智能运输系统概论课件.ppt

智能运输系统概论智能运输系统概论（第三版）（第三版）普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材2121世纪交通版高等学校教材世纪交通版高等学校教材杨兆升杨兆升 于德新于德新 主编主编史其信史其信 高世廉高世廉 主审主审智能运输系统概论智能运输系统概论目目 录录n第第1 1章章 绪论绪论n第第2 2章章 智能运输系统的体系框架智能运输系统的体系框架n第第3 3章章 智能运输系统的理论基础智能运输系统的理论基础n第第4 4章章 交通信息采集与处理技术交通信息采集与处理技术n第第5 5章章 通信技术通信技术n第第6 6章章 车辆定位技术车辆定位技术n第第7 7章章 网络技术网络技术n第第8 8章章 数据库技术数据库技术n第第9 9章章 新技术在智能运输系统中的应用新技术在智能运输系统中的应用n第第1010章章 交通信息服务系统交通信息服务系统智能运输系统概论智能运输系统概论第第9 9章章 新技术在智能运输系统中的应用新技术在智能运输系统中的应用 概述概述9.1车联网技术在智能运输系统中的应用车联网技术在智能运输系统中的应用9.2 云计算技术在智能运输系统中的应用云计算技术在智能运输系统中的应用9.3 大数据技术在智能运输系统中的应用大数据技术在智能运输系统中的应用9.4智能运输系统概论智能运输系统概论9.1 概述概述随随着着近近两两年年物物联联网网（Internet Internet of of ThingsThings）技技术术、云云计计算算技技术术在在国国内内外外的的迅迅速速发发展展，智智能能运运输输领领域域被被赋赋予予了了更更多多的的科技内涵，在科技内涵，在技术手段技术手段和和管理理念管理理念上也引起了革命性变革。上也引起了革命性变革。新技术新技术新技术新技术DDAABBC C物联网物联网车联网车联网云计算云计算大数据大数据智能运输系统概论智能运输系统概论9.1 概述概述物物联联网网已已经经成成为为经经济济危危机机后后期期国国际际竞竞争争的的制制高高点点，在在其推动下，智能运输将进入全新的快速发展时期。其推动下，智能运输将进入全新的快速发展时期。车车联联网网（Internet Internet of of VehiclesVehicles）是是物物联联网网在在智智能能运运输输系系统统（ITSITS）领领域域的的延延伸伸，是是实实现现智智能能运运输输管管理理控控制制、车辆智能化控制车辆智能化控制和和智能动态信息服务智能动态信息服务的的一体化网络一体化网络。云云计计算算技技术术在在智智能能运运输输领领域域的的发发展展应应用用，对对于于提提升升城城市市综综合合交交通通信信息息化化处处理理、推推动动产产业业优优化化结结构构升升级级、促促进进经济发展方式转变经济发展方式转变具有积极性意义，市场应用前景广阔具有积极性意义，市场应用前景广阔大大数数据据技技术术可可以以高高效效处处理理海海量量的的交交通通信信息息，满满足足智智能能运输行业运输行业数据处理数据处理的需求。的需求。智能运输系统概论智能运输系统概论第第9 9章章 新技术在智能运输系统中的应用新技术在智能运输系统中的应用 概述概述9.1 云计算技术在智能运输系统中的应用云计算技术在智能运输系统中的应用9.3 大数据技术在智能运输系统中的应用大数据技术在智能运输系统中的应用9.4车联网技术在智能运输系统中的应用车联网技术在智能运输系统中的应用9.2智能运输系统概论智能运输系统概论9.2.1 车联网定义车联网定义车车联联网网是是由由车车辆辆位位置置、速速度度和和路路线线等等信信息息构构成成的的巨巨大大交交互互网网络络。通通过过GPSGPS、RFIDRFID、传传感感器器、摄摄像像头头图图像像处处理理等等装装置置，车车辆辆可可以以完完成成自自身身环环境境和和状状态态信信息息的的采采集集；通通过过互互联联网网技技术术，所所有有的的车车辆辆可可以以将将自自身身的的各各种种信信息息传传输输汇汇聚聚到到中中央央处处理理器器；通通过过计计算算机机技技术术，这这些些大大量量车车辆辆的的信信息息可可以以被被分分析析和和处处理理，从从而而计计算算出出不不同同车车辆辆的的最最佳佳路路线线、及及时时汇汇报报路路况况和安排和安排信号灯周期信号灯周期。中国物联网校企联盟中国物联网校企联盟智能运输系统概论智能运输系统概论9.2.1 车联网定义车联网定义车车联联网网是是将将无无线线通通信信技技术术应应用用于于车车辆辆间间通通信信的的自自组组织网络织网络；以以车车辆辆作作为为网网络络节节点点，通通过过综综合合使使用用多多种种无无线线通通信信技术接入技术接入互联网互联网进而与各种车联网服务连接；进而与各种车联网服务连接；能能够够在在行行驶驶的的车车辆辆之之间间以以及及在在车车辆辆和和路路边边基基础础设设施施之间建立之间建立无线无线通信；通信；利利用用多多跳跳转转发发的的方方式式，可可以以让让两两个个在在彼彼此此通通信信范范围围之外的车辆进行之外的车辆进行信息交换信息交换；对对于于提提升升车车辆辆的的信信息息化化、自自动动化化程程度度，减减少少交交通通事事故故，保障行车安全保障行车安全和和提高交通效率提高交通效率具有十分重要的意义。具有十分重要的意义。智能运输系统概论智能运输系统概论9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术车车联联网网体体系系结结构构依依据据车车联联网网需需要要提提供供的的网网络络服服务务的的内内容容，车车联联网网体体系系结构结构可以分为可以分为感知层感知层、网络层网络层和和应用层应用层，如下图所示。，如下图所示。体系结构体系结构智能运输系统概论智能运输系统概论9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术感知层感知层 由由多多种种传传感感器器及及传传感感器器网网关关构构成成，包包括括车车载载传传感感器器和和路侧传感器路侧传感器。是是信信息息的的来来源源。可可以以提提供供车车辆辆的的行行驶驶状状态态信信息息、运运输输物物品品的的相相关关信信息息、交交通通状状态态信信息息、道道路路环环境信息境信息等。等。网络层网络层 由由车车载载网网络络、互互联联网网、无无线线通通信信网网、网网络络管管理理系系统统等等构构成。成。能能够够传传递递和和处处理理从从感感知知层层获获取取的的信信息息，目目前前已已经经制制定定了了车车载载环环境境下下无无 线线 接接 入入（WAVEWAVE）的的 相相关协议关协议。应用层应用层 主主要要是是与与其其他他子子系系统统的的接接口口。根根据据不不同同用用户户的的需需求求提提供供不不同同的的应应用用，如如道道路路事事故故处处理理、紧紧急急事事故故救救援援、动动态态交交通通诱诱导导、停停车车诱诱导导、危危险险品品运输监控运输监控等。等。智能运输系统概论智能运输系统概论9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术根根据据系系统统架架构构，车车联联网网系系统统可可分分为为智智能能车车载载系系统统（车车辆辆）与与智智能能路路侧侧系系统统（基基础础设设施施）。智智能能车车载载系系统统包包括括车车载载信信息息获获取取、车车载载通通信信和和安安全全预预警警及及控控制制子子系系统统等等；智智能能路路侧侧系系统统包包含含路路侧侧信信息息获获取取、路路侧侧通通信信、交交通通信信息息发发布布、交交通通管管理理与与控控制制等等子子系系统统。将将二二者者连连接接起起来来的的关关键是键是通信技术通信技术。关键技术关键技术车车联联网网技技术术框框架架智能运输系统概论智能运输系统概论9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术车车联联网网关关键键技技术术交通流状态检测交通流状态检测技术技术行人和非机动车检测行人和非机动车检测技术技术路面状态和环境检测路面状态和环境检测技术技术车车车车/车车路路通通信信技术技术智智能能车车载载系系统统技术技术智智能能路路侧侧系系统统技术技术车辆车辆行驶安全状态行驶安全状态及环境感知及环境感知技术技术车辆车辆精确定位精确定位技术技术车载车载一体化系统集一体化系统集成成技术技术交通控制及信息发交通控制及信息发布布子系统子系统信息采集信息采集子系统子系统复杂路况下的复杂路况下的交通流安全交通流安全运行速度运行速度确定方法确定方法路段车辆路段车辆违法行为识别与违法行为识别与控制技术控制技术动态协同车道动态协同车道技术技术协同安全预警协同安全预警技术技术智能运输系统概论智能运输系统概论9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术车车联联网网的的无无线线通通信信技技术术主主要要上上分分两两种种：无无线线局局域域网网和和蜂蜂窝移动网络窝移动网络。目目前前的的车车载载通通信信市市场场主主要要采采用用GPRSGPRS、CDMACDMA以以及及3G3G等等移移动动通通信信技技术术，但但成成本本较较高高且且速速度度有有限限。随随着着无无线线城城市市的的建建设设，越越来来越越多多的的城城市市开开始始覆覆盖盖WLANWLAN，降降低低成成本本，提提高高带带宽宽，满满足足交通信息实时交互的需求交通信息实时交互的需求。WLANWLAN环环境境下下，路路边边基基础础设设施施为为无无线线网网关关APAP，车车辆辆与与车车辆辆、车辆与路边基础设施之间通过车辆与路边基础设施之间通过WLANWLAN进行通信。进行通信。目目前前国国际际上上选选用用IEEE IEEE 802.11p802.11p协协议议作作为为车车联联网网通通信信系系统统的协议，符合智能运输系统中相关应用的需求。的协议，符合智能运输系统中相关应用的需求。1 1）车车）车车/车路通信技术车路通信技术智能运输系统概论智能运输系统概论9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术车车联联网网环环境境下下无无线线接接入入（WAVEWAVE）协协议议栈栈如如图图示示，其其中中WSMPWSMP（WAVE WAVE Short Short Message Message ProtocolProtocol）是是WAVEWAVE短短信信息息通通信信协议协议，LLCLLC（Logic Link ControlLogic Link Control）是）是逻辑链路控制逻辑链路控制。1 1）车车）车车/车路通信技术车路通信技术W WA AV VE E协协议议栈栈智能运输系统概论智能运输系统概论9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术主主要要是是将将各各类类传传感感器器获获得得的的车车辆辆行行驶驶状状态态信信息息、周周围围的的环环境境信信息息以以及及车车辆辆本本身身的的信信息息等等，经经过过车车载载单单元元的的分分析析和和处处理理以以向向驾驾驶驶员员提提供供信信息息服服务务；还还能能通通过过与与路路侧侧系系统统之之间间的通信，接受的通信，接受控制中心控制中心发送的信息和指令。发送的信息和指令。车辆精确定位技术车辆精确定位技术车车辆辆定定位位可可分分为为绝绝对对定定位位和和相相对对定定位位。绝绝对对定定位位一一般般是是通通过过卫卫星星定定位位系系统统集集合合地地理理信信息息系系统统在在获获取取车车辆辆的的经经纬纬度度信信息息后后确确定定车车辆辆在在道道路路上上的的位位置置信信息息。目目前前常常见见的的卫卫星星定定位位系系统统有有美美国国的的GPSGPS、俄俄罗罗斯斯的的GLONASSGLONASS、欧欧洲洲的的伽伽利利略略和和我国的北斗系统我国的北斗系统。其中。其中GPSGPS系统系统应用最广。应用最广。2 2）智能车载系统技术）智能车载系统技术智能运输系统概论智能运输系统概论9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术车辆精确定位技术车辆精确定位技术采采用用车车载载传传感感器器进进行行相相对对定定位位。一一种种是是以以激激光光雷雷达达、声声纳距离纳距离传感器为代表的传感器为代表的距离传感器距离传感器，另一类是，另一类是视觉传感器视觉传感器。距距离离传传感感器器的的原原理理都都是是依依靠靠发发射射信信息息来来进进行行测测距距，可可以以测测量量车车与与车车之之间间的的距距离离、车车与与障障碍碍物物之之间间的的距距离离，但但对对于于车车辆辆在在车车道道上上的的位位置置识识别别却却无无能能为为力力。视视距距传传感感器器可可用用来来进进行行位位置置识识别别，主主要要分分为为单单目目视视觉觉传传感感器器和和多多目目视视觉觉传传感感器器。单单目目视视觉觉传传感感器器的的原原理理是是投投影影变变化化，只只能能获获得得平平面面信信息息，为了获得，为了获得三维三维信息，需要使用信息，需要使用多目视觉传感器多目视觉传感器。2 2）智能车载系统技术）智能车载系统技术进行车辆相对定位所需要的进行车辆相对定位所需要的一些重要参数一些重要参数单目视觉原理单目视觉原理智能运输系统概论智能运输系统概论9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术车辆行驶安全状态及环境感知技术车辆行驶安全状态及环境感知技术车车辆辆行行驶驶安安全全信信息息包包括括车车速速、各各种种介介质质的的温温度度、驱驱动动系系/转向系的运行状况等，通过安装在车上的转向系的运行状况等，通过安装在车上的车用传感器车用传感器获得。获得。环环境境信信息息包包括括交交通通状状况况、交交通通信信号号、路路面面状状态态、道道路路线线形形、行行人人和和非非机机动动车车等等信信息息。交交通通状状况况和和交交通通信信号号信信息息可可通通过过车车路路通通信信从从控控制制中中心心获获得得，也也可可通通过过视视频频传传感感器器等等综综合合感感知知技技术术来来判判断断。路路面面状状态态信信息息变变化化包包括括路路面面的的物物理理损损坏坏和和因因为为雨雨、雪雪等等气气候候造造成成的的路路面面附附着着系系数数改改变变，前前者者可可采采用用激激光光、视视频频、红红外外等等传传感感器器来来确确定定，后后者者可可利利用用对对水水迹、雪迹、冰迹的识别进行迹、雪迹、冰迹的识别进行间接计算间接计算。2 2）智能车载系统技术）智能车载系统技术智能运输系统概论智能运输系统概论9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术车载一体化系统集成技术车载一体化系统集成技术包包括括行行车车安安全全预预警警与与控控制制、智智能能运运输输信信息息服服务务等等相相关关技技术。术。在在车车联联网网环环境境下下，车车辆辆将将自自身身感感知知到到的的信信息息、车车车车之之间间通通信信交交互互得得到到的的信信息息和和车车路路通通信信得得到到的的路路侧侧设设备备采采集集到到的的信信息息进进行行处处理理，进进而而提提供供对对危危险险状状况况预预警警、对对车车辆辆运运动动状状况进行辅助控制况进行辅助控制、动态交通诱导动态交通诱导、停车诱导停车诱导等相关服务。等相关服务。2 2）智能车载系统技术）智能车载系统技术智能运输系统概论智能运输系统概论9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术包包含含三三个个子子系系统统：一一是是信信息息采采集集子子系系统统，即即通通过过设设置置的的各各类类传传感感器器进进行行信信息息采采集集；二二是是通通信信子子系系统统，完完成成车车辆辆与与路路侧侧设设备备、路路侧侧设设备备与与控控制制中中心心之之间间的的信信息息交交互互；三三是是交交通通控控制制及及信信息息发发布布子子系系统统，负负责责处处理理路路侧侧设设备备采采集集到到的的信信息和车辆采集到的信息，进行实时的交通控制和信息发布。息和车辆采集到的信息，进行实时的交通控制和信息发布。信息采集子系统信息采集子系统交通流状态检测技术交通流状态检测技术行人和非机动车检测技术行人和非机动车检测技术路面状态及环境检测技术路面状态及环境检测技术3 3）智能路侧系统技术）智能路侧系统技术 车联网环境下的交通流采集车联网环境下的交通流采集智能运输系统概论智能运输系统概论9.2.2 车联网体系结构与关键技术车联网体系结构与关键技术交通控制及信息发布子系统交通控制及信息发布子系统复杂路况下的交通流安全运行速度确定方法复杂路况下的交通流安全运行速度确定方法动态协同车道技术动态协同车道技术路段车辆违法行为识别与控制技术路段车辆违法行为识别与控制技术协同安全预警技术协同安全预警技术3 3）智能路侧系统技术）智能路侧系统技术智能运输系统概论智能运输系统概论9.2.3 车联网在智能运输系统中的应用车联网在智能运输系统中的应用车车联联网网通通过过在在车车辆辆和和道道路路之之间间建建立立有有效效的的信信息息通通道道，实实现现智智能能运运输输系系统统的的管管理理和和信信息息服服务务。随随着着WiFiWiFi、RFIDRFID等等无无线线技技术术近近年年来来被被运运用用于于交交通通运运输输领领域域智智能能化化管管理理，车车联联网将能够用于各个方面，主要包括：网将能够用于各个方面，主要包括：感知车辆、环境和道路信息感知车辆、环境和道路信息交通数据的传输交通数据的传输数据处理与智能决策数据处理与智能决策交通状态显示和交通异常预警或报警交通状态显示和交通异常预警或报警信号控制与信息发布信号控制与信息发布智能运输系统概论智能运输系统概论第第9 9章章 新技术在智能运输系统中的应用新技术在智能运输系统中的应用 概述概述9.1 云计算技术在智能运输系统中的应用云计算技术在智能运输系统中的应用9.3 大数据技术在智能运输系统中的应用大数据技术在智能运输系统中的应用9.4车联网技术在智能运输系统中的应用车联网技术在智能运输系统中的应用9.2智能运输系统概论智能运输系统概论云计算定义云计算定义云云 计计 算算（Cloud Cloud ComputingComputing）是是 分分 布布 式式 处处 理理（Distributed Distributed ComputingComputing）、并并 行行 处处 理理（Parallel Parallel ComputingComputing）和和网网格格计计算算（Grid Grid ComputingComputing）的的发发展展。云云计计算算是是通通过过网网络络将将庞庞大大的的计计算算处处理理程程序序自自动动分分拆拆成成无无数数个个较较小小的的子子程程序序，再再交交由由多多台台服服务务器器所所组组成成的的庞庞大大系系统统，经经计计算分析算分析之后将处理结果回传给用户。之后将处理结果回传给用户。通通过过云云计计算算技技术术，网网络络服服务务提提供供者者可可以以在在数数秒秒之之内内，处处理理数数以以千千万万计计甚甚至至亿亿计计的的信信息息，达达到到和和“超超级级计计算算机机”同同样强大的样强大的网络服务网络服务。9.3.1 云计算定义云计算定义智能运输系统概论智能运输系统概论 分类分类云云服服务务按按照照服服务务的的类类别别可可以以分分为为三三种种：即即公公共共云云、私私有有云云和和混混合合云云。公公共共云云是是由由第第三三方方（供供应应商商）提提供供的的云云服服务务。私私有有云云是是在在企企业业内内提提供供的的云云服服务务。混混合合云云就就是是公公共共云云和和私私有云的混合。有云的混合。云云计计算算按按应应用用模模式式可可以以分分成成基基础础设设施施即即服服务务（IaaSIaaS）、平平台台即即服服务务（PaaSPaaS）和和软软件件即即服服务务（SaaSSaaS）。IaaSIaaS就就是是给给使使用用者者提提供供最最简简单单的的计计算算存存储储和和网网络络等等等等能能力力，让让用用户户自自搭搭建建业业务务平平台台；PaaSPaaS是是在在云云计计算算平平台台之之上上抽抽象象出出一一些些比比较较简简单单易易用用的的接接口口和和能能力力，让让用用户户快快速速搭搭建建自自己己的的应应用用；SaaSSaaS只提供某些专门用途的服务应用调用。只提供某些专门用途的服务应用调用。9.3.1 云计算定义云计算定义云计算的应用模式云计算的应用模式智能运输系统概论智能运输系统概论 特点特点超大规模超大规模虚拟化虚拟化高可靠性高可靠性快速部署，弹性扩充快速部署，弹性扩充按需服务按需服务9.3.1 云计算定义云计算定义 技术体系结构技术体系结构云云计计算算技技术术体体系系结结构构分分为为四四层层：物物理理资资源源层层、资资源源池池层层、管管理理中中间间件件层层和和SOASOA（Service-Oriented Service-Oriented ArchitectureArchitecture，面向服务的体系结构）面向服务的体系结构）构建层构建层。智能运输系统概论智能运输系统概论9.3.1 云计算定义云计算定义 技术体系结构技术体系结构智能运输系统概论智能运输系统概论9.3.2 智能运输系统中的云计算智能运输系统中的云计算针针对对智智能能运运输输建建设设的的发发展展目目标标及及服服务务对对象象，智智能能运运输输系系统统存在以下存在以下需求：需求：掌控掌控实时交通信息实时交通信息的需求的需求实施实施交通管理交通管理措施的需求措施的需求预测预测交通交通运行动态运行动态的需求的需求具备良好的具备良好的扩展性扩展性的需求的需求智智能能运运输输系系统统有有多多个个子子系系统统，通通过过对对这这些些子子系系统统的的应应用用服服务务和和计计算算设设备备进进行行分分层层，可可以以得得到到共共通通的的计计算算设设备备层层，可可以以应应用用目目前前云云计计算算服服务务提提供供商商提提供供的的服服务务，从从而而使使智智能能运运输输系系统统提提供供的的服服务务成成为为云云计计算算服服务务的的一一种种应应用用。这这种种基基于于云云计计算算服服务务的的智智能能运运输输系系统统称称为为“智智能能交交通通云云”。交交通通云云是是由由云云计计算算和和交交通通信信息息云云服服务务构构成成的的信信息息全全过过程程，是是一一种交通种交通信息采集信息采集、处理处理和和应用应用的工作模式。的工作模式。智能运输系统概论智能运输系统概论9.3.2 智能运输系统中的云计算智能运输系统中的云计算智智能能交交通通云云系系统统是是一一个个整整合合的的、先先进进的的、安安全全的的、自自动动化的化的、易扩展的易扩展的、服务于交通行业的、服务于交通行业的开放性平台开放性平台。整整合合现现有有资资源源，针针对对未未来来的的交交通通行行业业发发展展扩扩展展整整合合将将来来所需的各种所需的各种硬件硬件、软件软件、数据数据;动动态态满满足足各各应应用用系系统统，针针对对交交通通行行业业的的需需求求,交交通通云云全全面面提供提供开发系统资源平台开发系统资源平台需求，快速满足需求，快速满足突发系统突发系统需求；需求；提供极具弹性的提供极具弹性的扩展能力扩展能力需求；需求；海量海量交通数据的交通数据的快速处理快速处理、监测监测以及以及快速发布；快速发布；数数据据稳稳定定性性高高。具具备备硬硬件件和和软软件件冗冗余余机机制制，保保障障交交通通业业务的务的连续性连续性和和灾难恢复灾难恢复，运输，运输高安全高安全、高时效高时效和和高准确性高准确性。智能运输系统概论智能运输系统概论9.3.2 智能运输系统中的云计算智能运输系统中的云计算智能交通云系统的基本框架智能交通云系统的基本框架智能运输系统概论智能运输系统概论9.3.3 云计算在智能运输系统中的应用云计算在智能运输系统中的应用智智能能运运输输云云系系统统的的SaaSSaaS层层由由共共享享服服务务构构件件层层和和云云应应用系统层用系统层两部分组成。两部分组成。共享基础服务构件共享基础服务构件包括：包括：统一门户管理服务统一门户管理服务 PGIS PGIS查询服务查询服务 统一消息服务统一消息服务 关系数据库通用查询服务关系数据库通用查询服务 数据抽取集成服务数据抽取集成服务 基本数据分析统计服务基本数据分析统计服务 数据关联查询服务数据关联查询服务 数据挖掘服务等等。数据挖掘服务等等。智能运输系统概论智能运输系统概论9.3.3 云计算在智能运输系统中的应用云计算在智能运输系统中的应用云应用系统层云应用系统层则可分为：则可分为：基于云计算的基于云计算的路网交通流信息采集分析路网交通流信息采集分析 基于云计算的基于云计算的交通信号控制交通信号控制 基于云计算的基于云计算的交通诱导信息服务交通诱导信息服务 基于云计算的基于云计算的交通管理指挥调度交通管理指挥调度 基于云计算的基于云计算的智能车辆管控智能车辆管控智能运输云系统的智能运输云系统的SaaSSaaS层架构层架构智能运输系统概论智能运输系统概论第第9 9章章 新技术在智能运输系统中的应用新技术在智能运输系统中的应用 概述概述9.1 云计算技术在智能运输系统中的应用云计算技术在智能运输系统中的应用9.3 大数据技术在智能运输系统中的应用大数据技术在智能运输系统中的应用9.4车联网技术在智能运输系统中的应用车联网技术在智能运输系统中的应用9.2智能运输系统概论智能运输系统概论9.4.1 大数据的定义大数据的定义大数据定义大数据定义大大数数据据（Big Big DataData）本本身身是是一一个个较较为为抽抽象象的的概概念念，单单从从字字面面来来看看，大大数数据据表表示示数数据据规规模模庞庞大大，但但与与以以往往的的“海海量量数数据据”（massive massive datadata）、“超超大大规规模模数数据据”（very very large large datadata）等等概概念念之之间间有有何何区区别别。目目前前，国国内内外外对对于于“大大数数据据”的基本定义的基本定义尚未给予公认的说法尚未给予公认的说法。大大数数据据由由巨巨型型数数据据集集组组成成，这这些些数数据据集集的的大大小小常常超超出出人人类类在在可可接接受受时时间间下下的的收收集集、使使用用、管管理理和和处处理理能能力力。大大小小具具有有波波动动性性，至至20122012年年，单单一一数数据据集集的的大大小小从从数数兆兆字字节节（TBTB）至至数数十十兆兆亿亿字字节节（PBPB）不不等等。几几乎乎无无法法使使用用大大多多数数的的数数据据库库管管理理系系统统处处理理，必必须须使使用用“在在数数十十、数数百百甚甚至至数数千千台台服服务务器器上同时平行运行的软件。上同时平行运行的软件。智能运输系统概论智能运输系统概论9.4.1 大数据的定义大数据的定义大数据特征大数据特征大数据大数据（Big DataBig Data）具有）具有4V4V特性特性：数据集的数据集的规模性规模性（VolumeVolume）大数据的大数据的首要特征首要特征就是应该具有数据的就是应该具有数据的规模性规模性。多样性多样性（VarietyVariety）大数据的大数据的“大大”是指是指复杂性复杂性方面的大，而不是体积大。方面的大，而不是体积大。高速性高速性（VelocityVelocity）所所谓谓的的高高速速性性特特点点是是指指对对于于大大量量数数据据的的输输入入输输出出过过程程有有着着很很高高的的要要求求，即即快快速速的的完完成成多多种种数数据据源源的的数数据据采采集集及及数数据据处理的过程。处理的过程。真实性真实性（VeracityVeracity）要求数据具有要求数据具有真实性真实性特征，不能包含伪造数据。特征，不能包含伪造数据。智能运输系统概论智能运输系统概论9.4.1 大数据的定义大数据的定义综综上上所所述述，通通过过对对大大数数据据所所满满足足的的基基本本要要素素分分析析，结结合国内外相关的研究给出合国内外相关的研究给出“大数据大数据”的的基本定义基本定义：“大大数数据据”是是指指所所涉涉及及的的数数据据规规模模复复杂杂巨巨大大，难难以以利利用用人人工工或或者者现现有有的的数数据据采采集集、数数据据储储存存及及数数据据处处理理方方法法处处理理的的数数据据集集合合。在在总总数数据据量量相相同同的的情情况况下下，与与个个别别分分析析独独立立的的小小型型数数据据集集（data data setset）相相比比，将将各各个个小小型型数数据据集集合合并并后后进进行行分分析析可可得得出出许许多多额额外外的的信信息息和和数数据据关关系系性性，可可用用来来察察觉觉商商业业趋趋势势、判判定定研研究究质质量量、避避免免疾疾病病扩扩散散、打打击击犯犯罪罪或或测测定定实实时时交交通通路路况况等等；这这样样的的用用途途正正是是大大型型数数据据集集盛盛行的原因。行的原因。智能运输系统概论智能运输系统概论9.4.2 智能运输系统中的大数据信息处理模式智能运输系统中的大数据信息处理模式目目前前，智智能能运运输输系系统统领领域域大大数数据据的的处处理理模模式式主主要要分分为为流流体体处处理理模模式式（stream stream processingprocessing）和和批批量量处处理理模模式式（batch processingbatch processing）两种。）两种。流流体体处处理理模模式式是是指指对对于于所所采采集集的的数数据据实实时时动动态态处处理理；批量处理模式批量处理模式是储存是储存处理的过程。处理的过程。流体模型框架流体模型框架 流流体体处处理理的的基基本本理理念念是是交交通通数数据据的的价价值值会会随随着着时时间间的的流流逝逝而而不不断断减减少少，因因此此，尽尽可可能能快快地地对对最最新新数数据据进进行行分分析析并并给给出出结结果果是是所所有有流流数数据据处处理理模模式式的的共共同同目目标标。将将交交通通数数据据信信息息视视为为流流体体，源源源源不不断断的的数数据据组组成成了了数数据据流流。当新的交通数据到来时就立刻处理并返回所需的结果。当新的交通数据到来时就立刻处理并返回所需的结果。基本交通数据流体模型基本交通数据流体模型智能运输系统概论智能运输系统概论9.4.2 智能运输系统中的大数据信息处理模式智能运输系统中的大数据信息处理模式 批量模型框架批量模型框架 GoogleGoogle公公司司于于20042004年年提提出出MapReduceMapReduce编编程程模模型型是是最最具具代代表表性性的的批批处处理理模模式式。MapReduceMapReduce是是用用于于大大规规模模数数据据集集（大大于于1TB1TB）的的并并行行运运算算。概概念念“MapMap（映映射射）”和和“ReduceReduce（化化简简）”及及他他们们的的主主要要思思想想，都都是是从从函函数数式式编编程程语语言言借借来来的的，还还有有从从矢矢量量编编程程语语言言借借来来的的特特性性。当当前前的的软软件件实实现现是是指指定定一一个个MapMap（映映射射）函函数数，用用来来把把一一组组键键值值对对映映射射成成一一组组新新的的键键值值对对，指指定定并并发发的的ReduceReduce（化化简简）函函数数，用用来来保保证证所所有有映映射射的的键键值值对对中中的的每每一一个个共享相同共享相同的键组。的键组。MapReduceMapReduce执行流程图执行流程图智能运输系统概论智能运输系统概论9.4.3 大数据技术在智能运输系统中的应用大数据技术在智能运输系统中的应用大数据为智能运输发展带来新的大数据为智能运输发展带来新的机遇机遇：大大数数据据技技术术的的海海量量数数据据存存储储和和高高效效计计算算能能力力，将将实实现交通管理系统现交通管理系统跨区域跨区域、跨部门跨部门的的集成集成和和组合组合；将将会会更更加加有有效效地地配配置置交交通通资资源源，从从而而大大大大提提高高交交通通运行效率运行效率、安全水平安全水平和和服务能力服务能力；交交通通大大数数据据分分析析将将为为交交通通管管理理、决决策策、规规划划和和运运营营、服务服务以及以及主动安全防范主动安全防范带来更加有效的支持；带来更加有效的支持；基基于于交交通通大大数数据据的的分分析析能能够够有有效效地地为为公公共共安安全全和和社社会管理会管理提供新的理念、模式和手段。提供新的理念、模式和手段。智能运输系统概论智能运输系统概论9.4.3 大数据技术在智能运输系统中的应用大数据技术在智能运输系统中的应用大数据大数据可以在一下方面可以在一下方面促进促进智能运输发展：智能运输发展：缓解城市交通缓解城市交通拥堵拥堵提高运输提高运输效率效率增强交通增强交通安全安全水平水平保障城市信息保障城市信息畅通畅通提供提供环境监测环境监测方式方式11、人生的某些障碍，你是逃不掉的。与其费尽周折绕过去，不如勇敢地攀登，或许这会铸就你人生的高点。12、有些压力总是得自己扛过去，说出来就成了充满负能量的抱怨。寻求安慰也无济于事，还徒增了别人的烦恼。13、认识到我们的所见所闻都是假象，认识到此生都是虚幻，我们才能真正认识到佛法的真相。钱多了会压死你，你承受得了吗?带，带不走，放，放不下。时时刻刻发悲心，饶益众生为他人。14、梦想总是跑在我的前面。努力追寻它们，为了那一瞬间的同步，这就是动人的生命奇迹。15、懒惰不会让你一下子跌倒，但会在不知不觉中减少你的收获;勤奋也不会让你一夜成功，但会在不知不觉中积累你的成果。人生需要挑战，更需要坚持和勤奋!16、人生在世：可以缺钱，但不能缺德;可以失言，但不能失信;可以倒下，但不能跪下;可以求名，但不能盗名;可以低落，但不能堕落;可以放松，但不能放纵;可以虚荣，但不能虚伪;可以平凡，但不能平庸;可以浪漫，但不能浪荡;可以生气，但不能生事。17、人生没有笔直路，当你感到迷茫、失落时，找几部这种充满正能量的电影，坐下来静静欣赏，去发现生命中真正重要的东西。18、在人生的舞台上，当有人愿意在台下陪你度过无数个没有未来的夜时，你就更想展现精彩绝伦的自己。但愿每个被努力支撑的灵魂能吸引更多的人同行。19、积极的人在每一次忧患中都看到一个机会，而消极的人则在每个机会中看到了某种忧患。莫找借口失败，只找理由成功。20、每一个成就和长进，都蕴含着曾经受过的寂寞、洒过的汗水、流过的眼泪。许多时候不是看到希望才去坚持，而是坚持了才能看到希望。1、有时候，我们活得累，并非生活过于刻薄，而是我们太容易被外界的氛围所感染，被他人的情绪所左右。2、身材不好就去锻炼，没钱就努力去赚。别把窘境迁怒于别人，唯一可以抱怨的，只是不够努力的自己。3、大概是没有了当初那种毫无顾虑的勇气，才变成现在所谓成熟稳重的样子。4、世界上只有想不通的人，没有走不通的路。将帅的坚强意志，就像城市主要街道汇集点上的方尖碑一样，在军事艺术中占有十分突出的地位。5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。9、别再去抱怨身边人善变，多懂一些道理，明白一些事理，毕竟每个人都是越活越现实。10、山有封顶，还有彼岸，慢慢长途，终有回转，余味苦涩，终有回甘。11、失败不可怕，可怕的是从来没有努力过，还怡然自得地安慰自己，连一点点的懊悔都被麻木所掩盖下去。不能怕，没什么比自己背叛自己更可怕。12、跌倒了，一定要爬起来。不爬起来，别人会看不起你，你自己也会失去机会。在人前微笑，在人后落泪，可这是每个人都要学会的成长。13、要相信，这个世界上永远能够依靠的只有你自己。所以，管别人怎么看，坚持自己的坚持，直到坚持不下去为止。14、也许你想要的未来在别人眼里不值一提，也许你已经很努力了可还是有人不满意，也许你的理想离你的距离从来没有拉近过.但请你继续向前走，因为别人看不到你的努力，你却始终看得见自己。15、所有的辉煌和伟大，一定伴随着挫折和跌倒；所有的风光背后，一定都是一串串揉和着泪水和汗水的脚印。16、成功的反义词不是失败，而是从未行动。有一天你总会明白，遗憾比失败更让你难以面对。17、没有一件事情可以一下子把你打垮，也不会有一件事情可以让你一步登天，慢慢走，慢慢看，生命是一个慢慢累积的过程。18、努力也许不等于成功，可是那段追逐梦想的努力，会让你找到一个更好的自己，一个沉默努力充实安静的自己。19、你相信梦想，梦想才会相信你。有一种落差是，你配不上自己的野心，