北斗星卫星导航；GSM定位；惯性导航(INS)、航位推算(DR)组合定位：GPS/GLONASS组合定位；GPS/DRS组合定位；GPS/INS组合定位；3.美国GPS卫星导航系统GPS定位系统介绍GPS定位系统的构成GPS定位系统的工作原理GPS定位系统的优点GPS定位系统的缺点目前常用的改进方法4.美国GPS卫星导航系统介绍:英文全称为GlobalPositioningSystem（GPS）——全球定位系统。数量：由24颗卫星组成：其分布和外观如图。轨道：高度约20200公里，分布在六条升交点互隔60度的轨道面上；精度：约为10米；用途：军民两用；进展：1993年全部建成，正在实验第二代卫星系统，计划发射20颗卫星，定位精度将达1毫米。5.美国GPS卫星导航系统的构成:GPS由以下三个部分组成：空间卫星系统：由24颗卫星组成。监控系统：一个主控站，三个注入站和五个监控站。用户接收系统：天线单元和接收单元两大部分。监控站是为主控站提供观测数据，用GPS信号接收机测量每颗可见卫星的伪距和距离差，采集气象要素等数据，并将它们发送给主控站。主控站:收集各监测站测得的距离和距离差、卫星时钟和工作状况等数据；时钟改正，状态数据以及信号的大气传播改正，并传送到注入站；监控整个地面监控系统是否工作正常；调度备用卫星替代失效的工作卫星，“拉回”偏离轨道的卫星。6.美国GPS卫星导航系统的工作原理:GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到（由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR）：当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。GPS系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。C/A码频率1.023MHz,重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于300m；P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0.1微秒，相当于30m。）7.O、O1和O2成一条直线时O、O1和O2成一条直线时结论：三点不在一条直线上时，两颗卫星可实现二维定位。二维坐标定位(x-x1)2+(y-y1)2=R12=(C*(t-t1))2(x-x2)2+(y-y2)2=R22=(C*(t-t2))2二维坐标定位(x-x1)2+(y-y1)2=(C*((t’+δt)-(t1+δt1)))2(x-x2)2+(y-y2)2=(C*((t’+δt)-(t2+δt2)))2结论：空间的一点需观测到4颗卫星信号才能实现三维定位。8.美国GPS卫星导航系统的优点:1、全球连续定位系统能为全球任何地点或近地用户提供连续的全球导航服务。2、定位精度高系统能为各种用户提供七维导航信息，即三维定位装置信息、三维速度信息和（一维）精确的时间信息。GPS的精度可达到10米以内，目前开放的民用精度只有30米。3、全球覆盖率高（高达98%）4、接近实时定位该系统所需的定位时间极短，从开机冷启动到捕获到卫星，直到精确定位，最多只需30s，而每次定位的刷新时间只需1或0.5秒。5、操作简单GPS接收机的自动化程度很高易于操作，且质量轻、体积小，易于携带和搬运。9.美国GPS卫星导航系统的缺点及其改进:1.信号被动中断。GPS是一种无线电卫星导航系统，需要对卫星有直接观测性在城市高楼区、林荫道、涵洞等地方容易导致信号中断，墙体或山的侧面的多路径效应均易造成信号中断。2.人为中断。3.精度易受到以下因素的影响：电离层延迟、对流层延迟、SA的影响、星历误差、地球自转等。差分GPS技术。10.差分GPS误差矫正原理:当接收机和卫星时钟同步后，由于电离层对流层SA影响星历误差地球自转接收机误差使得接收机测得的伪距ρi不等于真实距离Ri11.差分GPS技术工作原理：在一个已经精确定位的已知点作为差分基准点，在此点上安装GPS接收机，连续接收GPS信号，通过处理再与已知的精确位置作比较，不断确定当前误差，然后把他通过通讯链传至该地区的所有GPS用户，以修正它们的定位解。实现DGPS的方法有多种：位置差分法、伪距差分法、载波相位差分法12.差分GPS误差矫正原理:ρi=Ri+C(δtpR-δtsv)+dρp+dρpion+dρtrop+dMp+VP接收机时钟偏差——————接收机卫星时钟偏差卫星卫星星历误差（包括卫星电离层对流层多径效应接收机误差—————————接收机13.位置差分GPS误差矫正原理:步1：基准站误差误差、实测值、精确值步2：传递误差修正值、误差、实测值步3：考虑修正时的瞬时变化14.位置差分GPS误差矫正特点：简单、易行，适用于一切GPS接收机。基准站坐标精确。保证观测的是同一组卫星。需进行坐标换算。用户和基准站间的距离在100km以内。15.伪距差分GPS误差矫正原理：16.伪码差分法：发送改正的内容是：伪码信息。要求：基准站的坐标精确测量、用户和基准站间的距离在100km以内。优点：基准站能提供可见的所有卫星的修正值，伪码修正值不需要换算成当地坐标因而精度高。缺点：可任意选择基准站能观测到的卫星中的4颗。17.载波相位差分原理：由基准站通过数据链实时将其载波观测量及站坐标信息一同传送给用户站。用户接收站GPS卫星的载波相位与来自基准站的载波相位，并组成相位差分观测值进行实时处理，能实时提供观测点的三维坐标，并达到厘米级的高精度。与伪距差分原理类似：传递载波相位18.俄罗斯GLONASS卫星导航系统GLONASS定位系统介绍GLONASS定位系统的构成GLONASS定位系统的工作原理GLONASS和GPS的差异19.俄罗斯GLONASS卫星导航系统介绍英文全称为GlobalNavyNavigationSatelliteSystem（GLONASS）——全球海军导航卫星系统。数量：由24颗卫星组成，其中工作卫星21颗，在轨备用卫星3颗。轨道：3个轨道面互成120°夹角，每个轨道上均匀分布8颗卫星，轨道高度约19100km，轨道偏心率为0.01，轨道倾角为64.8°；精度：约为10米；用途：军民两用；耗资：30亿美元数据信息：连续、快速定时的三维坐标、三维速度和时间信息。卫星简介：GLONASS卫星由质子号运载火箭一箭三星发射入轨，卫星采用三轴稳定体制，整量质量1400kg，设计轨道寿命5年。所有GLONASS卫星均使用精密铯钟作为其频率基准。应用现状：20.Galileo卫星定位系统：Galileo卫星定位系统介绍Galileo卫星定位系统组成Galileo卫星定位系统工作原理Galileo卫星定位系统的优点和GPS、GLONASS的差异21.Galileo卫星定位系统介绍数量：30颗卫星组成，其中27颗卫星为工作卫星，3颗为候补。卫星：700公斤，功率1.6千瓦。卫星绕指向地球的轴线旋转，以使太阳阵总能面向太阳，从而最大限度地获取太阳能。卫星底面上的天线总是指向地球。卫星平台尺寸为2.7米×1.1米×1.2米，太阳翼翼展为13米。轨道：卫星高度为24126公里，位于3个倾角为56度的轨道平面内；精度：其水平定位精度优于10米，时间信号精度达到100纳秒。必要时，免费使用的信号精确度可达6米。用途：军民两用；21.Galileo卫星系统优点其覆盖面积将是ＧＰＳ系统的两倍；免费使用精度在10米左右，其地面定位误差不超过1米，精确度要比ＧＰＳ高5倍以上；伽利略系统使用多种频段工作，在民用领域比ＧＰＳ更经济、更透明、更开放。可与GPS、GLONASS兼容，实现组合定位。据估计，该系统将为欧盟创造每年经济收益达100亿欧元，仅出售航空和航海接收终端一项就可在2020年前实现150亿欧元的利润。Galileo定位精度更高，提供精度依次提高的信号：免费使用的信号（10米）、加密且交费使用信号、加密交费且精度更高信号。系统启动后一直存在启动费分摊和领导权（德国和意大利）等问题上存在利益纷争。预计2014年开始运作，目前完工时间待定。精度高：“伽利略”为地面用户提供3种信号：免费使用的信号、加密且需交费使用的信号、加密且需满足更高要求的信号。其精度依次提高，最高精度比GPS高10倍，即使是免费使用的信号精度也达到6米。兼容性好：它能够与美国的GPS、俄罗斯的GLONASS系统实现多系统内的相互兼容。伽利略的接收机可以采集各个系统的数据或者通过各个系统数据的组合来实现定位导航的要求。22.GPS、GLONASS和Galileo的差异23.中国北斗卫星系统自1983起，我国自行研制中国北斗卫星导航系统（BeiDouNavigationSatelliteSystem—BDS），其规划包括3个阶段：试验阶段（北斗一号）：2000年10月-12月（2）、2003、2007。性能和GPS相比差距甚大：覆盖面积少、地位精度20米，终端机需发送无线电信号，不适合军用，无法在高速移动平台上使用。BDS系统的3个阶段：试验阶段（北斗一号）北斗二号：共35颗卫星，定位精度10米、授时精度50纳秒、测速精度为0.2米/秒。2007、2009年发射前两颗卫星，截止2012年底发射了16颗（第一颗为试验星，第二颗失效，目前14颗提供服务）2013年12月27日，BDS发布了《北斗系统公开服务性能规范（1.0版）》和《北斗系统空间信号接口控制文件（2.0版）》两个系统文件，正式提供区域服务使用阶段：2020建成35颗卫星（比GPS多11颗）组网而成的全球卫星导航系统。中国北斗卫星定位系统进展2013年始，在9个示范区启动民用示范工程。2014年9月11日，BDS地基增强系统工程建设正式启动，将在2015年底前建成框架网和部分区域加密网基准站网络并投入运行，提供米级精度的定位服务2018年底前建成全国范围区域加密网基准站网络，提供米级、分米级、厘米级和后处理毫米级的高精度位置服务。是继GPS和GLONASS第三个成熟的卫星导航系统。24.“北斗一代”定位原理：步1：客户端向地面控制中心发送“定位请求”。步2：地面控制中心向两颗卫星发送“询问信号”。步3：两颗卫星向客户端广播“询问信号”。步4：客户端响应一颗卫星的“询问信号”，并向两个卫星同时发送“响应信号”。步5：两个卫星将“响应信号”发回地面控制中心。北斗一代定位原理北斗卫星导航定位系统的系统构成有：两颗地球静止轨道卫星、地面中心站、用户终端。双星有源定位以2颗在轨卫星的已知坐标为圆心，各以测定的卫星至用户终端的距离为半径，形成2个球面，用户终端将位于这2个球面交线的圆弧上。地面中心站配有电子高程地图，提供一个以地心为球心、以球心至地球表面高度为半径的非均匀球面。用数学方法求解圆弧与地球表面的交点即可获得用户的位置。

用户利用一代“北斗”定位的办法是这样的，首先是用户向地面中心站发出请求，地面中心站再发出信号，分别经两颗卫星反射传至用户，地面中心站通过计算两种途径所需时间即可完成定位。一代“北斗”与GPS系统不同，对所有用户位置的计算不是在卫星上进行，而是在地面中心站完成的。因此，地面中心站可以保留全部北斗用户的位置及时间信息，并负责整个系统的监控管理。

由于在定位时需要用户终端向定位卫星发送定位信号，由信号到达定位卫星时间的差值计算用户位置，所以被称为“有源定位”。25.“北斗”卫星导航系统优势：导航定位；报文通信；定时授时26.其它的定位方式:惯性定位、航位推算、GSM等27.航位推算系统（DR）:利用航向传感器（磁罗盘、角速度率陀螺、差动里程仪）测量航向，利用距离传感器（加速度计、里程仪和多普勒雷达）测量距离，进而推算待测点的位置。优点：信号不会中断缺点精度受传感器精度、数据采样频率影响容易产生累积误差28.定位与通信系统——惯性定位系统惯性定位导航，利用惯性元件来测量运载体本身的加速度，经过积分和运算得到速度和位置，对运动载体进行定位。组成：计算机、惯性测量装置和控制显示器惯性测量装置（如：加速度计和陀螺仪）。陀螺仪用来测量运载体的转动运动；加速度计用来测量运载体的平移运动的加速度。具有很好的隐蔽性：不依赖外界信息，也不向外界辐射能量，不易受到干扰。易产生累计误差；需要其它的辅助定位：GPS+INS；29.组合定位——航位推算系统（DR）DR+GPSINS+GPSGPS+GLONASS:仅仅利用GPS定位只能观测到5个卫星，而利用组合定位后可以同时观测到8颗卫星导航系统地理信息系统30.地理信息系统基本概念系统：为了实现某种目的，由一些元素，按照一定的法则或结构组织起来的一个集合体。信息：某种加工处理后的数据，它通常具有某种特定的意义。信息系统：信息系统(InformationSystem,IS)：基于计算机技术、网络互联技术、现代通讯技术和各种软件技术，各种理论和方法于一体，提供信息服务的人机系统。地理信息系统（GeographicalInformationSystem,GIS）是一种以采集、存储、管理、分析和描述地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。数据：与地理有关的各种数字，如：经纬度、方位角、气温和降水等等。和一般信息系统的区别一般信息系统只能存储、管理数据，不能将数据在空间上分布表现出来。地理信息系统能显示数据的空间分布，具有强大的空间查询、分析、模拟、统计和预测等功能。发展历程1963年，加拿大测量学家罗杰·汤姆林森博士首先提出GIS的概念，并建立了世界上第一个GIS——加拿大地理信息系统（CGIS），并于1967年投入使用，用于存储，分析和利用加拿大土地统计局的数据，确定加拿大农村土地能力。四个发展阶段我国GIS始于20世纪80年代。31.GIS(地理信息系统)组成硬件,软件;数据;人员;模型32.33.地理信息系统工作过程地理数据的输入地理数据输入：收集数据输入计算机中，对图形数据的输入常用方法就是扫描纸质地图后进行数字化处理。现成电子地图：Google地图、百度地图、E都市搜狗地图等。存储采用“分层”技术将地图中的不同要素存于不同“层”中，在将不同的“层”进行重叠，就形成不同主题的地图。34.地图匹配算法实例地图匹配——基本方法举例电子地图的路网数据以若干节点形式存在，节点间以直线近似进行位置匹配（投影）。每个节点处设一判断区，进入该区若无转角信号则认为尚未达路口，若有转角信号在更小判断区进行判断。驶出判断区后则按新直线上进行位置匹配。步骤A点出发至B点按直线匹配，B点投影到C。行至H点，如无转角信号，则投影匹配到D，若有转角信号将H点直接定位到E点。进入小判断区将E点记忆，至新定位点F出小判断区时，将E、F用光滑线连接。继续在F点以后的路线上进行直线匹配。35.通信系统——GSMGSM全名为：GlobalSystemforMobileCommunications，中文为全球移动通讯系统，俗称"全球通"，是一种起源于欧洲的移动通信技术标准，是第二代移动通信技术，其开发目的是让全球各地可以共同使用一个移动电话网络标准，让用户使用一部手机就能行遍全球。目前，中国移动、中国联通各拥有一个GSM网，为世界最大的移动通信网络。GSM系统包括GSM900：900MHz、GSM1800：1800MHz及GSM1900：1900MHz等几个频段。第三代移动通信技术（3rd-generation，3G），是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音及数据信息，速率一般在几百kbps以上。3G牌照的发放方式是：新中国移动获得TD－SCDMA牌照，新中国电信获得CDMA2000牌照，中国联通获得WCDMA牌照3G标准：它们分别是WCDMA（欧洲版）、CDMA2000（美国版）和TD-SCDMA（中国版）。也称为WCDMA，全称为WidebandCDMA，也称为CDMADirectSpread，意为宽频分码多重存取，这是基于GSM网发展出来的3G技术规范，是欧洲提出的宽带CDMA技术，它与日本提出的宽带CDMA技术基本相同，目前正在进一步融合。W-CDMA的支持者主要是以GSM系统为主的欧洲厂商，日本公司也或多或少参与其中，包括欧美的爱立信、阿尔卡特、诺基亚、朗讯、北电，以及日本的NTT、富士通、夏普等厂商。该标准提出了GSM(2G)-GPRS-EDGE-WCDMA(3G)的演进策略。这套系统能够架设在现有的GSM网络上，对于系统提供商而言可以较轻易地过渡。预计在GSM系统相当普及的亚洲，对这套新技术的接受度会相当高。因此W-CDMA具有先天的市场优势。

CDMA2000是由窄带CDMA(CDMAIS95)技术发展而来的宽带CDMA技术，也称为CDMAMulti-Carrier，它是由美国高通北美公司为主导提出，摩托罗拉、Lucent和后来加入的韩国三星都有参与，韩国现在成为该标准的主导者。这套系统是从窄频CDMAOne数字标准衍生出来的，可以从原有的CDMAOne结构直接升级到3G，建设成本低廉。但目前使用CDMA的地区只有日、韩和北美，所以CDMA2000的支持者不如W-CDMA多。不过CDMA2000的研发技术却是目前各标准中进度最快的，许多3G手机已经率先面世。该标准提出了从CDMAIS95(2G)-CDMA20001x-CDMA20003x(3G)的演进策略。CDMA20001x被称为2.5代移动通信技术。CDMA20003x与CDMA20001x的主要区别在于应用了多路载波技术，通过采用三载波使带宽提高。目前中国电信正在采用这一方案向3G过渡，并已建成了CDMAIS95网络。36通信系统——TD-SCDMA全称为TimeDivision-SynchronousCDMA(时分同步CDMA)，该标准是由中国大陆独自制定的3G标准，1999年6月29日，中国原邮电部电信科学技术研究院（大唐电信）向ITU提出，但技术发明始祖于西门子公司，TD-SCDMA具有辐射低的特点，被誉为绿色3G。该标准将智能无线、同步CDMA和软件无线电等当今国际领先技术融于其中，在频谱利用率、对业务支持具有灵活性、频率灵活性及成本等方面的独特优势。另外，由于中国内地庞大的市场，该标准受到各大主要电信设备厂商的重视，全球一半以上的设备厂商都宣布可以支持TD—SCDMA标准。该标准提出不经过2.5代的中间环节，直接向3G过渡，非常适用于GSM系统向3G升级。军用通信网也是TD-SCDMA的核心任务。37.GSM定位定义：通过移动通信网，获取移动用户的位置信息（经纬度）。然后提供相应服务的一种增值业务。GSM定位的前景：到2006年底，全球半数移动用户将同时成为位置服务用户。GSM定位的发展：1996年，美国联邦通信委员会（FCC）下达了指示，命令为无线电话服务的E911（紧急求援）服务必须能够定位呼叫者。这一指示分为两个阶段：第一阶段要求在1998年4月前定位精确度达到在几公里内；第二阶段要求在2001年10月前精确度到125米，并且成功率达到67％。这将惠及美国6000万的手机拥有者。目前，日本的定位服务也已经商业化，全国有72％的人能够获得定位业务。38.GSM定位的作用1．紧急救援移动的不确定性给人们的安全带来了一定的威胁。随着人类社会的不断进步，人们的活动范围越来越大，人们的行踪越来越难确定，这种不确定的流动，使人们的安全存在重大隐患。因此，危险情况下的紧急救援就显得尤为重要。如遇到交通事故或者野外事故等，要用移动求援时，在用户不知道自己位置的情况下，使用移动电话呼叫救援中心也无法明确用户的位置，救援中心仍然不能实施快速、有效的救援活动。显而易见，时间就是生命，在此情况下的定位业务将成功解决移动性所带来的安全方面的问题。2．亲友定位在人们给亲友及客户接通电话时，总是有意无意地询问亲友或客户的方位，例如，"你在哪里"、或"现在什么地方"之类的。在询问时，可能人们甚至没有意识到说这句话的目的，更将其看作为问候语。但从本质上已经清晰无疑地表明，人们对亲友或客户所在位置的强烈兴趣，从本质上实现着人类沟通层次的需要。3．跟踪导航在提供移动运营商提供（定位业务）之前，车辆跟踪导航信息的提供一般都是由传统的GPS完成。基于GSM的定位业务，只要为每一辆或每一艘需要导航和跟踪的车辆或船只安装一个移动台，通过移动运营商的GSM网络，完全解决了通讯覆盖问题。然后，通信网再为这些移动台提供位置信息，并将这些信息通过定位业务平台传输给调度中心，从而实现与GPS相当的定位精度。4．位置广告5．基于位置的计费6．随身黄页7．交通监控业务8．最佳路由业务39.目前基于GSM网获取位置信息主要有以下3种方法:1．COO（CellofOrigin）技术定位；于网络的实现方法；于手机的实现方法；2.E-OTD增强观测时差技术；3.A-GPS。40.A-GPS定位方法它的基本思想是通过在卫星信号接收效果较好的位置上设置若干参考GPS接收机，并利用GSM网把接收到的辅助GPS信号发给手机；同时配有GPS计算晶片的手机根据GSM网传来的GPS数据计算手机位置，这种方法将GPS与GSM网结合，实现一种精度高、定位快的方式--辅助GPS定位。综合考虑投入成本、对现网的改变、对手机的要求等因素，目前世界上基于GSM网实现无线定位的技术方案主要采用基于Cell-ID的定位技术，因为这种技术实现简单灵活，虽然存在精度不太高的缺点，但考虑到大多数服务定位精度要求并不需要太高的背景下，已经可以利用这种技术来实现许多位置服务。第七章先进的公共交通系统1.城市公共交通系统的研究内容公交系统优化与设计公交信息服务系统公交自动化调度系统研究公交管理信息系统服务水平评价研究公交信号优先系统快速公交系统BRT2.先进的公共交通运输系统APTS，AdvancedpublicTransportationSystems就是在公交网络分配、公交调度等关键基础理论研究的前提下，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等高新科技集成应用于公共交通系统，并通过建立公共交通智能化调度系统、公共交通信息服务系统、公交电子收费系统等，实现公共交通调度、运营、管理的信息化、现代化和智能化，为出行者提供更加安全、舒适、便捷的公共交通服务，从而吸引公交出行，缓解城市交通拥挤，有效解决城市交通问题，创造更大的社会和经济效益。理解：（1）应用领域：公共交通（2）英文翻译和缩写：AdvancedpublicTransportationSystems（3）系统组成主要包括：公交系统优化与设计、公交信息服务系统、公交自动化调度系统研究、公交管理信息系统服务水平评价研究、公交信号优先系统、快速公交系统。（4）服务对象：出行者、管理者和公交车辆。3.备注：1、出行者：动态/静态的公交信息，包括发车时刻、换乘信息、出行最佳路径、候车时间预测、车内拥挤程度、来车当前位置等等。2、管理者：动态监控、实时调度、科学管理3、公交车辆：通过传感器采集、并监控车辆运行状况4.各国的研究现状2.4我国电子站牌车载GPS车载视频监控系统公交专用道5.公交系统的优点污染小、能耗低、安全高、运量大、效率高、运输成本低；是解决大、中城市交通问题的最佳策略。6.城市公交系统发展的目标安全；（人生和财产）方便；（候车时间、公交站点位置、换乘次数）准时；舒适。（高质量服务——运行速度、平稳性、座位率）公共交通信息服务系统公交出行中转换成信息公交客流量预测信息行程时间预测信息公交车当前位置信息公交车内拥挤程度信息车辆临时变更的调度信息7.智能化调度系统传统调度方法：根据客流调查基础数据、时间、季节等，凭借调度人员的经验，规划客流高峰、平峰和低峰期，在各个时间段内，采用定点发车的方法调度车辆。车辆在始发和终点站由调度人员人工签发。智能化公交调度：根据实时客流信息和交通状态，在无人参与的情况下自动给出发车间隔和调度形式的一种调度方法。8公交调度功能车辆调度形式发车时刻发车间隔滞留时间实时指令：加速或减速运行9.车辆调度形式P222按车辆工作时间的长短与类型正班车、加班车、夜班车按车辆运行与停站方式全程车、区间车、快车、定班车、跨线车实时放车调度：根据需要，从起点开始空车运行多个站后，开始按站点次序依次停车的调度形式，以实现整个运营车辆的间隔的正常化和合理化。紧急情况实时调度：调度中心收到紧急信息后，针对当前车辆，实施前、后车的调速或放车调度。10.系统构成公交调度中心：包括信息服务系统、地理信息系统、大屏幕显示系统、协调调度系统和紧急情况处理系统等。分调度中心：包括车辆定位与调度系统和地理信息系统。车载移动站：DPGS定位，装于公交车。电子站牌：显示服务信息和下班车的到站情况等。公交信号优先系统11.公共交通管理中的新技术——公交优先策略加大投资、改善公共交通设施公交经营体制的改革公交专用道开展多层次服务：旅游专线、定制班线实施有吸引力的票价政策修建便捷的换乘站，并配套接驳工具（自行车和停车场）通过改善设施和管理，提高服务质量改造城市不合理的结构布局公交信号优先（绿灯延长、红灯早断、相位插入、跳跃相位、相位倒转、专用相位）12.步1：车辆到达上游检测，公交优先系统响应。P234步2：根据上、下游检测器估计交叉口的排队长度。步3：若公交通行信号为绿灯，判断公交是否可在当前相位通过交叉口，或需要至少等待一个信号周期才能通过交叉口。步4：若公交通行信号为红灯，判断公交是否可在即将达到的绿灯相位时间内通过交叉口，还是至少需要等待一个信号周期才能顺利通过。步5：公交到达下游公交站点的时间估计。步6：基于公交时刻表，判断公交车辆到站的时间偏离程度。步7：若偏离小，则不触发优先信号；若偏离大，则触发优先信号。步8：若触发优先信号，系统评估交叉口的运行状态（车辆和行人的延误和停车次数等参数），选择合适的信号优先策略：绿灯延长、绿灯提前、相位插入、相位倒转、相位跳跃等。13.所用技术——行程时间预测：1）移动平均法2）指数平滑法3）BP神经网络法4）广义回归神经网络法等等14.公共交通管理中的新技术——公交运营软件快速公交系统BRT15快速公交系统（BusRapitTransit,BRT）是利用现代化公交技术配合智能运输和运营管理，开辟公交专用道和建造新式公交车站，实施轨道交通式运营服务，达到轻轨服务水准的一种独特的城市客运系统。.16.四要素专用车道：公交专用路、公交专用道、公交和合乘车公用车道专用车辆：铰接式大容量、多车门、两边开门、低地板、舒适专用车站：检售票、防雨候车站、上下客、信息发布智能信息系统：公交优先、GPS定位、客流信息采集等17.车队管理是指，为了保证车队各项活动的正常运行和实现既定目标，对车队的相关活动进行组织管理。 车队管理具有如下意义：能够提高所属企业的效益；适应先进的车辆、路网18.职能计划职能：运行的基础和前提组织职能：运行的框架和保证指挥职能：强化计划的执行监督职能：考核运行的过程调节职能：修订、调整和完善19.车队规模的确定车队规模就是车队的用于经营、管理等职能活动的车辆的数量多少。车队规模大小的影响因素公交客运需求总量：指规划期城市居民出行需要乘坐公交的总人数。它与城市规模、人民生活水平、公交服务水平有关。公交乘客的周转量：指规划期服务区内各乘客被运送距离的总和。公交线路长度：指服务区内公交客运交通线路经过的道路中心线长度总和。它与线网密度有关。车辆营运周转速度：车辆在线路上来回一趟的平均速度。发车间隔：线路起点站到发车的时间间隔。车队规模的确定公交车辆生产率：人•距离线路长度、条数车辆的总数量发车间隔20.习题1．试陈述车队管理的职能。2．简单阐述智能化调度同传统调度方法的区别，以及其系统构成。3．详细分类阐述车辆调度形式。4.放车调度的含义是什么？如果某条公交运行线路上乘客稀少，是否应该实施放车调度？为什么。21.公共交通管理中的新技术——自动乘客计数器自动乘客计数器功能及时调整调度人员决策为实时乘客信息系统提供数据生成未来时刻表车队计划为乘客提供下班车位置计数器传感器：踏板垫和红外线第八章先进的交通管理系统——交通信号控制系统按控制范围分：点控、线控、面控点控：指每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。适用于相邻交叉口间距较远，或因各相位交通需求变动显著，其交叉口的独立控制比线控更有效的情况。线控：基本思路是希望车辆通过第一个交叉口后，按一定的车速行驶，达到以后各交叉口时就不再遇上红灯。但实际上，由于各车在路上行驶时车速不一，且随时有变化，交叉口又有左、右转弯车辆进出等因素的干扰，所以很难达到一路都是绿灯的要求，但使沿路车辆少遇几次红灯，减少大量车辆的停车次数和延误是可以做到的。线控方式的一个关键就是实行线控的各交叉口周期长相同。面控：某个区域中所有信号控制交叉口作为协调控制的对象，称为面控系统，或区域信号控制系统。按控制方法分：定时控制、感应控制和自适应控制定时控制：交叉口交通信号控制机均按事先设定的配时方案运行，也称为定周期控制。感应控制：在交叉口进口道上设置车辆检测器，信号灯配时方案可随检测器检测到的车流信息而随时改变的一种控制方式。自适应控制：把交通系统看成一个不确定系统，能够连续测量其状态，逐渐了解和掌握对象，把他们与希望的动态特性进行比较，并利用差值以改变系统的可调参数或产生一个控制，从而保证无论环境如何变化，均可使控制效果达到最优或次优的一种控制方式。实际就是带反馈。2.交通控制信号控制指的就是对交叉口的信号灯进行控制，交通控制参数：（1）信号相位：在信号控制交叉口，其每一种控制状态，即对各进口道不同方向所显示的不同灯色的组合。一般有2相位和多相位。（2）周期时长：各种灯色轮流显示一次所需的时间，即各种灯色显示时间之总和。（3）绿信比：一个信号相位的有效绿灯时长与周期时长之比。.（4）有效绿灯时长：由于信号在相位变换时不可避免地会造成时间的损失（如绿灯刚启亮时驾驶员的反应延迟，绿灯将要结束时驾驶员停车等候），实际用于车辆通行的那段时间才是有效绿灯时长。第九章高速公路交通事件管理系统1.授课内容：¾概述（公路分类）¾基本概念¾高速公路存在的交通问题分析¾高速公路交通事件管理系统2.国道是指具有全国性政治、经济意义的主要干线公路，包括重要的国际公路，国防公路、连接首都与各省、自治区、直辖市首府的公路，连接各大经济中心、港站枢纽、商品生产基地和战略要地的公路。国道中跨省的高速公路由交通部批准的专门机构负责修建、养护和管理。z省道是指具有全省（自治区、直辖市）政治、经济意义，并由省（自治区、直辖市）公路主管部门负责修建、养护和管理的的公路干线。z县道是指具有全县（县级市）政治、经济意义，连接县城和县内主要乡（镇）、主要商品生产和集散地的公路，以及不属于国道、省道的县际间公路。县道由县、市公路主管部门负责修建、养护和管理。z乡道是指主要为乡（镇）村经济、文化、行政服务的公路，以及不属于县道以上公路的乡与乡之间及乡与外部联络的公路。乡道由乡人民政府负责修建、养护和管理。z专用公路是指专供或主要供厂矿、林区、农场、油田、旅游区、军事要地等与外部联系的公路。专用公路由专用单位负责修建、养护和管理。也可委托当地公路部门修建、养护和管理。3.（1）高速公路为专供汽车分向分车道行驶并应全部控制出入的多车道公路。四车道高速公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量25000～55000辆。六车道为：45000～80000辆。八车道为：60000～100000辆。z（2）一级公路为供汽车分向分车道行驶并可根据需要控制出入的多车道公路。四车道一级公路应能适应将各种汽车折合成小客车的年平均日交通量15000～30000辆。六车道为25000～55000辆。z（3）二级公路为供汽车行驶的双车道公路。一般能适应每昼夜3000～7500辆中型载重汽车交通量。z（4）三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路。一般能适应每昼夜1000～4000辆中型载重汽车交通量。z（5）四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路。双车道四级公路能适应每昼夜中型载重汽车交通量1500辆以下。单车道四级公路为200辆以下。4.5.交通事件p128定义：指导致道路通行能力下降或交通需求不正常升高的非周期性发生的情况。z分类：可预测事件、不可预测事件。z影响：事件的持续时间将导致数倍的交通延误。6.7.交通事件管理z有效的事件管理：各部门协作，减少事件带来的影响。z交通事件管理的目的：使受到事件干扰的交通流恢复正常。z～～目标：在最短时间内完成事件管理的各项活动，减少事件的影响。8.分类：长发性和偶发性（1）长发性交通拥挤：某些特定位置或时期经常发生的拥挤现象。发生原因分析如下：¾运行因素1）交通需求超过通行能力；2）入口匝道或出口匝道通行不畅；3）收费站收费。¾几何因素各种因道路几何形状设计不足，如车道减少、标志短缺等，引起的拥挤现象。（2）偶发性交通拥挤：随机事件造成的偶然发生的拥挤现象。特点如下：¾不可预测性¾严重性¾不可避免性9.9.现场管理技术：了解现场管理的含义和主要目标。z交通事件管理技术：什么是交通事件管理；交通事件管理措施的分类。z事件清除技术：事件清除的含义和目标。10.习题1.交通事件通常如何分类？简述大致含义。2.详细阐述高速公路的定义和特征。3.交通事件管理的目的是“预测并消除交通事件的发生”吗？为什么。4.交通拥挤如何分类？试分别分析其发生的原因。5.简述交通事件管理的步骤及对应含义。第10章交通信息服务系统定义发展历程分类应用实例系统组成应用效果1.出行者信息——为出行者提供相关信息的系统。交通信息服务系统——收集相关的交通信息，并分析、传递、提供信息，从而在从起点到终点的出行过程中，向交通参与者提供实时帮助，使整个出行过程更加舒适、方便、高效。2.发展历程交通信息服务系统（即出行者信息系统）的发展可以分为两个阶段。出行者信息系统（TravelerInformationSystem，TIS）。20世纪70年代出现的。先进的出行者信息系统（AdvancedTravelerInformationSystem，ATIS）。采用多种新技术，可以为交通参与者提供多方式的实时交通信息和动态路径诱导功能。3.第一代交通信息的用户终端1、道路交通标志和标线警告标志禁令标志指示标志指路标志2、道路交通信息台利用调频广播、车载收音机，通过交通台，提供天气和交通道路状况信息。4.第二代出行者信息系统的用户终端车载路线诱导系统蜂窝电话有线电话有线电视大型显示屏互联网5.第二代交通信息服务系统的技术进步信息发布手段的视觉化。（增加了网络、车载显示屏和可变情报板发布信息。）无线电广播技术的更新。双向通信技术的广泛应用。信息时效性不断提高。信息的复杂程度日益增强。6.交通信息服务系统的分类按照获取信息的时间，交通信息服务系统可以分为：出行前信息服务系统行驶中驾驶员信息服务途中公共交通信息服务按照获取信息的内容，交通信息服务系统可以分为：路径诱导系统（个体）交通流诱导系统个性化信息服务系统车载路径诱导及导航系统停车场信息系统按照信息流的集成度和系统功能分配自动导航服务中心式单向通信导航服务中心式双向通信导航服务7.按照获取信息的时间，交通信息系统可以分为以下两类：（1）出行前信息系统出行前信息服务使出行者在出行前能通过多种媒体在任意出行的起点访问出行前信息服务系统，获取到出行路径、出行方式、出行时间、当前道路交通系统及公共交通系统等相关信息，为最佳出行计划提供辅助决策服务。（2）行驶中驾驶员信息系统通过视频或音频向驾驶员提供关于出行选择及车辆运行状态的准确信息以及道路情况信息和警告信息，以及向不熟悉地形的驾驶员提供路径向导的功能，从而保证驾驶的安全性，提高出行效率和出行的舒适性。8.按照获取信息的种类，交通信息系统可以分为以下四类：（1）个性化信息服务系统通过多种媒体以及个人便携装置接收和访问个性化信息服务系统，可以获取与出行有关的社会综合服务及设施的信息，俗称“黄页信息”。此类信息包括餐饮服务、停车场、汽车修理厂、医院、警察局等的地址、营业或办公时间。出行者在获知这些信息后，就能够制定合适的出行计划，选择合适的路径，从而减少多余的出行和因此造成的延误以及对交通系统的影响。（2）车载路径诱导及导航系统路径诱导及导航服务系统是利用先进的信息采集、处理和发布技术，以及通信、控制和电子技术，为驾驶员提供丰富的行驶信息，引导其行驶在系统优化后的最佳路径上，以此减少车辆在路网中的滞留时间，从而缓解交通压力、减少交通阻塞和延误。这种服务主要针对城市路网的个体车辆，诱导的方式一般采用车载装置的显示屏提供信息。3）交通流信息诱导系统交通流诱导系统是通过实时地采集和发送交通信息，适时地引导交通流量合理分布，从而达到高效率利用道路网络的一种主动交通控制方式。交通流诱导系统的正常工作依赖于其交通信息的准确性和及时性，其诱导的信息包括道路状况信息、气象信息、交通状况信息等。交通状况信息包括交通事件和交通流量、车道占有率、车速、行程时间等交通特性、交通事件和拥挤程度信息。在没有诱导的情况下，车辆在路网中的行驶路线只能是驾驶员凭经验选择，无法预先知道前方各路段和交叉口的交通状况。交通流诱导系统交通流诱导就是通过各种技术和手段来引导路网中的交通流在不拥挤的路段和交叉路口中运行。交通流诱导系统，也称为交通路线引导系统(TRGS，TrafficRouteGuidanceSystem)或车辆导航系统(VNS,VehicleNavigationSystem)，它是基于电子、计算机、网络和通信等现代技术，根据出行的起始点向驾驶员提供最优路径引导指令和丰富的实时交通信息，或通过获得的实时交通信息帮助驾驶员找到一条从出发点到目的地的最优路径的系统。交通流诱导以交通流预测和实时动态交通分配为基础，应用现代通信技术、电子技术、计算机技术等为路网上的出行者提供必要的交通信息，为其当前出行决策和路线选择提供信息参考，从而避免盲目出行造成的交通阻塞，达到路网畅通、高效运行的目的。这种情况下，交通流诱导的方式主要借助路边装置，例如路边的可变限速标志、可变情报板以及调频广播等，它面向的是路网上行驶的所有车辆。（4）停车场信息诱导系统停车场信息诱导系统就是要实时掌握所有停车场的停车信息，给停车者提供城市内停车场的位置与可利用车位情况，从而有利于驾驶员做出停车选择，减少迂回驾驶和由此产生的交通量和环境污染。9.ATIS开发和应用现状在ITS研究领域，以实现道路的“信息化”、“智能化”为目标的交通信息系统的开发与应用正以欧洲、美国、日本为中心迅速展开。同时众多其他国家和地区也纷纷参与投入力量开展研究活动，目前交通信息系统已成为世界规模的热点研究课题。下面介绍欧、美、日有代表的研究项目，特别着重介绍交通信息服务的服务内容。10国内外典型的交通信息服务系统——日本VICS系统.VICS系统，英文全称为：VehicleInformationCommunicationSystem（车辆信息通信系统）1991年，警察、邮政和建设联合开展研究工作。1996年春在东京圈（东京都、神奈川县、千叶县、琦玉县）的主要普通道路，首都高速道路、东名－名神高速道路全线开始导入该系统。在此之后，大阪府等8个地区的主要道路、高速道路也全线导入该系统。11.日本VICS提供的信息内容堵塞信息所需时间交通障碍信息交通管制信息停车场信息道路施工信息12.信息发布：将信息中心编辑、处理过的信息通过调频多重广播、电波信标、光信标提供给车载设备供驾乘人员使用。13.信息传输方式电波信标（高速公路）以电波作为媒介，信标设在路边提供道路出入口信息，车速车道及事故信息，公路休息站，停车场车位信息。光信标（干线路）以光（红外）作为媒介提供道路阻塞信息，道路施工，事故信息，停车场车位信息。调频广播车载收音，日本NHK台提供天气交通道路状况信息。14.VICS以三种不同的方式为不同的车载机实时提供道路交通信息。这三种形式为：1、文字显示型2、简易图形显示型3、地图显示型15文字显示型.在车载机的显示器上以文字形式显示VICS信息。通过文字提供时刻变化的道路交通信息以帮助驾驶员选择行驶路线16.简易图形显示型地图显示型ATIS的构成17.先进的交通信息系统(ATIS)实现信息流三要素信息采集、信息处理、信息传送和信息发布的集成。先进的交通信息服务系统主要由交通信息中心、通信网络和用户信息终端三大功能单元组成：18.目标（1）促进以实时准确的交通状态为基础的出行方式选择。（2）减少出行者在陌生地区出行的压力。（3）减少出行者个体在多方式出行中的出行时间和延误。（4）降低整个交通系统的出行时间和延误。（5）提高交通系统的总体效率，降低交通系统的总体成本；（6）减少碰撞危险和降低伤亡事故。19.作用先进的交通信息服务主要体现在：（1）多种交通方式的出行计划：提供区域范围的相关信息，帮助出行者选择、制定不同出行方式的出行计划。（2）咨询服务：可以提供包括事故警告、延误预告、当前交通状态下到达终点或换乘站预计时间等信息。（3）路径诱导服务：基于实时动态交通信息的诱导服务能够提供动态路径导航以及道路的行程时间等信息，可以帮助驾驶员选择最佳路线以躲避严重拥挤或其他不利的交通状况。（4）与相关系统接口：与交通管理系统的接口可以获得高速公路和城市干道交通信息、事故信息和道路信息；与公交管理系统接口可以获得公交信息，包括公交时刻表和公交车辆运营状态信息。20.ATIS的构成——交通信息中心交通信息中心是指为整个系统功能的实现提供数据处理、显示和接口功能，包括对道路交通运输数据和社会公众信息的采集、分类、加工和提供，以及当中涉及到的最优路线搜索等算法的实现。交通信息中心的交通运输信息数据库可能包括：①地理坐标数据库(数字地图)；②交通运作信息数据库；③公共运输信息数据库；④道路信息数据库等21.ATIS的构成——通讯网络、用户终端通讯网络是指在用户信息终端和交通信息中心之间提供的无线或有线双向数据传输。用户信息终端主要指的是车载信息和导航终端、各种道路交通信息的公众显示终端、包括个人电脑终端和手机等在内的个人信息终端以及公用信息亭等。22.ATIS的关键技术（1）交通信息预测根据已经掌握的交通信息，预测未来路网中有关信息，包括交通流量和行程时间的预测交通流量的预测主要根据交通流量的一般规律和现阶段交通流量的观测。路段行程时间预计则根据未来路网的流量分配和路网通行能力，预计路段的通行时间，为行驶路线的优化设计提供基础。（2）交通信息显示有利于出行的交通信息形成后，通过有效、直观的方式提供给出行者，使出行者能够很容易接收这些信息，又不带来更多的驾驶负荷，是交通信息显示要解决的问题。一方面根据人机工程学实现好的人机界面设计，人机交互功能易于实施；另一方面，信息本身要以一种清晰和直观的形式显示，使出行者不必花太多的精力来接收这些信息，以致影响驾驶。（3）动态交通分配动态交通分配是当前学术研究的热点。交通需求具有随时间变化的性质，这使得交通网络上的交通流具有动态特性。通常交通规划中采用的静态交通分配假定模型在一定的时间段内交通需求是常值，即交通流分布的形态是固定的，求出某一时间段内的最大交通流，从而作出满足该需求的规划以达到规划的目的。但是，在描述城市交通网络的拥挤特性，制定城市交通管理的措施或向出行者发布交通信息时，需要研究城市交通流的动态分布形态，因为它决定了交通拥挤发生的地点和拥挤程度。动态交通分配考虑交通需求随时间变化的特性，给出瞬时的交通流分布状态，因此可以用来分析交通的拥挤特性，对交通流实行最优控制，以及进行交通信息预测和路径诱导，从这个意义上来说，动态交通分配也是ITS的重要技术基础。（4）路径选择和优化动态路径诱导就是要为行驶在道路网中的车辆提供从当前位置到达目的地之间的最方便和快捷的路径，即所谓的“最短路”。这里“最短路”有两种理解上的含义：一种是基于已有道路基础上的行驶路程距离最短路，这种“最短路”根据已有路网结构和图论的知识便可以找到，而且是静态不变的；另一种是考虑了实时道路交通流状况的行驶时间最短路或路阻的最短路径。计算这种“最短路”有以下两个前提:一是由前面提到的动态交通分配得到交通流的实时分布情况，二是要建立一定的行驶时间函数或路阻函数，将交通流的分布状况或其他因素加入到行驶时间或路阻的计算当中，从而根据计算结果来选择“最短路”，并作为诱导路径提供给驾驶员。电子收费系统收费公路有哪些？电子收费的应用领域？收费的标准？1、收费公路：高速公路、城市拥挤、重要路段2、高速公路、停车场、路、桥、公交电子收费、隧道等等3、据距离、时段（高速公路）、车流密度（）、载重、车型、路段、违规等1.电子收费系统含义电子收费方式（ElectronicTollCollection,ETC）相对于人工收费而言，指收取过路费的全过程均由机器完成，操作人员不许直接介入，只需对设备进行管理、监督以及处理特别事件。它指利用电子计算机与通信技术，使驾驶员不需要停在收费站付费，以缓解因收费而造成的交通排队现象的技术，是收费方式的发展方向。2.四、HW电子收费系统的分类根据收费站和车辆间的通信方式分为：单向式电子收费：车载电子标签发射信号，收费站接收装置接受并读取信号。双向式电子收费：不仅可以无线读出车载电子标签的信息，而且可以无线写入信息到电子标签中。按收费方式分封闭式收费系统优点：管理严格、收费合理；缺点：设备复杂、初期投资大、布点多、维修困难，对技术和操作人员要求高。适应于距离长、有多个互通立交的高速公路的收费。开放式收费系统：只在入口进行一次性车型判别和费额征收，即“均一值收费”。优点：不需要传输信息，简洁、投资小、技术和管理上简单，缺点：只适合距离短、立交少或没有立交的高速公路，桥梁，隧道的收费。3.五、HW电子收费系统的基本原理基本运行过程：首先用户前往收费管理部门，申请安装车载单元，预缴通行费或设立事后支付帐户，相应信息存入车载单元，然后上路行驶。

进入收费站，车辆已规定限速通过电子收费通道，识别子系统识别该车辆所属类型，报告控制单元。通信子系统通过天线与车载单元进行通信，完成收费操作。收费操作的具体步骤包括根据车型按照收费规则确定收费额度，核对余额，帐号信息、选择相应操作等。如果一切无误，则结束收费操作。否则，控制单元将启动强制子系统，拦下不正常缴费的车辆或记录车牌号码等，以便进行时候追缴。收费操作通常由路侧收费装置中的控制单元完成，一定条件下，也可由车载单元完成。4.开放式双向电子收费方式的工作过程1、当装有车载电子标签的车辆经过收费车道的检测器时，车辆检测器立刻启动读写器将微波信号由天线发射至车道上的车辆上并进行车型分类。2、当电子标签接收由天线发射的微波后，随即将所存的识别码以及相关的信息由微波方式发射回读写器的天线上。3、天线接收到由电子标签发射回的识别码以及相关的信息后，将其传送到车道控制机中加以检验。4、若识别码无效时，立刻控制通信信号灯显示红灯，并抓拍取证系统录下车辆图像及警示系统，以提醒驾驶员。5、若电子标签卡内所存的金额属于低残值时，则控制天线发射微波信号按车辆类型扣除电子标签内一固定金额，并使通信信号灯显示黄灯，提醒驾驶员所用的电子标签内所存的金额快用完。然后将本次交易资料存入收费站计算机中。6、若查出该电子标签属于零值时，则立刻控制通行信号灯显示红灯，并启动抓拍取证系统录下车辆图像及警示系统，以提醒驾驶员。7、若查出该电子标签属正常时，则控制天线发射微波信号按车辆类型扣除电子标签内的一固定金额。8、电子标签在处理完金额扣除作业后，回应一认可的信号给第二接受天线，代表本次交易已完成。9、最后读写器将交易完成的资料传送至收费站计算机系统中。5.计重收费环境下的电子收费系统我国的超载现象调查表明：湖南省境内107国道某段车辆总重100KN以上的重型卡车占整个交通量的63%。其中轴重100KN以上的车辆占45.6%，重车超载率（超载率=超载量/额定荷载量）在70%-200%时间，最大超载达额定荷载的300%。其他省份超载也很严重。如：湖北省轴载100KN车辆超载绿76%。超限超载危害汽车技术性能车辆的技术状况大大降低：缩短汽车使用寿命和加速零部件的老化、加缩轮胎的磨损和变化、加速发动机损坏、操纵性能差、降低制动性能、缩短弹簧钢板寿命。路面破坏车辆超限重量的增加和其对路面的损害是呈几何倍数增长的。超限10%的货车对道路的损坏会增加40%，一辆超载2倍的车辆行驶一次，对公路的损害相当于不超限车辆行驶16次；一辆36吨的超载车辆对道路的毁坏程度相当于9600车1.8吨重的小汽车对道路的破坏。司机和车主超限运输每赢利1元钱，就会造成公路损坏100元的代价。

6.停车场ETC分类路侧停车场室内停车场研究内容实例：美国路侧ETC停车7电子收费系统的应用——公交自动收费工作原理：在车的入口设立车载机进行检卡，根据车种（普通/空调车）及线路可将车票设定为固定或不固定，乘客乘车时在入口可由扣费机自动扣费，卡可重复充值/扣费。目前射频卡是新发展起来的、普遍被应用的一种公交卡。目前多数高速公路上采取的都是封闭式收费，即根据车型和行驶里程数征收费用。合理的收费方式应该考虑到车辆当时的载重量，因此，称重仪也将是自动收费方式的一个辅助设备之一。其工作原理与开放式收费方式类似，所不同的是，封闭式收费方式还需要考虑车辆入口及出口等信息。8.电子收费系统的应用——路桥不停车电子收费工作原理：车载标识卡发射无线波，与此同时装在路桥收费口的无线收发器接收到无线波后，通过数据识别车辆类型；接着，计算机系统在车辆客户预先缴纳的过路、过桥费中按照事先定义好的收费标准，扣除本次费用，从而完成不停车状态下的快速一次性自动收费。收费方式的选择？开放式路桥不停车收费图示9.思考题电子收费系统的组成？什么叫电子标签，主要有哪几种？各有什么特点？电子收费涉及到哪些关键技术？10.电子收费系统组成系统组成：车载单元;路侧系统（收费控制）;中心管理系统;中心管理系统结构;帐户系统;预付卡;监测系统.通信系统售卡机读写器制卡机智能IC卡射频IC卡主要为MIFARE卡，其功能包括调制、解调、产生射频信号等。11.电子标签分类：只读电子标签可读写电子标签IC卡电子标签（智能应答器Intelligenttransponder）12.非接触式IC卡的基本工作原理:13电子收费系统构成——路侧系统（收费控制）.电子化收费：费额计算、路－车通信控制；车道控制与管理：车型识别、信号灯控制、放行控制。目前通行的做法是将车辆类型信息存储在车载单元里，通过通信获得。14.电子收费系统构成——中心管理系统收费站计算机对站上设施进行管理，道口开闭、设备状态监视对收费管理，实时记录收费操作、定期结算中央处理系统管理下属收费站，处理财务、用户管理与其他系统联系，金融部门专用通信网络－光纤汽车与自动驾驶系统先进车辆分类先进的车辆系统一般具有自动识别判断车辆外部行驶状况的能力，可以根据获取的信息，通过警告驾驶员进行操作或直接控制系统。先进的车辆系统在国家ITS体系框架中对应的是“车辆安全与辅助驾驶领域”。（1）按照服务领域进行分类，主要有视野扩展、防撞系统（纵向、横向和交叉路口）、安全状况检测和自动车辆驾驶等。（2）按智能化的程度可分为：安全警告系统、辅助驾驶系统和全自动驾驶系统。2.智能车辆出发点安全、环保、节能、舒适智能化方向丰富驾驶信息简化驾驶操作扩展驾驶操作替代驾驶操作3.智能车辆的研究内容包括：司机提供劝告或预警信号的系统，如车辆碰撞预警系统等；在一定的条件下对车辆实施控制的系统，如辅助驾驶系统或紧急情况下的干预，如碰撞规避系统等；车辆的全控操作即车辆的自动化，如车辆在自动高速公路上的自动驾驶等。4.驾驶员监测系统疲劳监控利用生理和心理的疲劳指标，判断驾驶员的疲劳状态，并给出警示或清醒措施。不规范驾驶行为公交、长途客运单手操作、打手机、聊天等。视觉采集设备、算法异常驾驶人员身份认证、识别5.驶员监测系统——疲劳监测1、基于外在特性监测(1)日本丰田汽车公司研制的“丰田先进安全汽车”。(2)工作原理：是检测驾驶员眼睑的运动，一旦发生驾驶员疲劳，系统先向驾驶员提出声音信号，在发出薄荷味道和冷空气来唤醒驾驶员。2、基于生理指标测量(1)以色列开发了相关驾驶员监测器。(2)生理指标最能准确反映人的疲劳程度。其中脑电波EEG被称为测量睡眠的“金标准”。(3)工作原理：应用肌电图学原理来监测驾驶员手腕活动（通过一种无线手腕监测器）并通过振动刺激向驾驶员报警。3、基于驾驶员行为监测(1)美国戴姆勒——克莱斯勒公司开发的监测系统。(2)利用车辆的侧向位置，车轮转向角和纵向车速等信息来监测驾驶员疲劳。这种算法在模拟场地实验中是有效地。系统被证明是可行的但是仍未完全开发成功。美国的一种驾驶员监测系统能有效地监测驾驶员疲劳状态。在每天8小时的97%公路驾驶条件下，其误警率是1%。但是该系统是基于车道跟踪系统，需要白车道标志线，不能在夜间和雨天工作。(3)扩展：通过急刹车等操作的监控监视异常行为。6.预警系统依据距离传感器测量车辆和对象间的距离，依据安全距离，给出危险提示信息。前向碰撞预警系统车道偏离预警系统侧向碰撞预警系统全方位360防撞预警系统行人防撞预警系统7.防撞系统——高速公路汽车防追尾碰撞预防报警系统功能要求当车辆行车存在危险时，即行车距离过短时，应正常报警。当车辆行车存在极度危险时，急促报警。当正常警报响起时，驾驶员松开油门，警报声应该停止。当急促警报响起时，驾驶员踩下刹车，警报声应该停止。8.防撞系统——高速公路汽车防追尾碰撞预防报警系统高速公路追尾防撞报警系统是车载附加安全装置之一，系统由输入装置、控制单元、显示单元及报警单元组成。输入装置由测距传感器、自车速度传感器、转向传感器、制动信息采集传感器、路面情况选择开关等组成;系统利用装在汽车前部的测距机实时地测定与前车距离:控制单元根据自车速度、相对速度以及所建立的安全距离计算模型，算出当时应保持的安全距离并与实测车间距进行比较。当实测车间距小于提醒报警距离时，则进行一次报警，提醒驾驶员松油门并做好刹车准备;当实测车间距小于危险报警距离时，则进行二次报警，促使驾驶员立刻制动，从而避免追尾事故发生。9.9.辅助驾驶系统:ACC控制（车速巡航）车路协同控制10.辅助驾驶系统——传统的ACC巡航控制前方无车按驾驶员设定的车速行驶遵循驾驶员的操作——加速、减速前方有车车间距>安全距离等同于前方无车车间距<安全距离ACC车辆自动平滑的减速车间距=安全距离跟随控制适用于高速公路上11辅助驾驶系统——自适应巡航控制利用雷达车距装置测量与前车的距离、相对速度，来保持与前方车的合适车间距。0km/h—100km/h在城市道路中，起步停车的工况频繁，研究自动起步。12.自适应巡航控制系统传感器技术。系统需要两个参数：目标车车速、目标车与自车间的距离。车辆行驶的控制算法。在给定目标车速之后，如何快速的并平稳的达到目标车速。车辆行驶方向也是同样道理，给定目标的行驶方向之后，如何快速并平稳的达到给定的行驶方向。安全距离模型。安全跟车模型的合适与否直接。13.辅助驾驶系统——车路协同控制利用车车、车路等通讯，共享道路和交通信息，为每车提供道路的所有（危险）信息，并给出整体规划的驾驶操作。14.车道保持系统——磁钉法车道保持系统利用视角传感器或埋设于路面下的磁钉,使车辆始终在车道线内运行,防止车辆因为偏离车道而导致的交通事故;车道保持系统分为两步：(1)探测车道及驾驶员状态，当车道发生偏移或是驾驶员状态不佳时，给予警报，称这种开环系统为‘驾驶员警告模式’(DriverWarningModel)；(2)当车辆发生偏移，或是在警告驾驶员无效时，直接通过控制系统，根据预瞄路线或驾驶员模式给予纠正其偏移，称之为‘车辆控制模式’(VehicleControlModel)。15.车道保持系统——车道扫视系统检测车道标志线（视频技术）依据车道线控制车辆转向释放手的方向盘操作16.安全停车系统安全停车系统则利用安装于车辆四周的近距离传感器如超声传感器等,探测车辆的周围环境,保证在狭小的空间内,安全地停泊车辆。17.泊车系统超声波雷达泊车系统利用超声传感器测量车辆和障碍物间距离，并依据距离的接近程度进行报警提示。成熟、应用广泛全景泊车系统利用超声雷达测距、视觉传感器获取车辆四个方位的视频图像，通过图像匹配算法为驾驶员提供倒车的鸟瞰图，并依据距离的接近程度进行报警提示。泊车系统自动（一键式）泊车系统系统利用超声波雷达获知障碍物方位和距离等信息后，系统依据停车规划算法，自动控制油门、转向灯，实现全自动泊车。法雷奥的Park4U的自动泊车系统智能化程度高、从提供信息到取代驾驶员操作车立体停车场的存、取车系统倒车操作指示系统18.驾驶员视觉驾驶员视觉增强系统已经称为安全辅助驾驶领域研究的热点，很多交通事故是因为驾驶员的视觉太差，或是由于车辆前方的视觉环境质量太低所致。影响驾驶员观察周边物体和交通状况的主要因素有驾驶员的年龄、天气状况、所处时间、驾驶员的健康状况等，因此任何能增强驾驶员视觉能力的系统就是智能车辆系统中的组成部分。19.视野增强系统盲区辅助系统视野扩展系统恶劣环境视野辅助系统盲区辅助系统左、右、后方3m位置极易形成盲区安装车载视觉采集器，直接在车载设备上显示车车-车路协同，接收车辆的行驶环境信息。20.沃尔沃BLIS系统（盲点信息系统BLIS系统主要是利用位于外后视镜根部的摄像头对距离3米宽，9.5米长的一个扇形盲区进行25帧/秒的图像监控，如果有速度大于10公里/小时，且与车辆本身速度差在20-70公里/小时之间的移动物体（车辆或者行人）进入该盲区，系统对比每帧图像，当系统认为目标进一步接近时，A柱上的警示灯就会亮起，防止出现事故。21.视野增强系统视野扩展系统自车周围的驾驶环境、图像匹配技术恶劣环境视野辅助系统大雾、夜间红外夜视视觉系统、测距传感器22.自适应车灯系统背景：车灯照射范围随着车体的转动而动，在转弯时，车灯的照射范围明显滞后。方向盘转角，改变车灯的照射范围GPS车灯系统道路的曲率等信息23.智能车辆——其它应用动态车道分配传统的车道一旦分配好，行驶方向也就固定了，但因每个方向的车流量不一样，基于车车、车路信息的传递，可以动态地为车辆分配车道。虚拟红绿灯技术车内本身挡风玻璃上