智能運(yùn)輸系統(tǒng)講義(先進(jìn)旅游者信息系統(tǒng))第一頁，共95頁。先進(jìn)的旅行者信息系統(tǒng)（ATIS）1．

了解ATIS的主要內(nèi)容

2．

了解車載路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)和車載導(dǎo)航器的基本結(jié)構(gòu)

3．

了解車載路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)的工作過程

4．

了解路徑規(guī)劃中的主要研究問題

5．

了解停車場誘導(dǎo)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)1．

先進(jìn)的旅行者信息系統(tǒng)與以往的交通信息系統(tǒng)相比，有哪些技術(shù)進(jìn)步

2．

車載導(dǎo)航器的一般結(jié)構(gòu)

3．

車輛定位技術(shù)如何在車載導(dǎo)航中綜合應(yīng)用

對于交通規(guī)劃與管理專業(yè)的學(xué)生，ATIS中的定位技術(shù)、顯示技術(shù)、人工智能中的搜索技術(shù)是難點(diǎn)，請參考第二大部分有關(guān)章節(jié)。第二頁，共95頁。4.2先進(jìn)的旅行者信息系統(tǒng)（ATIS）

4.2.1先進(jìn)的旅行者信息系統(tǒng)概述

（視頻：ATIS

參考美國“TransGuide”和韓國“ITS在韓國”）

先進(jìn)的旅行者信息系統(tǒng)ATIS（AdvancedTravelerInformationSystems）是運(yùn)用各種先進(jìn)的通信、信息技術(shù)向利用私家車、公交車或同時利用這兩種車輛的旅行者提供為到達(dá)所希望的目的地所需要的各種信息的系統(tǒng)。其中很多信息是在車中獲得，也有許多為旅行前做旅行計劃所需要的信息是在家中、辦公室、公用電話亭等地獲得，甚至還可隨時隨地利用便攜式計算機(jī)、手掌機(jī)得到。多模式的旅行信息更受歡迎，因為旅行者可根據(jù)最新的信息選擇他們的旅行方式和時間。ATMS也提供信息，如可變信息標(biāo)志VMS、公路咨詢廣播等，但ATIS的信息更加復(fù)雜，要使公眾能很方便地獲得它需要克服更多的困難。ATIS可以利用ATMS提供的信息，但它自身也要發(fā)展同時提供旅行前和旅行途中信息的方法。

第三頁，共95頁。手掌機(jī)

第四頁，共95頁。VMS提供信息第五頁，共95頁。

公共信息亭

第六頁，共95頁。ATIS除提供傳統(tǒng)意義的交通運(yùn)輸信息的功能外，它的主要功能子系統(tǒng)還有：

·

車載路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)

·

停車場可利用性誘導(dǎo)系統(tǒng)

·

數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫

車載路徑誘導(dǎo)是ATIS的最重要的功能之一，它能幫助駕駛員避開擁擠和事故、避免因不熟悉城市交通環(huán)境而“迷路”、也有利于增加安全。不僅是靜態(tài)路徑誘導(dǎo)從路側(cè)發(fā)展到了車上，而且動態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)也已經(jīng)有了很大的進(jìn)展。局域決策的動態(tài)車載路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)已經(jīng)被市場廣泛接受。一些國家也正在研究中心決策的動態(tài)車載路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)。日本關(guān)于車載路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)的市場增長速度在世界上是最快的。如1996年，日本車載路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)的市場滲透是180萬套，美國是1萬套，而整個歐洲是2萬套。

第七頁，共95頁。停車場可利用性誘導(dǎo)是ATIS的另一個重要功能。在沒有停車場可利用性誘導(dǎo)系統(tǒng)的一些大城市的中心區(qū)，為了尋找一個停車空位，駕駛員往往要花費(fèi)半個小時，他們?yōu)閷ふ彝＼噲龅男熊嚴(yán)锍痰扔谠诔鞘械目傂熊嚴(yán)锍痰乃姆种?。因而停車場可利用性誘導(dǎo)系統(tǒng)可大大減少這種無謂的交通量和隨之產(chǎn)生的環(huán)境污染。世界第一個停車場可利用性誘導(dǎo)系統(tǒng)是在德國的Aachen引入的。至1990年世界上就有50個這種系統(tǒng)投入運(yùn)營。

數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫是許多ATIS的關(guān)鍵分量。但支持路徑誘導(dǎo)的電子數(shù)據(jù)地圖太昂貴，所以尚不能在所有的城市應(yīng)用。但是到1997年底，發(fā)達(dá)國家的主要城市使用的路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)就都能利用電子數(shù)據(jù)地圖了。數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫工作開展得最好的是日本。日本數(shù)字道路地圖協(xié)會（JDRMA）于1988年成立。它建立了數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)并開發(fā)了數(shù)字道路地圖（DRM）數(shù)據(jù)庫。JDRMA最初使用1：50,000的地圖，后來改用1：25,000的地圖，這樣可提供更詳細(xì)、更精確的地理信息。到1995年3月，基于1：25,000的DRM數(shù)據(jù)庫覆蓋了整個日本。第八頁，共95頁。4.2.2

旅行者信息系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步

（1）信息發(fā)布手段的視覺化

先進(jìn)的旅行者信息系統(tǒng)除了利用無線電廣播、電話咨詢等技術(shù)發(fā)布語音交通信息外，還普遍運(yùn)用Internet網(wǎng)頁、交互電視、車載單元顯示屏和各種可變信息標(biāo)志來發(fā)布信息。

例如，美國得克薩斯州休斯敦市的HoustonTranstar項目，1996年已有30,000輛汽車與公交車裝上了帶信用卡

那樣大的異頻雷達(dá)收發(fā)器的車輛自動識別（AVI）裝置。當(dāng)這種車輛經(jīng)過AVI檢測器時，它的信息就送至交通控制中心（TMC），中心的計算機(jī)計算出車輛的旅行時間和速度，并在彩色地圖上以不同的顏色表示不同的道路交通條件，然后Transtar將此信息以多種方式傳輸給用戶，這些方式包括可變信息板、Internet網(wǎng)頁及筆記本電腦。第九頁，共95頁。第十頁，共95頁。（2）無線電廣播技術(shù)的革新

將交通信息傳輸給駕駛員的最一般的方法是使用無線電廣播。但是，隨著可供利用的信息量的大幅度增加和對信息的實時性要求的提高，以前的無線電廣播技術(shù)已不能滿足需要。因而先進(jìn)的旅行者信息系統(tǒng)中的無線電廣播技術(shù)有了很大的發(fā)展。如歐洲現(xiàn)在廣泛使用的一種交通信息傳輸方式是RDS-TMC（無線電數(shù)據(jù)系統(tǒng)——交通消息頻道），日本使用的是先進(jìn)的路側(cè)廣播技術(shù)。第十一頁，共95頁。（3）雙向通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用

傳統(tǒng)的旅行者信息系統(tǒng)和ATMS中的通信方式主要是由交通管理/信息中心對旅行者的單向通信，如交通管理/信息中心利用廣播、電視、可變信息標(biāo)志等向用戶發(fā)布信息，沒有信息反饋，所提供的信息沒有個性。而在先進(jìn)的旅行者信息系統(tǒng)中，越來越多地采用雙向通信方式，

不僅是交通管理/信息中心向旅行者發(fā)布信息，而且交通管理/信息中心也能從旅行者那里獲得他的旅行計劃信息和運(yùn)行實況信息，旅行者不僅能獲得面向大眾的旅行信息，而且能獲得他個人需要的特殊信息并提出特殊的服務(wù)請求。全球移動通信系統(tǒng)GSM、無線尋呼系統(tǒng)、紅外線信標(biāo)、路邊電話就是ATIS中廣泛應(yīng)用的新通信技術(shù)的代表。第十二頁，共95頁。（4）信息的實時性不斷提高

隨著信息收集、處理、傳輸、發(fā)布技術(shù)的進(jìn)步，ATIS提供的信息的實時程度越來越高。例如：·

美國休斯敦市的道路交通報告網(wǎng)頁每1分鐘更新一次?！?/p>

日本東京都高速公路交通控制系統(tǒng)（MEPC）提供的高速公路交通信息每1分鐘更新一次。

·

1992年英國南安普敦的ROMANSE項目使用VMS為該市13個主要停車場顯示空閑的車位，每一個停車場的8個停車信息牌豎立在進(jìn)入該市中心的各路口處，每2分鐘更新一次信息。

·

1993年東京都新宿區(qū)建立的日本的第一個停車引導(dǎo)和信息系統(tǒng)PGIS為29個停車場提供可利用性引導(dǎo)。通過電話獲得的或顯示在電子告示牌上的引導(dǎo)信息每2分鐘更新一次。

·

日本的動態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)每5分鐘更新一次路徑誘導(dǎo)信息。

第十三頁，共95頁。（5）信息的復(fù)雜程度日益增強(qiáng)

由于地理信息系統(tǒng)GIS、全球定位系統(tǒng)GPS和移動通信技術(shù)等的應(yīng)用，ATIS所能提供的信息越來越復(fù)雜，其對于整個交通系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響也就越來越大。如數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫使ATIS提供的信息是前所未有的豐富、清晰和準(zhǔn)確，具有了廣泛的可利用性；停車場不僅是停車的場所，也成為搭乘者上車的場所，有效地輔助實施了交通需求管理；路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)的路徑選擇不再是僅僅依據(jù)于路網(wǎng)結(jié)構(gòu)的靜態(tài)數(shù)據(jù)和交通流的歷史數(shù)據(jù)，而是越來越多地依據(jù)路網(wǎng)最新的和預(yù)測的動態(tài)數(shù)據(jù)，使路網(wǎng)交通流的整體優(yōu)化成為可能。

第十四頁，共95頁。2.路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)的功能

系統(tǒng)的導(dǎo)航功能是根據(jù)道路交通法規(guī)、汽車結(jié)構(gòu)、用戶要求建立，由導(dǎo)航軟件和電子地圖數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)。（1）對目的地進(jìn)行最佳路線的檢索該系統(tǒng)可以直接輸入地名、經(jīng)緯度、電話號碼進(jìn)行路線檢索，能快捷提供1~3條到目的地的最佳路線以供選擇，還能獲取自身位置、目的地坐標(biāo)、行駛距離、速度、時間和前進(jìn)方向等。（2）具有瞬時再檢索功能有道路施工、堵塞、走錯路等情況，推薦的路線行不通時，具有再檢索功能。舍去堵塞、錯路、施工路段，提供新的路線時，要求至少有3條路線可供選擇，并用不同顏色在顯示器上標(biāo)出。所以要求CPU運(yùn)算速度和精度特別高，CPU應(yīng)選高速32bit的。第十五頁，共95頁。（3）提供豐富的菜單和記錄功能為與日本導(dǎo)航軟件的S規(guī)則相對應(yīng)，系統(tǒng)應(yīng)能記錄1000萬個住所地址，1100萬個電話號碼，25cm比例尺相當(dāng)于1/3000的街道圖并用11+1層顯示，還有十字路口交叉點(diǎn)全畫面擴(kuò)大顯示圖，并與VICS實時對應(yīng)。（4）在適當(dāng)時間提供實時語音提示凡行駛在交叉路口前，一般道路在300~700m之前，高速公路在2000m、1000m、500m之前要分別向駕駛員說明十字路口、交叉點(diǎn)的名稱和更改的方向，以及高速公路的分支點(diǎn)、進(jìn)出口、單行線等引導(dǎo)指示，同時具備中英文兩種語言，以供切換。（5）擴(kuò)大的十字路口標(biāo)志顯示功能行駛在交叉路口、十字路口之前300

m處，高速公路進(jìn)出口之前300m都要自動開窗顯示擴(kuò)大了的十字路口附近全面圖，并指出十字路口的名稱，拐彎后的道路名稱和方向。（6）擴(kuò)展功能系統(tǒng)應(yīng)具備有多種接口，以便與交通管理部門、郵電部門、建筑部門的VICS、ATIS、IIS聯(lián)網(wǎng)。第十六頁，共95頁。第十七頁，共95頁。4.2.3

車載路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)

從20世紀(jì)60年代美國的ERGS開始直到今天，車載路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)一直是智能運(yùn)輸系統(tǒng)最具代表性的一個功能子系統(tǒng)?？梢哉f，車載路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)從低級向高級的發(fā)展過程也集中地反映了ITS的智能化程度逐步提高的過程。

1.路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)的分類

路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)（RouteGuidanceSystems）也可以稱為車輛導(dǎo)航系統(tǒng)（VehicleNavigationSystems），其主要功能是輔助駕駛員為到達(dá)目的地而選擇路徑和沿既定路徑行駛，必要時（如遇道路條件發(fā)生變化時）幫助駕駛員重新選擇路徑。這個過程也稱為“路徑計劃——導(dǎo)航——路徑再計劃”或“路徑選擇——路徑引導(dǎo)——路徑再選擇”。根據(jù)路徑計劃和導(dǎo)航功能實現(xiàn)方法的不同，路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)有不同的分類方法。

第十八頁，共95頁。按導(dǎo)航方式的不同，路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)可劃分為：·

路側(cè)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)航設(shè)施為設(shè)置于路側(cè)的各種道路標(biāo)志，導(dǎo)航的功能由駕駛員正確識別和理解這些標(biāo)志，按交通規(guī)則行駛實現(xiàn)?！?/p>

車載路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)導(dǎo)航設(shè)施為設(shè)置在車內(nèi)的車載導(dǎo)航器，導(dǎo)航的功能由導(dǎo)航器的定位計算和給出聲音提示或屏幕顯示，一步步引導(dǎo)駕駛員實現(xiàn)。在ITS出現(xiàn)之前，沒有車載路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)。

路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)又可按路徑計劃所依據(jù)的信息的性質(zhì)劃分為：·

靜態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)路徑計劃所依據(jù)的信息為靜態(tài)的路網(wǎng)信息，如預(yù)先儲存在車載導(dǎo)航器的CD-ROM中的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、路段旅行時間甚至最短路徑樹。

第十九頁，共95頁。動態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)路徑計劃所依據(jù)的信息有實時的動態(tài)路網(wǎng)信息和環(huán)境信息，如當(dāng)前和短期預(yù)測的路段旅行時間、交通管制信息、道路氣象信息等。

另外，按照路徑計劃產(chǎn)生的地點(diǎn)，車載路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)還可劃分為：·

自治型路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)（或局部決策的路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)）路徑計劃由車載計算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)車內(nèi)裝載數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)和車載軟件計算產(chǎn)生。車載數(shù)據(jù)庫的路段行駛時間等信息可以通過與道路系統(tǒng)的雙向通信得以更新?！?/p>

中心型路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)（或中心決策的路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)）路徑計劃由交通控制中心的計算機(jī)系統(tǒng)計算產(chǎn)生。中心的計算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)實際路況和交通條件為每一特定的車輛選擇最優(yōu)路徑，并將選擇結(jié)果通過路側(cè)通信裝置傳送給車輛。第二十頁，共95頁。完全利用車載導(dǎo)航器中固有的信息決定路徑的自治型路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)是靜態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)，同時還利用接收到的道路實時信息決定路徑的自治型路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)是動態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)。中心決策的路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)是最理想的路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)，從理論上說，只有它才能優(yōu)化交通流在整個路網(wǎng)上的分配。但是，這樣的中心決策的路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)需要很大的投入，技術(shù)難度也很大。然而，歐洲的一些中心決策的路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)不僅車載設(shè)備簡單、廉價，而且路側(cè)通信基礎(chǔ)設(shè)施也成本很低，其誘導(dǎo)效果并不比自治型的路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)來得好。所以，為了改進(jìn)誘導(dǎo)效果，歐洲引進(jìn)了雙制式路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)；為了降低系統(tǒng)成本，日本引進(jìn)了混合式路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)。

關(guān)于各類路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)，我們可以給出下面幾個例子：·

美國的“先進(jìn)的駕駛員咨詢與車輛導(dǎo)航概念”ADVANCE（AdvanceDriverandVehicleAdvisoryNavigationConcept）和“旅行技術(shù)”TRAVTEK（TravelTechnology）是兩個典型的自治型路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)項目。

第二十一頁，共95頁。·

德國的Ali-Scout系統(tǒng)是一種典型的較簡單的中心型路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)。·

德國“斯圖加特區(qū)域性交通運(yùn)營管理”STORM項目以實時交通數(shù)據(jù)來發(fā)送雙制式路徑誘導(dǎo)DMRG（DualModeRouteGuidance）。·

日本的車載路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)處于世界領(lǐng)先地位。日本的DRGS采用局部決策的路徑誘導(dǎo)和中心決策的路徑誘導(dǎo)相結(jié)合的混合式路徑誘導(dǎo)策略。

車載導(dǎo)航系統(tǒng)是由GPS導(dǎo)航、自律導(dǎo)航、智能導(dǎo)航地圖匹配器、微處理器（MPU）或數(shù)字信息處理器（DSP）、車速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅(qū)動器或DVD-ROM驅(qū)動器、TFTLCD顯示器以及電子地圖數(shù)據(jù)庫相應(yīng)的軟件等組成。第二十二頁，共95頁。第二十三頁，共95頁。第二十四頁，共95頁。車載導(dǎo)航系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)

/zskj/4026/%E6%99%BA%E8%83%BD%E8%BF%90%E8%BE%93%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E7%BD%91%E7%BB%9C%E8%AF%BE%E7%A8%8B%E8%AF%BE%E4%BB%B6/AVI/%E5%9C%B0%E5%9B%BE%E5%8C%B9%E9%85%8D.htmlGPS導(dǎo)航和自律導(dǎo)航（包括車速傳感器和陀螺傳感器）所測到的汽車坐標(biāo)位置數(shù)據(jù)、前進(jìn)的方向與實際行駛的路線軌跡在電子地圖上都存在一定誤差，為了修

正誤差，須采用地圖匹配技術(shù)。右圖表示地圖匹配器如何修正路線。(動畫：地圖匹配）

第二十五頁，共95頁。第二十六頁，共95頁。2.路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)的功能

系統(tǒng)的導(dǎo)航功能是根據(jù)道路交通法規(guī)、汽車結(jié)構(gòu)、用戶要求建立，由導(dǎo)航軟件和電子地圖數(shù)據(jù)庫來實現(xiàn)。（1）對目的地進(jìn)行最佳路線的檢索該系統(tǒng)可以直接輸入地名、經(jīng)緯度、電話號碼進(jìn)行路線檢索，能快捷提供1~3條到目的地的最佳路線以供選擇，還能獲取自身位置、目的地坐標(biāo)、行駛距離、速度、時間和前進(jìn)方向等。（2）具有瞬時再檢索功能有道路施工、堵塞、走錯路等情況，推薦的路線行不通時，具有再檢索功能。舍去堵塞、錯路、施工路段，提供新的路線時，要求至少有3條路線可供選擇，并用不同顏色在顯示器上標(biāo)出。所以要求CPU運(yùn)算速度和精度特別高，CPU應(yīng)選高速32bit的。第二十七頁，共95頁。（3）提供豐富的菜單和記錄功能為與日本導(dǎo)航軟件的S規(guī)則相對應(yīng)，系統(tǒng)應(yīng)能記錄1000萬個住所地址，1100萬個電話號碼，25cm比例尺相當(dāng)于1/3000的街道圖并用11+1層顯示，還有十字路口交叉點(diǎn)全畫面擴(kuò)大顯示圖，并與VICS實時對應(yīng)。（4）在適當(dāng)時間提供實時語音提示凡行駛在交叉路口前，一般道路在300~700m之前，高速公路在2000m、1000m、500m之前要分別向駕駛員說明十字路口、交叉點(diǎn)的名稱和更改的方向，以及高速公路的分支點(diǎn)、進(jìn)出口、單行線等引導(dǎo)指示，同時具備中英文兩種語言，以供切換。（5）擴(kuò)大的十字路口標(biāo)志顯示功能行駛在交叉路口、十字路口之前300

m處，高速公路進(jìn)出口之前300m都要自動開窗顯示擴(kuò)大了的十字路口附近全面圖，并指出十字路口的名稱，拐彎后的道路名稱和方向。（6）擴(kuò)展功能系統(tǒng)應(yīng)具備有多種接口，以便與交通管理部門、郵電部門、建筑部門的VICS、ATIS、IIS聯(lián)網(wǎng)。第二十八頁，共95頁。第二十九頁，共95頁。3.路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)的工作過程（1）路徑計劃過程

完成路徑計劃有六個處理子過程：①計算車輛行駛路徑②提供車輛路徑計算數(shù)據(jù)③提供其它地區(qū)的路段數(shù)據(jù)④更新車輛路徑選擇地圖數(shù)據(jù)⑤提供與信息提供裝置操作員的接口⑥計算用于誘導(dǎo)的車輛探測數(shù)據(jù)

第三十頁，共95頁。車載路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)的路徑計劃參數(shù)由駕駛員在①子過程輸入和由信息提供裝置操作員在⑤子過程設(shè)置，道路和高速公路幾何數(shù)據(jù)由地圖升級供應(yīng)商通過④子過程提供，交通數(shù)據(jù)在②子過程和③子過程提供。當(dāng)駕駛員需要路徑誘導(dǎo)時，他首先會輸入他所要到達(dá)的目的地，并依據(jù)個人偏好給出路徑的優(yōu)化目標(biāo)和約束因素。同時，信息提供裝置操作員也會根據(jù)當(dāng)前道路條件設(shè)置一些路徑選擇參數(shù)。例如，過程會依據(jù)駕駛員的要求計算出一條城市街道而忽略一條城市快速道；使用約束條件可使選擇的路徑包括一條特定的小街道等。這樣，將偏好參數(shù)置于路徑需求數(shù)據(jù)的頂層，就可以按駕駛員需求計算出一條使用優(yōu)先給定的某種類型道路或方式的路徑。第三十一頁，共95頁。（2）路徑提供過程

為駕駛員提供實時路徑誘導(dǎo)信息的過程分為如下幾個子過程：①提供車輛誘導(dǎo)②處理車輛定位數(shù)據(jù)③提供駕駛員誘導(dǎo)工作接口④更新車輛導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)庫

駕駛員的誘導(dǎo)需求被子過程③接收并發(fā)送到子過程①去完成。依靠所選擇的（或可行的）誘導(dǎo)方式，這些需求將與一個中心設(shè)備（動態(tài)誘導(dǎo)）相聯(lián)系，或使用子過程④所支持的導(dǎo)航圖存儲信息去提供所需的誘導(dǎo)。當(dāng)駕駛員提供確切的信息時，即子過程①已有一條路經(jīng)，并準(zhǔn)備開始引導(dǎo)時，這才將所有應(yīng)發(fā)送給駕駛員的誘導(dǎo)信息都發(fā)送到子過程③，并以一種不會削弱駕駛員控制車輛能力的形式提供給駕駛員。第三十二頁，共95頁。

當(dāng)通過子過程③收到駕駛員的需求時，導(dǎo)航圖中存取的信息將由子過程④更新。更新的完成依賴于支付活動的成功，該支付活動由子過程④發(fā)送到高級支付收集設(shè)備。子過程②提供車輛定位數(shù)據(jù)，以備子過程①和其他設(shè)備以及智能運(yùn)輸系統(tǒng)功能使用。

可行的車輛旅行計劃，要比執(zhí)行時間早一些，例如，提前5分鐘，以免誘導(dǎo)信息不能及時地被子過程①提供，或者不能被簡單的路徑數(shù)據(jù)所替換。

第三十三頁，共95頁。4.動態(tài)交通分配理論概述

動態(tài)路徑誘導(dǎo)的理論研究是智能運(yùn)輸系統(tǒng)理論研究的最重要領(lǐng)域之一。其核心內(nèi)容是實時動態(tài)交通分配理論。動態(tài)交通分配（DynamicTrafficAssignment）是指以時時刻刻變動的交通需求為對象的交通量分配。實時動態(tài)交通分配則是基于路網(wǎng)中的一個活動著的交通流，預(yù)測其短期（如5分鐘）內(nèi)的交通需求，進(jìn)行交通量分配。顯然，實時動態(tài)交通分配理論是動態(tài)路徑誘導(dǎo)的理論基礎(chǔ)。

動態(tài)交通分配理論已有20多年的發(fā)展歷史。其研究的方法主要有：

l

計算機(jī)模擬方法

l

數(shù)學(xué)規(guī)劃建模方法

l

最優(yōu)控制理論建模方法

l

變分不等式建模方法等4種，所研究的問題主要有：

第三十四頁，共95頁。出行時間選擇，即每個時段出行率的研究

l

出行路徑選擇，即對于如何將預(yù)先給定的隨時間變化的OD交通量分配到路網(wǎng)上的研究

l

同時決定出行時間和出行路徑的選擇等3類。在綜合考慮出行時間和出行路徑的選擇時，若交通量分配對象是實際出行行為發(fā)生的路網(wǎng)，時間段分割得足夠細(xì)密，路徑選擇依據(jù)的參數(shù)來自當(dāng)前路網(wǎng)和當(dāng)前的出行需求，則這一交通量分配就是實時動態(tài)交通分配。

動態(tài)交通分配模型，從出行者路徑選擇行為的假定看，可分為：l

動態(tài)用戶最優(yōu)模型

l

動態(tài)系統(tǒng)最優(yōu)模型第三十五頁，共95頁。動態(tài)用戶最優(yōu)是要使用戶個人“費(fèi)用”最小，而根據(jù)個人“費(fèi)用”定義的不同，又有兩類用戶最優(yōu)模型：·

預(yù)測型用戶最優(yōu)

·

反應(yīng)型用戶最優(yōu)

實際上，當(dāng)交通網(wǎng)絡(luò)中的交通條件是每日變化不大、可以預(yù)測的，而出行者又了解這些條件時，用戶可以根據(jù)未來的交通條件來估計出行費(fèi)用，選擇出行路徑；當(dāng)交通網(wǎng)絡(luò)中的交通條件是不可預(yù)測的，而出行者又擁有完善的實時交通信息服務(wù)時，用戶只能依據(jù)當(dāng)前的交通條件來選擇出行路徑。這分別導(dǎo)致了預(yù)測型和反應(yīng)型的路徑選擇行為。在智能運(yùn)輸系統(tǒng)的路徑誘導(dǎo)中，兩種模型都有應(yīng)用。

另外，動態(tài)交通分配模型的形式，按狀態(tài)變量與時間關(guān)系的描述方式分，有連續(xù)時間模型和離散時間模型兩大類。對應(yīng)于靜態(tài)隨機(jī)交通分配模型，也有動態(tài)隨機(jī)交通分配模型。在實際應(yīng)用中，離散型的動態(tài)隨機(jī)交通分配模型用得更多。

第三十六頁，共95頁。無論用哪種模型求解最優(yōu)路徑，都還有很多具體的理論和方法問題。如：·

路網(wǎng)的描述方法

·

路段權(quán)重的標(biāo)定

·

交叉口延誤和通行時間的確定

·

最短路算法等。對于特定的模型，還會有特定的問題。如使用預(yù)測型用戶最優(yōu)模型時，交通流的實時預(yù)測就是非常重要、也是難度較大的問題。第三十七頁，共95頁。4.2.4最短路徑算法1.概述路徑規(guī)劃是幫助司機(jī)在旅行前或旅行中規(guī)劃行駛路線的過程，被廣泛認(rèn)為是車輛導(dǎo)航領(lǐng)域中的一個基本問題。而路徑規(guī)劃的最基本問題是求解最短路徑問題。在路徑規(guī)劃中，可采用各種路徑優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)。一條路徑的好壞取決于許多因素，例如距離、旅行時間、旅行速度、拐彎和交通燈的數(shù)目和動態(tài)交通信息。我們把所有這些因素稱為旅行費(fèi)用。有些司機(jī)愿意選擇最短路徑，而其他司機(jī)愿意選擇最短旅行時間等等。因此，選擇的估價函數(shù)取決于系統(tǒng)的設(shè)計和用戶的選擇。路徑選擇標(biāo)準(zhǔn)可由設(shè)計決定或通過用戶界面修改。為了求最小旅行距離（路段長度），距離可存儲在數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫以便路徑規(guī)劃算法進(jìn)行最小化時使用。如果最小化的是旅行時間，可以把路段長度和速度限制存儲在數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫中以便計算每條路段的旅行時間時使用。線段長度和速度限制通常在數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫中被定義為路段的屬性?？傊笞罴崖窂酵ǔＲ玫綌?shù)字地圖數(shù)據(jù)庫來選擇使諸如時間和距離最小的一條路徑.第三十八頁，共95頁。

選擇路徑規(guī)劃算法的依據(jù)是希望算法的時間復(fù)雜性和空間復(fù)雜性較小，尤其是前者。從運(yùn)籌學(xué)的學(xué)習(xí)中大家熟悉的Dijkstra算法是個常用的算法，它計算從一個節(jié)點(diǎn)到路網(wǎng)其它各節(jié)點(diǎn)的最短路徑的時間復(fù)雜度是O（n3），表明算法運(yùn)行時間與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)n的立方成正比。

事實上，對于一輛車的誘導(dǎo)，我們只要求求出從起始節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最短路徑，因此可以改進(jìn)Dijkstra算法，在遞推計算進(jìn)行到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)時就停止遞推，而得到改進(jìn)的最短路徑算法。

最短路徑算法通常用于實時地尋找一個已知圖的解，或在脫機(jī)情況下，預(yù)先計算路徑存儲起來。當(dāng)一個誘導(dǎo)系統(tǒng)運(yùn)行時，用戶希望立即找出最優(yōu)路徑。盡管從車輛導(dǎo)航的觀點(diǎn)看，可以把一個大的、詳細(xì)的道路網(wǎng)看作一個圖，但為了路徑規(guī)劃把整個道路網(wǎng)裝人主存是不現(xiàn)實的（就當(dāng)前技術(shù)而言）。通常按要求把規(guī)劃過程中可能用到的部分道路網(wǎng)裝入主存，我們不需要處理整個圖，尤其在實時計算中?？梢栽O(shè)想我們正在搜索這樣一棵樹，其起始節(jié)點(diǎn)作為根節(jié)點(diǎn)，其余的生成節(jié)點(diǎn)作為葉子或后裔節(jié)點(diǎn)。因此，需要不同的度量函數(shù)來估計算法的運(yùn)行時間。設(shè)b表示分枝系數(shù)，它是搜索中每一節(jié)點(diǎn)引出的線段數(shù)的平均值。設(shè)d表示從起始節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最短路徑解的搜索深度。搜索深度是搜索算法為了尋找解而必須遍歷的樹的層數(shù)。例如，如果把根節(jié)點(diǎn)看作第0層，根節(jié)點(diǎn)的所有后繼節(jié)點(diǎn)為第l層。在這一概念下，改進(jìn)的最短路徑算法的運(yùn)行時間為O（bd）。在完成規(guī)劃過程中，主存中樹節(jié)點(diǎn)總數(shù)大約為bd。第三十九頁，共95頁。2.A*算法啟發(fā)式搜索是基于知識的搜索策略，即從初始狀態(tài)和當(dāng)前狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)搜索時具有與步驟數(shù)或費(fèi)用相關(guān)的信息。在路徑規(guī)劃采用的最流行的啟發(fā)式搜索是A*算法，它是一種最佳優(yōu)先搜索方法。必須進(jìn)行搜索的原因是不知道確切該走哪條路，如果事先知道該走哪條路情況會好得多。因此，引入啟發(fā)式信息會提高效率。啟發(fā)式信息有助于確定哪個節(jié)點(diǎn)“最有希望”生成哪些后繼節(jié)點(diǎn)和修剪哪些相關(guān)分枝。采用啟發(fā)式的目的是提供一個節(jié)點(diǎn)距離目標(biāo)節(jié)點(diǎn)有多遠(yuǎn)的估計，以便系統(tǒng)能夠確定特定節(jié)點(diǎn)處于最佳路徑解上的可能性。若啟發(fā)式方法對于正確方向進(jìn)行引導(dǎo)，它是令人滿意的；但是對于特定旅行，它可能暫時或偶爾對一個不適當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)進(jìn)行搜索，例如，街道的終點(diǎn)。盡管這是暫時問題，但如果存在通往目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的路徑，搜索過程仍然能到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。利用好的啟發(fā)式方法可以利用較少的時間和空間獲得令人滿意解路徑。第四十頁，共95頁。A*算法對實現(xiàn)道路網(wǎng)的最佳優(yōu)先搜索極其有用。如果所選擇的估價函數(shù)滿足某一特性（見下面解釋），且存在最優(yōu)路徑，A*算法保證能找到該最佳路徑，而其搜索空間比Dijkstra算法或修改過的最短路徑算法要少。為了理解節(jié)省的空間，用一個圓大致表示改進(jìn)的最短路徑算法（或Dijkstra算法）擴(kuò)展的抽象空間，朋一個雞蛋形區(qū)域大致代表A*算法擴(kuò)展的抽象空間，這樣，兩個算法搜索的空間如下圖所示。

第四十一頁，共95頁。利用啟發(fā)式信息的有效方法是計算啟發(fā)式函數(shù)，該函數(shù)估價每一生成節(jié)點(diǎn)以確定它的優(yōu)或劣。用這種方式，啟發(fā)式函數(shù)決定在諸多路徑中首先遍歷哪條路徑以便搜索過程更為有效。在A*算法中，啟發(fā)式估價函數(shù)便算法首先搜索最有希望的節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)n的估價函數(shù)f’（n）定義為：

其中，g（n）是從原節(jié)點(diǎn)到當(dāng)前節(jié)點(diǎn)n的實際費(fèi)用，h’（n）是從當(dāng)前節(jié)點(diǎn)”到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)最小費(fèi)用路徑的估計。注意該公式中帶撇號的項表示包含估計費(fèi)用函數(shù)。第四十二頁，共95頁。正如前面所述，確定估價函數(shù)所使用的費(fèi)用取決于系統(tǒng)設(shè)計者和用戶。例如，如果選擇最短旅行時間，一種選擇是采用下面的啟發(fā)式估價函數(shù)：

其中，t’（n）為旅行時間，d'（n）是路段i的旅行距離，Vi（n）是該路段i的最大旅行速度（速度限制）。實際度量函數(shù)g（n）是從原節(jié)點(diǎn)到當(dāng)前節(jié)點(diǎn)所經(jīng)過的所有路段的旅行時間總和。每一路段的旅行時間可以由路段的實際距離di（n）除以最大旅行速度Vi（n）得到。估計項h’（n）是當(dāng)前點(diǎn)n和給定的目標(biāo)點(diǎn)之間的歐氏距離除以估計的最大旅行速度V’。注意我們用歐氏距離作為距離的估計。該距離是當(dāng)前節(jié)點(diǎn)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最短距離，它通常小于或等于實際距離。如果估計的最大旅行速度大于或等于實際旅行速度，就往下估計時間。總之，算法的目標(biāo)是使f’（n）最小化。在這個例子中，使旅行時間最小化，即min（t’（n））。第四十三頁，共95頁。算法按步驟運(yùn)行，每一步擴(kuò)展一個節(jié)點(diǎn)（從給定的原節(jié)點(diǎn)開始），直到產(chǎn)生目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。每一步僅擴(kuò)展生成節(jié)點(diǎn)中最有希望的節(jié)（最高優(yōu)先權(quán)，即”最好”）并把該最有希望的節(jié)點(diǎn)送入CLOSED表中。最好節(jié)點(diǎn)的后繼節(jié)點(diǎn)送入OPEN表中。”最好”節(jié)點(diǎn)是具有最小代價的節(jié)點(diǎn)，即其f’（n）為最小。在此過程中，帶有約束的節(jié)點(diǎn)在搜索中或在最終的路徑中不予以考慮，如排除方向錯誤或帶有終止節(jié)點(diǎn)的路段，以致于導(dǎo)致不合法的拐彎或死胡同街道的節(jié)點(diǎn)。啟發(fā)式函數(shù)在檢查任一個已擴(kuò)展的節(jié)點(diǎn)是否以前產(chǎn)生過之后，對每個擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)估計它的希望大小。該檢查保證節(jié)點(diǎn)在兩個鏈表之一中只出現(xiàn)一次。重復(fù)上述過程直到達(dá)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，從目標(biāo)結(jié)點(diǎn)到原節(jié)點(diǎn)鏈起的節(jié)點(diǎn)是可逆的，因而作為解路徑。最后的節(jié)點(diǎn)和相關(guān)路段表或它們的擴(kuò)展表通常被稱為行駛指令表，因為車輛以后需要按照此表來操作以通過道路網(wǎng)達(dá)到希望的目標(biāo)。第四十四頁，共95頁。如果啟發(fā)式函數(shù)h’（n）沒有過高估計達(dá)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的實際費(fèi)用，A*算法將發(fā)現(xiàn)達(dá)到目標(biāo)的最優(yōu)解。這被稱為可納性。從估價函數(shù)的樣本來看，因為函數(shù)h’（n）對任一節(jié)點(diǎn)n過低估計了它的費(fèi)用，所以h’（n）的過高估計能夠容易地避免。因此，如果啟發(fā)式函數(shù)選擇得好，則很容易滿足可納性。A*算法一般來說是最優(yōu)的，因為它在求解過程中只生成最少節(jié)點(diǎn)。由于最短路徑費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)和可納性決定了所有路徑費(fèi)用和費(fèi)用估計是正的，故若存在最優(yōu)解的話，那么通過此算法一定能為車輛找到最優(yōu)路徑。第四十五頁，共95頁。A*算法步驟第1步設(shè)初始的OPEN表僅包含原節(jié)點(diǎn)，其費(fèi)用值為0，即g值為0。令CLOSED為空表，設(shè)其他節(jié)點(diǎn)的費(fèi)用為0。第2步若OPEN表為空，則宣告失?。环駝t，選取OPEN表中具有最小f’值的節(jié)點(diǎn)，并叫做最佳節(jié)點(diǎn)BEST，把BEST從OPEN表移至CLOSED表，判斷此BEST是否是一目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。若BEST為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)步驟3，若BEST不是目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，則根據(jù)地圖數(shù)據(jù)庫包含的聯(lián)接路段屬性擴(kuò)展并生成BEST的后繼節(jié)點(diǎn)。對于每一個后繼節(jié)點(diǎn)n，進(jìn)行下列過程：2a計算節(jié)點(diǎn)n的費(fèi)用：g（n）=BEST費(fèi)用+從BEST到n的費(fèi)用2b如果n與OPEN表上的任一節(jié)點(diǎn)相同，判斷n是否具有最低的g值，若是最低的g值，用n的費(fèi)用代替OPEN表中相同的節(jié)點(diǎn)費(fèi)用，且建立匹配節(jié)點(diǎn)的后向指針指向BEST。

第四十六頁，共95頁。2c如果n在CLOSED表中與一節(jié)點(diǎn)相匹配，檢查節(jié)點(diǎn)n是否具有最小的g值，如果節(jié)點(diǎn)n具有最小的g值，則用節(jié)點(diǎn)n的費(fèi)用代替匹配節(jié)點(diǎn)的費(fèi)用，并把匹配節(jié)點(diǎn)的后向指針指向BEST，并把該匹配節(jié)點(diǎn)移到OPEN表。

2d如果n不在OPEN表上，也不在CLOSED表上，則把n的后向指針指向BEST，并把n放入OPEN表中。計算節(jié)點(diǎn)n的估價函數(shù)：fˋ(n)=g(n)+hˋ(n)

重復(fù)第2步。第3步從BEST節(jié)點(diǎn)回朔，即從BEST的后向指針一直到原節(jié)點(diǎn)遍歷節(jié)點(diǎn)；最后報告解路徑。出于完整性，我們已經(jīng)描述了整個算法。仔細(xì)研究A*算法后，我們看到A*算法與改進(jìn)的最短路徑算法的唯一差別是估價函數(shù)引人了一個啟發(fā)式函數(shù)。第四十七頁，共95頁。為了更好地理解A*算法，讓我們看看它對于下圖所示的道路網(wǎng)是如何建立一個樹的，其中每個交叉路口由一個英文字母表示。

一個簡單的道路網(wǎng)

第四十八頁，共95頁。對于該旅行，假設(shè)原節(jié)點(diǎn)在m，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)為g。完成路徑規(guī)劃過程后，最后的搜索樹如下圖所示。同前面一樣，用圓圈表示每一節(jié)點(diǎn)，忽略節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和指針箭頭；用直線段表示節(jié)點(diǎn)的向上指針（后向指針）和向下指針（下一項指針）；向上指針指向該節(jié)點(diǎn)的前趨節(jié)點(diǎn)，向下指針指向節(jié)點(diǎn)的后繼節(jié)點(diǎn)；圓圈中的字母表示該節(jié)點(diǎn)在OPEN表中還是在CLOSED表中。盡管樹上的每一

節(jié)點(diǎn)作為后繼節(jié)點(diǎn)不只一次，但在OPEN表和CLOSED表之一只能出現(xiàn)一次，因為A*算法步驟2b和2c消除了冗余節(jié)點(diǎn)。樹中節(jié)點(diǎn)多次出現(xiàn)并不難理解，因為到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)可以有不同的路徑經(jīng)過相同的交叉路口。注意這種情況沒有發(fā)生在所舉的簡單的例子中。在例子中，算法沒有檢查最后的后繼節(jié)點(diǎn)i且沒有把它放大樹中，因為算法已經(jīng)搜索到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)g。遍歷一系列后向指針，得到最佳路

徑為m-n-j-g。右圖是A*算法的最終搜索樹

第四十九頁，共95頁。第五十頁，共95頁。例中最后的OPEN表和CLSED表如右圖所示。黑點(diǎn)指示表頭，接地符號表示表結(jié)束。在實現(xiàn)中，表結(jié)束用空指針表示。OPEN表是這樣安排的，即最小費(fèi)用節(jié)點(diǎn)總是處在表的頂部。第五十一頁，共95頁。第五十二頁，共95頁。

A*算法的運(yùn)行時間為O（bd）。初看起來用大寫O標(biāo)記表達(dá)的運(yùn)行時間與改進(jìn)的最短路徑算法相同。實際上A*算法使用的啟發(fā)式信息通常會減少時間復(fù)雜性，因為A*算法的b值應(yīng)該小于改進(jìn)的最短路徑算法的b值。總之，這是我們使用啟發(fā)式方法的主要原因。正如改進(jìn)的Dijkstra算法，A*算法的運(yùn)行時間通過使用較好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可得到進(jìn)一步減少。

上述A*算法是從起始節(jié)點(diǎn)向目標(biāo)節(jié)點(diǎn)搜索。還可以

改進(jìn)為同時從起始節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)開始搜索（雙向搜索），得到更好的啟發(fā)式算法。右圖是雙向搜索和單向搜索算法搜索空間的比較示意圖。第五十三頁，共95頁。第五十四頁，共95頁。4.2.5路徑引導(dǎo)1.概述

路徑引導(dǎo)是引導(dǎo)司機(jī)沿著由路徑規(guī)劃模塊計算出的路線行駛的過程。該引導(dǎo)過程可以在旅行前或在途中以實時方式進(jìn)行。行駛前的引導(dǎo)信息可以用打印機(jī)打印出來，提供給司機(jī)。這些指令可以

包括轉(zhuǎn)向、街道名稱、行駛距離和路標(biāo)。另一方面，行進(jìn)中的路徑引導(dǎo)需要向司機(jī)提供實時的依次轉(zhuǎn)向行駛指令。右圖是導(dǎo)航器顯示器。

第五十五頁，共95頁。在車載導(dǎo)航器軟件中，路徑引導(dǎo)模塊利用路徑規(guī)劃模塊和定位子系統(tǒng)引導(dǎo)車輛行駛。除地圖數(shù)據(jù)庫模塊外，定位子系統(tǒng)可以僅包括定位模塊，或者包括定位模塊和地圖匹配模塊。一旦由路徑規(guī)劃模塊計算出特定的路徑且定位子系統(tǒng)已經(jīng)確定了車輛的位置，路徑引導(dǎo)模塊與這些子系統(tǒng)協(xié)同工作以向司機(jī)提供適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。引導(dǎo)信息的表達(dá)借助于人機(jī)接口模塊。引導(dǎo)模塊與其他模塊相互作用的簡化功能框圖如下圖所示。注意在某些系統(tǒng)中行駛指令的產(chǎn)生是路徑規(guī)劃模塊的主要任務(wù)。

第五十六頁，共95頁。路徑引導(dǎo)模塊和其他模塊相互作用的簡化框圖

第五十七頁，共95頁。隨著車輛行駛，實時路徑導(dǎo)航要求車輛的位置作為時間的函數(shù)不斷地與路徑規(guī)劃模塊產(chǎn)生的最佳路徑相比較。根據(jù)車輛當(dāng)前的位置、走向及行駛的道路信息，實時路徑引導(dǎo)系統(tǒng)不斷地更新這些信息。當(dāng)轉(zhuǎn)彎或者行駛指令到達(dá)時，路徑引導(dǎo)系統(tǒng)的可視信號、聲頻信號或者行駛指令向駕駛員發(fā)出報警信號。

2.途中引導(dǎo)

正如上圖所示，路徑引導(dǎo)包括兩個任務(wù)：一是行駛指令的產(chǎn)生；二是規(guī)劃路徑的跟蹤。注意對于路徑引導(dǎo)模塊有許多不同的設(shè)計和實現(xiàn)方案而不只是圖中所示的一種方案。例如，行駛指令生成任務(wù)可以是路徑規(guī)劃模塊的主要部分。行駛指令生成任務(wù)和規(guī)劃路徑跟蹤任務(wù)可直接處理由規(guī)劃模塊產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。然而為了表達(dá)基本思想，我們利用圖中所示的功能框圖描述路徑引導(dǎo)模塊的原理和實際問題。第五十八頁，共95頁。3.行駛指令的產(chǎn)生

如上所述，行駛指令的產(chǎn)生是路徑規(guī)劃模塊的子功能或者是路徑引導(dǎo)模塊的獨(dú)立任務(wù)。該任務(wù)的主要功能是產(chǎn)生一個由規(guī)劃路徑跟蹤所遵循的行駛指令列表。由非層次路徑規(guī)劃模塊生成的典型輸出路徑是簡單的路段列表，該列表并不提供足夠的引導(dǎo)信息。行駛指令的產(chǎn)生以適當(dāng)?shù)男旭傊噶詈娃D(zhuǎn)彎信息向列表中的路段添加信息，這些信

息通過人機(jī)接口以特殊的視、聽指令加以解釋。右圖給出了行駛指令和轉(zhuǎn)彎類型的某些實例。行駛指令與轉(zhuǎn)彎類型的不同組合對應(yīng)于不同的視聽表達(dá)。第五十九頁，共95頁。第六十頁，共95頁。如果采用層次路徑規(guī)劃模型，如上面所討論的，增添輸出路段信息前，把輸出路段分成最底層的路段，這取決于如何構(gòu)造高層路段。為節(jié)省內(nèi)存，高層路段僅包含與路徑規(guī)劃有關(guān)的信息。對于定位與引導(dǎo)，最好使用最底層的路段，因為底層的每一路段包含較詳細(xì)的引導(dǎo)信息。幾乎所有的車輛在任何旅行中既使用高層路段又使用底層路段，這意味著利用存儲相關(guān)數(shù)據(jù)的最低層路段引導(dǎo)車輛更加有效。事實上，在規(guī)劃和引導(dǎo)中所采用的數(shù)據(jù)存取方法對于獲得最大性能是至關(guān)重要的，尤其是基于分層地圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。第六十一頁，共95頁。為了確保路徑引導(dǎo)模塊的有效實現(xiàn)，對于內(nèi)存空間和數(shù)據(jù)存取機(jī)制應(yīng)該給予認(rèn)真考慮。為了使路徑規(guī)劃模塊使用最小的內(nèi)存，較高層的數(shù)據(jù)可以采用僅適用規(guī)劃的形式存儲。利用地圖數(shù)據(jù)的分層表達(dá)，會給路徑規(guī)劃帶來很大好處。采用分層表示的不利一面是在路徑引導(dǎo)模塊中處理最后所得到的路段需要額外的時間。當(dāng)然總會有折衷方案。對于設(shè)計成在大公路網(wǎng)行駛的系統(tǒng)，與規(guī)劃中節(jié)省的時間相比，值得在引導(dǎo)中做更多的工作（基于當(dāng)前的技術(shù)）。此外，當(dāng)前可利用的實時計算技術(shù)允許多個任務(wù)同時執(zhí)行。一旦計算出足夠的能夠進(jìn)行初始路徑跟蹤的行駛指令，其余的工作可在后臺執(zhí)行。畢竟車載導(dǎo)航系統(tǒng)是實時嵌人計算機(jī)的應(yīng)用?？紤]到地圖匹配定位的簡單化，基于基本層（最低層）報告當(dāng)前車輛的位置更加容易。換言之，基于層次數(shù)據(jù)庫規(guī)劃出的路徑對于引導(dǎo)來說可能不夠詳細(xì)，應(yīng)該生成對于引導(dǎo)來說具有足夠的詳細(xì)信息的基本路段的行駛指令列表。在層次的實現(xiàn)方式中，行駛指令的生成工作包括把一系列路徑的所有高層路段分解成基本路段。同時把行駛指令和轉(zhuǎn)彎類型信息添加到行駛指令列表中。第六十二頁，共95頁。層次地圖數(shù)據(jù)庫如果采用慢速的輔助存儲器或遠(yuǎn)程批處理裝置，我們需要有效地利用內(nèi)存空間，至少把路徑規(guī)劃所需的信息放人主存以便檢索與路段相關(guān)的信息。換言之，當(dāng)數(shù)據(jù)庫存儲在低速的存儲裝置時，為了使規(guī)劃效率達(dá)到最大，規(guī)劃所需要的信息應(yīng)該與定位、行駛指令的生成和路徑跟蹤分開存放。路徑規(guī)劃完成后，僅需要在主存為行駛指令列表中的路段和與車輛鄰接的路段存儲詳細(xì)的信息。為了節(jié)省存儲空間，我們同時也放棄路徑規(guī)劃所使用的，對路徑引導(dǎo)不再需要的任何數(shù)據(jù)。

為了有效地存取數(shù)據(jù)應(yīng)該采用良好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該有助于系統(tǒng)避免窮舉的搜索，避免一經(jīng)要求就計算和相同區(qū)域的重復(fù)存取。理想地，一旦找到路徑上的一條路段，辨別即將出現(xiàn)的路段應(yīng)該像存取一個結(jié)構(gòu)字段或沿著指針查找一樣簡單。一個可接受的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一個行駛指令雙向鏈表，前項指針指向剛剛存取的行駛指令，后項指針指向下一個行駛指令。旅行代價的計算結(jié)果可存儲起來以限制路徑引導(dǎo)期間一經(jīng)要求就計算的弊端。如果沒有足夠的與其他導(dǎo)航任務(wù)共享的可利用主存，可利用高速緩沖存儲器管理數(shù)據(jù)存取，避免從輔助內(nèi)存對相同數(shù)據(jù)的重復(fù)請求。高速緩沖存儲器是一組數(shù)據(jù)存儲單元，邏輯上是輔助內(nèi)存的一部分，但是由于性能原因保留在主存。換言之，高速緩沖存儲器在主存提供一個高速緩沖區(qū)作為輔助內(nèi)存的臨時數(shù)據(jù)存儲。總之，應(yīng)該盡可能少地在主存存儲引導(dǎo)數(shù)據(jù)，而仍能提供快速存取和在時間、空間的折衷達(dá)到較好的平衡。第六十三頁，共95頁。4.規(guī)劃路徑的跟蹤如果車輛的當(dāng)前位置能夠準(zhǔn)確地確定，途中引導(dǎo)是不困難的。一旦車輛的位置是已知的，并把該位置與規(guī)劃的路徑對比后，可以為司機(jī)準(zhǔn)備或提供適當(dāng)?shù)男盘柡椭噶睢Ｒ?guī)劃的路徑包括通往目的地的一系列路段，這些路段是由系統(tǒng)設(shè)計或由司機(jī)選擇的規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)所確定的規(guī)劃條件下產(chǎn)生的。在途中的任一點(diǎn)，車輛應(yīng)行駛在規(guī)劃出的路徑中的某一路段上。路徑跟蹤的任務(wù)是緊密監(jiān)視車輛處于該路段上的位置以確定何時采用適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)行動。這些行動通過人機(jī)接口提供給司機(jī)。簡言之，路徑引導(dǎo)模塊的主要功能應(yīng)該是確定何時及如何引導(dǎo)司機(jī)行駛。

第六十四頁，共95頁。一旦路徑跟蹤識別出司機(jī)下一步的行駛指令，它必須借助于一種方式把該指令信息傳遞給司機(jī)。目前導(dǎo)航系統(tǒng)所采用的最流行方法是提供一個或一系列聲音預(yù)告以事先通知司機(jī)即將到來的行駛指令，這樣他或她可以采取適當(dāng)?shù)男袆樱ㄒ娤聢D）。另一種方法是把行駛指令以人工控制方式或自動方式顯示在屏幕上，或提供簡單的聲調(diào)等。可通過揚(yáng)聲器利用事先錄制的人的聲音或語音合成發(fā)出預(yù)告。消息預(yù)告的定時建議，許多是基于實際路徑引導(dǎo)系統(tǒng)獲得的經(jīng)驗。行駛指令定時取決于道路的類型和距離或者后面的行駛指令。這意味著道路類型、交叉路口類型、行駛速度和距離及車道數(shù)是設(shè)計路徑引導(dǎo)模塊中的行駛指令定時所考慮的重要因素。其他推理技術(shù)也可以和所有相關(guān)因素結(jié)合起來使用，確定最佳的定時。此外，提前消息，譬如”早期消息”和”準(zhǔn)備消息”的精確定時不是至關(guān)重要的；但是，轉(zhuǎn)彎消息，例如”到達(dá)消息”的定時是重要的。如果行駛指令存儲在低速的輔助內(nèi)存中，可能需要采取預(yù)先取出技術(shù)或高速緩沖存儲以便在一條預(yù)期的行駛指令到來時可以使用這些行駛指令。無論采用哪一種方法，子系統(tǒng)的主要目的是避免太早或太晚預(yù)告即將到來的行駛指令，這樣，司機(jī)可以從這些指令受益以提高安全性和取得最大的運(yùn)行性能。第六十五頁，共95頁。5.偏離路徑的引導(dǎo)司機(jī)可能由于各種原因偶爾地偏離規(guī)劃的路徑行駛。他們可能在指示的交叉路口轉(zhuǎn)錯了彎，對于一個交叉路口可能不能行駛到正確的車道，也可能臨時離開路徑等等。一旦系統(tǒng)確定車輛不再行駛在給定的路徑（或沒有行駛在預(yù)先確定的附近任何路段上），系統(tǒng)必須具有使車輛回到正確路徑上的機(jī)制?？刹捎貌煌姆椒ń鉀Q這個問題。一旦確定車輛偏離了路徑，一個簡單的解決辦法是提醒司機(jī)注意車輛偏離了它的路徑，接著在屏幕上顯示一個方向箭頭指向原來目的地方向。司機(jī)應(yīng)該利用這一大致方向返回到原來的道路或者找到一條到達(dá)目的地的道路。另一種解決辦法是通知司機(jī)車輛已經(jīng)偏離了路徑，需要重新規(guī)劃一條通往目的地的路徑。重新從當(dāng)前偏離路徑位置規(guī)劃一條到達(dá)原出的地的最短路徑是另一種選擇。在車輛偏離路徑的地方，其路段后面緊接著的路段在這種情況下可作為間接的目的地，也可以使用原來的目的地重新規(guī)劃一條路徑。這一解決辦法的棘手問題是路徑規(guī)劃系統(tǒng)如何確定新的起點(diǎn)。如果出現(xiàn)偏離路徑后車輛停下來，車輛的當(dāng)前位置可作為起點(diǎn)；否則，必須在車輛當(dāng)前行駛方向前面選擇起點(diǎn)。一個好的候選起點(diǎn)是這樣的點(diǎn)，假如必須重新規(guī)劃新的路徑，到達(dá)該點(diǎn)的行駛時間等于最大值。

第六十六頁，共95頁。這里討論的所有方法是假設(shè)車輛偏離了規(guī)劃路徑，但仍在路上。如何引導(dǎo)偏離道路的車輛呢?顯然，偏離道路的車輛也偏離了規(guī)劃路徑。一個策略是通知司機(jī)車輛偏離了道路，必須返回最近的路段。系統(tǒng)不斷地監(jiān)視車輛，看它是否已經(jīng)返回到道路網(wǎng)。一旦系統(tǒng)確定車輛又處在道路上，可采用前面的方法引導(dǎo)車輛。也可以通過屏幕上顯示的方向指示引導(dǎo)司機(jī)返回到最近的道路，或者確定和顯示司機(jī)應(yīng)該返回的最近路段。除這里提及的方法外，有許多其他方法可用于偏離道路的復(fù)位。第六十七頁，共95頁。5.利用動態(tài)信息的引導(dǎo)在前面的討論中，我們隱含地假設(shè)路徑引導(dǎo)模塊是基于靜態(tài)的路徑規(guī)劃。基于靜態(tài)路徑規(guī)劃系統(tǒng)利用每條路段的靜態(tài)旅行代價計算最小代價路徑并引導(dǎo)車輛沿著該路徑行駛。在真實的世界環(huán)境，實際的代價取決于特定時間的交通條件的動態(tài)值。因此，按照改進(jìn)路徑引導(dǎo)的觀點(diǎn)，基于動態(tài)路徑規(guī)劃的系統(tǒng)是可取的。理想地，用于引導(dǎo)的路徑要基于每條特定路段的實時代價來計算。更具體地說，動態(tài)行駛代價應(yīng)該基于鏈路代價，它是路段代價與行駛中從交通控制中心或交通管理中心接收到的轉(zhuǎn)彎代價之和。記住左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、在停止信號處轉(zhuǎn)彎和在交通燈處轉(zhuǎn)彎的代價都取決于特定的道路。這里僅討論自治型動態(tài)路徑誘導(dǎo)情況。假設(shè)車內(nèi)系統(tǒng)能夠從控制中心或信息中心（如交通信息中心）接收、過濾和存儲信息，路徑引導(dǎo)模塊必須為規(guī)劃路徑采取適當(dāng)行動以響應(yīng)到來的擁擠報告。第六十八頁，共95頁。在動態(tài)路徑引導(dǎo)系統(tǒng)中，我們必須面對與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有關(guān)的三個重要問題：第一是，需要確定的動態(tài)（靜態(tài)）信息是否應(yīng)該由中心系統(tǒng)還是由車載系統(tǒng)處理；第二是，需要確定動態(tài)信息的更新頻率；第三是，需要確定所使用的通信介質(zhì)以確保交通設(shè)施和車輛之間平滑的信息流。這一節(jié)

，將討論車上的靜態(tài)行駛信息存儲結(jié)構(gòu)及由控制中心或交通管理中心周期地提供的動態(tài)信息。假設(shè)信息更新頻率足以反映道路的交通條件和在車上進(jìn)行路徑規(guī)劃?，F(xiàn)在討論一個可用于這種結(jié)構(gòu)的動態(tài)路徑引導(dǎo)算法（見下圖）。第六十九頁，共95頁。第七十頁，共95頁。這一算法的主要思想是盡可能多地依靠動態(tài)行駛代價進(jìn)行路徑引導(dǎo)。為了達(dá)到這一目的，車載導(dǎo)航計算機(jī)必須能夠接收動態(tài)代價數(shù)據(jù)，這樣把靜態(tài)數(shù)據(jù)庫變成動態(tài)數(shù)據(jù)庫。一個簡單的方法是在車上保留一個靜態(tài)數(shù)據(jù)庫。在路徑引導(dǎo)過程中，該數(shù)據(jù)庫能動態(tài)地更新以反映新的代價信息。利用行駛時間作為路徑規(guī)劃代價。正如在第2章所了解的那樣，路段長度和速度限制是靜態(tài)地圖數(shù)據(jù)庫所使用的屬性。如第5章所討論的那樣，這些屬性能容易地轉(zhuǎn)換成用于路徑規(guī)劃的行駛時間。用行駛時間作為代價，靜態(tài)路徑規(guī)劃系統(tǒng)能夠為司機(jī)生成最小行駛時間的路徑。該路徑是在一定假設(shè)下導(dǎo)出的，即司機(jī)通常以每條路段所限制的速度行駛。提供行駛代價信息的較好方法是利用靜態(tài)數(shù)據(jù)庫。由于車輛并不總是以允許的限制速度行駛，該數(shù)據(jù)庫更準(zhǔn)確地反映實際行駛條件。第七十一頁，共95頁。這種類型的一個例子是把數(shù)據(jù)庫和歷史文件結(jié)合起來。該文件最初是由脫機(jī)過程獲得的。回想一下，每一鏈路表示一條路段與轉(zhuǎn)彎延遲信息的和。這一過程利用交通流模型（由道路網(wǎng)和其他數(shù)據(jù)來支持）的詳細(xì)表達(dá)，在一天內(nèi)的每一時間為起始——目的旅行表估算鏈路行駛時間和流量。把一天24小時分成不同的區(qū)段，這樣能適當(dāng)?shù)毓烙嬅恳绘溌返男旭倳r間。該模型也可和交通延遲函數(shù)（它包括轉(zhuǎn)彎運(yùn)動和信號控制參數(shù)）結(jié)合起來。當(dāng)與實際結(jié)合時，這些鏈路行駛時間是確認(rèn)的，并且利用從交通檢測車輛或其他交通傳感器和軼事信息接受到的實際數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。檢測車輛是實時報告其行駛道路交通數(shù)據(jù)的車輛。這一歷史簡況數(shù)據(jù)可作為數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫編譯器的輸入。編譯后，以文件方式存儲的鏈路行駛時間成為導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫的屬性。與路徑引導(dǎo)算法結(jié)合使用時，系統(tǒng)可提供一條真實的路徑。系統(tǒng)基于新交通數(shù)據(jù)布置后，假如這一特性包含在系統(tǒng)中，歷史文件可以周期間隔得到進(jìn)一步的改進(jìn)。盡管這一改進(jìn)是通過限定速度作為行駛代價，但系統(tǒng)建議的路徑將仍然基于數(shù)據(jù)庫預(yù)先存儲的靜態(tài)代價。只有使用動態(tài)代價時，路徑引導(dǎo)系統(tǒng)才真正成為動態(tài)的。

第七十二頁，共95頁。上頁圖描述的算法首先使用靜態(tài)代價規(guī)劃路徑。司機(jī)沿著規(guī)劃的路徑行駛時，車載系統(tǒng)不斷地監(jiān)視由交通控制中心或交通管理中心廣播的新消息。為簡單起見，假設(shè)消息包含車輛正在行駛區(qū)定消息是否包含車輛附近的鏈路信息。如果消息包含這樣的數(shù)據(jù)，在靜態(tài)數(shù)據(jù)庫受影響的鏈路使用新的鏈路代價信息進(jìn)行更新。為快速存儲和檢索，更新數(shù)據(jù)可放人主存。這不僅便于動態(tài)數(shù)據(jù)庫的維護(hù)，而且有益于有效的路徑規(guī)劃與引導(dǎo)。如果一個或幾個受影響的鏈路恰好落在車輛還沒有駛過的預(yù)先規(guī)劃的部分，則自動地觸發(fā)路徑規(guī)劃模塊。基于這些動態(tài)的代價計算（在后臺）一條可選擇的路徑。如果該可選路徑比當(dāng)前路徑好，通知司機(jī)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一條最短的路徑。一條路徑比當(dāng)前路徑好的標(biāo)準(zhǔn)可事先定義（例如相對于當(dāng)前的路徑至少節(jié)省20%的行駛時間）。司機(jī)可接受或拒絕這一建議。如果司機(jī)接受這一選擇路徑，系統(tǒng)將放棄當(dāng)前的路徑并引導(dǎo)司機(jī)沿著新的路徑行駛。這里省略了該動態(tài)路徑引導(dǎo)算法的某些實現(xiàn)細(xì)節(jié)。這些細(xì)節(jié)包括定義新到消息的頻率，定義“車輛附近”的意義和定義節(jié)省的行駛時間是否值得通過司機(jī)的閾值；但不限于此。道路網(wǎng)的表示和所采用的動態(tài)模型是在實現(xiàn)期間需要論述的其他領(lǐng)域。如果道路網(wǎng)的表示和動態(tài)模型相對準(zhǔn)確，字段確認(rèn)和更新將會更容易。在這一方面，前人已經(jīng)設(shè)計了用于正常情況和異常情況（包括交通事故、擁擠）的道路網(wǎng)表示及動態(tài)模型。第七十三頁，共95頁。6.Braess悖論按通常意義講，動態(tài)路徑引導(dǎo)應(yīng)該能夠引導(dǎo)司機(jī)駛向不擁擠的道路。如果車輛都裝上了同樣的動態(tài)引導(dǎo)裝置，并行駛在高度擁擠的道路網(wǎng)上，你能設(shè)想會發(fā)生什么情況嗎?如果這些車輛都接收相同的交通信息，它們會被派遣到相同的、以前不擁擠的道路。這條道路可能很快變得擁擠，交通甚至更糟。這種現(xiàn)象稱為Braess悖論。很顯然，這種情況是交通管理系統(tǒng)或動態(tài)路徑引導(dǎo)系統(tǒng)必須避免的。這一情況發(fā)生時，引導(dǎo)所有車輛到一條擁擠較少的道路不是一種好的想法。Braess悖論是在一特定道路網(wǎng)上向所有車輛提供同樣交通信息所造成的。由于動態(tài)路徑引導(dǎo)還沒有在大范圍實現(xiàn)，對這種現(xiàn)象的研究是基于計算機(jī)模擬。為處理這一問題，人們提出了一些策略。一個策略是向鏈路中代價數(shù)據(jù)添加一些干擾因素。這樣，區(qū)域內(nèi)的不同車輛將使用不同的鏈路代價數(shù)據(jù)。從上一章，我們知道代價不同時，路徑規(guī)劃算法一般將產(chǎn)生不同的路徑。很顯然，如果由不同路徑引導(dǎo)，擁入單一道路的可能性大大減小。然而，如果鏈路代價受到干擾，那么，在不擁擠的情況下路徑規(guī)劃算法將不會找到最優(yōu)路徑。有一個問題仍然沒有解決：為發(fā)揮道路網(wǎng)的最大效率，如何選擇干擾因素。另一個策略是向道路網(wǎng)中的車輛廣播預(yù)報鏈路代價數(shù)據(jù)，每一車輛向交通中心報告它的規(guī)劃路徑：基于報告信息，控制中心更新預(yù)報鏈路代價數(shù)據(jù)并周期地進(jìn)行廣播。然而，這要求每一車輛有它自己的路徑規(guī)劃器，同時要求車輛或交通設(shè)施能夠提供足夠的通信帶寬以向中心發(fā)送信息。其他的策略也可使用。為了獲得足夠數(shù)據(jù)以對不同的策略進(jìn)行評價，需要更多的研究和實際經(jīng)驗。有些仿真研究表明，車載導(dǎo)航器的市場滲透率應(yīng)有個上限，認(rèn)為最多有30~40%的車輛裝載車載導(dǎo)航設(shè)備，路徑誘導(dǎo)才能取得好的效果。第七十四頁，共95頁。4.2.6停車誘導(dǎo)系統(tǒng)

停車難是世界各國所存在的普遍問題，由于停車設(shè)施的供給受到的土地資源和資金等因素的制約，所以只能通過加強(qiáng)停車管理來解決該問題。當(dāng)前停車難的問題在很大程度上是缺乏停車相關(guān)的信息和誘導(dǎo)設(shè)施，造成駕駛員不能合理選擇到達(dá)目的地的路線及停車場，為了尋找停車泊位，不得不沿著道路四處兜圈子，增加了路網(wǎng)壓力和能源消耗。為此，世界很多城市發(fā)展了停車誘導(dǎo)系統(tǒng)或停車誘導(dǎo)和信息系統(tǒng)（PGIS）、先進(jìn)停車信息系統(tǒng)（APIS）是ITS在停車領(lǐng)域的應(yīng)用。

第一個PGIS于1971年出現(xiàn)在德國的亞琛市，1970年代末英國也開始采用。其后逐漸在歐洲的其他工業(yè)發(fā)達(dá)國家（如法國）和日本得到應(yīng)用。到1995年為止，日本已有40個城市引進(jìn)了PGIS，如大阪衛(wèi)星城Ibaraki的PGIS管理著6個公共停車場和3個私人停車場，使用的可變信息板有兩類：一類稱為“圖形類信息板”，是在一張可變地圖上顯示各停車場的可變性信息。它們被安裝在通往CBD的主要路線上，提供的信息有“滿”、“空閑”或“關(guān)閉”；另一類稱為“文字類信息板”，是通過停車場的名稱來引導(dǎo)駕駛員，若某個停車場已飽和，它就在該停車場的名稱后文本標(biāo)志中顯示“滿”，若某個停車場空閑，它就顯示一指向該停車場名稱的綠色箭頭。該P(yáng)GIS可變信息板上的信息更新周期為每5分鐘更新一次。第七十五頁，共95頁。美國圣保羅市商業(yè)區(qū)在1996年2月建立了一個APIS，進(jìn)行為期12個月的運(yùn)行測試。這也是APIS首次在美國應(yīng)用。該系統(tǒng)管理7個停車庫和3個停車場，使用了56個標(biāo)志牌來顯示停車設(shè)施的位置和泊位占有的情況。其中有46個是靜止誘導(dǎo)標(biāo)志，10個是電子標(biāo)志牌，一臺中央計算機(jī)用來控制數(shù)據(jù)采集、處理和把信息傳送到可變電子標(biāo)志牌，由電子標(biāo)志牌發(fā)布有關(guān)10個停車場（庫）的實時更新的停車信息，駕駛員可根據(jù)這些信息選擇要去的目標(biāo)源的停車場（庫）后，就可跟著靜止誘導(dǎo)標(biāo)志走，誘導(dǎo)駕駛員更方便、快捷地尋找停車泊位，直到駕駛員到達(dá)他所選擇的停車場（庫）為止。在智能化停車誘導(dǎo)系統(tǒng)中通過車載單元誘導(dǎo)系統(tǒng)，駕駛員可從控制中心的雙向信息

傳遞中獲得停車場及目的地區(qū)域地圖的信息，使自己在到達(dá)誘導(dǎo)目標(biāo)源之前始終行駛在交通主干道的路徑上。這種誘導(dǎo)系統(tǒng)的主要功能是縮短旅行時間，降低燃油、燃?xì)獾饶茉聪暮蜏p少廢氣排放，使交通

擁擠狀況得到改善，并能充分了解目標(biāo)源停車場的泊位占有情況。右圖是PGIS的結(jié)構(gòu)簡圖和日本橫濱市一個停車誘導(dǎo)系統(tǒng)的顯示標(biāo)志牌。第七十六頁，共95頁。第七十七頁，共95頁。第七十八頁，共95頁。4.2.7先進(jìn)的旅行者信息系統(tǒng)案例1.TravLink

TravLink是明尼蘇達(dá)向?qū)е牵∕innesotaGuidestar）項目的一部分，它實施期為三年，通過一個12英里長的I-394通道（明尼泊利斯附近）來實現(xiàn)ATIS和APTS。I-394是新建設(shè)的一條高速公路，在它的所有交叉口都安裝了匝道儀，有高級的攝像機(jī)監(jiān)視，還有一條供公交車輛和多人共乘車輛用的高乘載率（HOV）專用車道和一個包含park-and-ride場所和公交車輛服務(wù)的擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)。

TravLink項目包括：·

實施一個I-394上運(yùn)行的公交車輛的計算機(jī)輔助調(diào)度和自動車輛定位（CAD/AVL）系統(tǒng)。明尼泊利斯公共交通運(yùn)營部門（MCTO）將定位信息用于車隊管理。得到的好處包括更好的實時性能和更快的事故管理響應(yīng)?！?/p>

實施一個先進(jìn)的旅行者信息系統(tǒng)（ATIS）網(wǎng)絡(luò)，此網(wǎng)絡(luò)由一個通過個人計算機(jī)及圖文終端提供的在線電子服務(wù)系統(tǒng)，許多智能信息亭，電子信息板和視頻顯示監(jiān)視器組成。該ATIS提供來自AVL的實時狀態(tài)信息、其它靜態(tài)公共交通信息（包括公共汽車時刻表和出行計劃信息）、以及交通條件實時信息（如事故和道路建設(shè)工事）。

第七十九頁，共95頁。

TravLink運(yùn)營測試從1994年秋天到1995年年末。它的目的是更好地了解實施這樣一個系統(tǒng)的需求，評價系統(tǒng)對旅行者的影響，檢驗像TravLink這樣一個系統(tǒng)在區(qū)域運(yùn)輸管理活動中的作用。特別地，主要目的是測試公共交通信息的質(zhì)量和可利用性的改善能否對個體從單人駕駛出行轉(zhuǎn)向利用公共交通出行產(chǎn)生積極影響。另外，TravLink有能力改善公共交通服務(wù)的質(zhì)量和安全，TravLink應(yīng)該給通勤者提供全方位的選擇，能使他們了解更多的旅行方式和旅行時間的選擇信息。

TravLink是第一個吸引公共——私人部門合作參與的革新性項目。一些公共部門和私人公司共同投資和共享利益。公共部門包括聯(lián)邦運(yùn)輸部、聯(lián)邦公路管理局和聯(lián)邦公共交通管理局、明尼蘇達(dá)州運(yùn)輸部，明尼泊利斯市委員會和MCTO。私人公司包括西屋公司、3M公司、USWEST、摩托羅拉和Etak。

第八十頁，共95頁。該項目的主要調(diào)查結(jié)果可歸納如下：·

TravLink在線服務(wù)系統(tǒng)顯著地影響了旅行者對公共交通服務(wù)的質(zhì)量的感知。認(rèn)為公共汽車服務(wù)是方便的公共汽車乘用者所占百分比從63%增加到76%。更引人注意的是，認(rèn)為公共汽車服務(wù)方便的那些自己驅(qū)車的人所占百分比從46%增加到58%。該系統(tǒng)改善了所有用戶對公共交通及其相關(guān)服務(wù)的認(rèn)識。從而增加了用戶更換旅行方式，在公交車和私家車之間做選擇的意識?！?/p>

一些旅行者樂意為獲得某種信息服務(wù)付款。自己驅(qū)車上班的人樂意為獲取交通延遲信息付費(fèi)的比例相對最高，樂意為獲得天氣信息付費(fèi)的比例其次。公共汽車乘用者也比較樂意為獲取公共汽車狀態(tài)信息付費(fèi)。總之，旅行者對此類系統(tǒng)獲得信息的多樣性、信息的可靠性和獲取信息的方便性抱有很高的期望。

第八十一頁，共95頁。2.車輛信息通信系統(tǒng)（VICS）

VICS是日本的一個實時交通信息提供系統(tǒng)，它是與車載路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)的潛在的大市場密切結(jié)合進(jìn)行部署的，是日本人引以為自豪的ITS最成功之作。VICS中心是一個公共／私人的協(xié)作部門，在1995年7月1日投入使用，在1996年12月開始提供信息服務(wù)。VICS的服務(wù)分三個階段擴(kuò)展到全國，一個階段為期7年。到2000年，VICS將遍設(shè)全日本的主要城市。

VICS使用一FM多頻廣播系統(tǒng)及微波和紅外線信號的路側(cè)發(fā)射器（信標(biāo)），向駕駛員提供包括旅行時間、交通擁擠、交通控制、交通事故和建設(shè)工事等實時信

息。到1997年3月大約有2,600個微波信標(biāo)由建設(shè)省安裝在高速路側(cè)，到1996年3月10,000多個紅外線光信標(biāo)被警察廳安裝在東京、神奈川、琦玉、千葉、大阪、愛知、京都、兵庫等幾個縣市中。MPT控制著FM多頻廣播系統(tǒng)，右圖表示了VICS的系統(tǒng)概念。

第八十二頁，共95頁。第八十三頁，共95頁。由于VICS不是一項以贏利為目的的活動，購買和安裝了VICS車載機(jī)的駕駛員可免費(fèi)獲得以下數(shù)據(jù)：

·

擁擠信息（擁擠地點(diǎn)、區(qū)間）；·

交通障礙信息（事故、故障車、路上障礙物及路面施工）；·

停車場信息（停車場、高速路上的服務(wù)區(qū)、停車區(qū)的空、滿）；·

旅行時間信息（高速路上主要地點(diǎn)間的所要旅行時間）；·

交通管制信息（禁行、限速、車道限制等臨時性交通管制及其原因）。

VICS中心財政主要來源是向VICS車載單元的購買者征收附加技術(shù)費(fèi)：每一臺地圖顯示類型的車載單元為2,000日元，簡單圖形表示類型為1,000元，文本類型為500日元。關(guān)于VICS的費(fèi)用和效益，日本專家進(jìn)行了20年服務(wù)期的估計。不計提高安全性、保護(hù)環(huán)境和其它如擴(kuò)大內(nèi)需、促進(jìn)技術(shù)發(fā)展等社會效益，僅節(jié)省時間和燃油的經(jīng)濟(jì)效益就是7.7兆日元，是投入的6.4倍。

第八十四頁，共95頁。第八十五頁，共95頁。3.動態(tài)路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)（DRGS）

DRGS是日本新交通管理系統(tǒng)（UTMS）體系結(jié)構(gòu)內(nèi)的五個子系統(tǒng)之一，是由日本通用交通管理協(xié)會和東京都警察廳開創(chuàng)的，它將成為世界上第一個投入實際運(yùn)行的中心型動態(tài)車載路徑誘導(dǎo)系統(tǒng)。（1）DRGS的研究、開發(fā)計劃

到目前為止，DRGS已進(jìn)行了一系列的演示試驗。1994年，為期一年的UTMS試驗，主要目的是驗證DRGS的可行性以及收集檢測器之間的行駛時間數(shù)據(jù)，試驗在橫濱進(jìn)行，總共安裝了200根紅外線信號標(biāo)桿，包括出租車、郵車及警車在內(nèi)的500輛車參與試驗，并且于VNIS’94國際會議期間向來自世界的600多名代表演示。1995年11月的ITS’95國際會議在橫濱舉行，參觀UTMS的評估試驗是會議的一項重要活動。第八十六頁，共95頁。

DRGS的發(fā)展計劃包括3個階段：

第1階段（1995-1997年）1996年3月，在東京或神奈川縣建立4km2的試驗區(qū)，約有200條路段可供使用。在試驗區(qū)內(nèi)建造帶有雙向紅外線通信功能的交互式DRGS，屆時對DRGS的功能和性能進(jìn)行全面驗證，其重點(diǎn)在于路徑誘導(dǎo)信息的實時提供問題。試驗盡量在接近實際的情況下進(jìn)行，試驗車輛可以自由行駛，駕駛員不斷從交通控制中心獲得路徑誘導(dǎo)信息。這階段，DRGS的發(fā)展只限于東京、大阪、名古屋3大城市。日本警察廳計劃在1997年以前能提供當(dāng)前行駛時間信息和將優(yōu)化路徑誘導(dǎo)的系統(tǒng)投入實際運(yùn)行。

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第2階段（1998-2000年）DRGS向每一車輛提供優(yōu)化路徑誘導(dǎo)信息，但還無法保證所有車輛運(yùn)行效果的總體最優(yōu)。DRGS在其他大城市開始發(fā)展，車載單元逐漸普及。

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第3階段（2001年以后）DRGS向所