最新《智能运输系统》复习提纲解析.doc
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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date智能运输系统复习提纲解析智能运输系统复习提纲解析智能运输系统Intelligent Transportation System复习提纲第一章智能运输系统概论1、智能智能是指事物能认识、辨析、判断处理和发明创造的能力。是人类区别于其他生物事务的本质特征。是知识与智力的组合。具有高度智能的人,对于周围的事物具有感知、记忆和思维的能力,会产生喜怒哀乐等情感,具有自我调节、适
2、应环境和学习能力,能够表达自己的情感,具有行为决策能力以及创造性。Intelligent Transportation System2、交通系统的基本要素交通系统的基本要素是人、车、路和环境。3、交通追求的目标安全、高效、环保、经济4、交通问题可能解决的方案增加容量,减少需求,提高管理水平,增加交通信息量,提高车辆智能性。5、ITS的内涵先进性用远程通讯、计算机、电子技术等现代先进技术来改造和武装交通系统,用先进的理论方法来改善交通系统的管理和运营。综合性ITS涉及的关键技术包括:信息技术、通讯技术、计算机技术、电子技术、交通工程、系统理论、控制理论、人工智能、知识工程等,ITS是这些科学技术
3、的交叉和综合,是这些技术在交通系统中的综合应用。信息化信息化是ITS的基础。通过各种手段来获取交通系统的状态信息,为交通系统的用户和管理者提供及时有用的信息,只有具有了信息,才能实现智能化。智能化智能运输系统中的很多子系统正是因为实现了智能化,才体现出与传统交通系统的差别。不停车收费系统(ETC)就是一个典型的例子。6、智能运输系统的定义(ITS)Intelligent Transportation System,缩写ITS。综合运用先进的信息通讯、网络、自动控制、交通工程等技术,改善交通运输系统的运行情况,提高运输效率和安全性,减少交通事故,降低环境污染,从而建立一个智能化的、安全、便捷、高
4、效、舒适、环保的综合运输体系。7、中国发展ITS的必要性:经济发展促进城市化和机动化进程、交通基础设施建设滞后于日益增长的交通需求、交通拥堵及环境问题日益恶化、交通结构不合理、交通管理科学化、现代化水平急需提高。8、我国ITS的主要研究领域:(1)交通管理与规划;(2)电子收费;(3)出行者信息;(4)车辆安全与辅助驾驶;(5)紧急事件和安全;(6)运营管理;(7)综合运输;(8)自动公路。第二章 定位技术1、定位技术:卫星定位、手机定位。2、卫星定位空间定位技术。四颗卫星定位空间一点。要同步观测4颗卫星,测出接收点到4颗卫星的距离,就可以解算:纬度j , 经度l , 大地高程 h , 钟差D
5、t。3、1973年美国国防部批准其陆海空三军联合研制第二代卫星导航定位系统-授时与测距导航系统/全球定位系统(Navigation System Timing and Ranging/Global Position System-NAVSTAR/GPS),简称全球定位系统(GPS)。 4、GPS空间部分目前共有30颗、4种型号的导航卫星,其中6颗为技术试验卫星。24颗导航星分布在6个轨道平面内,每个近似圆形的轨道平面内各有4颗卫星均匀分布,可以保证在全球任何地点、任何瞬间至少有4颗卫星同时出现在用户视野中。通过GPS终端,用户在地球表面的任何地方,仅需几秒钟到十几秒钟就能够确定自己的位置和精确
6、时间,获得相关的导航信息。美国在设计GPS时提供两种服务,一种为标准定位服务,提供给民间及商业用户使用,定位精度为10米;另一种为精密定位服务,提供给军方和得到特许的用户使用。 5、GPS由哪三大子系统组成:(1)空间部分: 24颗卫星(21+3)。 由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星(目前轨道上实际运行的卫星个数已经超过了32颗)。 6个轨道平面,55轨道倾角,2万公里轨道高度(地面高度),12小时(恒星时)轨道周期。 以保证在地球上任何地方可以同时观测到4-12颗高度角15以上的卫星。(2)地面控制部分:组成:主控站(1个)、跟踪站或叫监控站(5个)和注入站(3个)作用:监测和控制卫星运行
7、,编算卫星星历(导航电文),保持系统时间。(3)用户接收部分:GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。我们现在所使用的就是用户接收设备部分。6、差分全球定位系统:DGPS是英文Difference Global Positioning System的缩写,即差分全球定位系统,方法是在一个精确的已知位置上安装监测接收机,计算得到它能跟踪的每颗GPS卫星的距离误差。该差值通常称为PRC(伪距离修正值),将此数据传送给用户接收机作误差修正,从而提高了定位精度。7、GPS在交通系统中的应用:(1)随着我国城市建设规模的扩大,车辆日益增多,交通运输的经营管理和合理调度,警用车辆的指挥和安全管理已称为
8、公安、交通系统的一个重要问题。(2) GPS导航定位技术的出现给车辆、轮船等交通工具的导航定位提供了具体的实时的定位能力。目前,用于公安、交通系统的主要有:车辆GPS定位与无线电通信系统相结合的指挥管理系统;应用GPS差分技术的指挥管理系统。(3)车辆跟踪系统用于车辆防盗。由于“只接收,不发射”信号是GPS接收系统的一个特点,所以用于防盗的GPS跟踪系统就要借助通信网络以及政府网络(报警系统)来共同实现,通信问题与政府配套系统给GPS车载防盗仪带来收取使用费用的问题,需要用户按月或年交纳固定的服务费。(4)车辆导航系统(车载导航仪)用于车辆的自主导航。是通过接收卫星信号,配合电子地图数据,实时
9、知道自已的方位与目的地所在,自主导航的模式不收取任何使用费用,只是在地图数据增加或更新时,用户可根据自己的需要有选择地购买地图数据。8、目前国际上主要卫星定位系统:4种 美国的GPS系统 俄罗斯的GLONASS系统(格洛纳斯) 欧盟的GALLILEO(伽利略)系统 中国的北斗导航系统9、GPS系统功能简介:全球定位系统(Global Positioning System GPS)是美国建立的一种全球性、全天候的卫星无线定位及导航系统。GPS系统包括空间星座、地面监控以及用户设备三个主要部分。GPS导航仪是将航行体从起始点导引到目的地的技术或方法。为航行体提供实时的位置信息是导航系统的基本任务,
10、因此,导航是一种广义的动态定位。能够向航行体的操纵者或控制系统提供航行体的位置、速度、航向等即时运动状态的系统称为导航系统。第三章 智能运输系统技术基础1、智能运输系统技术及其相互间的关系交通信息采集技术、交通信息预处理与融合技术、交通信息传输技术、交通信息显示技术、交通的控制技术、交通地理信息系统技术、交通仿真技术等。2、交通信息采集技术的内容交通信息按照其变化的频率不同可以分成静态交通信息和动态交通信息两大类。1) 静态交通信息采集技术静态交通信息主要包括:城市基础地理信息、城市道路网基础信息及交通管理信息。静态交通信息主要采集方法有:(1)调查法采用人工或测量仪器进行调查,可获取城市基础
11、地理信息、城市道路网基础信息。(2)其他系统接入静态交通信息可从其它部门,如规划部门、城建部门、交通管理部门获得。特点:只有当实际系统发生变化的时候,才需要对静态交通信息数据库中的数据进行更新。2) 动态基础交通信息采集技术动态交通信息主要包括:交通流状态特征信息(如流量、车速、密度等)、交通紧急事件信息(各种途径得到的事件信息,包括:路面检测器信息、人工报告信息等)、在途车辆及驾驶员的实时信息(如各种车辆定位信息等)、环境状况信息(如大气状况、污染状况信息等)及交通动态控制管理信息等。动态交通信息采集技术包括:交通检测器技术、浮动车技术、车辆识别技术和车辆定位技术、气象与道路环境信息采集技术
12、等。3、动态交通信息检测技术的分类按照安装特性的不同可以分成地埋式和非地埋式交通检测器。地埋式检测器包括:环形线圈检测器、磁力检测器、道路管检测器、压电检测器。非地埋式检测器:微波雷达检测器、超声波检测器、红外线检测器、噪声检测器、视频图像检测器、复合型交通检测器。4、数据挖掘数据挖掘(Data Mining)就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据中,提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程。原始数据可以是结构化的,如关系数据库中的数据,也可以是半结构化的,如文本、图形、图像数据,甚至是分布在网络上的异构型数据发现知识的方法可以是数学的,也可以是非数学
13、的,可以是演绎的,也可以是归纳的。5、重要通信技术光通信技术、卫星通信技术、移动通信技术6、通信网的基本结构通信网的基本结构主要有网状、星状、复合型、环状和总线状五种。7、显示产品的主要种类LED(Light Emitting Diode)显示屏是利用二极管构成点阵模块组成的显示产品。LCD(Liquit Crystal Display)显示屏是利用液晶显示器件制作的显示屏。LCD屏幕有投影式和直接式两种。PDP(Plasma Display Panel)显示屏是利用等离子体显示器件制作的显示产品。CRT(Cathode Ray Tube)即阴极射线管,是比较古老的显示器件,主要用来制作电视机
14、和作为计算机终端显示的器件。8、智能交通系统综合平台含义:ITS综合平台是实现各ITS子系统间的数据共享、实现深层次的信息融合和知识发现而提供的综合平台。能够接受、存储和处理多源、异构数据,具有数据融合、数据挖掘的功能,并能够为各种应用子系统和公众提供完善的信息服务。 解决ITS各部门和系统间的信息共享和交互,实现了交通信息的综合和深层次的综合利用,为科学决策提供辅助支持,并可以提供准确、多样化的交通信息服务。9、交通信息的三大要素交通信息三大要素:空间、属性和时间空间位置数据描述交通现象发生和存在的位置,这种位置可以用常规的二维坐标系定义。属性数据描述交通现象的性质和质量特征,如公路的名称、
15、等级、起终点等。时间特征是指交通数据采集或交通现象发生的时刻或时段,如某一时刻的交通堵塞情况。10、交通地理信息系统GIS-T交通地理信息系统是GIS在交通领域的具体应用和延伸,是在传统GIS基础上,充分考虑交通现象的线性特征和网络特征,并附之专门的交通建模手段而形成的专门化系统。覆盖整个交通运输体系,包括公路、铁路、航空、水运、管道等。GIS-T是专门化的GIS,是GIS与多种交通信息分析和处理技术的集成。11、地理信息系统(GIS) Geographic Information Systems 简称GIS。由计算机硬件、软件和不同方法组成的系统,是种采集、处理、传输、存储、管理、查询检索、
16、分析、表达和应用地理信息的计算机系统,是分析、处理和挖掘海量地理数据的通用技术。12、GIS系统在交通领域应用的先进性:强大的图形数据库和网络空间查询、空间分析功能,建立包含公交路线管理系统、城市交通实况监测管理系统、车载导航系统、应急实施系统、出行信息系统等在内的交通地理信息系统(Geographic Information Systems for Transportation简称GIS-T) 。交通管理地理信息系统的应用功能: 信息管理。GIS是道路管理系统的核心, 用GIS软件的强大功能能够对来自交通领域不同部门的表格和地图数据进行存贮、检索、分析、处理、传输及表达,这是GIS-T系统的
17、基本。 道路规划设计。利用GIS对交通流量、土地利用和人口数据进行分析,预测将来的道路等级, 把地质、水文和人文数据结合起来,进行路线和构造设计。 环境影响评价。分析新辟道路对周围环境和经济文化的影响。 交通的智能化管理。将GIS-T系统与GPS定位技术、数据通讯技术、传感器技术、电子控制技术有效地集成,运用于交通运输管理的全过程,连结汽车、司机、道路及服务部门等相关对象,建立一个实时、准确、高效的现代化的综合性的运输管理系统,这是交通的智能化管理的目标和任务。13、信标:也称电子标签。应用射频识别信号对目标物进行识别。射频识别技术是一种内建无线电芯片的技术,芯片中可储存一系列信息。射频识别产
18、品的体积可做到极小,并可附着于需要辨别的实体上,以非接触的方式快速读取其储存信息。14 重要的中英文词汇对照自动车辆识别Automatic Vehicle Identification ,AVI推算定位Dead Reckoning,DR交通地理信息系统Geographical Information System For Transportation,GIS-T车辆定位系统Vehicle Location System,VLS车辆导航系统Vehicle Navigation System, VNS第四章 交通信息服务系统1、交通信息获取的途径(1)从公交管理系统获得公交时刻表和运行状态信息;(
19、2)大部分与道路有关的信息由监测系统(车辆检测器、摄像机、车辆自动定位系统等)采集,经过交通信息处理中心处理后,出行者通过路侧的信息显示装置(如可变情报板)获得,或从各类车载装置中直接获得;(3)其它一些具有静态性质的信息,如地图数据库、紧急服务信息、驾驶员服务信息、旅游景点与服务信息等,出行者利用随身携带的个人通信设施完成这些信息的查询、接收和交换。2、交通检测技术的类型和意义:车流量检测主要是通过各种传感设备对路面行驶车辆进行探测,获取交通量、车速、密度、道路占有率、车间距、车辆类型等基础数据,是智能运输系统感知交通流状况的基础技术。国内外诞生的车辆检测产品的种类很多,主要有:线圈检测、视
20、频检测、微波检测、激光检测、声波检测、超声波检测、红外线检测和射频识别电子标签。3、交通信息服务系统的分类1)按照向交通参与者提供信息服务的时机进行分类,包括:出行前信息系统,在途驾驶员信息系统,在途出行者换乘信息系统。2)按照信息系统所提供信息内容的不同进行分类:路径诱导系统,交通流诱导系统,停车场信息诱导系统,个性化信息服务系统3)根据信息流三要素:信息采集、处理与传送的集成程度以及系统功能分配的不同:自动导航系统,单向通信系统,双向通信系统4、交通信息服务系统的关键技术(1)交通信息预测根据已经掌握的交通状况信息,预测未来路网中的有关交通状况信息,包括交通流量和行程时间的预测,其中交通流
21、量的预测主要根据交通流量的一般规律和现阶段交通流量的观测,路段行程时间则根据未来路网的流量分配和路网通行能力,预计路段的通行时间,为行驶路线的优化设计提供基础。(2)动态交通分配动态交通分配考虑交通需求随时间变化的特性,给出瞬时的交通流分布状态,因此可以用来分析交通的拥挤特性,对交通流实行最优控制,以及进行交通信息预测和路径诱导。动态交通分配:所谓动态交通分配就是将时变的交通出行合理的分配到不同的路径上,以降低个人的出行费用或系统总费用。(3)行驶路线优化设计动态路径诱导就是要为行驶在道路网中的车辆提供从当前位置到达目的地之间的最方便和快捷的路径,即所谓的“最短路”。 “最短路”有两种理解上的
22、含义,一种是基于已有道路基础上的行驶路程距离最短,这种“最短路”根据已有路网结构和图论的知识便可以找到,而且是静态不变的;另一种便是考虑了实时道路交通流状况的行驶时间最短或路阻最小路径。(4)交通信息发布有利于出行的交通信息形成后,如何通过有效、直观的方式提供给出行者,使出行者能够很容易的接收这些信息,又不带来更多的驾驶负荷,是交通信息显示要解决的问题。(5)VICS系统的基本原理VICS的基本原理是通过城市交通信息控制中心发射的无线电波和通过设置在道路两旁的光波、无线电波信号标杆,向来往车辆提供该地区范围内的道路交通状况,包括提供实际图形和语言文字两个方面的信息。使驾乘人员通过安设在车内的信
23、号接受器及时了解到前方和周围的交通情况(如是否有道路阻塞、是否有交通事故和道路施工等),以及等待和通过所需要的时间等各种交通信息,并向交通信息控制中心及时了解到达目的地最快最近的一条线路。(6)VICS信息提供的方式1)电波信标(高速公路)电波信标主要设置在高速公路上。以电波作为媒介,在设有信标的地点向行驶到此处的装有车载机的车辆提供必要的道路交通信息。2)光信标(主要干线道路)光信标主要设置在主干线道路上。以光作为媒介,在设有信标的地点向行驶到此处的装有车载机的车辆提供必要的道路交通信息。3)调频多重广播(现有广播设施)利用调频广播向广泛区域提供道路交通信息,并由各地调频广播电台进行播送。5
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