ATMS 发展现状及在公路和铁路以及航空的应用研究

摘要ITS（IntelligentTransportSystem）是使用信息技术，先进的传感器技术，系统工程等建设起一个综合利用的地面交通管理系统。它具有高效，实时，准确，使用范围广等特点。智能交通系统的使用可以明显的提高当前道路的使用效率，极大的改善道路拥堵问题，加强车辆的使用效率，并可以明显的改善现在的环境污染问题。同时，ITS的相关应用则可以提高行车的安全性，降低交通事故的发生率。而智能交通系统是一个综合性的系统，需要众多的子系统进行配合，为此我们设立本研究，从ITS体系框架的标准入手讨论，并对所涉及到的基础技术进行分析。最后对其中最主要的两个方面交通管理系统和先进的车辆系统进行分析讨论国内外的应用现状作出讨论，并对我国目前的发展智能交通系统的策略提出相关建议。同时对公共交通中公路，铁路，航空，船舶当中关于智能交通系统的应用做出了研究。通过对相关技术应用的分析，反映出相关智能交通系统对行业的积极促进作用。关键词：智能交通系统；先进的交通管理系统；先进的车辆系统；智能铁路系统；航空智能交通；智能船舶系统AbstractITS(IntelligentTransportSystem)isagroundtrafficmanagementSystembuiltbyusinginformationtechnology,advancedsensortechnologyandSystemengineering.Ithasthecharacteristicsofhighefficiency,real-time,accurateandwiderangeofuse.Theuseofintelligenttransportationsystemcansignificantlyimprovetheuseefficiencyofthecurrentroad,greatlyimprovethecongestionproblem,enhancetheuseefficiencyofvehicles,andsignificantlyimprovethecurrentenvironmentalpollutionproblem.Atthesametime,theapplicationofITScanimprovethesafetyofdrivingandreducetheincidenceoftrafficaccidents.Intelligenttransportationsystemisacomprehensivesystem,whichneedstobecoordinatedbymanysubsystems.Therefore,thisstudyissetuptodiscussthestandardsofITSsystemframeworkandanalyzethebasictechnologiesinvolved.Atlast,thepaperanalyzesanddiscussestheapplicationstatusofthetrafficmanagementsystemandadvancedvehiclesystem,andputsforwardsomeSuggestionsforthedevelopmentofintelligenttrafficsysteminChina.Atthesametime,theapplicationofintelligenttransportationsysteminhighway,railway,aviationandshipisstudied.Throughtheanalysisoftheapplicationofrelatedtechnology,itreflectsthepositivepromotingeffectofrelatedintelligenttransportationsystemontheindustry.Keywords：IntelligentTransportSystem；Advancedtrafficmanagementsystem；AdvancedVehicleControlSystems；Intelligentrailwaysystem；AeronauticalIntelligentTransportation；Intelligentshipsystem目录32192摘要I14486AbstractⅡTOC\o"1-3"\h\u12581.1本文研究的背景 1296811.1.1当前交通问题 1267421.1.2ITS的基本概念 1151151.1.3ITS的重大作用 251291.1.4公共交通的概念 2131311.2国内外研究现状 2167721.2.1国外研究现状 2211961.2.2国内研究现状 3110861.3本文研究的内容 331788第2章ITS体系框架 4153792.1ITS体系框架的产生背景 4245202.2ITS体系框架在国外的发展现状 465542.2.1美国ITS体系框架 4204162.2.2日本ITS体系框架 4192462.3我国ITS体系框架的应用研究 4259052.3.1ITS体系在我国的发展过程 51112.3.2体系框架中的用户服务 521302.3.3ITS体系框架的作用 525475第3章ITS所涉及的基础技术发展现状 6149273.1ITS主要的核心基础技术 6312343.2交通信息采集技术发展现状 7140983.2.1交通信息采集技术概述 7292043.2.2移动式的信息检测技术 8303123.3交通信息传输技术发展现状 9260023.3.1信息传输设施 938623.3.2无线通信技术在ITS中常用的种类 9110563.4信息综合管理系统平台发展现状 9214743.5ITS所涉及的基础技术在我国的应用研究 10199613.5.1ITS所涉及的基础技术在我国发展现状 104143.5.2ITS基础技术发展在我国面临的困难 10178263.5.3ITS基础技术在我国发展策略 1020139第4章ATMS发展现状及在公路和铁路以及航空的应用研究 1178094.1先进的交通管理系统概述 11285724.1.1交通管理系统的功能与构成 11302484.1.2ATMS主要研究方向和设计原则 114734.2ATMS中的交通控制管理系统发展现状 1166484.2.1国外交通控制管理系统应用情况 1152364.2.2交通控制管理系统中电子警察子系统的发展趋势 12161674.3ATMS中的交通事件管理系统发展现状 1221904.3.1交通事件管理系统的功能 12184394.3.2国外交通事件管理系统发展现状 1235844.4ATMS中的ETC收费系统 12267804.4.1自动收费ETC系统及其原理 12261434.5先进公交管理系统的发展现状 13196474.5.1发展先进公交管理系统的背景 1396874.5.2公共交通管理系统关键技术 13133984.5.3快速公交系统 14147094.5.4城市BRT系统的发展趋势 14241814.6先进的交通管理系统在我国的应用研究 15163354.6.1我国交通控制管理系统的应用 1588034.6.2我国交通事件管理系统的应用 15163074.6.3ETC在我国的应用 15199204.6.4快速公交系统在我国的应用 1645444.6.5我国ATMS的应用与面临的困难及其成因 17229844.6.6先进的交通管理系统在我国的应用与发展策略 17271604.7ITS在铁路中的应用 17215364.7.1铁路智能运输系统 1721874.7.2我国铁路智能运输系统建设发展目标 1824214.7.3我国RITS体系框架 1828564.8ITS在航空中的技术应用 1971534.8.1航空智能交通概述 19323474.8.2发展航空智能交通的重要意义 2021879第5章智能车辆系统及智能船舶发展现状和在我国的应用研究 21243265.1智能车辆系统概述 21143055.1.1智能车辆系统简介 2197715.1.2智能车辆系统的功能 2193285.1.3智能车辆系统所涉及的传感器技术 21294775.2车辆定位导航技术的发展现状 22316625.2.1车辆定位导航服务的分类 22206175.2.2车辆常用的定位导航方法的分类及基本原理 22249005.3智能驾驶汽车技术的发展现状 23125755.3.1智能驾驶汽车技术的内容和发展过程 23275395.3.2智能驾驶汽车技术的核心技术 23280575.3.3智能驾驶汽车行车方式研究方向 2413025.3.4路面安全列队行车的分析 2443255.3.5单车自动驾驶技术在国外的研制情况 24137815.4智能公路系统的发展现状 25287645.4.1智能公路系统的定义 25321155.4.2智能公路系统国外的研究现状 25138495.4.3智能公路系统我国的研究现状 25272895.5自动驾驶技术发展趋势和挑战 25305145.5.1自动驾驶汽车发展的趋势 26171005.5.2自动驾驶汽车面临的挑战 26319285.6先进的车辆系统在我国的应用研究 27261045.6.1我国车辆导航系统在应用研究 27239665.6.2我国先进的车辆系统应用与发展对策 27130985.7智能船舶相关技术的研究 27145885.7.1智能船舶的定义 27201465.7.2智能船舶技术 281179结论 3028415致谢 3113671参考文献 325219附录1 3322531附录2 35第1章绪论1.1本文研究的背景1.1.1当前交通问题2018年年末全国铁路营业里程达到13.1万公里，比上年增长3.1%，其中高铁营业里程2.9万公里以上，全国铁路路网密度136.0公里/万平方公里，增加3.7公里/万平方公里，而全国公路总里程484.65万公里，比上年增加7.31万公里，公路密度50.48公里/百平方公里，增加0.76公里/百平方公里，公路养护里程475.78万公里，占公路总里程98.2%[1]。客货运输统计数据显示：公路运输仍是我国货运主要方式，占到货运总量77.22%；公路客运同时也是旅客运输主要方式，占客运总量92.96%，汽车交通已经成为我国经济发展的命脉。但伴着汽车运输的日益增加，交通拥挤，能源消耗较高，交通事故规模大，造成人民生命财产损失等问题日益突出。虽然采用了增加新道路和新增交通设施等不同的方式，但还是不能满足新上路车辆的对交通的需求。因此，如何利用现在存在的道路的数量并使其发挥最大的作用是现今交通面临最困难的任务。同时我国相较与国外相比，车辆的能量利用率相对较低。同时我国的车辆和货车由于相关信息接收不足，情况不明，导致更多的车辆已经加入了已堵车的道路。而且每逢节假日期间中国的高速公路就会变成“停车场”。同时，现在随着经济发展的增速逐渐提高，全球范围内的人们出行需求在逐渐的加大，但是现如今的交通的增长却远远不能满足人们的出行需求，导致城市交通问题日益凸显。对于交通系统这样的复杂巨系统而言，影响的因素是很多的，但如果从宏观上来看，对我们身边的交通问题可以做出如下的概括。1.城市道路基础设施建设落后；2.城市交通结构不合理；3.现在道路的规划与对城市的总体布局的规划还不够完善，有待提高。1.1.2ITS的基本概念现今全球范围内的交通问题已经越发的凸显，所以通过收集控制交通信息来引导交通流的智能交通技术被研发出来。“国家智能交通系统框架”的定义：智能交通系统在地面交通管理基础上使用先进电子技术、信息技术、传感器技术、系统控制技术等联合设立的实时的，高效率的、大规模的、全方位的交通管理系统。它可以在现有的交通道路和设施的基础上，更叫高效的利用它们，使道路的潜力完全使用，从而缓解现今道路交通中的问题。1.1.3ITS的重大作用车辆在系统内运行时，停车次数会减少30%，运行时间减少13%~45%，车辆使用效率提高50%，自然环境污染的巨大挑战也可以大大减少[2]。它可以提高车辆的安全性和运行效率，提高道路使用效率，使道路的拥堵情况有了大幅的改善，明显的提高道路通行的运输效率，使路面的通行能力得到提高。因为可以有效的改善交通状况，所以已有大量的西方国家和著名公司加入到该新兴产业，并创造了很多工作岗位。ITS的发展也将会大幅度的加快中国信息、数据通讯、电子控制等技术的发展。同时对全面发展计算机处理等各种尖端技术提供了良好的平台，制造大量就业机会，也将极大化的推动中国经济发展。1.1.4公共交通的概念公共交通，一般指对所有的进行大众开放、并提供运输服务的交通方式，通常是作为一种商业服务付费使用，但也有少数免费的例外状况。公共交通系统由通路、交通工具、站点设施等物理要素构成。广义而言，公共运输包括民航、铁路、公路、水运等交通方式；狭义的公共交通是指城市范围内定线运营的公共汽车及轨道交通、渡轮、索道等交通方式。如再进一步分类，公共运输包括人员与货物运输两个方面，而公共交通则只是指人员运输方面，且限于都市区范围的人员运输，但在一些场合中，公共交通同义于公共运输。1.2国内外研究现状1.2.1国外研究现状现在许多的西方国家包括美国日本等已经处于世界的领先水平，而现许多包含大洋洲在内的国家也已经加入对于ITS的研究行列，都投入了不菲的资源，并且都已卓有成效。1.美国ITS研究美国于上世纪90年代提出了开始规划制定智能交通系统相关计划。在美国的计划中，十分明确的规划出了ITS的相关研究内容和关联服务，为以后的发展制定了框架。同时在美国相关部门的牵头下，建立了相关的科研项目，从ITS的相关角度对现有的公路运输体系做出了升级。而其主要研究方向是对现有的信息进行收集整理，并加以利用，采用先进的电子和通信技术，提高公共交通的效率和服务水平。2.日本ITS研究日本国土面积小人口多，城市化水平高。同时全国汽车保有量也居世界前位。1994年，日本设立由了许多部门组成的发展协会，促进了日本相关领域的技术水平。1996年协会制定了日本智能交通发展的体系框架。制定了日本通过大众交通智能化领域的研究和应用分三阶段。在第一阶段通过对大巴车的技术改组，第二阶段采用汽车定位技术，三阶段通过公交车管理系统的技术升级，实现智能公交车管理。1.2.2国内研究现状1.我国ITS发展历程在上世纪90年代末，我国在多个相关部门的牵头下，成立了中国的ITS政府协调小组，并一起研发创办了国家ITS的系统框架。由此中国展开了发展ITS的热潮，并在多个城市展开了试点。经过了长时间的建设，我国在智能交通系统的各个方面都有了十分长足的进步，在道路信息的采集，应用等方面都有了十分长足的进步。而且所有的许多项目也已经达到了相对庞大的市场规模。并较之前也是有了十分巨大的进步。而通过理论和实践相结合，从事研究开发的研究中心和生产企业正在迅速成长，在城市交通、道路交通、公共交通等方面都表现明显。2.我国ITS建设的问题（1）市场相对规模较小、水平较低现在我国的智能交通系统的应用还是处在一个相对较低的水平，并且所应用的方面也不是很多。而一些比较高级的应用相较于比较发达的西方国家来说，还是有很大的上升空间。（2）研发推广机制相对落后、效率不高在21世纪初期，我国由多个相关的部门和科研院所联合组成了专家领导协调小组和专家委员会。而还有很多的机构等也成立了相关的组织机构，致使我国的研究研发能力过于分散，推进和研发的效率不高。1.3本文研究的内容智能交通系统是一个十分繁琐的系统，包含着众多的子系统。其中有着多项的重要技术，包括：交通工程技术、计算机技术、软件工程、人工智能、机械技术、控制理论体系等技术，是这些技术的综合利用。本文介绍了ITS体系框架及相关的基础技术发展现状，并同时讨论了其技术在公路，铁路，航空，船舶等领域中的应用发展做出了介绍。第2章ITS体系框架通过上一部分，我们对于智能交通系统和公共交通的定义，以及当前国内外的研究现状做出了表述，我们不难发现，智能交通系统是一个庞大的，高度集成化的一个系统，而对于一个系统，其体系框架则尤为的重要。2.1ITS体系框架的产生背景ITS它是人类发展的最先进最复杂的系统。它的复杂性体现是包含大量的用户、大量实时的交通信息及需求、不断变化的技术手段、方案。同时在长时间的建设过程中，面临已经建立的交通管理系统建设、其各个系统往往是分散的、孤立的系统、一直改变的需求无法满足。因此，在施工过程与普通技术体系相比，要求更加高的和协调性和完整化，具体表现为：1.需在多个行业中协调相关的问题；2.需要相关多个行业的操作人员共同努力；3.由多个领域，部门，院校一起完成，分工明确，各司其职。因此如何构成并建造一个高效体系结构，要先明确其体系框架。一个系统的体系框架，是对这个系统最基本的描述与规范。它是决定这个系统的功能，并让其中的各个子系统之间可以相互合作，协调工作。而系统框架内应包含其各个子系统的构成和功能，以及用户服务在内的多种信息。并确立了它们的的相互关系。2.2ITS体系框架在国外的发展现状2.2.1美国ITS体系框架美国的交通部最早规划了其ITS体系框架的几大领域以及其用户服务的功能，确立了包含快速不停车收费，道路信息管控，应急处理系统等在内的体系框架，而且ITS在美国的应用方面处于全球的领先地位，并对其其它应用的发展做出来了相应的规划。2.2.2日本ITS体系框架日本政府在ITS上投入了大量的金钱在其研究上，并且与许多的公司一起研发，并提出了发展它的整体结构是社会信息化的一部分。ITS系统框架中的服务包含：1.先进导航系统、2.自动收费系统。3.安全驾驶保障，4.交通管理优化，5.公路管理效率提高，6.公共车辆保障，7.行驶车辆运营效率优化。2.3我国ITS体系框架的应用研究2.3.1ITS体系在我国的发展过程我国从上个世纪90年代起，由我国的相应的主管部门牵头开始组织研究确定我国的ITS体系框架。并在03年正式公布了我国的第一版体系框架系统。而后在05年对其做出了完善和改进。2.3.2体系框架中的用户服务我国的体系框架内包含多种的对用户的服务包含且不限于：交通道路管理，交通中的信息服务，道路不停车收费系统，交通道路安全提示，交通数据管理，道路设施管理等。2.3.3ITS体系框架的作用我国在建设ITS体系框架的过程中，首先要明确其最基本的作用，就是要保证其各个子系统可在其中十分平稳稳定的运行，并且可以保证政府，企业等在其中的效益。并且建立统一的框架可以让各个环节中的相关部门等可以规范的协调合作，有利于他们规划发展方向。同时可以更加有效地吸引民间资本投资ITS，使ITS在中国的发展更加平稳快速。使人们更能感受到未来的生活方式并对其充满希望。并对系统的框架进行深入研究，可提供宝贵的经验和教训。本章小结本章对ITS体系的框架和国内国外规范化应用进行研究，得出发达国家对ITS体系框架的研究水平相对高，虽说我国已经形成了完整的体系，但还需要进一步进行研究和实施落地。第3章ITS所涉及的基础技术发展现状当一个系统的体系框架构建完成之后，我们就可开始对系统相关的技术进行研究，那么首先，我们应当对其的基础的技术应用进行研究，以为更加高深的技术研究提供基础的技术支持。3.1ITS主要的核心基础技术ITS是一个由多个系统和技术联合在一起的一个高级的，综合性的系统。而从信息数据的方面来说，智能交通系统包含信息数据的采集，处理，并对其进行综合的整理与利用。相关信息见下图、表3-1所示。运输系统数据采集运输系统数据采集数据处理信息发布ITS用户信息利用图3-1智能运输系统信息链图表3-1对应不同处理环节的ITS相关技术图数据处理环节ITS相关技术基础设施车辆方面数据采集交通检测器、天气监测器AVI技术、移动称重、浮动车技术数据处理数据熵之和、自动事故检测AIDGPS、数字地图信息传送数据站、光纤移动通讯、超短程通信信息发布可变信息板VMS、国际互联网公路服务广播、广播数据系统信息利用城市交通控制、匝道控制路径诱导、碰撞回避而智能交通系统包含主要的基本技术有：信息技术，车辆识别技术，全球定位系统，计算机技术，传感器技术。3.2交通信息采集技术发展现状3.2.1交通信息采集技术概述对于智能交通系统的基础就是对现有的交通信息进行收集，并按照交通信息的变化可以分为两类：1.静态交通信息：包含最基本的城市相关的路网分布，交通管理信息，地理信息等。2.动态交通信息：包含交通中的车流量，车速，道路拥堵情况，道路交通事故信息，道路中驾驶员行驶相关信息，实时的天气状况，实时的道路管制信息等。当然现实中的交通情况是不断变化的，所以对于交通管理而言，动态的交通信息采集就显得尤为重要，其相关的采集器分为三种：移动式，埋地式，非埋地式，而我们最经常用的传感器包含：感应线圈检测器、超声波式、红外式、微波式、激光式、噪声检测器、磁力式、压电式、道路管检测器。同时还有相关的有关实时环境相关的检测器以及实时天气情况的前侧器。现用表3-2列出了ITS中常见的交通信息采集检测传感器及其技术特点对比。表3-2ITS常见的交通信息采集检测传感器检测器优点缺点感应线圈检测器成熟、易于理解的、设备价格便宜；设计灵活多变，可满足多种实施状况；应用案例多；能提供流量、出现、占有率、速度、车头时距和车辆间隙等交通参数。安装和维修需要关闭车道，干扰交通流；检测特定区域的交通流状况时往往需要多个检测器；减少道路寿命；当车型变化较大时，精确性降低；需要定期维护检测器。磁力检测器安装时间较感应线圈短；可用于感应线圈不适应的地方（如：桥面）等地；对路面车辆压力的敏感度低于感应线圈；某些型号可通过无线电传输数据。安装需要破坏路面；安装和维修需要关闭车道，干扰交通流；需借助特殊传感器设计或使用专门的信号处理软件才能对静止车辆进行检测。道路管检测器安装简便，适用临时性的交通数据采集；能耗低、价格低；易于维护。交通量较高时，车轴计数的准确度下降；压力启动开关对温度敏感；轮胎会造成道路管损坏。续表红外线检测器主动式红外线检测器发射多光束的红外线保证对车辆位置、速度及车辆类型准确测量；可实现多车道检测；多检测区域的被动式红外线传感器可测量车速。当雾天能见度低于6米，或高吹雪天气时，检测性能会下降；在大雨、大雪或浓雾天气下，被动式红外线检测器的灵敏度会下降。微波雷达检测器在用于交通管理的较短波长范围内，微波雷达对恶劣天气不敏感；可实现对车速的直接检测；可实现多车道检测；天线的波束宽度和发射的波形必须适合具体应用具体的要求；多普勒微波雷达不能检测静止车辆，且在交叉路口车辆计数效果不好。超声波检测器可实现多车道检测；易于安装。温度变化、强烈的气流紊乱等都会影响检测效果。为此某些型号设计了温度补偿装置；当车辆以高速或较高速行驶时，检测器采用的大的脉冲重复周期会影响占有率的检测。声学检测器对降水等天气不敏感；可实现多车道测量。较低的温度可能会影响检测的准确度；某些型号不适用检测慢速移动的车辆。视频检测器可检测多车道、多区域；易于增加和改变检测区域；可获得大量数据；当将多个摄像机在一个监控系统中联合使用时，可提供更广泛的检测。雾、雨、雪等恶劣的天气；车辆投射到相邻车道的阴影；交通堵塞；光照水平的变化；车辆与道路的对比度变化；及摄像机镜头上的水迹、盐渍、冰霜和蜘蛛网等都可能影响检测性能；当摄像机安装于路边时，为取得车辆出现和速度检测的最佳效果，需将摄像机安装于15至18米高度；某些型号对因大风引起的摄像机振动比较敏感；当需要全方位、多区域检测或特殊类型的数据时，视频检测器具有高性价比。3.2.2移动式的信息检测技术现如今随着对交通运输中实时的信息收集的要求逐渐增高，对于比较传统的固定式信息采集器就无法胜任现如今的工作。但随着现如今信息技术的发展，可以通过移动式的信息采集器来满足现如今的需求。3.3交通信息传输技术发展现状3.3.1信息传输设施智能交通技术的发展无法离开信息传输的辅助，所以在现如今移动通信技术飞速发展的前提下，尤其是近年来在4G、5G移动互联的不断加深，十分大的改变了智能交通系统信息传输的形式。而现在车辆上的相关传感器已经从点式检测器转变向连续性检测器，可以增加对图像的信息检测。现在智能交通系统可以对相关的信息进行双向的传输。但随着现在技术的不断发展，我们应把智能交通系统的信息传递看成一种基本设施来进行建设。而现在的远距离通信技术还有待研究。智能交通系统中信息传递的主要类别如下：主系统与路边子系统的信息传递：智能交通系统的固定式信息传递有：无线传输、光纤传输、电缆传输、电话传输。车辆—路面的通信：通常是使用专门使用的短程通信，可以在路面的两侧建立一种专门的双向信息接收装置。而且在路面上会有专门的车辆装有信号发射装置，不断地接收从路边传递的信号，并把装有专门设备车辆的信息接收，并上传回主系统，再由主系统把信息下传回其它的车辆。车辆—车辆的通信：在车辆间的通信是十分困难的，因为都是不停在移动的过程中，所以只能使用无线通信。而又分为两种情况。1.在编队情况下的车辆—车辆的通信：在道路运输中对于如提高道路运输效率是十分重要的，需要十分好的去协调车辆行驶时的行车距离，为了提高在路面上的运输效率，所以需要使车辆在一个十分小的行车距离内行驶，就需要不断地通过传递信息来控制行车的距离。2.不在编队的车辆—车辆的通信：对于不在编队中的车辆—车辆之间的通信，正在研究很多新型的手段来提高传输的稳定性。3.3.2无线通信技术在ITS中常用的种类ITS中常用的移动通信种类有：公众商业移动通信、卫星通信、DSRC通信、物联网RFID通信、ZigBee通信技术等[3]。目前我们对于移动通信的需求更加高，而移动通信也已成为目前使用人数最多，最便捷的通信方式。因为其不仅是一个十分常见可直接使用的通信方式，而且与车辆的信息通信十分匹配。因此它成为了智能交通系统发展的重要组成部分。而即将到来的5G时代也必将给ITS的发展带来巨大的契机。3.4信息综合管理系统平台发展现状信息技术是智能交通系统的一个十分主要的技术，因为其不仅要对动态信息和静态信息进行实时的收集，而且还要对各种所收集的信息进行整合，传输并对其进行加以利用，只有这样才可以进行通过对信息的管理来进行对交通的管理。但是我国由于各个职能部门所有的责任不同，导致所拥有的信息不能够良好的统一集合在一起，所以在我国建立一个ITS的信息共享平台显得更加的重要。智能交通系统的空间性致使其与地理信息相关的系统联系密切。而地理信息综合利用的重要性也是不言而喻的，在地理信息相关利用的技术上如GPS、计算机软件技术等为智能交通系统提供了一个更加智能的平台，同时随着现在的科技发展使得地理信息相关技术与智能交通系统的关联越来越紧密。而信息综合管理平台的主要作用包含且不限于：1.对车辆进行实时跟踪2.对路径进行规划与导航3.对道路进行实时管理4.道路交通信息查询等。3.5ITS所涉及的基础技术在我国的应用研究3.5.1ITS所涉及的基础技术在我国发展现状我国的研究开发能力、数据收集、处理、信息发布水平虽然比发达国家低，但我国在城市交通中应用的很多基础技术已经取得了良好的效果。原来ITS核心得技术和所需的设备在发达国家收购，但最近两年以来，我国大量的基础技术应用提高了很多，发生了许多变化。大部分检查、交通数据测量和采集的设备已可自行生产，但稳定性需要提高。而于无线通信上的GPRS、DSRC和4G应用的应用以越来越成熟。3.5.2ITS基础技术发展在我国面临的困难ITS需要很高的开发能力，但中国ITS的发展时间很短，核心技术和设备：检查、交通数据测量和采集设备，在投资不足，经验不足的情况下需进口。但最近两年有了很大的变化。中国核心技术研究开发体系的僵硬，企业的参与研究滞后严重。3.5.3ITS基础技术在我国发展策略我国企业应提高速度，相互追击，避免长期受他人的控制。同时，我国政府和企业应充分认识到数据通信技术在ITS的广泛应用，加强数据通信技术用于车辆管理中，包括“汽车数字化标准信源”在内。而且北斗卫星导航系统的建设和研究在中国也取得了迅速的进展，应加强其在ITS中的应用。以及我们政府和企业应注重4G、云计算和物联网在ITS上的应用。本章小结本章对现如今智能交通系统所相关的基础技术进行了研究与分析，并且可以看出许多的西方国家现在的相关技术领域已经处在了世界的领先水平，并且相关的应用也正在加快进行建设与实施。但我国们目前的相关技术等还有一定的差距，并对其提出相关的策略。第4章ATMS发展现状及在公路和铁路以及航空的应用研究智能交通系统的基础技术包含多种有关信息接收与信息传输的相关技术，但是智能交通系统仍是一个包含道路交通管理的系统，所以应对这方面的相关应用作出研究，以方便我们对智能交通系统的使用。4.1先进的交通管理系统概述4.1.1交通管理系统的功能与构成随着当今技术的不断进步，交通管理系统为了适应当今社会的发展，将交通不再拥堵，加重对高速公路的交通管理和预防和减少汽车对人身造成的伤亡等特点作为主要强化对象。其具备以下特点表4-1。表4-1交通管理系统的特点特点功用交通控制主要是通过对城市公交车的管理，专用路权等，保障公交车和特种车辆的通行，以及信号灯控制，实现对城市交通的控制事故处理实现快速故障定位，做出及时处理措施排放监测监控交通污染状况，采取相应措施应急管理应对突发事件电子收费不停车收费养护作业提高道路养护作业效率信息提供发布各种交通信息交通管理系统组成包括：高速公路便捷收费、信息服务与分析、救援抢险事故管理、城市公交管理与应用、交通管理与控制、交通信息处理与自检查，交通电视监管系统。4.1.2ATMS主要研究方向和设计原则ATMS主攻方向：机动车尾气排放监管系统、机动车事故管理系统、高速公路电子管理系统、城市道路交通构成与对交通信号控制及其应用技术。ATMS设计的基本原则：实用、先进、可维护、区域广、稳定、耐用。4.2ATMS中的交通控制管理系统发展现状4.2.1国外交通控制管理系统应用情况按照目前经济发展体系，各国都在加强对ITS的发展，包括美国、欧洲、等国家，并且预期都有不错的效果。在2006年3月，位于英格兰中心的伯明翰城区率先将国家交通控制系统进行首次使用，为其国家的道路交通提供了高质量的交通实时信息。并且该系统耗资1.6亿英镑，投入了700台动态捕捉摄像机，4000个道路信息传感器以及1000台全自动识别别数字摄像机，来对交通进行监管。并在相同时间让个地方政府交通信息处理人员对其数据进行分析处理，最后进行总结和发布。随着国家交通控制系统的使用，极大提高了对旅游时间的可靠性，成功的减少了机动车运行晚点的情况，有利于对紧急事件的管理等服务[4]。4.2.2交通控制管理系统中电子警察子系统的发展趋势交通智能识别技术的逐渐成熟，对交通监管部门十分重大，与基于射频识别技术的车辆电子牌照相配合，可以有效解决对车辆自动识别，机动车流量动态监控，机动车车牌套牌与辨真伪的问题。4.3ATMS中的交通事件管理系统发展现状4.3.1交通事件管理系统的功能交通事件是导致道路同行能力下降及车流量异常增多的非间接性情况，可分为突发性和计划性事件。其主要用能包括：事件监测、事件反映、事件管理、现场分析、事件处理、事前信息反馈。4.3.2国外交通事件管理系统发展现状美国第九大城市，圣安东尼奥市。其高速公路的车流量已经超过20万辆／日，高所公路的过度使用导致机动车通过效率低下。为了将这难题解救，开发了TRANSGUID事件处理、道路引导系统。监管人员可以通过计算机对道路实时分析进而处理，由监管人员的指令通过光纤及传送的可变信号以及沿高速公路、匝道线安装的控制器。所选方案一旦输入，系统又将信息反馈回当前的交通情况，为其信号输入提供新的算法。为了保证其信号输入的必要通过性，该系统还未设置相关的“反间谍”程序。随着使用TRANSGUID，对交通事故的处理得到了有效的改善，减轻道路的通过压力，并且减少了高速公路27%的不必要拥堵，燃料的高效使用可以CO的排放量减至128吨，并可每年节省大量燃油。4.4ATMS中的ETC收费系统4.4.1自动收费ETC系统及其原理自动收费系统简称ETC，是一种广泛应用与道路、桥梁、隧道的全自动电子收费系统，也是世界上目前最先进的电子收费系统。简而言之，正常高速公路30%的拥堵是由于收费停车而导致的，使用ETC系统可将时间缩至为原时间的20%。这项技术在缓解交通拥堵有着巨大的社会及经济贡献。ETC系统将会收费点设置在收费站的路边，并在车辆上安装相关的反馈信号装置，采用专门的短程信号接收反馈器，使得汽车在通过收费站的时刻，可以顺利的将信号发射出去。目前使用的最广泛的无限微波信道，其频段为5.8GHz。并且已经广泛应用于ETC和ITS的其他应用领域。单论车载设计系统，单片式ETC系统只需要将车辆信息录入，并在驶出收费站是扣费，原理简单明了、设备内技术成熟。但是他与我国的收费是系统，是两种单独的概念，如果要使用的话，必须重新建造收费站，人力物力以及财力都将被巨大的消耗，十分不适合我国，这是我国中西部建立ETC最大的阻碍。根据我国实情，使用高效安全的预付卡方式是未来的发展趋势。双片式电子标签即带IC卡接口的电子标签，是可以反复读写的，当车辆通过ETC收费点式，；路边的读写单元会将IC卡的信息读取，并且扣除其相关的费用，记录入其信息，是我国目前最佳的选择。4.5先进公交管理系统的发展现状4.5.1发展先进公交管理系统的背景公交车相较于一般的小汽车来说其在道路运输的效率更高，而消耗的能源和尾气排放却远远小于小汽车，所占有共路面积也远远小于小汽车。所以，我们应该重视对于公交车的发展，其对于缓解现今的公路拥堵情况，提高现在的交通出行效率有十分重要的意义。而中国智能交通系统体系框架中规划的公交运营服务有：公交管理，线路规划，车辆监控，货运管理。但是我们国家现今的道路情况不容乐观，而公交在没有优先通行的情况下行驶效率不高，至使我国的公交车出行比例不够多。4.5.2公共交通管理系统关键技术而在公交系统中最为重要的就是对公交的管理系统。此系统可以对公交进行实时的定位，并控制路面的相关设施。主要技术包含：智能IC卡，电子站牌，快速公交系统，公交定位系统等。相关技术如图4-1。图4-1车载设备结构图4.5.3快速公交系统虽然公交优先策略是各国都在提倡的一个方案，但是再具体实施过程在，公交车只是有一些很少的专用道路或是很少的一些特权。这并能使公交车得全部效率发挥出来，只要路面环境恶化，公交车也无法通行。而真正的快速公交系统BRT使用了新型的公交车，并创建了一种新的公交运营模式。它是使用了专门的道路，并且拥有信号灯的优先通行特权。不管当前的道路环境是怎样的，它是在一个完全封闭的环境中运行的，可以保证其畅通运行。而且快速公交系统是一个路面通行系统，不需对现有道路进行大规模的更改。开始的运营成本低，并且建设的难度和周期也是相对较低的。1.BRT系统的作用快速公交系统比常规的公交相比，运输乘客更多，效率更高，服务更加周到，安全性高，尾气排放量低，可以使用更少的燃料。而且其比城市轨道交通可以使用更少的投资，建设的速度也是更快的。所以，自从快速公交系统问世以来，其拥有的包括高效率，速度快等特点，已被全球范围的认可。所以在在全球范围内已经应用许种多的快速公交系统。在西方等发达国家，及使私家车的占有率十分高，并且城市轨道交通也已十分先进，但是每个城市仍是根据自身的发展需求继续推进快速公交系统的建设。而根据许多国家的实践经验可以看出，快速公交系统有着十分多的作用，其可以改善交通环境，加快城市的发展。因此，解决城市交通问题也是加快城市发展的一个重要的环节。2.BRT车道设置现在大量的快速公交系统的设计是基于增加公交出行比例来设计的，目的是为了来解决现在的城市道路交通问题。但是原本的城市道路并不是为了公交而专门设计的。所以如何在现有已经超负荷的城市道路中建设快速公交系统专用道路就成为了一个十分重要的命题。快速公交系统分为两种状态，一是平面快速公交，二是立体快速公交。平面快速公交是在原本的城市道路上，规划出快速公交的专用道路，这样的话运营成本会比较低廉，但是会穿过信号灯路口，使其效率受到一定的影响。而立体的通常使用立交桥，隧道等，使其完全与其他的道路相隔绝，从而可以发挥它的全部潜力。但是相较与平面系统，其成本较高，不易操作。同时快速公交系统的站点设置也没有最优解，只需满足其设计需要即可，就是要根据实际情况，对乘客等的出行特点进行分析，从而选出最方便的乘客的上车地点。通常是站点全部设立在车门的同一侧，以方便公交可以在不同的车道上进行变更。但是也可根据实际情况进行调整。4.5.4城市BRT系统的发展趋势1.加强加快相关政策的落地，协调快速公交系统与城市路面信号灯的关系，基于快速公交优先通过的特权。2.加强快速公交系统中的信息沟通，加快GPS，智能站牌等技术在快速公交系统中的应用。提高其准时率和其对乘客的服务水平。3.采用各种的方式方法，加强对快速公交系统的保护措施。阻止各种形式的对其系统的干扰。通过各种警示标志，标线等规划其专用道路，其次采取特别的道路颜色来区分其专用道与普通道路。4.加强城市各种交通方式的联合，使其可以在各种交通方式中快速的转换，方便市民的出行。4.6先进的交通管理系统在我国的应用研究4.6.1我国交通控制管理系统的应用1.我国交通控制管理系统发展现状目前在我国的许多城市之中，都在快速的建设本地的交通指挥系统。但是当前的研究水平还是比较低的，大多数是通过监控探头来观察实时的交通情况。而比较先进的自动信息收集与分析，自助道路交通调控等方面还是比较薄弱。但是我国在道路交通监视，电子警察系统确实已经发展的较为完善。同时，我国自研的道路交通信息管理系统，也已是包含了交警部门所有的相关需求，其系统含有驾驶员信息查询，机动车信息查询，违章查询，牌照信息，事故处理信息，考试信息等各个方面都已在其系统中有所应用。2.我国交通控制管理系统的发展策略我国应通过学习西方国家的优秀经验与方法，快速的推广与建设高效的道路交通管理系统，加强与我国高科技的公司的合作，共同研发ITS的相关技术，提高信息传输与接收的能力。4.6.2我国交通事件管理系统的应用1.交通事件管理系统在我国的发展现状当前我国的在处置道路交通事件时，最主要的还是让相关的执法人员，在路面上去巡逻，并且通过道路上驾驶人员向相关的主管部门主动的去汇报相关事件，之后派遣有关的救援单位前去处置相关事件。还没有达到可以自动的去发现问题，并可自行上报的程度。2.我国交通事件管理系统应用与发展对策我国应通过学习西方国家的优秀经验与方法，迅速建设我国有关交通事件的管理系统，并且走合作引进与开发自研的道路。4.6.3ETC在我国的应用1.ETC在我国的发展现状目前，我国大多数的高速路口的收费方式仍是以人工收费为主，收费的时间较长，过程较为繁琐。而且使用现金进行收费操作也与现在的大规模网上支付的习惯不相符合。极大的降低了路口的通行效率，影响了高速公路能力的使用。而不停车收费系统ETC的使用则可以极大的改善这个现象。因为ETC的使用不仅可以加快高速路口的通行效率，它更是符合我国现今所发展的绿色环保理念。随着我国ETC进程的不断推进，我国将在2020年全国普及ETC收费站，在每个高速路口只保留一个人工收费口，甚至完全取消人工通道。而目前我国所采用的ETC收费方案是使用短程通信技术，并通过两张IC卡刻印实现两种收费方式的切换。并且IC卡可以应用于其他的方面来进行消费，拥有更加宽广的应用空间。2.ETC在我国应用的发展策略（1）目前我国对于ETC的管理正在加强组织协调，应建立起一个更加统一些监管和服务机构，更加方便人们对于ETC的使用和了解。同时我国应该建立起一个统一的运营公司或组织，不应像现在这样不同的地区由不同的组织机构来管理。（2）继续加大对ETC的宣传力度，让更多的人了解到ETC的优点，加大大众对于ETC的使用率。（3）收费广场设计不合理，规模普遍偏大、混行车道太多。所以要继续优化收费道口，使其的规划更加的合理，保证各行其道，遵章通行。而现在，上海高速公路网已经开始布局更多的了ETC车道，其中ETC专用车道相较与混行车道没有多太多。致使最后都变成了混行，ETC车辆往往要跟在半自动车道收费系统的车辆后被迫停车，使用ETC的车辆的通行效率大大的降低了[5]。致使了人们使用ETC的热情不足，应该加急的去改变这种现状。（4）现在多数的ETC道路设计不合理，电动杆的位置距收费口的距离设置不合理，不能对每一辆都做到及时的收费，导致对部分车辆不能收费，但有些车辆却可恶意逃费。所以应加快相关技术的研究。使现今的这种情况可以有一个极大的改善。这就是为什么我们要去学习西方发达国家的先进经验，努力走出一条符合我国国情的道路:自行研究开发与引进技术相结合。但是在ETC的关键核心技术上一定要掌握在自己的手中。同时应进一步加快全国范围内的ETC布局与推广。4.6.4快速公交系统在我国的应用1.我国快速公交系统的发展现状从上世纪末期开始，我国首先在昆明地区实施快速公交系统，发展至今快速公交系统在我国部分发达城市其性能已经可以完全代替轨道的交通运输水平了。截止到现在我国已有如广州、深圳等地总数超过50个城市，快速公交系统的交通运输水平已经成为世界前列[6]。在我国快速公交系统水平已经被誉为对个世界之最，其中包括：单一线路长度最长。最先在外环上建设，主线、支线网络规模最大，建设运营周期最短。快速公交系统在我国的应用与发展战略（1）我国大力推举公共交通优先政策，根据各个城市的交通运输水平出发，以现实状况为主要依据，对各个交通状况作出明确的、一致的规划，把快速公交系统的发展状况放在首要地位。在我国交通发达水平比较高的城市里，应当首先推进发展快速公交系统；在我国交通发达水平次一级的城市里，应当作出长远性的交通规划，根据现状提出各个阶段的发展目标和发展时间，最终将快速公交系统融入城市公交系统；在我国交通发达水平比较低的城市里，应当首先完善城市公交系统。（2）发展快速公交系统要目光长远，需要根据不同城市的不同状况进行分析。而对于交通发达水平、资源水平和经济水平比较低的城市里，发展快速公交系统，需要提前做出全面的规划工作。发展快速公交系统的工作要脚踏实地，各级地方政府应稳抓稳打，杜绝把快速公交系统作为“面子工程”，以及做出不符合城市经济水平的不合理浪费。（3）随着科学技术的发展，很多在以前的交通发展的阻碍已经有了多种解决的措施与方案。现如今我国对于交通拥堵状况，应当吧加强交通信息化放在首要发展地位，完善全面的智能交通系统是我国交通发展的首要步骤。在这之后对于部分地区交通发展不全面问题，我国应用“大容量快速公交系统BRT”。4.6.5我国ATMS的应用与面临的困难及其成因现如今在我国发展智能交通急需较高的科研水平和完善的管理系统，我国应用时间不足、社会关注度不够、从业人员少、从业者缺乏经验等问题严重制约了我国智能交通的发展速度。随着我国经济水平高速发展，我国大城市的发展速度已经远远超出了交通系统的发展水平，这一发展水平的差导致了公交先行缺乏相关支持，交通供需不平衡现状愈来愈重。此外还有管理系统缺乏统一的标准，部分地区网络发展水平较低的不利因素。4.6.6先进的交通管理系统在我国的应用与发展策略1.首先在我国实行ETC系统进行标准化的发展战略，将智能联网技术应用于ETC上，并对其进行完整的发展战略，提高我国现今车联网的技术水平，完善并提高我国交通管理方面的水平。2.各级地方政府应当把”城市公交先行”发展战略放在首要发展地位，大力发扬该发展策略对于我国提高交通水平促、进经济发展、减少环境污染的重要性，推进“大容量快速公交系统BRT”与公交系统协调发展。3.我国应当提高先进交通管理系统的科研水平。鼓励科研单位对交通诱导方面的软件开发工作。4.7ITS在铁路中的应用4.7.1铁路智能运输系统铁路营运的运输效率、顾客的舒适度、平稳程度以及顾客对列车上乘务员的服务满意程度在这一系列方面的提高是全球所有国家铁路营运上共有的问题。随着时间的推移，科学的发展伴随着各个国家硬件上的进步，使得铁路营运的运输效率，顾客舒适程度，平稳程度等一系列方面的要求逐渐提高。随着科技的发展，ITS也逐渐的成熟，许多国家发现ITS的功能会使交通上发挥着巨大的作用。在这基础上使得科技发达的国家对RITS的发展也提上了日程，很多国家的技术的先进使得研究速度比别的国家快速，得到的成品也更高效。我国对比上述国家在RITS的起步慢了很多，但是中国科技工作者的技术还是十分给力和高效的，在此基础上研发出了一系列的成品，当中最实用也最出色的有：客票发售和预定系统、列车调度指挥系统与铁路运输管理信息系统等。经过不断的创新和技术进步，研发出很多实用的系统，但还远远不够，因为这些信息系统没有发发面面都照顾到，还有欠缺。因为技术还有差距，使得没有其他国家那样的规划标准，在信息和信息之间没有达到理想的状态，出现孤立现象，这种现象对铁路并没有好的作用，反倒是坏处。所以对铁路智能运输系统架构进行研究是十分重要的[7]。4.7.2我国铁路智能运输系统建设发展目标要想建立一个符合我国国情的健全完善的铁路智能交通系统，不仅要深刻了解我国铁路的发展环境及智能铁路的发展战略，还要有一个明确的、详细的发展目标作为指导。并创建一个技术到位，服务到位而还要了解国情的基础上的RITS，我们要在知晓我国铁路的未来走向以及智能铁路的未来走向，在此基础上必需要有一个准确的、完整的方向作为基准。根据这个基准来对未来铁路智能运输系统的进步发展如下：1.根据现有系统智能的调控当月货物流通方案，并可智能对列车进行编组并生成列车运行图。2.创建一个完善的系统，使得列车可以无人操控，计算机介入安排自主行驶路线，并使得列车安全稳定的速度行驶。3.创建一个完善的控制系统。使得多辆列车行驶时可以在计算机的作用下安全行驶自主处理，在可能的事件中妥善及时的处理。4.创建一个完善的保护系统，使得列车在行驶中，对整段路线的发生事件进行自主分析，并在计算机的调控下自主保护列车。5.创建一个完善的维修保养系统。使得铁路上的设备以及转移设备的时候能够自主检测，自主判断问题存在，并自主制定保养方案，使得维修保养自主化智能化。6.在服务上能让乘客体验前所未有多发面的舒适感觉，制定高素质的服务，在此基础上创建一个完善的服务系统。7.顾客能在家中享受快捷高效的货运服务，并对货运的全套服务进行实时监督的系统。8.顾客能在随时随地了解当前的交通路况，以及对顾客的出行路线进行分析和推荐。9.强化服务，为顾客提供娱乐，住宿，饮食的推荐和接送转运服务。10.强化物流设施，使得顾客实时了解物流信息。11.建立ITSR的发展方向对现实实时管理。4.7.3我国RITS体系框架我国目前经过学习国外许多的先进经验，同时融合我国目前的发展状况，未来的发展目标及发展策略，我国智能铁路系统的体系框架包含四个方面，分别为经营管理，基础信息整理与分享平台，运输和营销这四个方面。而又下面分了14个系统。包括组织运输，调控列车运行，保障行驶安全等方面。因此智能系统的建设是一个发展的必然趋势，同时也是我们提高自身竞争力的一个强而有力的方法。所以，为了提高现如今的铁路运输效率，促进我国的经济发展，建设智能铁路系统是势在必行的。那么对于一个系统而言，要想创立好这个系统，那就必然要先确立一个十分明确的系统框架。而智能铁路的框架指导思想是要如何能够满足现今日益增长的出行需求，提高效率，改善服务质量，保障出行安全。并在这些明确的指导思想下，结合我国的现有技术和基本情况，使我国的铁路建设速度和运输水平大大的加快，使我国可以处于世界领先的水平。并且加快相关主要技术的发展。为我国铁路事业更加辉煌提供有力的基本保障。4.8ITS在航空中的技术应用4.8.1航空智能交通概述1.航空智能交通的定义智能交通系统在地面交通管理基础上使用先进电子技术、信息技术、传感器技术、系统控制技术等联合设立的实时的，高效率的、大规模的、全方位的交通管理系统。其是使用各种的先进的技术，使得传统的交通系统进行升级，发展成为一种新的，更加集中化的，科技化的全新的交通运输系统。其目标是为了增强现在的交通出行效率，保护环境，提高交通安全。因此全球范围内也更加的注重发展智能交通系统。而航空智能交通，作为智能交通在航空领域的应用，即是将上述技术有效地应用于航空交通运输系统，从而建立的及时、准确、高效的航空交通系统[8]。2.航空智能交通的主体因为目前民航空中运输系统包含飞机主体，空港，空中交通引导系统，飞机航线设定等。所以通过上面可知，关于航空智能交通系统分别有不同的应用。对于飞机这个主体应有的的功能应含：自动巡航系统，智能飞行条件监控，这样可以大大提高飞行过程中的安全性和便捷性。而有关空港则应包含智能空中交通管制，信息传输设备等，来提高空中航线内飞机的飞行效率。由以上可以看出，航空智能交通的承担主体主要涉及飞机、航空公司、空港、空中管理机构等。而目前航空智能交通相关的主要技术如下表4-2所示。表4-2航空智能交通主要技术主要技术说明飞行控制技术通过自动控制等方式，操纵飞机气动舵面和油门杆，控制飞机飞行的技术。主流的飞行控制技术包括电传飞控技术。自动驾驶技术根据探测到的大气数据信息、飞行姿态、加速度及导航数据，控制飞机飞行，同时在检测出实际飞行参数与理想状态的差值后进行修正的技术导航技术引导飞机安全准确地沿着既定路线准时到达目的地的技术。主要由飞行环境数据、姿态和航向、着陆与滑行、自主定位、非自主定位和飞行管理计算等系统组成续表通信技术使飞机在飞行各阶段中和地面的管制、签派、维修等人员保持双向语音和信号联系，提供飞机人员内部以及与旅客联络服务的技术监控技术对飞行进展，包括燃油情况、待飞时间、目的地机场及备降机场的天气变化趋势、航路风和天气、机场、跑道、导航设备等的工作状态以及在飞行中出现的意外情况进行监控的技术健康管理技术降低由于系统或部件失效所导致的飞机灾难或事故，并为飞行机组、地勤和维修人员提供连续的机载系统或部件的健康运行状态预警监控的技术大数据需求分析技术航空公司通过数据收集、转换和挖掘，利用大数据分析，针对不同的旅客群体制定不同的营销和服务策略，实现收入提升和成本控制的技术4.8.2发展航空智能交通的重要意义1.安全可靠性现如今对航空运输的危险通常不是出现在飞机自身上面，通常是由于航空管理部门的信息因受其他因素的干扰，而不能及时的传达到飞机上面，从而酿成悲剧的发生。但随着这些年来我国航空科技的不断进步与发展，大大的提高了我国航空时的安全系数。事故率较全球处于一个极低的水平。2.高效便利性交通效率涉及到物联网、移动互联网等各种产业技术相互配合，依赖复杂的产业协调。为使得城市乃至区域交通达到更高效、便利的要求，航空智能交通的一些前沿技术以及协同智能交通的发展，对提高交通的便捷性起到了重要的作用。3.社会促进性一个社会想要进步与发展，就必须要紧跟时代的最新技术与发展潮流，加快、加深与最新技术的融合，调整产业结构。而随着如今信息技术的不断发展，智能交通技术得未来也将迎来巨大的挑战与机遇。所以，对于航空智能交通来说，这不单是一次行业或是说产业的变革与革新，更是对整个社会起到一次巨大的推动多用。本章小结在本章我们通过对先进的交通管理系统的研究与分析，发现了我国在快速公交系统，不停车收费系统等应用与研究相较发达的西方国家还有一定学习与进步空间，但是相关基础研究也是已经有了很大的成果。同时对我国的铁路和航空智能运交通系统技术进行了介绍。第5章智能车辆系统及智能船舶发展现状和在我国的应用研究我们研究设计完智能交通系统中的关于交通管理系统的应用之后，我们便应对系统中的主体车辆等进行研究，其应用的研究，对于我们的使用感受是最直观接触，与最直观的体验。5.1智能车辆系统概述5.1.1智能车辆系统简介智能车辆系统AVCS其实应用了许多先进的传感器安装在车内，并通过其来收集判断相关信息，从而判断当前行驶状态，来辅助驾驶人员进行规避改变行车状态等操作，并可在一定的情况下进行自动驾驶，从而大大提高行驶过程中的安全性，并且可以显著增加道路的通行能力。系统由装载了多种的传感器，接收装置的车辆构成。而智能车辆系统最著名的应用：自动驾驶车辆，更是人类智慧的结晶。5.1.2智能车辆系统的功能AVCS根据其应用可以大致分为三个方面：自动驾驶，安全辅助驾驶，智能公路系统。1.安全辅助驾驶应具备：对周围环境做出及时的判断与分析，自行的对驾驶人员做出警示，打开关闭灯光，ACC，防抱死系统，防碰撞系统，自动泊车系统，胎压报警系统，视觉增强技术等。同时对各个传感器所接受的信息及时反馈给存在电脑进行分析，通过分析得出最优解决办法，并发送给车上各个执行器进行自动的控制。2.自动驾驶的车辆应具有的功能车辆可以自行的判断当前情况，分析自身位置，计算出最优的行车路线，并可以按照所计算出的路线精准行驶。并可以对在行驶过程中所发生的情况作出及时准确的判断与操作。而且可以在行驶过程中对行车状态作出调整，可以面对各种环境的路况。并可安全的完成对乘客的运载任务。3.智能公路系统应建立在中心式导航系统之上。5.1.3智能车辆系统所涉及的传感器技术智能车辆系统所拥有的相关传感器分布如下图6-1。图6-1相关传感器示意图5.2车辆定位导航技术的发展现状5.2.1车辆定位导航服务的分类现如今如何完成车辆的定位功能，现今有两种方法：1.车辆上装载的设备自行规划和定位的，我们称之为自主式车辆导航。2.有些则要通过网络信息传递来规划和定位的，则称之为中心决定式车辆导航。而现如今中心决定式的导航行式更为先进，是车辆导航系统的最终方向，所以这也是我们所应加强研究和分析的方面。5.2.2车辆常用的定位导航方法的分类及基本原理定位是导航的基础，与车辆移动定位有关的主要常用的移动定位方法有：独立定位定位法、签到式移动定位法、测距式移动定位法、基于计算机视觉的移动定位法四种。如何确定目前车辆所处的位置，是能否做好导航服务的关键。而现在确定移动车辆位置的方法主要由几下几种：计算机视觉定位式，移动测距式，独立定位式等。1.独立定位式导航现在大多数的导航是通过惯性导航来实现的，通过装有陀螺仪的编码器，来大致的推算下一个地方。而相关的电子设备决定了导航的精度，但如何保证其精度受安装空间，成本等有十分大限制。2.卫星定位式导航现在的卫星定位式导航的应用越来越广了，因为它可使用的范围大，精度高，可以对驾驶人员的驾车提供十分巨大的帮助。现在正在使用的系统包括中国的北斗导航系统，美国的GPS导航系统等。它们都是技术十分成熟，并具有高可靠性的系统，并且地域限制等影响，用途十分广泛，有很好的发展前景。缺点：在隧道等无信号的地方无法使用[9]。3.视觉导航视觉导航系统可在现有的路面设施下进行个工作，不需对道路结构进行任何改变。而且可以应用到像是道路救援，识别信号灯信息等方面。但是当遇到极恶劣天气像是暴雪，大雾，台风等对视觉传达有影响的天气时，其系统的准确性就会收到较大的影响。而且其对计算机的需求也较大，运营成本较高，不易大规模使用。4.基于传感器数据导航通过先在很多十分先进传感器所取得的数据，并把这些数据进行综合的分析整理，通过事先编程好的神经网络系统，来进行判断。从而可以实现车辆自主导航的目的[10]。5.车辆导航系统的发展趋势现在只通过一种导航方式或是只应用一种技术，并不能很好的达到现如今所需达到的导航精度。所以，通过对多个传感器信息和多种导航手段的综合利用，把他们的多种信息进行综合分析，从而达到提高导航进度的方法。而此种导航方式也必将成为未来发展的主流。5.3智能驾驶汽车技术的发展现状5.3.1智能驾驶汽车技术的内容和发展过程目前智能驾驶汽车该项应用也正在从我们的梦想逐步的走向现实。而根据其能达到的智能程度，现分为四个阶段：辅助驾驶，部分自动驾驶，高度自动驾驶，完全自动驾驶。1.辅助驾驶：其功能主要由为驾驶人员提供帮助，为驾驶员提供相关信息，和对在行驶过程中发生的危险信息作出警告。2.部分自动驾驶：其功能是当驾驶人员在行驶时，对驾驶人员没有注意到的危险情况可以及时的作出相应应对。3.高度自动驾驶：在一些特定的情况下可以脱离驾驶人员的帮助，自行的驾驶车辆，但是还需要驾驶人员对相关信息进行监视。并且可以随时的切换回手动驾驶模式。4.完全自动化系统：完全自动驾驶：已经完全脱离了驾驶人员的操作，车内人员可以进行其他的活动，而不需自己去操作或观察。目前的智能驾驶技术的部分自动驾驶已经在大面积使用了，而剩余阶段也是在积极的研发之中。5.3.2智能驾驶汽车技术的核心技术1.激光雷达:可以通过对周围所有事物的扫描，并十分精准的呈现出来，传输回车载电脑使其应用于对事物的分析。2.前置摄像头辨别技术:在车辆的后视镜位置安装了一个摄像头，应用于对物体等的拍摄收集信息，并辅助辨别移动的事物。3.后轮传感器:在收集车辆的偏移量后，传递信息给车载电脑使其分析汽车位置。4.前后雷达测距:收集有关车辆的几个方向的距离，辅助前摄像头共同的进行收集行驶过程中的信息。5.主控电脑:负责规划汽车驾驶路径、方法和做出判断以及操作。相关技术如图6-2所示。图6-3a)激光雷达b)前置摄像头c)后轮传感器d)前后雷达e)车载电脑5.3.3智能驾驶汽车行车方式研究方向现今主要由发达的西方国家来研究路面队列行车，并且这已经成为了现在一种主流的车辆行车方式。5.3.4路面安全列队行车的分析在长途驾驶的过程中，如何可以及保证运输效率和安全的前提下，怎样可以缓解驾驶人员的疲劳。环保道路安全队列行车就在此环境下出现了。安全列队行车的原理是后车不断地反复带领车队前进。包含有包括：导航技术,ACC,停车辅助，道路保持系统等。现在关于相关的实验也几经技术接近结束。由于每辆车上面都安装了十分先进的通信设备，所以整个行车车队之间的信息传递十分的迅速。由于减少了车道的转变，是的路面的通行效率有了极大的提高。示意图如下图6-4所示。图6-4欧洲环保型道路安全列队行车示意图5.3.5单车自动驾驶技术在国外的研制情况1.谷歌公司自动驾驶汽车\t"C:/Users/Administrator/Desktop/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9/%E6%9F%A5%E6%9F%A5/htmls/detail_report/right"通过摄像机、雷达传感器和激光测距仪来观察其它车辆的自动驾驶汽车是以此技术来实现的，

并使用自家的导航系统进行导航。谷歌自动驾驶汽车已通过了很长的实际路面测试，

并在没有任何人为干预的情况下完成了较长的路程。谷歌8台自动试驾车辆试验了各种的路面情况，几乎没有发生任何的事故与故障。仅在一次路口等红灯时，被后方来车追尾。并且经过多年的研究与发展，其商用阶段也即将到来。示意图如下图6-5所示。图6-5谷歌自动驾驶汽车示意图2.日本智能驾驶汽车研制情况日本的相关企业因其在人工智能相关领域的领先地位，使其对无人驾驶汽车的研发十分的便捷，并在多种现今的传感器的协助下，可以说日本相关的计术发展迅猛，并预计在2020年推出商用的车型。5.4智能公路系统的发展现状5.4.1智能公路系统的定义现如今的交路交通情况更加的复杂，所以就需要综合的信息收集整理平台。智能公路系统就产生了。它通过信息系统，监控网络等设施。可以实现对车辆的导航和引导，对路面的实时交通状况进行管控，自动处理交通事故，实现道路，车辆，人一体化是我们最终努力的方向。5.4.2智能公路系统国外的研究现状因其规模应用的实际的造价太高，所涉及面又及其广泛，使之应用难度增大。但是智能公路各项理论研究已基本完成。5.4.3智能公路系统我国的研究现状当前我国的公路自动化的程度还不够高，国家目前的相关部门与高校正在联合一起研究新型的磁道钉式的自动导航系统也是其中的一种方法。5.5自动驾驶技术发展趋势和挑战5.5.1自动驾驶汽车发展的趋势1.提升安全可靠性：主要是应加强高精度传感器的精度，如遇路面上强烈的阳光反射、受雨雪影响时也可正常工作，而应对突发事件如：突然掉落的物体，或突发爆胎时也可以及时反映。2.加强车辆—车辆通信，车辆—道路通信：车辆可通过更加有效地信息的传递与接收，辅助自动驾驶车辆，使它们在路面上有序的行进，减少道路交通拥堵，增加行车效率。3.随着路面智能系统的不断研究与进步，必然会致使现今的路面上的一些设施进行升级更新。可以再路旁和道口加装多种的传感器、探头等设备，这样就可以更加好的监管实时的车辆信息，路面信息，以提高路面的通行效率。当完全实现自动驾驶技术时，则可以完全去掉道路信号指挥了。4.而随着自动驾驶技术的发展，肯定会大大改变人们的用车方式，因为自动驾驶汽车上没有方向盘，油门踏板等需要自行操作的装置，而车本身也会更加的轻便。同时自动驾驶的汽车也会较常规汽车相比出行更加的方便高效。而且用户自己甚至可以自己不用拥有汽车，使用手机软件自助叫车，车辆就可自行携带乘客，到达指定位置，并且在出行的过程中，还可以根据实时的路况来及时更改车辆的行驶速度与行驶路线。当车辆到达指定位置后，车辆还可自行的到达指定的维修检查站点进行保养和维修。5.自动驾驶技术的发展，必将带动大量的相关行业的技术创新与发展，许多的公司和相关的领域都已投入大量的资金用于相关的研究，所以该市场的发展前景必然是一片光明的。5.5.2自动驾驶汽车面临的挑战虽说近年来自动驾驶技术已经有了一个十分迅猛的进步，但是整车相关的研发生产仍是一个全新的方面。虽然它有着许多传统汽车粗具备的技术与有点，但是还是仍拥有很多的问题需要我们来讨论分析。1.在人们的认知里，总是不太相信机器会比人脑更管用，这也是自动驾驶汽车大规模应用的障碍。此外还有许多非自动驾驶者的违反交通规则，在行车过程的无序状态，使交通状况变得复杂及难以预测，这也是自动驾驶路线难以规划路径的原因。2.现如今自动驾驶技术还仍有许多的技术上的缺点与不稳定性，对于路面信息的接收与感知还不够准确，对于物体的辨识不够智能。一旦出现了突然的事故或行人，系统无法快速的反映。3.现在的公司企业们为了可以使汽车达到一个十分高的辨识度和灵敏度，都使用十分高级紧密的传感器，致使每辆车的成本都大幅升高，无法大规模的生产发售。4.相应法律还需要修改：责任难以划分，因为是自动驾驶的情况，所以一旦发生事故，责任究竟是汽车，驾驶员还是相关的软件开发商。5.因为是自动驾驶，电脑也就是它的中枢，怎样防御病毒攻击也是自动驾驶安全性需要问题。5.6先进的车辆系统在我国的应用研究5.6.1我国车辆导航系统在应用研究我国目前对于车用导航应用市场已经渐进成熟。政府与企业筑构的基础设施日趋完备，同时在卫星、空间定位通信技术遥感等方面构架也正在部署。我们的北斗导航系统能为车辆定位导航提供一个十分优秀的基础。目前我国车载的导航系统应用的还不够多，被应用在了关于车辆防盗等方面。虽说我国国产的车辆携带有导航系统，但还是存在精度不够高等问题需要去进一步解决。