智能交通系统体系结构

第三章ITS体系构造及系统各局部的功能与整体功能，就要用到“体系构造”这一概念。本章介绍ITS体系构造的根本概念、体系构造的构建方法、以及应用实例。第一节什么是ITS体系构造互作用和相互依靠的假设干组成局部结合成的具有特定功能的有机整体。在交通系统中，人、车、路以及货物这四个组成局部构成了道路交通系统，该系统的目的是实现人或物的有效移动。假设人〔货物、车、路构成的道路交通系统，再配上具有智能的交通信息中心、交通治理中心、交通掌握中心等以及智能化的车载设施和道路交通根底设施，如各类检测设施、信息公布设施即信息传输设施，就构成了智能交通运输系统。柱、屋面等各构件用肯定的搭接方式建成，具有供人们居住生活的功能。房屋的各构件相互搭接的关系及房屋各局部的功能和整体功能可用房屋的建筑图和构造图来描绘。同样，ITS各构件的相互关系及各局部的功能和整体功能，也可用系统体系构造来描述。因此，ITS的体系构造是指系统所包含的子系统、各个子系统之间的相互关系和集成方式、以及各个子系统为实现用户效劳功能、满足用户需求所应具备的功能。依据定义，ITS体系构造打算了系统如何构成，确定了功能模块以及模块之间的通信协议和接口，它的设计必需包含实现用户效劳功能的全部子系统的设计。ITS体系构造具有以下重要意义：ITS解这个系统的构造；ITS局部便于协调，集成为一个整体；ITS成为一个高效、完整的系统，并具有良好的扩

ITS框架，进展地区性的体系构造，保证不同地区智能交通系统具有兼容性。其次节ITS体系构造的构建方法ITS体系构造构建方法比较ITS体系构造承受的方法主要有两种，一种称为构造化方法(StructuredMethod)，一种称为面对对象的方法(ObjectOrientedMethod)。数据。构造化方法简洁易行，流行已久，能被大多数工程师理解和承受，便于沟通，但用构造化方法开发的系统修改或扩展比较困难。定每个对象执行的功能，围绕数据对象或实体组织功能，形成单一的相互关联的视图。用面对对象方法开发的系统易于扩展和修改，但该方法操作起来比较简单，而且可读性不强，不利于沟通和争论。ITS设计的框架，必需得到全国工程师和投资者的广泛认同才能真正发挥作用。因此，国家ITS体系构造必需具有较强的可读性，以便让更多的人能理解之，进而争论之。此外，假设用面对对象的ITS是ITS体系也承受了构造化方法。构造化方法简介ITS体系构造，其主要流程如下图。图构造化方法构建体系构造流程简图框架模型ArchitectureModl需求模型RequirementModl界定用户、用户效劳、用户效劳要求

框架互连图框架互连说明框架流图 框架模块说明框架背景图框架字典响应时间要求掌握流图 掌握说明数据流图 处理说明背景图 需求字典界定用户系统的一IT系统界定用户的方法来界定其用户。信息系统的用户是指影响系统或受系统影响的人和机构，可以从四个方面识别信息技术系统的用户，即：ITITIT者。用户效劳所谓用户效劳是按用户的要求，系统应能为用户效劳的事项。ITS用户效劳ITSITS开发的范围。用户效劳要求能完成一系列功能。为了反映这一点，须将每项用户效劳分解成更为具体的功能说明——即用户效劳要求；换句话说，用户效劳要求是系统为供给用户效劳而应当具备的一些功能。需求模型务是定义系统的信息处理行为和掌握行为。在构架模型开发阶段主要考虑系统的功能要求。统外部。数据流图和过程定义描述系统执行的功能。掌握流图和掌握说明描述系统执行这些功能的条件或环境。实时性要求(TimeSpecification)(Event)刺激后，在“输出终端”作出反响的时间进展限定。进展描述和定义。S流图被参加数据流图。构架模型任务是：①确定组成系统的物理实体；②定义物理实体之间的信息流淌；③说明信息流淌的通道。在构架模型开发阶段不仅要考虑功能要求，而且要考虑性能要求、牢靠性要求、安全保密要求以及开发费用、开发周期、可用资源甚至市场条件等方面的问题。通道定义”和“信息字典”组成。架总图一般与系统总图全都。信息流图和构架模块说明描述组成系统的物理模块以及模块之间的信息流淌。信息通道图和信息通道定义描述模块间信息流淌的渠道。信息字典注释信息通道中全部的数据以及数据字典中未消灭的其他信息。ITS含，并经过对所构建的体系进展评价，包括来自投资者意愿的反响信息，最终利用来自确认和评价的反响结果进一步修改系统要求和体系构造。ITS的争论开ITS各局部和各类产品的统一标准以及规定系统的通信协议等。第三节美国的国家ITS体系构造开发过程目前，我国还没有形成最终完善的《国家ITSITS体系构造。ITSITS体系构造开发打算4个小组分别独立开发出体ITS体系构造。的开发程序。首先从界定用户、确定用户效劳和用户效劳要求动身，开发出运营要求或系统要求，进而开发出运营概念〔体系构造的目标以及用户如何与之交互2022年时间框架内供给全部)的时间框架和背景；体系构造确实认表达在追溯矩阵中，追溯矩阵将用户效劳要求追溯至规律构造中的处理、物理构造中的子系统，以保证全部的用户效劳都被体系构造所包含；然后对体系构造进展评价，包括承受来自投资者意愿的反响信息；最终利用来自评价和确认过程的返馈结果进一步改进系统要求和体系构造。ITS体系构造概貌〔UNIA〕2500万美元，主要成2500页的文本中，分为：体系构造、评价、实施策略和相关标准等4局部内容。下文将从用户效劳与用户效劳要求、规律构造和物理构造等方面，ITS体系构造概貌。用户效劳与用户效劳要求ITS体系构造的根本要求，UNIA掩盖了〔3-1〕)1000多条用户效劳要求。3-1ITS用户效劳出行和运输治理

用户效劳(En-RouteDriverInformation)路线导行(RouteGuidance)旅行者效劳信息(TravelerServicesInformation)(TrafficControl)(IncidentManagement)排放测试与缓解(EmissionsTestingandMitigation)Intersection)出行需求治理 出行前旅行信息(Pre-TripTravelInformation)合乘车匹配与预约(RideMatchingandReservation)需求治理和运营(DemandManagementandOperations)公共运输运营 运输治理(PublicTransportationManagement)在途公交信息(En-RouteTransitInformation)个人化公共交通(PersonalizedPublicTransit)公共出行安全(PublicTravelSecurity)商用车运营

电子付费效劳(ElectronicPaymentServices)商用车电子结算(CommercialVehicleElectronicClearance)自动路边安全检查(AutomatedRoadsideSafetyInspection)车载安全监视(On-BoardSafetyMonitoring)Vehicle AdministrativeProcesses)危急物品特别响应(HazardousMaterialIncidentResponse)商用车队治理(CommercialFleetManagement)紧急大事治理 紧急大事通报与个人安全(EmergencyNotificationandPersonalSecurity)(EmergencyVehicleManagement)先进车辆掌握和安全系统 纵向防撞(LongitudinalCollisionAvoidance)横向防撞(LateralCollisionAvoidance)(IntersectionCollisionAvoidance)防撞视野强化(VisionEnhancementforCrashAvoidance)(SafetyReadiness)撞前避伤(Pre-CrashRestraintDeployment)自动大路系统(AutomatedHighwaySystems)规律构造路况 一般车 其它车 公交车商用车媒体费机构人员人员停车场系统仓库路况 一般车 其它车 公交车商用车媒体费机构人员人员停车场系统仓库与维护机构商用车铁路运营者道路 工作员车辆其它商用车 公交车队 政府治理系统 治理者 部门商用车一般车公交驾障碍驾驶员驾驶员驶员物旅行者人员运营者供给者交通行人穿插口ITSITS总图效劳付款恳求紧急大事确认付款驾驶员和紧急大事通知效劳财务机构紧急大事通信系统路线恳求公交事故数据路线信息治理路线信息路线信息与规划数据交通信息商用车辆ITS规划者恳求拥挤信息事故信息与掌握车辆状态事故确认交通掌握信息一般车辆交通物理构造

图简化的UNIA顶层数据流图3层：运输层、通信层和体制层。运输层执行运输功能，通信层为运输层组件之间的连接供给通信效劳，体制层反映政策制定者、体制层不属于物理构造局部，而是在实施策略中描述。物理构造分运输层和通信层进展描述。运输层UNIA构架总图与图所示的规律构造总图全都。系统；每个子系统进一步分解多个设备包。设备包是物理构造中可以购置的最FlowDiagram，显示了各类子系统之间及其与外部终端之间的关系，图中实线框表示ITS组件，虚线框表示外部终端。子系统信息协调出行者恳求状态出行者子系统恳求效劳回应中心子系统恳求状态中心恳求效劳探测车数据信息识别交易确认驾驶员恳求车辆子系统识别状态交易确认路侧子系统恳求状态路侧AHS掌握状态 障碍物空气质量状态掌握环境图图UNIA顶层构架流图通信层ITS4种类型的通信媒体，即：有线通信〔固定——固定、广域无线通信〔固定——移动、专用短程通信〔固定——移动〕和车车通信〔移动——移动。ITS419〔用矩形框表示〕4种根本通信连接方式〔用椭圆形框表示UNIA物理构造之运输层和通信层的最高级视图。出行者子系统

中心子系统尾紧交尾紧交气排急事通放件管管管理理理息 队 商远程出行支持个人信息入口

服 公 收 与 用务 交 费 货 车管提 管 管 运 管 规供管者 理 理 理 理 划广域无线通信 有 线 通 信一般车辆 道路车 公交车辆-车 商用车辆通信 紧急车辆

专 收 费用短 停车管理程通 商用车检查公交

商用车

信一般车 障碍物 驾驶员

路况 公交车 一般车旅行者人员运营者供给者交通

商用车图UNIA顶层构架互连图 媒体第四节中国国家ITS体系构造展望道路收费机构人员UNIAITS体系构造〔CNIA〕做扼要介绍，主要集中行人穿插口

人员停车场报者构造

ITS

构其它交通

制和技

CNIAUNIA规律构造的差异主要来源于中、美ITS用户效劳与用户服者图

仓库办公室 务供给者ITS总图相比，增加了自行车、骑自行车者车车、残疾残疾车骑车者

机构与维护铁路路边紧急系统 车辆政府运营者设备工作员 治理部门查人员治理者部门人、科研人员、防灾救灾办公室等外部终端。ITS总图顶层数据流图ITSITSUNIAS8辆监视与掌握、公交治理、紧急效劳治理、驾驶员和出行者效劳、电子付款效劳、规划与实施。考虑到中国与美国在用户效劳要求上的区分，可以在规律构造S9棵功能性“处理树))治理；3)车辆监视与掌握；4)公交治理；5)紧急效劳治理；6)驾驶员与旅行者效劳；7)电子收付费；8)自行车与行人支援；9)供给历史数据效劳。考虑各“处理树”之间的数据交换，可得中国ITS规律构造顶层数据流图如下图。收费结果收费结果付费恳求6驾驶员与查询大事数据效劳信息7〔DFD〕车辆数据〔DFD〕查询AHS路线8自行车与行人支援〔DFD〕价格数据路线恳求交通数据公交数据路线数据价格查询公交查询3掌握〔DFD〕探测车信息与排放数据1〔DFD〕AHS掌握交控信息公交优先恳求4〔DFD〕紧急大事求救交通数大事治理信息及据记录优先掌握恳求车辆数据大事检测信息公交紧急大事协调收费结果公交紧急大事路线财务数据确认信息9恳求效劳2〔DFD〕商车统计数据供给历史数据效劳〔DFD〕公交统计数据紧急车辆运营数据5紧急〔DFD〕大事数据查询查询危急物品信息紧急大事数据暴力大事信息ITS规律构造顶层数据流图物理构造物理构造把规律构造所确定的“处理”安排到ITS物理实体上，依据各实体所含的“处理”之间的数据流，确定实体之间的构架流，进而确定物理实体的互连方式。物理构造确实定要考虑系统功能要求，也要考虑非功能性要求，包括体制、文化、市场等因素的影响。系统功能要求通过规律构造确定的“处理”和“数ITSITS功能在物理实体间的安排。例如：美国最初想把“交通信息效劳”功能和“交通治理”功能安排到一个子系统中，但考虑到“交通信息效劳”涉及到个人隐私，执行“交通治理”功能的公有部门在保护个人隐私方