智能交通系统概述

智能交通系统概述

引言

今天，道路运输已经成为超越铁路的最重要的地面运输 方式，在国民经济和社会发展中起着举足轻重的作用。但是 随着汽车的普及、交通需求的急剧增长，进入 80 年代以来， 道路运输所带来的交通拥堵、交通事故和环境污染等负面效 应也日益突出，逐步成为经济和社会发展中的全球性共同问 题。

解决车和路的矛盾， 常用的有两个办法： 一是控制需求，

最直接的办法就是限制车辆的增加；二是增加供给，也就是 修路。但是这两个办法都有其局限性。交通是社会发展和人 民生活水平提高的基本条件，经济的发展必然带来出行的增 加，而且在我国汽车工业正处在起步阶段的时期，因此限制 车辆的增加不是解决问题的好办法。而采取增加供给，即大 量修筑道路基础设施的办法，在资源、环境矛盾越来越突出 的今天，面对越来越拥挤的交通、有限的资源和财力以及环 境的压力，也将受到限制。这就需要依靠除限制需求和提供 道路设施之外的其它方法来满足日益增长的交通需求。智能 交通系统( intelligent transportation system, 简称 its )正是

解决这一矛盾的途径之一。

一、智能交通系统概述

从国际上智能交通系统的发展历史来看，各国普遍认为 起步于60-70年代的交通管理计算机化就是智能交通系统的 萌芽。随着社会的发展和技术的进步，交通管理和交通工程 逐步发展成智能交通系统，但是智能交通系统与原来意义上 的交通管理和交通工程有着本质的区别，智能交通系统强调 的是系统性、信息交流的交互性以及服务的广泛性，其核心 技术是电子技术、信息技术、通信技术、交通工程和系统工 程。

智能交通系统就是将先进的信息技术、计算机技术、数 据通信技术、传感器技术、电子控制技术、自动控制理论、 运筹学、人工智能等有效的综合运用于交通运输、服务控制 和车辆制造，加强了车辆、道路、使用者三者之间的联系， 从而形成一种定时、准确、高效的综合运输系统。 智能交通

系统就是以缓和道路堵塞和减少交通事故，提高交通利用者 的方便、舒适为目的，利用交通信息系统、通讯网络、定位 系统和智能化分析与选线的交通系统的总称。它通过传播实 时的交通信息使出行者对即将面对的交通环境有足够的了 解，并据此作出正确选择；通过消除道路堵塞等交通隐患， 建设良好的交通管制系统，减轻对环 境的污染；通过对智

能交叉路口和自动驾驶技术的开发，提高行车安全，减少行 驶时间。

日本警察厅开展的 UTMS ( Universal Traffic Management

System ，新交通管理系统)项目，是在原有交通指挥 管理中心基础上开展的， UTMS 包括 11 个系统： 交通管理综合集成系统( ITCS ： Integrated Traffic Control System )； 先进的动态交通信息系统

( AMIS ：Advanced Mobile Information System )； 动态路线诱导系统( DRGS ： Dynamic Route Guidance System )； 公交车辆优先系统( PTPS ： Public Transportation Priority System )； 车辆运行管理系统( MOCS ： Mobile Operation Control System )； 环保管理系统( EPMS ： Environment Protection Management

System )； 以及其它辅助系统包括智能集成的交互式电视系统

IIIS )、交通安全支持系统( DSSS )、行人信息和 通信系统（PICS）、紧急车辆优先系统（FAST ）、紧急

救援系统（HELP ）。

而美国的ATMS的智能化综合集成系统的研究主要集中 在以下几个方面：

实时交通分析系统；

动态交通分配系统；

实时自适应信号控制系统；

事故检测与反应系统；

上述系统构成了 ATMS综合集成系统的基本框架，也是

交通指挥控制中心必须实现的功能。其结构图如图

【、智能交通系统功能

“智能交通系统”实质上就是利用高新技术对传统的运输 系统进行改造而形成的一种信息化、智能化、社会化的新型

运输系统。它能使交通基础设施发挥出最大的效能，提高服

务质量；同时使社会能够高效地使用交通设施和能源，从而 获得巨大的社会经济效益。它不但有可能解决交通的拥堵， 而且对交通安全、交通事故的处理与救援、客货运输管理、 道路收费系统等方面都会产生巨大的影响。 its 的功能主要表 现在：

（ 1）顺畅功能：增加交通的机动性，提高运营效率； 提高道路网的通行能力，提高设施效率；调控交通需求。

（ 2）安全功能：提高交通的安全水平，降低事故的可 能性

/避免事故； 减轻事故的损害程度； 防止事故后灾难的扩 大。

（ 3 ）环境功能：减轻堵塞；低公害化，降低汽车运输 对环境的影响。 三、智能交通系统—— DSRC 协议

为了发挥 ITS 的功能， 实现 ITS 对车辆的智能化、 实时、

动态管理，国际上专门开发了适用于 ITS 领域道路与车辆之 间的通信协议，即专用短程通信（ Dedicated Short Range

Communication ，简称 DSRC ）协议。

DSRC 是 ITS 的基础，是一种无线通信系统，它通过信

息的双向传输将车辆和道路有机地连接起来。系统主要包括 三个部分：车载单元（ On-Board Unit ，简称 OBU ）、路旁单 元（ Road-Side Unit ，简称 RSU ）以及专用短程通信协议。

1）车载单元（ On-Board Unit ，简称 OBU ） 目前国际上使 用的车载单元很多，主要是通信方式和频率的差异。大多数 国家车载单元主要应用在 ETC （ Electronic Toll Collection ） 系统中， 因此多采用单片式电子标签。 日本考虑到 DSRC 系 统将来的可扩展性，采用了双片式电子标签。 车载单元一 般由车载机和 IC 卡两部分组成，其中 IC 卡中已经记录了许 多关于该车的信息，比如车辆类型、颜色、车牌号码等。现 在常用的 IC 卡的储存容量有

56K 、128K 、256K 三种。

2）路旁单元（ Road-Side Unit ，简称 RSU ） 路旁单元又称 为路边单元、车道单元、车道设备，主要是指车道通信设备 ——路旁天线。其参数主要有：频率、发射功率、通信接口 等等。路旁天线能够覆盖的通信区域大约为 3〜30米。 3）DSRC 协议 DSRC 协议可以说是 DSRC 的基础，美国、 欧洲、日本均建立了自己的 DSRC 标准， 但是国际标准化组 织目前尚未制定出完整的 DSRC 国际标准， 但资料表明， 基 于

5.8GHz 的 DSRC 国际统一标准将成为必然。

DSRC 标准可以分为三个层次：物理层、数据链路层和 应用层。 物理层( Physical Layer )：规定了机械、电器、 功能和过程的参数，以激活、保持和释放通信系统之间的物 理连接。其中载波频率是一个很关键的参数，它是造成世界 上 DSRC 系统差别的主要原因。目前北美 5.8GHz 系统和 900MHz 系统，欧洲 5.8GHz

系统，日本 5.8GHz 系统。 数 据链路层( Data Link Layer )：制定了媒介访问和逻辑链路 控制方法，定义了进入共享物理媒介、寻址和出错控制的操 作。 应用层( Application Layer )：提供了一些

DSRC 应用 的基础性工具。应用层中的过程可以直接使用这些工具，例 如：通信初始化过程、数据传输和擦去操作等等。另外，应

用层还提供了支持同时多请求的功能。

四、智能交通系统重要部分——全球卫星定位技术 目前，为了取得广泛的覆盖范围和降低系统投入成本， GPS 系统普遍采用成熟的公共移动通信网作为通信通道。 当 前 GPS 可用的较先进的通信网为 GPRS 网和 CDMA 1X 。 基于 GPRS 网的传输速度理论可以达到 100kbps 以上，而 2003 年正式开通的 CDMA 1X 网络，由于采用了反向相干解 调、前向快速功率控制等技术，理论带宽可达 300kb/s ，目 前实际应用带宽在 100kb/s 左右(双向对称传输) ，传输速 率高于 GPRS ，可提供更多的中高速率业务。神州数码、安 华北斗、奥星等公司最近已推出了基于 CDMA 1X 无线通信 方式的 ITS 系统，支持实时 GPS 车辆定位、监控、行车信 息采集(如车辆 ID 、车辆速度、定位点经纬度、方向等) 。 日后，随着 2.5G 的 CDMA 1X/GPRS 向 3G 网络过渡，频 谱效率越来越高，支持的速率也将越来越高，增加到 3G 初 期的几百

kbps, 再到 3G 增强型的几 Mbps ，然后在 3G 进一 步增强型的几十到上百 Mbps ，再到超 3G(B3G) 的上百 Mbps-1Gbps ，

GPS 将可以实现更多视频新业务。

智能导航终端：在发达国家，车载导航已经非常成熟。 日本的车载导航发展是全球领先的， 目前超过 80% 的新车装 有车载导航，附带覆盖全国的电子地图。特有的准 3G 无线 通信网络使驾车人可以在车上实现宽带上网，这样日本已经 实现了几乎全部城市的道路信息实时发布。由于巨大的市场 潜力和不可估量的发展前景，日本几乎所有的汽车生产厂家 都参加了这一高科技角逐，如宏达、尼桑、本田、马自达、 三菱以及松下、先锋、阿尔派、健伍等公司都已开发出自己 的车载导航产品。世界其它发达国家如美国、德国、荷兰不 甘落后，在美国，高档车上原厂配备导航设备，中档车型的 用户可以选装或者购车后自行安装，附带的电子地图可以覆

盖整个北美地区和欧盟地区。在欧洲，由飞利浦、西门子开 发的车载导航系统 1995 年已在雷诺、菲亚特等大众化民用 车辆上使用。电子地图：智能交通系统的大部分信息都需要通过电子 地图来表示，电子地图作为空间信息特别是交通信息的可视 化产品，将交通路线及周围环境以视觉感受的方式传输给用 户。欧洲大多数国家开展地图电子化较早，英国甚至在 年代就开始了地图电子化。日本则是亚洲最早开展地理信息 化工作的国家，已能向社会提供电子地图系列产品。目前， 世界各国都在紧锣密鼓地绘就“电子地图”，而其中的主轴是 智能交通系统。就国内而言，上海测绘院是最早开展地图矢 量化的测绘机构，目前，京、晋、陕、闽、湘等地相继绘制 出数字化电子地图。智能交通系统中电子地图的发展趋势是 信息量大、详尽而且支持动态变化。

五、智能交通系统应用

北京：智能交通十大应用系统将造快捷交通

交通综合信息平台与服务系统

交通综合信息平台是北京市智能交通系统的支撑层，是 连接其它 9 个应用系统的枢纽，负责全市综合交通运输系统 信息的存贮、处理和发布，是北京市智能交通系统的核心建 设内容。该平台将于 2007 年之前完成一期工程建设，可以