智能运输系统

智能交通系统(Intelligent transportation system, ITS)是一种先进的应用程序,在不体现智能的情况下,旨在提供与不同交通方式和交通管理相关的创新服务,使用户能够更好地了解情况,使其更安全,更协调,更智能’使用传输网络。

尽管ITS可能涉及所有运输方式,但2010年7月7日制定的欧盟2010/40 / EU指令将ITS定义为信息和通信技术应用于公路运输领域的系统,包括基础设施,车辆和用户,以及交通管理和移动管理,以及与其他运输方式的接口。 ITS可以在许多情况下提高运输效率,即公路运输,交通管理,移动性等。

背景
最近美国政府在ITS领域的活动 – 进一步受到对国土安全的日益关注的推动。许多拟议的ITS系统还涉及对道路的监视,这是国土安全的优先事项。许多系统的资金来自国土安全组织或经过他们的批准。此外,在诸如自然灾害或威胁等大型伤亡事件之后,ITS可以在城市中心人员的快速大规模撤离中发挥作用。与ITS相关的大部分基础设施和规划都与国土安全系统的需求相似。

在发展中国家,从农村到城市化的栖息地的迁移进展不同。发展中国家的许多地区已经城市化,没有明显的机动化和郊区的形成。一小部分人口可以负担得起汽车,但汽车大大增加了这些多式联运系统的拥堵。它们还产生大量空气污染,造成重大安全风险,并加剧社会不公平感。人口密度高可以通过步行,自行车运输,摩托车,公共汽车和火车的多式联运系统来支持。

发展中国家的其他部分,如中国,印度和巴西,仍然主要是农村地区,但正在快速城市化和工业化。在这些地区,正在开发机动基础设施以及人口的机动化。财富的巨大差异意味着只有一小部分人口可以驾驶,因此,为富人提供高度机动化的交通系统,为穷人提供高密度的多式联运系统。

智能运输技术
智能交通系统应用的技术各不相同,从汽车导航等基本管理系统;交通信号控制系统;集装箱管理系统;可变信息标志;自动车牌识别或高速摄像头监控应用,如安全闭路电视系统;以及集成实时数据和来自其他许多来源的反馈的更高级应用,例如停车引导和信息系统;天气信息;桥梁除冰(美国除冰)系统;等等。此外,正在开发预测技术,以允许高级建模和与历史基线数据进行比较。以下各节介绍了其中一些技术。

无线通信
已经为智能运输系统提出了各种形式的无线通信技术。 UHF和VHF频率上的无线调制解调器通信广泛用于ITS内的短距离和长距离通信。

使用IEEE 802.11协议可以实现350米的短距离通信,特别是WAVE或由美国智能交通协会和美国运输部推广的专用短程通信标准。从理论上讲,这些协议的范围可以使用移动ad hoc网络或Mesh网络进行扩展。

已经使用诸如WiMAX(IEEE 802.16),全球移动通信系统(GSM)或3G的基础设施网络提出了更远距离的通信。使用这些方法的远程通信已经很好地建立,但是,与短程协议不同,这些方法需要广泛且非常昂贵的基础设施部署。关于什么样的商业模式应该支持这种基础设施,缺乏共识。

汽车保险公司利用特殊解决方案以Telematics 2.0的形式支持eCall和行为跟踪功能。

计算技术
车辆电子设备的最新进展已经导致向车辆上的更少,更有能力的计算机处理器的转变。在21世纪初期,典型的车辆将具有20到100个单独的网络微控制器/可编程逻辑控制器模块以及非实时操作系统。目前的趋势是采用硬件内存管理和实时操作系统的更少,更昂贵的微处理器模块。新的嵌入式系统平台允许实现更复杂的软件应用程序,包括基于模型的过程控制,人工智能和普适计算。也许智能交通系统中最重要的是人工智能。

浮动车数据/浮动蜂窝数据
“浮动车”或“探测”数据收集了其他运输路线。从广义上讲,已经使用了四种方法来获取原始数据:

三角测量法。在发达国家,很大比例的汽车包含一部或多部手机。即使没有建立语音连接,电话也会定期将其在线信息发送到移动电话网络。在2000年代中期,人们试图将移动电话用作匿名流量探测器。随着汽车的移动,车内任何移动电话的信号也会移动。通过使用三角测量,模式匹配或小区扇区统计(以匿名格式)测量和分析网络数据,数据被转换为交通流信息。随着拥堵越来越多,汽车越多,手机越多,因此探测器越多。在大城市地区,天线之间的距离较短,理论上准确度也会提高。这种方法的一个优点是不需要沿着道路建设基础设施;只有手机网络被利用。但在实践中,三角测量方法可能很复杂,特别是在相同的移动电话塔服务于两条或更多条平行路线的区域(例如具有正面道路,高速公路(高速公路)和通勤铁路线的高速公路(高速公路),两条或更多平行的街道,或也是公交线路的街道)。到2010年初,三角测量方法的普及率正在下降。

车辆重新识别。车辆重新识别方法需要沿道路安装的多组探测器。在该技术中,在一个位置检测车辆中的设备的唯一序列号,然后在路上再次检测(重新识别)。通过比较成对传感器检测特定设备的时间来计算行程时间和速度。这可以使用来自蓝牙或其他设备的MAC地址,或使用来自电子收费(ETC)转发器(也称为“收费标签”)的RFID序列号来完成。

基于GPS的方法。越来越多的车辆配备有车载卫星导航/ GPS(卫星导航)系统,其与交通数据提供者进行双向通信。来自这些车辆的位置读数用于计算车辆速度。现代方法可能不使用专用硬件,而是使用所谓的Telematics 2.0方法的基于智能手机的解决方案。

基于智能手机的丰富监控。具有各种传感器的智能电话可用于跟踪交通速度和密度。监控汽车驾驶员使用的智能手机的加速度计数据,以找出交通速度和道路质量。智能手机的音频数据和GPS标签可以识别交通密度和可能的交通拥堵。这是在印度班加罗尔实施的,作为研究实验系统Nericell的一部分。

浮动车数据技术优于其他流量测量方法:

比传感器或相机便宜
更多报道(可能包括所有地点和街道)
设置更快,维护更少
适用于各种天气条件,包括大雨

传感技术
电信和信息技术的技术进步,加上超现代/最先进的微芯片,RFID(射频识别)和廉价的智能信标传感技术,增强了技术能力,有利于智能交通系统的驾驶者安全利益全球。用于ITS的传感系统是基于车辆和基础设施的网络系统,即智能车辆技术。基础设施传感器是不可破坏的(例如路内反射器)设备,其根据需要安装或嵌入道路或道路周围(例如,在建筑物,柱子和标志上),并且可以在预防道路施工维护期间手动传播或通过传感器注射机械进行快速部署。车辆传感系统包括用于识别通信的基础设施到车辆和车辆到基础设施的电子信标的部署,并且还可以以期望的间隔采用视频自动车牌识别或车辆磁性签名检测技术,以增加对关键操作的车辆的持续监控。区域。

感应回路检测
感应环可以放置在路基中,以便在车辆通过环路的磁场时检测车辆。最简单的探测器简单地计算通过环路的单位时间(通常为美国的60秒)内的车辆数量,而更复杂的传感器估计车辆的速度,长度和等级以及它们之间的距离。环路可以放置在单个车道或多个车道上,它们可以用于非常慢或停止的车辆以及高速行驶的车辆。

Related Post

视频车辆检测
使用摄像机的交通流量测量和自动事件检测是车辆检测的另一种形式。由于诸如用于自动车牌识别的视频检测系统不涉及将任何部件直接安装到路面或路基中,因此这种类型的系统被称为交通检测的“非侵入式”方法。来自摄像机的视频被馈送到处理器中,当车辆通过时,该处理器分析视频图像的变化特征。摄像机通常安装在道路上方或附近的杆或结构上。大多数视频检测系统需要一些初始配置来“教导”处理器基线背景图像。这通常涉及输入已知的测量值,例如车道线之间的距离或车道上方的摄像机高度。单个视频检测处理器可以同时检测一到八个摄像头的流量,具体取决于品牌和型号。视频检测系统的典型输出是逐车道车速,计数和车道占用读数。一些系统提供额外的输出,包括间隙,车头时距,车辆停止检测和错误车辆警报。

蓝牙检测
蓝牙是一种准确而廉价的方法来测量旅行时间并进行原点和目的地分析。通过车辆的蓝牙设备由沿着道路的传感设备检测。如果这些传感器互连,则它们能够计算行程时间并提供原始和目标矩阵的数据。与其他流量测量技术相比,蓝牙测量有一些差异:

精确的测量点,绝对确认,提供第二次旅行时间。
是非侵入性的,这可以导致永久和临时站点的低成本安装。
仅限于车辆中广播的蓝牙设备数量,因此计数和其他应用程序受到限制。
系统通常可以快速设置,几乎不需要校准。

由于蓝牙设备在车载设备上变得越来越普遍,并且随着便携式电子设备的广播越来越多,随着时间的推移收集的数据量变得更加准确,并且对于旅行时间和估计目的而言更有价值,更多信

还可以使用音频信号测量道路上的交通密度,该信号包括来自轮胎噪音,发动机噪音,发动机怠速噪音,喇叭声和空气湍流噪音的累积声音。路边安装的麦克风拾取包含各种车辆噪声的音频,并且可以使用音频信号处理技术来估计交通状态。这种系统的准确性与上述其他方法相当。

来自多种交通传感模式的信息融合
来自不同传感技术的数据可以以智能方式组合以准确地确定交通状态。利用道路侧收集的声学,图像和传感器数据的基于数据融合的方法已被证明结合了不同个体方法的优点。

智能交通应用

紧急车辆通知系统
车载eCall由车辆乘员手动产生,或者在事故发生后通过车载传感器的激活自动产生。当激活时,车载eCall设备将建立一个紧急呼叫,将语音和数据直接传送到最近的紧急点(通常是最近的E1-1-2公共安全应答点,PSAP)。语音呼叫使车辆乘客能够与训练有素的eCall操作员通信。同时,将向接收语音呼叫的eCall运营商发送最小数据集。

最小数据集包含有关事件的信息,包括时间,精确位置,车辆行驶方向和车辆识别。泛欧eCall旨在将所有新型车型作为标准选项。根据eCall系统的制造商,它可以是基于移动电话(蓝牙连接到车载接口),集成的eCall设备,或更广泛的系统的功能,如导航,远程信息处理设备或收费设备。预计eCall最早将于2010年底提供,等待欧洲电信标准协会的标准化以及法国和英国等欧盟大型成员国的承诺。

EC资助的项目SafeTRIP正在开发一个开放式ITS系统,该系统将通过使用S波段卫星通信来改善道路安全并提供弹性通信。这样的平台将允许更广泛地覆盖欧盟内的紧急呼叫服务。

自动道路执法
由摄像机和车辆监控设备组成的交通执法摄像机系统用于检测和识别违反速度限制或某些其他道路法律要求的车辆,并基于车牌号自动检票。交通票通过邮件发送。应用包括:

快速摄像头识别超过法定速度限制的车辆。许多这样的设备使用雷达来检测车辆的速度或埋在道路的每个车道中的电磁回路。
红灯照相机检测到红色交通灯显示时越过停止线或指定停靠位置的车辆。
公交专用道摄像机,用于识别为公交车预留的车道。在某些司法管辖区,公交专用道也可供出租车或从事汽车共用的车辆使用。
平交道口摄像机,用于识别非法等级穿越铁路的车辆。
双白线摄像机识别穿过这些线路的车辆。
高占用车道摄像头,可识别违反HOV要求的车辆。

可变速度限制
最近,一些司法管辖区已开始尝试随着道路拥堵和其他因素而变化的变速限制。通常,这种速度限制仅在恶劣条件下变为下降,而不是在良好条件下得到改善。一个例子是英国的M25高速公路,环绕着伦敦。 M25变速限制与自动执法相结合的最长行程14英里(23公里)区域(10至16号交叉路口)自1995年起生效。初步结果显示,旅程时间节省,交通更顺畅,以及事故数量下降,因此在1997年实施了永久性。迄今为止,对M25的进一步试验已被证实是不确定的。

动态交通灯序列
2008年的一篇论文是关于使用RFID进行动态交通灯序列的。它规避或避免了使用图像处理和光束中断技术的系统通常会出现的问题。将具有适当算法和数据库的RFID技术应用于多车辆,多车道和多车道交叉区域,以提供有效的时间管理方案。为每列的通过制定了动态时间表。仿真表明,即使存在一些极端情况,动态序列算法也可以自我调整。该报说,该系统可以通过考虑每列中的车辆数量和路线规定来模仿值班交警的判断。

避碰系统
日本已经在其高速公路上安装了传感器,以通知驾驶者汽车前方停滞不前。

合作系统在路上
道路上的通信合作包括从车到车,从车到基础设施,反之亦然。获取车辆可获得的数据并将其传输到服务器以进行集中融合和处理。这些数据可用于检测诸如下雨(雨刷活动)和拥堵(频繁制动活动)等事件。服务器处理专用于单个或特定驱动器组的驾驶建议,并将其无线传输到车辆。合作系统的目标是使用和规划通信和传感器基础设施,以提高道路安全性。根据欧盟委员会的说法,道路交通合作系统的定义如下:

“道路运营商,基础设施,车辆,司机和其他道路使用者将合作提供最有效,最安全,最安全和最舒适的旅程。车辆和车辆基础设施合作系统将超越可实现的改进,为实现这些目标做出贡献。使用独立系统。“
世界智能交通系统大会 – ITS世界大会是一项促进ITS技术的年度贸易展。 ERTICO- ITS Europe,ITS America和ITS AsiaPacific赞助年度ITS世界大会和展览。每年的活动都在不同的地区(欧洲,美洲或亚太地区)举行。第一届ITS世界大会于1994年在巴黎举行。

欧洲
国家ITS协会网络是国家ITS利益集团。它于2004年10月7日在伦敦正式宣布。秘书处在ERTICO – ITS Europe。

ERTICO – ITS Europe是一个促进ITS发展和部署的公共/私营合作伙伴。它们将公共机构,行业参与者,基础设施运营商,用户,国家ITS协会和其他组织联系在一起。 ERTICO的工作计划侧重于提高运输安全性,安全性和网络效率的举措,同时考虑到减少环境影响的措施。

美国
在美国,每个州都有一个ITS章节,每年召开一次会议,宣传和展示ITS技术和想法。国家交通部(州,市,镇,县)的代表参加了此次会议。

Share