智能交通城市动态交通信息系统.pdf
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1、未来城市动态交通信息系统未来城市动态交通信息系统泛在物联、泛在服务泛在物联、泛在服务马殿富马殿富2010.72现在我们经常遇到的交通状态现在我们经常遇到的交通状态3基础交通建设与汽车增速的矛盾基础交通建设与汽车增速的矛盾急剧增长的汽车保有量导致严重的交通问题。以北京为例,北京现有公路网密度为124KM/百平方公里,到2020年达到134KM/百平方公里;而汽车保有量2006年仅280280万辆,但到2010年预期汽车保有量近480480万辆,市区路网高峰小时通行量将比2005年增长约3434北京各项交通趋势图单纯依靠增加道路里程单纯依靠增加道路里程不能有效缓解矛盾不能有效缓解矛盾现实的交通环境
2、迫切需要通过信息手段现实的交通环境迫切需要通过信息手段具有全面、精确、实时的动态交通信息系统具有全面、精确、实时的动态交通信息系统4城市动态交通信息作用城市动态交通信息作用Travel Time Lose都市平均车速在20km/h以下,人均每天在道路上要消耗2-3个小时Oil Energy Waste低速行驶,发动机工作在不良状态下增加50%以上能耗Environment Pollution低速运转,排放严重超标,制造了80%以上的空气污染Low Road Occupation Rate 拥堵造成了城市道路利用率仅为20%数据来源:中国交通网统计数据以北京为例,每年可减少因拥堵造成的高达130
3、亿损失(占GDP的3.6%)5交通运输物联网带来的深刻变革交通运输物联网带来的深刻变革 泛在互联泛在互联下一代下一代网络应用的基本形态网络应用的基本形态 泛在服务泛在服务下一代下一代网络软件的发展趋势网络软件的发展趋势 数据数据资源资源下一代下一代互联网的核心价值互联网的核心价值交通运输物联网物联网,把新一代IT技术充分运用在交通行业中,然后与现有通信网结合,实现人类社会与物理系统的整合。6物联网环境下城市动态交通信息系统物联网环境下城市动态交通信息系统交通运输物联网环境交通运输物联网环境一个总的概念、对更广泛的交通环境的描述一个总的概念、对更广泛的交通环境的描述智能交通发展的下一阶段智能交通
4、发展的下一阶段随着互联网、移动网大规模的应用和普及利用自动控制、传感器、随着互联网、移动网大规模的应用和普及利用自动控制、传感器、微传感网等技术从过去的单一、局部,连接到一起带来微传感网等技术从过去的单一、局部,连接到一起带来综合效应综合效应动态交通信息服务动态交通信息服务人对不可视的交通环境进行的实时感知与交互人对不可视的交通环境进行的实时感知与交互根据出行时间、所处环境通过交互实现按需的、定制的服务根据出行时间、所处环境通过交互实现按需的、定制的服务泛在互联泛在互联泛在服务泛在服务7安全驾驶支援系统先进的导航系统道路高效管理系统ETC系统交通管理最优化支持系统动态信息服务系统城市动态交通信
5、息系统能力城市动态交通信息系统能力公交支持系统商用车辆运营管理系统行人支持系统紧急车辆支援系统通过Telematics车载设备及网站等提供路线导航及目的地信息利用RFID实现不停车收费及采集车辆OD出行数据提供道路和驾驶信息、警告信息、辅助驾驶和自动驾驶提供人行道线路诱导、避免车辆和行人发生事故提供商用车辆运营管理及商用车辆自动排列行驶服务提供公共交通信息以及公共交通运行管理支持通过信号控制系统优化交通流;提供交通管制信息防止交通事故连锁反应对道路设施维护的高效管理,对特许车辆的管理以及道路危险信息提供提供紧急事件自动报警、紧急车辆诱导及救援行动支援8发达国家发达国家同等规模城市交通拥堵程度远
6、远低于我市同等规模城市交通拥堵程度远远低于我市,其成功,其成功在于除了在于除了公共交通发达之外公共交通发达之外,动态交通动态交通信息信息服务服务也是解决问也是解决问题的主要手段之一。它是利用已有交通基础设施基础,通过题的主要手段之一。它是利用已有交通基础设施基础,通过实现智能设备间的交互来实现通行能力最大化实现智能设备间的交互来实现通行能力最大化。纽约:面积纽约:面积828828平方公里平方公里,人口人口18001800万万,机动车机动车800800万辆万辆 东京:面积东京:面积21552155平方公里平方公里,人口人口35003500万万,机动车机动车800800万辆万辆 巴黎:面积巴黎:面
7、积105105平方公里平方公里,人口人口11001100万万,机动车机动车500500多万多万辆辆国外先进城市动态交通系统发展国外先进城市动态交通系统发展9日本动态交通信息服务系统日本动态交通信息服务系统(VICS)发展发展10Increase road occupation rate 道路利用率10%动态发布的路况信息,提供绕行选择,在无需增加道路设施的情况下,有效提供路网利用率Decrease energy waste能耗40%平均车速提高到1.53倍,可节能40%以上Decrease travel time时间15%依据时间最短原则的路径规划,可极大地降低时间资源的消耗Decrease
8、pollution环境污染30%畅通路段信息让发动机保持良好工作状态,可有效降低排放效果评价效果评价-缓解交通拥堵的有效手段缓解交通拥堵的有效手段日本道路交通信息服务系统(VICS)应用效果11国外发展中城市动态信息系统的应用:国外发展中城市动态信息系统的应用:TelematicsTelematics是通信是通信(Telecommunication)和信息科学和信息科学(Informatics)的合成词,的合成词,是指通过内置在汽车上的计算机系统、是指通过内置在汽车上的计算机系统、无线通信设备、卫星导航装置、互无线通信设备、卫星导航装置、互联网技术等,来提供文字、语音、图像等信息传送的服务系统
9、。联网技术等,来提供文字、语音、图像等信息传送的服务系统。Telematics产业经过了十多年的发展历程,目前在北产业经过了十多年的发展历程,目前在北 美、欧洲、日本、韩国等汽车工美、欧洲、日本、韩国等汽车工业发达国家有较快的发展,其中规模较大的有通用的业发达国家有较快的发展,其中规模较大的有通用的ON STAR系统和丰田系统和丰田的的 G-BOOK系统系统。12北京泛在信息系统发展北京泛在信息系统发展基于固定检测器的信息系统建设基于固定检测器的信息系统建设 北京交管局通过室外显示屏宣传诱导:针对常规拥堵点段北京交管局通过室外显示屏宣传诱导:针对常规拥堵点段实时更新路况信息;遇有特殊交通情况等
10、,及时进行宣传实时更新路况信息;遇有特殊交通情况等,及时进行宣传告知和路告知和路 况信息发布,降低对社会交通的影响况信息发布,降低对社会交通的影响13北京泛在信息服务发展基于大规模移动检测器的系统建设WirelessRDSDARCInternetPNDPDA动态日志动态日志浮动车数据浮动车数据历史数据历史数据事件信息事件信息Mobile phoneIn-car navigationDAB3GPC14010203040506070123456789101112051015202530354045Travel Time min.Conventional Navi(without traffic i
11、nfo.)DRGS(with traffic info.)Conventional NaviConventional NaviDRGSTravel Time Reduciton Ratio%日产、日立对浮动车项目评价:平均节省平均节省20%旅行时间旅行时间15现有动态交通现有动态交通信息信息服务系统服务系统公益性信息服务市交通委市公安交通管理局静态导航广播动态服务Web服务热线服务用户用户无需无需付费付费用户需用户需付费付费出租车监控中心其他数据提供商购购买买购购买买手机移动服务16面临问题:面临问题:交通运输管理、大规模用户服务涉及的交通运输管理、大规模用户服务涉及的多维、全路网范围多维、全
12、路网范围融合需要解决网络融合需要解决网络及资源环境及资源环境松耦合、分布、异构、动态、异质性问题松耦合、分布、异构、动态、异质性问题设备互联既要考虑当前设备互联更要兼容设备互联既要考虑当前设备互联更要兼容已有设备和系统已有设备和系统如何实现设备、系统由如何实现设备、系统由信息激活信息激活,比如红绿灯时间管理系统,比如红绿灯时间管理系统互联、共享过程中如何对设备、系统进行健康监控,对数据进行质量监控互联、共享过程中如何对设备、系统进行健康监控,对数据进行质量监控位置信息、道路信息、公共交通运营信息、环境信息等均分散在不同的政府位置信息、道路信息、公共交通运营信息、环境信息等均分散在不同的政府部门
13、,部门,交通行业交通行业与与交通管理交通管理信息相对信息相对孤立孤立实现设备间交互需要设备厂家要实现设备间交互需要设备厂家要统一标准统一标准17 智能决策智能决策 交通综合监测交通综合监测、多交通方式协调联动多交通方式协调联动、应急指挥等涉及的应急指挥等涉及的实时响应实时响应、精确精确描述描述、高可靠保障高可靠保障 面向普通市民的面向普通市民的公共交通出行和非机动车出行公共交通出行和非机动车出行、特别是混合出行方式特别是混合出行方式的信的信息服务息服务 服务个性化服务个性化、专业化专业化 移动对象移动对象特有的特有的位置信息随时间变化更新频繁位置信息随时间变化更新频繁,需要从技术上实现突破需要
14、从技术上实现突破 面向公众的按需信息服务匮乏面向公众的按需信息服务匮乏,不利于出行者个性化出行决策不利于出行者个性化出行决策 市场还不够成熟市场还不够成熟,公众对交通信息服务的认知度还不够高;缺乏相应的智公众对交通信息服务的认知度还不够高;缺乏相应的智能移动终端产品能移动终端产品面临问题:面临问题:18面向终端及第三方信息服务复杂性问题面向终端及第三方信息服务复杂性问题多样的接入终端和协议9类交通信息服务WEB/GPRS/CMMB/FM/3G/车载终端、智能手机、MID、PND实时交通路况信息服务预测交通路况信息服务交通事件服务停车场信息个性化应用百万量级的用户接入面向公众、商业运营、政府不同
15、的订阅模式:按次计费/包年计费第三方信息集成应用车辆实时监控业务=位置信息+动态交通信息+地图引擎19大规模终端应用的接入与检测问题大规模终端应用的接入与检测问题服务接收服务接收检测检测不同厂家地图引擎不同厂家地图引擎不同服务提供商不同服务提供商不同传输编码规则不同传输编码规则交通信息被正确处理交通信息被正确处理不同屏幕不同终端上的服务显示不同屏幕不同终端上的服务显示大量终端的稳定安全访问大量终端的稳定安全访问服务延迟率服务延迟率模块升级能力模块升级能力新接入协议的适应,如增加新接入协议的适应,如增加CMMB、3G等等终端兼容终端兼容检测检测终端入网终端入网检测检测20网络、服务与物联网的发展
16、网络、服务与物联网的发展1990s 计算机互联2010s 2010s 信物互联信物互联TCP/IP浏览器2000s 信息互联Internet物联网物联网20ARPANET网格分布式P2P普适计算DCOMCOBRA分散指挥/抗核打击1970s-1980s泛在服务泛在服务CLOUDWeb 2.0Web ServiceSOA搜索引擎电子商务即时通信/社交网络信息高速公路21Software as a ServicePlatform as a ServiceInfrastructure as a Service 城市动态信息系统泛在感知城市动态信息系统泛在感知Grids,Web、CloudCyberS
17、paceMobil InternetAccessible-Information-Service-Large scalePC、iPhone、3GMobile ComputingSensorSensor NetworkRFIDPrivacySecurityInternet发展驱动发展驱动移动计算发展驱动移动计算发展驱动传感、传感、RFID发展驱动发展驱动Based on Tarek Abdelzaher(UIUC)Any timeAny whereAny thingAny deviceRight timeRight dataRight serviceRight PeopleEmbedded Sy
18、stem Everywhere-Transparent-Mobile-Miniature-Ubiquitous22 网络化平台之上的中间件:网络化平台之上的中间件:SOA中间件中间件 目的:目的:平台整合、应用整合、资源整合平台整合、应用整合、资源整合 各层次标准化:技术模型、体系架构、工具平台、工程方法各层次标准化:技术模型、体系架构、工具平台、工程方法 以以Web服务服务为典型代表:上百个标准、规范为典型代表:上百个标准、规范 推陈出新、完美整合推陈出新、完美整合 多种中间件技术的融合,同时解决多个问题域多种中间件技术的融合,同时解决多个问题域 适应互联网计算环境的开放、动态、多变的特性适
19、应互联网计算环境的开放、动态、多变的特性 深度整合,而非简单的拼凑深度整合,而非简单的拼凑当前:在国际上发挥重要作用当前:在国际上发挥重要作用(国产国产SOA中间件红火发展,中国组织和企业在国中间件红火发展,中国组织和企业在国际际SOA标准制定中发挥重要作用标准制定中发挥重要作用)支持城市动态信息系统服务技术:中间件技术支持城市动态信息系统服务技术:中间件技术23现有服务技术基础现有服务技术基础服务集成开发环境服务集成开发环境支持支持Web服务开发,调试服务开发,调试提供提供WSDL到到Java、Java到到WSDL转换转换和和Web服务打包服务打包服务组合建模服务组合建模支持可视化图形的建模
20、方式支持可视化图形的建模方式支持多种模型视图的无缝切换支持多种模型视图的无缝切换服务组合验证服务组合验证支持模型错误的可视化定位支持模型错误的可视化定位支持支持WS-BPEL全部全部94项静态分析项静态分析服务组合调试服务组合调试支持可视化图形调试界面支持可视化图形调试界面支持基于服务的远程调试支持基于服务的远程调试服务组合运行引擎服务组合运行引擎采用独立分层架构,不依赖应用服务器采用独立分层架构,不依赖应用服务器基于堆栈的服务组合活动解释执行方式基于堆栈的服务组合活动解释执行方式面向服务描述语言SODL结合数理逻辑和集合论的思想,将协议的语义模型与逻辑公理系统中的推理过程建立起一一对应关系系
21、统系统理论理论24动态交通信息服务系统基础动态交通信息服务系统基础市委值班室、应急办等其他需求政府部门道路交通出道路交通出行信息服务行信息服务及管理及管理公共交通出公共交通出行行信息服务信息服务及运输行业及运输行业管理管理城市应急管城市应急管理理及领导出及领导出行服务行服务镜像库镜像库交管局镜像库镜像库交通委依据各自职能依据各自职能提供相关信息提供相关信息服务服务整合后交通及位置信息整合后交通及位置信息通过共享交换平台通过共享交换平台实时实时向应急办等其他需求委向应急办等其他需求委办局提供服务,支持做办局提供服务,支持做好相关工作好相关工作路网平均速度(24小时)152025303540455
22、055605:007:009:0011:0013:0015:0017:0019:0021:0023:00时间速度(公里/小时)交通网站交通网站公众出行信息服务为政府管理提供服务机动车动态机动车动态导航导航.服务热线服务热线掌握交通状掌握交通状况支持领导况支持领导出行安排,出行安排,应急处理等应急处理等向公交集团等运输服务企业提供信息服务企业运营计划企业运营计划制定参考制定参考路测诱导路测诱导信号灯配时信号灯配时优化等交通优化等交通智能化管理智能化管理25现有信息服务规模现有信息服务规模1全球规模最大的浮动车数据应用-超过1.5万辆浮动车提供的10万条/5分钟数据3每日1万次移动用户在线访问互联
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