智能运输系统概论第19章

智能运输系统概论

（第三版）普通高等教育“十一五”国家级规划教材21世纪交通版高等学校教材杨兆升于德新主编史其信高世廉主审目录第11章先进的公共交通系统第12章先进的交通管理系统第13章城市交通信号控制系统第14章电子收费系统第15章高速公路交通事件管理系统第16章应急指挥调度系统第17章智能车辆与自动驾驶系统第18章交通需求管理第19章智能运输系统标准化第20章ITS评价第19章智能运输系统标准化概述19.1美日欧智能运输系统标准化的进展19.2智能运输系统国际标准化组织19.3智能运输系统核心技术的标准化19.4中国智能运输系统标准化19.5智能运输系统标准规范制定19.6智能运输系统标准检测技术19.719.1概述ITS标准化是指一系列符合开放系统互联七层模型、交通领域的电子信息产品以及应用系统的开发与制造都必须遵循的国际、国家标准以及行业规范。所谓开放系统互联七层模型，是一个规定了通信协议所应具有的基本功能和服务的模型，由物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层七层组成。1）ITS技术标准化的目标是保障智能运输体系中不同信息通信系统的信息交换并实现信息化，主要开发信息通信系统和服务标准。19.1概述2）ITS标准化的作用①ITS标准化有利于系统集成②ITS产品兼容的基本保障③利于ITS新产品开发推广和市场完善ITS标准化是ITS产品在全国和全球范围内兼容的基本保障，有利于在局部和更大范围内建立更加可靠、稳定的ITS系统。开放式的标准有利于促进ITS产品和服务功能的竞争，其结果是使最终消费者获益。第19章智能运输系统标准化概述19.1美日欧智能运输系统标准化的进展19.2智能运输系统国际标准化组织19.3智能运输系统核心技术的标准化19.4中国智能运输系统标准化19.5智能运输系统标准规范制定19.6智能运输系统标准检测技术19.719.2.1美国ITS标准化的进展在美国交通部（USDOT）的组织下，历时3年于1996年7月完成了“国家ITS系统体系结构”的开发，该项目的主要目的之一是要实现ITS的互操作性、节约投资、扩大市场等，当然也就必须建立全国性的甚至全球性的ITS标准。该项目最终涉及ITS标准化的论述可分三类：白皮书标准化需求文档标准化实施计划19.2.1美国ITS标准化的进展序号组织名称研究领域1汽车工程师协会（SAE）车内和出行者信息服务2运输工程师协会（ITE）交通管理与运输规划系统3电子与电气工程师协会（IEEE）电子和通信标准化及协议4美国各州公路和运输工作者协会（AASHTO）路侧基础设施5美国材料试验协会（ASTM）专用短程通信表19-1美国交通部选定的5个ITS领域标准化组织ITSJPO制定了一个旨在为加强与促进ITS成功配置而加快标准开发的长期计划，近期着重于都市ITS基础设施的有关标准。这个计划目标是：1）促进部门、地区、国家之间的互操作性。2）当用户想获得产品和服务时，能有多个零售商或服务商提供选择。3）促进ITS的广泛配置。4）保证旅行安全。5）提供有利于创建ITS市场的环境。19.2.1美国ITS标准化的进展优先支持的标准化活动有：1）促进国家互操作性和支持都市ITS基础设施项目的标准化开发活动，如报文集开发、ITS特别通信。2）支持ITS一般开发和覆盖国家ITS体系结构中多个服务接口的基础标准，如数据字典、定位参考和安全的标准。3）支持DSRC和EDI活动的CVO标准。4）支持都市ITS基础设施项目的标准化需求文档的维护。19.2.1美国ITS标准化的进展19.2.2日本ITS标准化的进展尽管日本ITS体系结构的制定相对较晚，但ITS标准工作并不落后。在其工业标准调查会之下，新设置了TC204国内对策委员会：1）日本汽车工程师协会（WG2，WG11，WGl3，WGl4）2）自动驾驶车辆交通及技术控制（WG1）3）日本电子机械工业协会（WGl5，WGl6）4）新交通系统推进委员会（WG9，WGl0）5）日本电子地图协会（WG3）6）道路新产业开发机构（WG5，WG6）7）道路维护技术研究协会（WG7）8）日本开发技术研究协会（WG8）19.2.3欧洲ITS标准化的进展欧洲标准化委员会（CEN）负责并积极推进欧洲智能运输系统的标准化工作，于1990年设立了CEN/TC278技术委员会，负责道路交通和运输的信息化（RoadTrafficandTransportTelematics），分14个工作组进行技术规范及术语、具体应用领域、数据交换及参照定位、通信技术及接口四个大项的研究。其主要工作组有：1）WG1：自动收费和通行控制。2）WG2：货运管理系统。3）WG3：公共运输。4）WG4：交通和出行者信息。19.2.3欧洲ITS标准化的进展5）WG5：交通控制。6）WG6：停车管理。7）WG7：地理数据库。8）WG8：道路交通数据的描述、储存和分布。9）WG9：开放的短域通信。10）WGl0：人机接口。11）WG11：子系统和内部系统接口。12）WGl2：自动车辆和设备识别。13）WGl3：体系结构和术语。欧洲远程通信标准协会（ETSI）和欧洲电子技术委员会（CENELEC）也从事ITS标准研究工作。第19章智能运输系统标准化概述19.1美日欧智能运输系统标准化的进展19.2智能运输系统国际标准化组织19.3智能运输系统核心技术的标准化19.4中国智能运输系统标准化19.5智能运输系统标准规范制定19.6智能运输系统标准检测技术19.719.3智能运输系统国际标准化组织国际上与ITS有关的标准化机构最具权威的是国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization，简称ISO）、国际电信联合会（InternationalTelecommunicationUnion，简称ITU）和国际电气化标准委员会（InternationalElectro-technicalCommission，简称IEC）。与ITS有关的国际标准化机构19.3.1国际标准化组织1)ISO/TC204ISO的机构简图19.3.1国际标准化组织1)ISO/TC204涉及ITS的技术委员会19.3.1国际标准化组织1)ISO/TC204ISO/TC204工作组工作组工作内容主席国WG1Architecture结构框架英国WG1.3AutomaticVehicleandEquipmentIdentification车辆和设备自动识别挪威WG2QualityandReliabilityRequirements质量和可靠性需求美国WG3ITSDatabaseTechnologyITS数据库技术日本WG5FeeandTollCollection收费荷兰WG6GeneralFleetManagement车队管理美国19.3.1国际标准化组织1)ISO/TC204ISO/TC204工作组工作组工作内容主席国WG7Commercial/Freight商用车/货运加拿大WG8PublicTransport/Emergency公共交通/紧急事件处理美国WG9IntegratedTransportInformationManagementandControl综合交通信息管理与控制澳大利亚WG10TravelerInformationSystem出行者信息系统英国WG11RouteGuidanceandNavigationSystems路线引导与导航系统德国19.3.1国际标准化组织1)ISO/TC204ISO/TC204工作组工作组工作内容主席国WG12ParkingManagement停车管理WG13HumanFactorsandMan-MachineInterface人机界面美国WG14Vehicle/RoadWarningandControlSystems车辆/道路报警和控制系统日本WG15DedicatedShortRangeCommunicationforTICSTICS专用短程通信德国WG16WideAreaCommunication/ProtocolandInterface广域通信/协议和接口美国19.3.1国际标准化组织2)ISOTC22ISOTC22（公路汽车技术委员会）负责研究评估公路汽车及其相关设备的兼容性、互换性和安全性的相关标准。工作围绕汽车的打火设备、制动系统及设备、电子电气设备、引擎检测、交通信号灯系统、汽车无线电、消极安全冲突保护系统等传统汽车问题的标准化研究展开。与通信相关的标准主要是汽车电子电气和车载电子局域网络通信标准，由TC22/SC3（电子电气设备分技术委员会）负责制定。目前，SC3已发布了166项相关标准。19.3.2欧盟标准化组织在欧洲，为了推动ITS标准化进程，于1991年3月成立了具有强制力的欧盟标准化组织—CEN/TC278（ComitéEuropéendeNormalisation），主要制定接口标准。与不具备强制力的ISO/TC204相比，CEN/TC278的标准具有更高的效力。ISO/TC204与CEN/TC278保持着密切的联系，以免重复制定标准，标准化的主要内容通过双方的协商决定。CEN/TC278各组以协调应用领域和技术领域为目标制定各项标准，并为开发U49328行业提供便利。制定ITS标准的CEN/TC278工作组（WG）19.3.2欧盟标准化组织WG工作组名称ISO/TC204对应WG1AutomaticFeeCollectionandAccessControl自动收费和通行控制52FreightandFleetManagementSystems货运管理系统6，7，83PublicTransport公共运输84TrafficandTravelerInformation交通和出行者信息10，115TrafficControl交通控制97GeographicDatabases地理数据库38RoadTrafficData/Elaboration，StorageandDistribution道路交通数据/分析、仓储和配送99DedicatedShort-RangeCommunication专用短程通信1510Man-MachineInterfaces人工接口1312AutomaticVehicleandEquipmentIdentification自动车辆和设备识别113ArchitectureandTerminology体系结构和术语国际组织制定的一些较有影响的ETC标准19.3.2欧盟标准化组织标准文档编号意义机构ISO/TRl4904:1997ETC：清算操作接口规范ISOISO/TRl4906:1998ETC-DSRC：应用接口规范ISOENVl2834:1997DSRC：应用层ISOENVl2795:1997DSRC：数据链路层CENENVl2253:1997DSRC5.8GHz：微波物理层CEN从2003年11月开始，国际电信联盟—远程通信标准化组织（ITU-T）与ISO及ETSI等标准化组织就以Workshop的方式开展了合作。目前，其涉及ITS标准化研究工作的研究组包括SG12（Performance，QoS和QoE），SG13（FutureNetworks）及SG16（Multimedia）。19.3.3国际电信联盟—远程通信标准化组织1）ITU-TSG122003年成立了APSCTELEMOV（TheAdvisoryPanelforStandardsCooperationonTelecommunicationsRelatedtoMotorVehicles），旨在提供一个开放的平台联结国际主要标准化组织及产业联盟，共同推进ITS和汽车通信的标准化研究。19.3.3国际电信联盟—远程通信标准化组织2）ITU-TSG13

在2011年举行的全体会议上，SG13批准了新建议书草案ITU-TY.2281，即《利用下一代网络（NGN）提供网络化车辆服务与应用的框架》。3）ITU-TSG16SG16下的Q27（VehicleGatewayPlatformforTelecommunication/ITSServices/Applications）旨在提出汽车网关的全球统一标准，使得所有汽车用户可享受即插即用、无缝连接的服务。第19章智能运输系统标准化概述19.1美日欧智能运输系统标准化的进展19.2智能运输系统国际标准化组织19.3智能运输系统核心技术的标准化19.4中国智能运输系统标准化19.5智能运输系统标准规范制定19.6智能运输系统标准检测技术19.719.4.1智能运输系统核心技术ITS系统包括通信、DB（数据库）与应用技术。其中，通信领域的DSRC和DB领域的GDF及LR在ITS应用比较活跃。各领域主要技术如下：1）ITS通信是指车载设备、路旁设施和交通信息中心的通信。所以ITS通信架构包括路旁信息网络（由信号灯、车载设备、普通无线通信网络组成）、路旁设施与交通信息组成的网络、交通信息中心与交通信息中心组成的网络。19.4.1智能运输系统核心技术基于CALM的ITS应用19.4.1智能运输系统核心技术2）DB技术交通电子地图DB技术与标准化范围如图。ITS专用电子地图DB技术和标准化范围19.4.1智能运输系统核心技术3）应用技术ITS应用技术主要包括ITS通信、DB技术，还包括组成ITS系统并运营所需的S/WAgent、XML、交通信息、应用程序接口技术等多种技术。GIS的位置基础服务（LocationBasedService：LBS）与ITS应用技术密切相关，所以两个领域将制定统一标准。许多国家的技术都获得了ITS技术通信、DB和应用领域的IPR，并且尽量体现国际标准，但还没有真正成为ITS的标准。19.4.2ITS核心技术及标准化简要核心技术标准化内容S/W架构决定应用在车载设备、路旁设施、交通信息中心的ITS专用软件架构。控制设备API决定使应用程序独立于ITS控制设备平台的应用程序接口技术。Agent综合有/无线的交通信息Agent系统的基本结构及方案。组件为了建立高效的交通信息系统，制定组件软件的构成、设计与接口的标准。PSF每个车辆导航系统的开发者持有自身固有的数据格式，实现互换标准格式。交通电子地图专用API决定ITS系统的存储数据和访问数据相关的模块及构成。LR在不同的交通电子地图DB上，可识别同一个位置的技术。PUITS地理信息数据库的更新步骤和方法。XGDF包括TemporalRequirement的交通电子地图文件交换的格式。ProtocalProfile提高ITS服务效率的通信协议堆栈。CALM与车载终端机与路旁设施、车辆与车辆、车辆与交通信息中心之间的无线通信方式无关，可以获得互联网服务的通信协议。核心技术相关产品CNC终端机和S/W-ITS专用控制设施和S/W-CORBAMiddleware收集交通信息和提供服务相关的程序。其他

ITS核心技术标准化内容19.4.3其它相关技术相关技术关系图ITS中涉及的其他相关技术关系如图所示。其中：GDF：地理数据文件；PSF：物理存储格式；LR：位置参考程序；PU：发布更新地理数据库；API：导航系统应用程序界面。19.4.3其它相关技术相关技术分析表相关技术内容（X）GDF决定导航和智能运输信息系统专用数值地图的制作方法和为了存储及交换的数据库结构，它是GDF的下一代版本，反映TemporalRequirements。PSF不同车辆导航系统拥有自身固有的数据格式之间不可互换，为了解决互换问题，制定DB存储介质的结构。LR在不同交通电子地图DB上，可以识别同一位置的技术。PUITS地理信息数据库的更新步骤和形式。交通电子地图专用API决定与ITS系统的数据存储和数据访问相关的模块及构成。控制设备API决定构成ITS专用控制设备（AdvancedTransportController：ATC）应用接口（ApplicationProgrammingInterface：API）的函数。19.4.3其它相关技术相关技术内容Agent提供综合有线和无线的交通信息Agent系统基本构成和方案。XML交通信息格式标准（ASN.1）采用XML格式。信息形式根据不同ITS应用，开发数据词典所需的标准规格