智慧交通信息誘導(dǎo)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究

李 強(qiáng)，劉曉峰

（太原理工大學(xué) a.財(cái)經(jīng)學(xué)院；b.數(shù)學(xué)系，山西 太原 030024）

智慧交通信息誘導(dǎo)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究

李 強(qiáng)a，劉曉峰b

（太原理工大學(xué) a.財(cái)經(jīng)學(xué)院；b.數(shù)學(xué)系，山西 太原 030024）

對(duì)智慧交通信息誘導(dǎo)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，通過(guò)FCD采集的GPS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、交通路況的線圈數(shù)據(jù)、攝像頭數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)的路況反饋信息的及時(shí)采集、傳輸和分析，向出行者提供道路信息、駕駛信息及目的地信息等相關(guān)的出行路況信息，并根據(jù)出行者的目的地結(jié)合實(shí)際的交通及路況信息為出行者提供合適的出行路線，從而提高了道路的使用率以及交通網(wǎng)絡(luò)的通行能力，同時(shí)提高各種資源的利用率，降低交通運(yùn)行能耗，減少交通對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，使得交通行為更加順暢、節(jié)能、環(huán)保，真正實(shí)現(xiàn)城市的和諧發(fā)展。

物聯(lián)網(wǎng)；智慧交通；浮動(dòng)車

智能交通最早提出的國(guó)家是美國(guó)，目前在試驗(yàn)研究和實(shí)踐應(yīng)用上都處于領(lǐng)先地位。日本ITS研究的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是政府有關(guān)各部門主動(dòng)密切合作，積極共同參與，以保證在技術(shù)發(fā)展整個(gè)過(guò)程中沒有遺漏[1-2]。我國(guó)智能交通系統(tǒng)已從探索進(jìn)入到實(shí)際開發(fā)和應(yīng)用階段。從道路智能交通系統(tǒng)看，主要應(yīng)用在城市內(nèi)部道路交通和高速公路兩方面。在城市內(nèi)部交通方面，北京實(shí)施了“科技奧運(yùn)”智能交通應(yīng)用試點(diǎn)示范工程，廣州、深圳、上海、杭州等作為智能交通系統(tǒng)示范城市也各自進(jìn)行了嘗試。

1 項(xiàng)目的背景

1）國(guó)外智能交通系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，伴隨著通信技術(shù)、信息技術(shù)和電子技術(shù)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，ITS正越來(lái)越受到各國(guó)的重視。在智能交通系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃中，美國(guó)非常重視ITS將形成的巨大市場(chǎng)，對(duì)ITS的服務(wù)領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛而又深遠(yuǎn)的研究。1995年8月，ITS提出了日本《公路·交通·車輛領(lǐng)域的信息化實(shí)施方針》，其目的在于在ITS的統(tǒng)一規(guī)劃下推進(jìn)其工作。ITS由導(dǎo)航系統(tǒng)、自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)、安全駕駛援助系統(tǒng)等9個(gè)開發(fā)領(lǐng)域和20個(gè)用戶服務(wù)功能構(gòu)成。日本目前在ITS項(xiàng)目己經(jīng)形成了官方、民間、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)體制[2-3]。歐洲有10多個(gè)國(guó)家投資50多億美元，聯(lián)合執(zhí)行一項(xiàng)旨在完善道路設(shè)施提高服務(wù)水平的DRIVE計(jì)劃，其含義是歐洲用于車輛安全的專用道路基礎(chǔ)設(shè)施。歐洲的ITS研究開發(fā)是由官方（主要是歐盟）與民間并行進(jìn)行的[4-5]。

2）國(guó)內(nèi)智能交通系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)智能交通系統(tǒng)已從探索進(jìn)入到實(shí)際開發(fā)和應(yīng)用階段。從道路智能交通系統(tǒng)看，主要應(yīng)用在城市內(nèi)部道路交通和高速公路兩方面。在城市內(nèi)部交通方面，北京實(shí)施了“科技奧運(yùn)”智能交通應(yīng)用試點(diǎn)示范工程，上海、廣州、濟(jì)南、青島、杭州、中山、深圳、天津、重慶等作為智慧交通系統(tǒng)示范城市也各自開始了進(jìn)行了自己的嘗試[6]。

2 項(xiàng)目的基本原理及關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容

系統(tǒng)主要的難點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)在于動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的分析、處理、運(yùn)營(yíng)和發(fā)布。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)包括GPS定位數(shù)據(jù)、GIS中電子地圖上的矢量數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)交通數(shù)據(jù)等，每種不同的交通數(shù)據(jù)都需要對(duì)應(yīng)的分析方法，同時(shí)要提供的信息是一個(gè)復(fù)合的綜合信息，需要借助先進(jìn)的數(shù)據(jù)融合技術(shù)將這些數(shù)據(jù)有效融合，由于涉及到的數(shù)據(jù)源多、數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)仍然是智能交通系統(tǒng)研究中的難點(diǎn)。該項(xiàng)目在研發(fā)時(shí)主要攻破的技術(shù)難點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)如下：1）浮動(dòng)車的數(shù)據(jù)采集；2）地理信息和空間數(shù)據(jù)管理技術(shù)；3）數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，管理；4）多源海量數(shù)據(jù)的處理，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)；5）交通路況仿真預(yù)測(cè)；6）Web服務(wù)器實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布。

2.1 浮動(dòng)車的數(shù)據(jù)采集

FCD數(shù)據(jù)采集設(shè)備大致可以分為兩類：一類用于檢測(cè)FCD車輛的存在、速度、占有率等參數(shù)，以便實(shí)施有效控制和管理；另一類用來(lái)檢測(cè)和交通有關(guān)的環(huán)境條件以及駕駛員的身體狀況，其目的是在有害的環(huán)境條件出現(xiàn)時(shí)，發(fā)出警告或進(jìn)行必要的干預(yù)或控制。

1）交通流檢測(cè)技術(shù)。交通流的參數(shù)是交通控制和交通誘導(dǎo)的重要指標(biāo)，它的自動(dòng)采集技術(shù)已經(jīng)有了很大的發(fā)展且比較成熟。目前使用的采集設(shè)備有環(huán)形線圈檢測(cè)器、超聲波檢測(cè)器、磁性檢測(cè)器、紅外線檢測(cè)器、微波檢測(cè)器。視頻圖像處理技術(shù)也正在應(yīng)用于交通流量的檢測(cè)。

2）其他交通檢測(cè)技術(shù)。與交通有關(guān)的檢測(cè)技術(shù)有：用于檢測(cè)氣候（溫度、濕度、風(fēng)力）、貨物運(yùn)行狀態(tài)（溫度、濕度、壓力）、空氣污染及道路路面狀態(tài)的傳感器技術(shù)；用于檢測(cè)車輛本身性能的檢測(cè)器技術(shù)；用于檢測(cè)車輛運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)器技術(shù)；用于檢測(cè)駕駛員行為狀態(tài)及駕駛員心理特征的傳感技術(shù)。

3）車輛定位技術(shù)。車輛定位技術(shù)提供運(yùn)動(dòng)車輛在不同時(shí)刻在三維地理空間中的位置信息，同時(shí)還可得到車輛的速度、運(yùn)動(dòng)方向、加速度等數(shù)據(jù)。ITS系統(tǒng)中的許多服務(wù)都需要定位技術(shù)支持。定位技術(shù)和車載交通地理信息結(jié)合，提供車載導(dǎo)航、輔助駕駛、路線誘導(dǎo)等服務(wù)；交通管理服務(wù)利用眾多車輛的定位信息可以預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的交通堵塞并進(jìn)行預(yù)防疏導(dǎo)；安全監(jiān)視服務(wù)根據(jù)定位信息可發(fā)現(xiàn)超速車輛或車距過(guò)于接近等危險(xiǎn)，并通過(guò)通信服務(wù)，給駕駛員以提示和警告，以消除事故危險(xiǎn)；收集、違章罰款等服務(wù)也需要定位技術(shù)支持。

2.2 地理信息和空間數(shù)據(jù)管理技術(shù)

地理信息系統(tǒng)（GIS）是指收集、管理、操作、分析和顯示空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)軟、硬件系統(tǒng)。GIS系統(tǒng)的發(fā)展始于20世紀(jì)60年代，是與計(jì)算機(jī)技術(shù)同步發(fā)展的[6]，它集成了計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形處理技術(shù)，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理和空間分析功能。自誕生以來(lái)，由于功能強(qiáng)大，它的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。由于交通信息和地理空間密切相關(guān)，因此它便成為收集、整合、存儲(chǔ)、管理、綜合分析和處理空間信息和交通信息的首選平臺(tái)和實(shí)施ITS的核心技術(shù)[6]，國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位的智能交通系統(tǒng)開發(fā)企業(yè)都有自主創(chuàng)新的GIS系統(tǒng)。

2.3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、管理

1）使用power design生成邏輯圖，然后生成物理圖。

2）根據(jù)不同的模塊，使用不同的數(shù)據(jù)庫(kù)用戶或者數(shù)據(jù)庫(kù)，然后通過(guò)授權(quán)來(lái)提供接口讓其他數(shù)據(jù)庫(kù)用戶使用。

3）數(shù)據(jù)庫(kù)的優(yōu)化，針對(duì)系統(tǒng)的使用情況進(jìn)行索引、優(yōu)化、修改。

4）數(shù)據(jù)庫(kù)的備份，根據(jù)情況而制定數(shù)據(jù)庫(kù)的備份方案。

5）數(shù)據(jù)維護(hù)，定期備份數(shù)據(jù)，然后根據(jù)需要?jiǎng)h除過(guò)期數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)庫(kù)效率下降。

數(shù)據(jù)從外部進(jìn)來(lái)到分析處理匯總，數(shù)據(jù)需要經(jīng)過(guò)幾個(gè)子系統(tǒng)，而且隨著數(shù)據(jù)源的增多，數(shù)據(jù)量會(huì)變大，還需要在子系統(tǒng)之間傳輸，需要考慮數(shù)據(jù)量和實(shí)時(shí)性：

1）外部數(shù)據(jù)初步處理時(shí)候，盡量把數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)，盡最大可能把冗余數(shù)據(jù)去掉。

2）子系統(tǒng)之間的傳輸協(xié)議不宜太大，避免浪費(fèi)帶寬，影響收發(fā)數(shù)據(jù)效率。

3）優(yōu)化子系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊，盡量提高網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用率。

2.4 多源海量數(shù)據(jù)的處理，數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)

1）數(shù)據(jù)結(jié)合技術(shù)（Data Fusion）。數(shù)據(jù)融合技術(shù)是把來(lái)自于多種數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)和信息根據(jù)既定的規(guī)則計(jì)算、分析、總結(jié)，生成完整、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)潔的綜合信息，為用戶提供信息服務(wù)，通過(guò)各信息源的數(shù)據(jù)融合，可以比任何從單個(gè)輸入數(shù)據(jù)元素獲得更多的信息數(shù)據(jù)融合技術(shù)的綜合分析能力，使得該技術(shù)在ITS中有潛在的應(yīng)用前景，例如在交通事件檢測(cè)中的應(yīng)用。

2）車輛動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)技術(shù)。通過(guò)對(duì)路網(wǎng)中當(dāng)前和過(guò)去若干時(shí)段內(nèi)的交通信息，滾動(dòng)預(yù)測(cè)未來(lái)若干時(shí)段內(nèi)路網(wǎng)各交叉口和各路段的交通流狀態(tài)，利用車輛定位技術(shù)和先進(jìn)的通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車輛和誘導(dǎo)控制中心的雙向信息交流，實(shí)現(xiàn)車輛的動(dòng)態(tài)誘導(dǎo)。誘導(dǎo)的核心問(wèn)題是交通狀態(tài)的預(yù)測(cè)，近年來(lái)，世界各國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域研究中雖然進(jìn)行了多方努力，取得了一定的階段性成果，但由于所建模型普遍存在計(jì)算量大、優(yōu)化時(shí)間長(zhǎng)以及無(wú)法得到瞬時(shí)OD流量等問(wèn)題，難以滿足實(shí)時(shí)誘導(dǎo)的需要。因此，研究新的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)交通分配理論模型，設(shè)計(jì)新的算法和開發(fā)新的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)交通分配軟件成為誘導(dǎo)系統(tǒng)研究的核心問(wèn)題。國(guó)內(nèi)新研究的基于交通檢測(cè)數(shù)據(jù)的交通狀況預(yù)測(cè)模型有望成為誘導(dǎo)的使用模型。

3）通信技術(shù)

無(wú)線通信技術(shù)在ITS系統(tǒng)中是一項(xiàng)最為基本的技術(shù)，它是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)數(shù)據(jù)交換的基礎(chǔ)。考慮到交通地理信息及定位子系統(tǒng)對(duì)通信的要求和我國(guó)國(guó)情，適用于交通地理信息及定位子系統(tǒng)信息傳輸?shù)臒o(wú)線通信技術(shù)主要有全球移動(dòng)系統(tǒng)（GSM DCS1800）碼分多址系統(tǒng)（CDMA），蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)系統(tǒng)（CDPD）等路基移動(dòng)通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)，無(wú)線通信技術(shù)在我國(guó)發(fā)展很快，并且具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.5 交通路況仿真預(yù)測(cè)

根據(jù)當(dāng)前交通狀況對(duì)短期內(nèi)某區(qū)域/路段的交通狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)，此處需要考慮到歷史數(shù)據(jù)的挖掘。根據(jù)最近一段時(shí)間的路況進(jìn)行預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)牽涉數(shù)據(jù)量比較大，并且難度較高，但是預(yù)測(cè)的使用頻率不會(huì)很高，并且預(yù)測(cè)需要的反應(yīng)時(shí)間要求并不高，所以效率不是重點(diǎn)，關(guān)鍵是預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。其步驟為：

1）客戶端提出交通路況的預(yù)測(cè)；

2）根據(jù)路況點(diǎn)獲取最近一段時(shí)間的交通路況；

3）分析，計(jì)算，得出預(yù)測(cè)結(jié)果；

4）返回結(jié)果客戶端。

2.6 交通路況數(shù)據(jù)匯總、保存、再組織、發(fā)布

運(yùn)營(yíng)層負(fù)責(zé)該技術(shù)點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)，交通路況的信息經(jīng)過(guò)外部數(shù)據(jù)的層層處理后，數(shù)據(jù)到運(yùn)營(yíng)層，數(shù)據(jù)量已經(jīng)不是很大，但是在此處需要保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，所以運(yùn)營(yíng)層保存數(shù)據(jù)是一個(gè)很耗時(shí)的操作。其步驟為：

1）接收數(shù)據(jù)處理中心的數(shù)據(jù)；。

2）匯總數(shù)據(jù)，匯總數(shù)據(jù)需要對(duì)所有的數(shù)據(jù)根據(jù)權(quán)值進(jìn)行分析，確定最終每個(gè)節(jié)點(diǎn)的交通狀況；

3）保存數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)；

4）根據(jù)連接上的數(shù)據(jù)發(fā)布平臺(tái)客戶端，發(fā)送路況數(shù)據(jù)。

2.7 W eb服務(wù)器實(shí)現(xiàn)信息發(fā)布

信息發(fā)布的功能有：

1）顯示城市交通信息；

2）提供給政府相關(guān)機(jī)關(guān)做參考、監(jiān)控、決策用；

3）提供給電視臺(tái)、廣播臺(tái)；

4）提供給廣大網(wǎng)絡(luò)用戶；

5）提供增值服務(wù)費(fèi)給服務(wù)用戶。

3 總結(jié)

本文通過(guò)逐步分析和總結(jié)，提出了智慧交通信息誘導(dǎo)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)難點(diǎn)，為智慧交通誘導(dǎo)的研究準(zhǔn)備指明了方向，主要針對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的分析，從數(shù)據(jù)采集、地理信息、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、人工智能、路況仿真和預(yù)測(cè)以及Web信息發(fā)布等角度，提出了當(dāng)前智慧交通誘導(dǎo)系統(tǒng)中亟待解決的問(wèn)題，以及進(jìn)一步需要攻克的難關(guān)，及其發(fā)展方向。

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LG推新品55寸弧面智能電視

據(jù)悉，LG公司推出旗下新款55 in弧形智能電視EC930T，產(chǎn)品售價(jià)4 999美元，采用WebOS操作界面，操控更加簡(jiǎn)單，配備55 in的1 080P弧形OLED屏幕，并使用自家獨(dú)有的4色像素（WRGB）技術(shù)。

據(jù)了解，新品擁有專利的薄膜圖案緩速（FPR）的消極3D技術(shù)，能產(chǎn)生沒有任何分散注意力或者串?dāng)_的優(yōu)質(zhì)3D圖像，通過(guò)屏幕下方的觸控按鈕，還可以控制頻道切換、音量增減和電源等，標(biāo)配透明水晶支架，美感十足。

LG新品弧面智能電視擁有兩項(xiàng)新看點(diǎn)，其中之一是屏幕下方的觸控按鈕允許用戶控制頻道切換、音量增減和電源等功能，還有一個(gè)就是裝備了WebOS操作界面，顯得更加智能。

Research on Key Technologies for Intelligent Transportation Information Induction System

LI Qianga,LIU Xiaofengb
（a.School of Finance&Economics;b.College of Math,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China）

Research on key technologies for intelligent transportation information induction system is given.Through the acquisition of the FCD GPS real-time data,disrupting road traffic camera,the coil data real-time data and the traffic feedback timely collection,transmission and analysis,road information,driving bicycler information and destination information related to the travel information are provided.According to the road of practical bicycler destination traffic and road information, appropriate travel route for bicycler is provided.The utilization and road transportation network capacity are improved.At the same time,the utilization of resources are improved,transportation operation consumption and traffic negative impact on environment are reduced.It can make traffic behavior more smooth,energy-saving,environmental protection,and the harmonious development of the city is realized.

Internet of Things;intelligent transportation;floating car

TP39

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李 強(qiáng)（1980—），碩士，講師，高工，主要研究方向?yàn)檐浖碚摗⒏呓谈母铮?/p>

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2014-09-10

【本文獻(xiàn)信息】李強(qiáng)，劉曉峰.智慧交通信息誘導(dǎo)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[J].電視技術(shù)，2014，38（21）.

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（61072087）

劉曉峰（1979—），博士，主要研究方向?yàn)檐浖こ獭?/p>