第二章智能交通运输系统框架ppt课件.ppt
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1、智能运输系统,1,主要内容,一、智能运输系统的研究与开发背景 二、智能运输系统的定义 三、智能运输系统的研究内容 四、智能运输系统的关键技术 五、国外智能运输系统研究与开发进展 六、国内智能运输系统研究与开发进展 七、智能运输系统展望,2,一、智能运输系统的研究与开发背景,交通运输的发展程度是国家兴旺发达的重要标志之一,交通运输的高速发展促进了物资交流和人们往来,大大缩短了出行时间,提高了工作效率。但同时也带来了许多弊病,交通事故、交通拥挤、环境污染、能源短缺是世界各国面临的共同问题。无论是发达国家还是发展中国家,都毫无例外地承受着不断恶化的交通环境捆扰。以美国和中国为例,美国随着人口和经济活
2、动的郊外化,人们更加依赖于私人的小汽车。因此,道路交通量不断增加,引起交通拥挤,使得交通事故也在增加。,3,一、智能运输系统的研究与开发背景,美国德州榆树研究所对美国39个主要城市进行了调查,每年因交通阻塞而造成的经济损失约为410亿美元,其中12个大城市每年损失约超过10亿美元。预测到2020年,因交通事故造成的经济损失每年将超过1500亿美元。我国百万人口以上大城市每年因交通拥挤造成的经济损失约1700亿元。近几年来,每年因交通事故死亡的人数在11万人左右、受伤人数为54万人左右,直接经济损失约为40亿元。按每万辆车死亡人数计算,我国死亡人数是美国的25倍。,4,我国目前交通问题的严重程度
3、,2016年我国的交通死亡人数约11万人,直接经济损失达40亿元,交通阻塞导致的损失约1700亿元,全世界污染最严重的10个城市中,中国城市占5个,而交通造成的噪声污染占噪声污染总强度90%以上,为了解决交通运输带来的问题和提高运输效率,交通运输领域的专家、学者们提出了智能运输系统(Intelligent Transportation SystemsITS)研究与开发。,5,二、智能运输系统的定义,美国运输工程师学会(ITE):智能运输系统是把先进的检测、通信和计算机技术综合应用于汽车和道路而形成的道路交通运输系统。,日本VERTIS(汽车道路交通智能化协会,Vehicle,Road and
4、Traffic Intelligence Society):智能运输系统是运用最先进的信息、通信和控制技术,即运用“信息化”、“智能化”解决道路交通中的交通事故、交通堵塞和环境破坏等各种问题的系统,是人、车、路之间接收和发送信息的系统。,6,二、智能运输系统的定义,我国交通工程学者:智能运输系统是在关键基础理论模型研究的前提下,把先进的信息技术、通信技术、电子控制技术及计算机处理技术等有效地综合运用于地面交通运输体系,从而建立起一种大范围、全方位发挥作用、实时、准确、高效的交通运输系统。由于该系统可以使汽车与道路的功能智能化,是目前国际公认的解决交通拥挤、改善行车安全、提高运行效率、减少空气污
5、染等的最佳途径,也是全世界交通运输领域研究的前沿。可以预料“智能运输系统”将成为21世纪现代化地面交通运输体系的模式和发展方向,是交通运输进入信息时代的重要标志。,7,三、智能运输系统的研究内容,8,三、智能运输系统的研究内容,9,三、智能运输系统的研究内容,10,四、智能运输系统的关键技术,ITS是一个汇集许多高科技的大系统,包括传感器技术、电子视野技术、测量技术、判断处理技术、数据库技术、控制以及伺服机构技术、计算机技术、通信网络以及移动通信技术、人机联系技术、人体机能学、交通规划新理论以及交通工程学。(1)传感器技术 传感器包括车辆传感器、外界传感器和驾驶员异常状态传感器。车辆传感器 包
6、括:车辆运动传感器、驾驶员操作状态传感器、车辆控制传感器以及运动环境传感器。外界传感器 利用超声波、电波、光波和激光来检测车辆周围的其它车辆、行人、障碍物、路面状况、气象、外来光等。其中激光传感器极其重要,是图像处理技术的基础。,11,四、智能运输系统的关键技术,驾驶员异常状态传感器 一方面通过直接检测驾驶员的脑电波、眼球运动、皮肤电位、心跳来确定驾驶员是否瞌睡、疲劳;另一方面利用数据处理技术、AI技术并结合驾驶员操纵动作来间接测量。(2)电子视野图像识别技术 图像识别是自动驾驶的基础。目前完成图象数据处理的成本很高,而且技术上也难以实现实用化。所以目前开发的重点仍然是实用对象的图象处理和识别
7、。图像识别技术包括自动驾驶车辆识别技术、对其他车辆的识别、交通状况的监控、对人的识别以及对周围情景的识别。,12,四、智能运输系统的关键技术,(3)位置测量技术 利用车载传感器、数字化地图、GPS、无线电信标、激光、超声波以及红外线对车辆的绝对位置和相对位置进行测量。(4)判断技术 利用人工智能技术、神经网络技术、模糊技术以及现代控制技术等对车辆最佳行驶路线进行判断。(5)数值化和数据库 包括车载的CD-ROM道路电子地图数据库和控制中心提供的气象、道路交通信息动态数据库以及车辆工作状况数据库。(6)车辆控制技术 分为动力传动系统控制、底盘控制、驾驶环境控制以及辅助驾驶系统、自动驾驶系统和自动
8、跟踪行驶系统。,13,四、智能运输系统的关键技术,(7)电子技术 大致分为半导体超大规模集成线路技术、存储器技术、显像技术、IC卡、天线和传输电缆技术。(8)计算机系统 发展趋势为综合化、智能化、高速化、小型化和高可靠性。(9)移动通信技术 是ITS把握汽车以及汽车交通状况所必需的技术,包括车与车之间通信、车与路之间通信、复合通信以及先进的交通通信信息ATT(Advanced Transport Telematics)。目前,欧洲、日本、美国都十分重视Telematics,它被应用于ITS领域的各个方面以及汽车制造行业。(10)通信网络技术 以汽车交通信息为对象的地区通信网络、全国通信网络以及
9、全球通信网络。其特点是使用频率高,要求实时、准确和高可靠性。,14,四、智能运输系统的关键技术,(11)人机联系技术 包括驾驶操作、情报输入装置操作、情报信息指示、声音识别与合成等技术。(12)人体机能学 在人车环境的汽车社会大系统中,人的因素是极其重要。但是,与汽车本身的性能和特性研究相比,目前对人的研究显得不够。今后不仅应从工程学方面,而且也要从心理学、社会学、经济学、法学等人文科学方面进行研究。(13)交通规划新理论体系 在可持续发展理论的指导下,交通规划新理论体系可以满足交通运输领域对交通规划提出的新要求,也可以满足智能运输系统发展对交通基础设施提出的新要求。(14)交通工程学 交通工
10、程学包括对交通设施的应用、交通道路系统的规划、设计、交通控制、交通流特性、道路引导系统的研究。,15,五、国外智能运输系统研究与开发进展,20世纪60年代末期,美国就开始了智能运输系统领域的研究。之后,日本、欧洲等国也相继加入这一行列。经过30年的发展,美国、欧洲、日本成为世界ITS研究的三大基地。目前,其他一些国家和地区的ITS研究也有相当规模,如澳大利亚、加拿大、韩国、新加坡、香港等。可以说,全球正在形成一个新的ITS产业。以“保障安全、提高效率、改善环境、节约能源”为目标的ITS研发领域正逐步在全球形成。下面以日本、欧洲、美国为例,介绍智能运输系统研究与开发进展情况。,16,五、国外智能
11、运输系统研究与开发进展,日本ITS研究与开发进展,日本智能运输系统的研发内容可分为9个领域,实施较好的有6个领域。这9个领域的相互关系非常复杂,如果简化,可用下面的概念图表示。,公共交通辅助,交通管理的最佳化,救援车辆运行辅助,商用车的效率化,AHS(自动公路系统),行人帮助,自动收费系统,车辆,网络,日本ITS概念图,道路管理效率化,17,五、国外智能运输系统研究与开发进展,日本ITS研究与开发进展,1.导航系统的智能化(Advances in Navigation systems),这是装备在丰田佳美 上的一款车载信息装置,它具有车辆的GPS定位与路径诱导功能,并能提供相关的交通服务信息。
12、,18,五、国外智能运输系统研究与开发进展,日本ITS研究与开发进展,2.自动收费系统(Electronic Toll Collection Systems),19,五、国外智能运输系统研究与开发进展,日本ITS研究与开发进展,3.先进的巡航辅助系统(Advanced Cruise-Assist Highway System),Experimenting with the frontal obstruction detecting function,20,21,五、国外智能运输系统研究与开发进展,日本ITS研究与开发进展,4.提高道路管理的效率(Increasing Efficiency in
13、 Road Management),22,五、国外智能运输系统研究与开发进展,日本ITS研究与开发进展,该图片显示的是安装在日本43号国家高速公路上的商用车辆自动测量系统,23,五、国外智能运输系统研究与开发进展,日本ITS研究与开发进展,5.公共交通辅助系统(Support for public transport),车内装置和信息终端,24,五、国外智能运输系统研究与开发进展,日本ITS研究与开发进展,6.行人ITS(Pedestrian ITS),第一种:微波检测器,用于行人ITS的设施共有7种。,第二种:红外线检测器,25,日本的ITS研究与开发进展,下面介绍日本的代表性系统:道路交通
14、信息和通信系统VICS(Vehicle Information and Communication System);先进的交通信息服务系统ATIS(Advanced Traffic Information Service);新交通管理系统UTMS(Universial Traffic Management System);高智能汽车交通系统SSVS(Super Smart Vehicle System);,五、国外智能运输系统研究与开发进展,26,五、国外智能运输系统研究与开发进展,日本ITS研究与开发进展,下面分别以图示说明各系统:,VICS系统构成,27,五、国外智能运输系统研究与开发进展
15、,日本ITS研究与开发进展,28,五、国外智能运输系统研究与开发进展,日本ITS研究与开发进展,29,欧洲ITS研究与开发进展,五、国外智能运输系统研究与开发进展,30,五、国外智能运输系统研究与开发进展,欧洲ITS研究与开发进展,31,EURO SCOUT系统概念图,五、国外智能运输系统研究与开发进展,欧洲ITS研究与开发进展,32,Trafficmaster系统概念图,五、国外智能运输系统研究与开发进展,欧洲ITS研究与开发进展,33,欧洲的ITS研究与开发进展,欧洲的ITS研究与开发的特点是:1.在广泛的ITS领域都进行着研究与开发;2.由EU组织的ITS研究,立项缜密、着重技术的部署与
16、评价、具有高度的研究连贯性。但是与实际的应用部署尚存在差距;3.欧洲在公路上广泛部署了车辆专用电台,可以向用户提供声音或编码信息(由多种语言广播,可接收实时交通状况报告);4.把公共交通作为重要的研究内容,公交优先和公交乘客信息系统已投入使用。,五、国外智能运输系统研究与开发进展,34,美国ITS研究与开发集中在7个领域和29研究内容:1.出行和运输管理系统(1)在线驾驶员信息系统。(2)路线引导系统。(3)出行者服务信息系统。(4)交通控制系统。(5)交通事件管理系统。(6)车辆排放物的检测和控制系统。,2.出行需求管理系统(1)出行前的信息系统。(2)合伙乘车(carpool)的信息系统。
17、(3)需求管理和营运。,美国的ITS研究与开发进展,五、国外智能运输系统研究与开发进展,35,3.公共交通营运系统(1)公共交通管理。(2)途中换乘信息。(3)个体的公交运输(灵活的公交车辆)(4)公共交通运输安全。,4.电子收费系统 电子收费系统是为用户支付通行费、车票费、存车费等提供一种通用的电子支付手段,实现收费和支付的自动化,从而推动多式联运的发展。,美国的ITS研究与开发进展,五、国外智能运输系统研究与开发进展,36,美国的ITS研究与开发进展,五、国外智能运输系统研究与开发进展,37,1.TRAVTEKTRAVTEK系统由交通管理中心、信息与服务中心、装有导航装置的车辆组成,该系统
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