芒藝第10章

公路交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的信息技術(shù)．第一節(jié)

信息技術(shù)概述．第二節(jié)

GPS

技術(shù)．第三節(jié)

GIS

技術(shù)．第四節(jié)

智能運(yùn)輸系統(tǒng)一下一、信息與信號(hào)．信息一

存在千一切事物之中

，事物的

一

切

變

化

和

運(yùn)

動(dòng)

都

伴隨著信息的交換和傳送。是人們或機(jī)器提供的關(guān)千現(xiàn)實(shí)世界新的數(shù)據(jù)所包含的意義。．具有客觀

性、適用

性、可傳輸

性和共享性等特點(diǎn)信

息正確性1

)

客觀

性是指信息都與客觀事實(shí)相關(guān)

，這是和精度的保證。2

)

適用性是指從大量數(shù)據(jù)中收集、組織和管理有用的信息，這是由建立信 息系統(tǒng)目的所決定的。3

)

可傳輸

性是指信息可以

在系統(tǒng)內(nèi)或用戶之間以—

定形式或格式傳送和交換。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，信息的可傳輸性日益重要4

)

信息的共享性是信息可傳輸性帶來(lái)的結(jié)果

，信

息可為眾多用戶所共享。第一節(jié)信息技術(shù)概述．

信

號(hào)

一

運(yùn)載消息的光、聲、電等物理量被稱為信號(hào)。信號(hào)是時(shí)間或空間的函數(shù)，也可能是時(shí)間、空間的多元函數(shù)。一般記為f

( t

)

、f

(

X

, Y,

Z

)

及f

(

X

, Y,

Z, t

)

。信息的交換、傳送、存儲(chǔ)和提取是借助千信號(hào)來(lái)完成的。一編碼器一信道一譯碼器一信宿。．信息傳輸?shù)母鱾€(gè)環(huán)節(jié)

：信源(

1)

信源。(

2

)

編碼器。(

3

)

信道。(

4

)

譯碼器。(

5

)

信宿。rillil匾醞呻.

可第一節(jié)信息技二、現(xiàn)代通信技術(shù)．?dāng)?shù)字技術(shù)(

1)

數(shù)字通信的優(yōu)點(diǎn)＠可以構(gòu)成靈活的系統(tǒng)；＠通過(guò)導(dǎo)入糾錯(cuò)編碼等技術(shù)，改善收端特性；＠可以形成抗干擾特性優(yōu)點(diǎn)的系統(tǒng)；＠容易保密，防止竊聽(tīng)；＠可以實(shí)現(xiàn)大容量、高速度；＠

容易實(shí)現(xiàn)LSI化

，能

做到

機(jī)電

小型

化、

低

功耗化。(

2

)

編碼與調(diào)制的結(jié)合(

3

)

數(shù)字信號(hào)處理器DSP述1I0000

-

I.

可第一節(jié)信息．軟件技術(shù))

程控時(shí)分?jǐn)?shù)字交換)

分組交換．微電子技術(shù)．光子技術(shù)和光電子技術(shù))

光纖通信＠

頻帶寬，通信容量大，比微波通信容量提高10

萬(wàn)倍；＠ 傳

輸損耗低(

0.2dB

/km) ,

適用千長(zhǎng)途傳輸；＠體積小，重量輕，功耗低，可繞性強(qiáng)；＠輸入與輸出之間電隔離，抗電磁干擾；＠

無(wú)漏信號(hào)和串音

，安全可靠，保密性強(qiáng)

，抗腐t,)

光電子集成第一節(jié)微波技術(shù))

微波中繼通信)

衛(wèi)星通信衛(wèi)星通信與其它通信方式相比，有以

下

特點(diǎn) ：＠衛(wèi)星通信覆蓋面大，通信距離遠(yuǎn)。＠組網(wǎng)靈活，便千多址聯(lián)接。＠通信容量大，衛(wèi)星通信工作在微波頻段，可用頻帶寬

(

500M

Hz

以上）。再加上采用頻分多址

(

FDM

A

)和時(shí)分多址

(

TOMA

)

等接入方式

，可使

衛(wèi)星通信 容量達(dá)到上萬(wàn)條話路。 rillil匾醞＠通信質(zhì)量好，可靠性高。 呻＠經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益顯著。.

可三、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.

局部網(wǎng)絡(luò)技術(shù)計(jì)符機(jī)局部網(wǎng)通信線路控制信息化輸?shù)膿Э跈C(jī)計(jì)算機(jī)和智能型外圍設(shè)備網(wǎng)絡(luò)眢理軟件及應(yīng)用軟件應(yīng)川層衣不層會(huì)話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈接層物珅層計(jì)符

機(jī)A計(jì)t

H

JL

B一下2.

計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)概念：將不同地理位置，具有獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)、終端及其附屬設(shè)備，用通信鏈路連接起來(lái)，配備相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)軟件，以實(shí)現(xiàn)通信過(guò)程中的資源共享的通信系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)的基本組成

：由

若干擁有計(jì)算資源的節(jié)點(diǎn)，以及經(jīng)由一組傳輸鏈路可供通信的節(jié)點(diǎn)交換計(jì)算機(jī)組成。3、網(wǎng)絡(luò)資源與功能

：?提供（遠(yuǎn)程）資源共享；＠提供進(jìn)程間的通信；＠利用備份和冗余提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性；＠提供處理功能的分配；＠為地理上的分布式系統(tǒng)提供集中控制；＠提供主處理機(jī)、有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)資源及傳輸設(shè)備等的集中管和分配，．＠提供不同設(shè)備和軟件的菲容性；＠為網(wǎng)絡(luò)用戶以最低成本提供最佳性能1I0000

-

I.

可一下4、網(wǎng)絡(luò)的分類) 線路交換型) 信息交換型5、網(wǎng)絡(luò)的硬件設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及通信軟件1

) 硬件設(shè)備：計(jì)算 機(jī)通信網(wǎng) 絡(luò)的 硬件設(shè)備— 般包括以 下幾個(gè)方面：?計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（中心）在計(jì)算機(jī)中心配置的是聯(lián)機(jī)系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)主機(jī)，另外還配備外圍設(shè)備。＠終端終端是設(shè)在遠(yuǎn)程用戶處的設(shè)備，—般為微型機(jī)，是聯(lián)機(jī)系統(tǒng)與用戶聯(lián)系最重要的工具。＠通信控制裝置計(jì)算機(jī)中的通信控制裝置和遠(yuǎn)程戶終端控制裝置均稱為通信控制裝置。＠通信設(shè)備通信設(shè)備的關(guān)鍵部件包括調(diào)制解調(diào)器MODEM ) 和

通信線路（傳輸媒質(zhì)，。第一節(jié)2

)

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及軟件數(shù)據(jù)終端設(shè)備

DTEA數(shù)拊終端設(shè)備

DTE

B川戶級(jí)協(xié)議服務(wù)級(jí)協(xié)議功能級(jí)協(xié)議仕輸級(jí)協(xié)議通估網(wǎng)（物理線路）4、地球空間信息技術(shù)第二節(jié)一、GPS

技術(shù)簡(jiǎn)介1.

GP

S

的特點(diǎn)GPS

是Na

vig

a

t

io

n

Satellite

Timing

and RangingGlobal

Positioning System (NAVSTAR

GPS

)

的簡(jiǎn)稱，它是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無(wú)線電測(cè)時(shí)定位、導(dǎo)航系統(tǒng)。GPS

技術(shù)的特點(diǎn)(

1

)

觀測(cè)簡(jiǎn)便(

2

)

定位精度(

3

)

經(jīng)濟(jì)效益高rillil匾醞呻.

可2、GPS

的基本組成：

包括GPS

衛(wèi)星星座（空間部分

）、地面監(jiān)控系統(tǒng)（地面控制部分）和GPS

信號(hào)接收機(jī)（用戶設(shè)備部分

）三大部分(1) GPS

工作衛(wèi)星及其星座

，GPS

衛(wèi)星的作用

如下

：1 )向

廣大用戶連續(xù) 不

斷地發(fā) 送導(dǎo) 航定 位

信號(hào)（ 簡(jiǎn)

稱為GPS

信號(hào)

），井用導(dǎo)航電文報(bào)告自己的現(xiàn)勢(shì)位置以及其它在軌衛(wèi)星的概略位置。2

)

在飛越注入站上空時(shí)

，接收由

地面注

入站

用

S

波段 (

1

0

c

m

波段

）發(fā)送到衛(wèi)星的導(dǎo)航電文和其它有關(guān)信息

，井通過(guò)

GPS

信號(hào)形成電文

，適時(shí)地發(fā)送給廣大用戶。3

)

接收

地面主控站

通過(guò)注

入站發(fā)

送到衛(wèi)星的

調(diào)度

命令。

例如

，適時(shí)

地改正運(yùn)行偏差，或者啟用備用時(shí)鐘等。(

2

)

地面監(jiān)控系統(tǒng)

：由

1

3

個(gè)注個(gè)主控 站、 入站和(3) GPS

信號(hào)接收機(jī)

：

1 )

靜態(tài)定 位 ；

2 )

動(dòng)態(tài)定5 個(gè)監(jiān)測(cè) 站組成。位來(lái)根據(jù)GPS信號(hào)的不同用途

，GPS信號(hào)接收器類型可分為

：導(dǎo)

航型、 測(cè)地型、 守

時(shí)型1I0000

-

I.

可三、GPS

定位原理簡(jiǎn)介1.G

PS

靜態(tài)定位原理(

1)

偽距法定位(

2

)

載波相位測(cè)量G

PS

動(dòng)態(tài)定位原理(

1)

單點(diǎn)動(dòng)態(tài)定位(

2

)

實(shí)時(shí)差分動(dòng)態(tài)定位G

PS衛(wèi)星定位誤差與精度提高(

1)

與衛(wèi)星有關(guān)的誤差1

)

衛(wèi)星星歷誤差)

衛(wèi)星鐘的鐘誤差)

相對(duì)論效應(yīng)rillil匾醞呻.

可第二節(jié)

GPS(

2 )

與信號(hào)

傳播有關(guān)的

誤差)

電

離層折

射)

對(duì)流層折射)

多路徑誤差(

3

)

與接收機(jī)有關(guān)的誤差)

接收機(jī)鐘的誤差)

接收機(jī)的位置誤差(4) SA

技術(shù)引起的人為誤差所謂SA

(Selective

Availa

b

ilit

y

)

技術(shù)，簡(jiǎn)言之

，是一

種導(dǎo)

致非

特許

用戶

(

u

na

ut

ho

riz

e

duse

r

)

不能獲得高精度實(shí)時(shí)定位的方法。實(shí)施SA技術(shù)的目

的在千防

止敵方對(duì)GPS信號(hào)

作精密導(dǎo)

航定位的電子干擾。rillil匾醞呻.

可削弱這些誤差所造成的影響的主要方法有

：( 1 ) 建

立誤差改正模型(

2

)

求差法(

3

)

選擇較好的硬件和較好的觀測(cè)條件上述方法也可結(jié)合使用

，例如采用大氣傳播延遲改正模型進(jìn)行改正，再用求差法來(lái)消除無(wú)法用模型改正卻具有相關(guān)性的那些殘余誤差。rillil匾醞呻.

可第二節(jié)三、GPS

在交通運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用汽車自動(dòng)定位導(dǎo)航系統(tǒng)主要有5種

，即自

動(dòng)系統(tǒng)、顧問(wèn)導(dǎo)航系統(tǒng)、庫(kù)存系統(tǒng)、車輛管理系統(tǒng)、便攜式系統(tǒng)。(

1

)

利用G

PS

實(shí)現(xiàn)的車輛導(dǎo)航系統(tǒng)

：

車輛導(dǎo)航系統(tǒng)功能如下

：3 ) 行

車路線設(shè)1 ) 查

詢2 ) 跟蹤 車輛位 置計(jì)4 ) 行

車路線導(dǎo) 航米2

)

利用GPS

實(shí)現(xiàn)的車輛運(yùn)營(yíng)管理系統(tǒng)

：功能

如下1

)

查詢與跟蹤2

)

指揮調(diào)度3

)

應(yīng)急一·、

飛｀1I0000

-

I.

可第三節(jié) GI幻支術(shù)一、GIS

技術(shù)簡(jiǎn)介GIS

是Ge

o

gra hical

information

syste

ms

的罵廳。

它墾采氣存儲(chǔ)處理分析和再顯地球表面空間及非空間女，居的信息伎樂(lè)。GIS

組成：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)地理數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)用人員與組織機(jī)構(gòu)。地理信息系統(tǒng)的功能格式化、轉(zhuǎn)換、概分為以下5

類10

種

：＠

采集、檢驗(yàn)與編輯；＠化；?存儲(chǔ)與組織；＠分析；?顯示。(

1

)

地理信息系統(tǒng)的基本功能)

數(shù)據(jù)采集、檢驗(yàn)與編輯)

數(shù)據(jù)格式化、轉(zhuǎn)換、概化)

數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與組織)

查詢、檢索，統(tǒng)計(jì)、計(jì)算功能)

空間分析功能)

顯示(

2

)

空間分析與模型分析功能rillil匾醞呻.

可第三節(jié)

GIS

技術(shù)二、GIS

在交通運(yùn)輸系統(tǒng)中應(yīng)用(

1

)

數(shù)據(jù)庫(kù)的建立1

)

腰性數(shù)據(jù)要求考慮以下騰性

：＠路段的幾何 特征 ；＠交通 狀況；＠路段建設(shè)清況；＠道路收費(fèi)清況；＠信號(hào)控制裝置的設(shè)置；＠交通事故狀況；＠檢測(cè)裝置的類型與分布；＠通訊設(shè)施等。2

)

設(shè)計(jì)的交通地圖數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)遵循以下原則

：圖

形結(jié)構(gòu)和 拓?fù)?關(guān)系簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)冗余度小，圖形刷新速度快，有良好的圖形剪裁功能。(

2 )

系統(tǒng)

功能定

位、

預(yù)

測(cè)和

分析1

)

交

通運(yùn)

輸網(wǎng)

絡(luò)規(guī)

劃2

)

事故的3

)

車輛誘導(dǎo)4

)

道路設(shè)施的管理rillil匾醞呻.

可第四節(jié)智能運(yùn)輸系統(tǒng)概念

：

智能

運(yùn)輸系統(tǒng)(inte

lligenttransportation

system

,

簡(jiǎn)稱ITS

)I 是

將

先進(jìn)化、道路管理效率化、協(xié)助公交車輛運(yùn)營(yíng)、商用車效率化、協(xié)助行人、協(xié)助緊急車輛運(yùn)營(yíng)等功能。的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)、電子控制技術(shù)、傳感器技術(shù)以及計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等有效地綜合運(yùn)用千整個(gè)運(yùn)輸體系，從而建立起一種在范圍內(nèi)全方位發(fā)揮作用的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的運(yùn)輸綜合管理系統(tǒng)特征

：

“智能 系統(tǒng) ”是智能 交通運(yùn)輸系統(tǒng)區(qū) 別

千傳統(tǒng)的運(yùn)輸系統(tǒng)的最重要的特征基本的功能主要有

：

發(fā)

揮先

進(jìn)的導(dǎo)航系統(tǒng)的功能

，自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)的功能，協(xié)助安全駕駛、交通管理優(yōu)

rillil匾醞呻.

可(

1

)

智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)同行(

2

)

智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)在我國(guó)發(fā)展要邊吸收邊創(chuàng)新(

3

)

要因地制宜采用“適用技術(shù)”

，走適合我國(guó)特點(diǎn)的發(fā)展道路(

4

)

加強(qiáng)軟科學(xué)特別是基礎(chǔ)理論研究

包括交通流理論、混合交通流理論、交通管理規(guī)劃、交通法規(guī)以及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范研究，注重交通應(yīng)用基礎(chǔ)理論研究與探索。(

5

)

智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)

展要走社會(huì)化道路(

6

)

公安部門(mén)在我國(guó)信息化建設(shè)和智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)發(fā)

展中擔(dān)負(fù)著重要任務(wù)(

7

)

積極開(kāi)展與各國(guó)政府和企業(yè)的合作

，包括技

術(shù)交

流、

合作研究、人才培訓(xùn)等第四節(jié)一、交通信息系統(tǒng),1.

系統(tǒng)組成景 交通信息系統(tǒng)由車輛導(dǎo)航輔助系統(tǒng)（或便攜式導(dǎo)航輔助系統(tǒng)）、交通信息中心、通信網(wǎng)絡(luò)3大功能單元所組成2.

系統(tǒng)服務(wù)功能(

1

)

提供出發(fā)前的出行信息(

2

)

提供與目的地相關(guān)信息(

3

)

提供公交信息(

4

)

提供在途交通與道路狀況信息(

5

)

提供行駛路線導(dǎo)航信息rillil匾醞呻.

可父通控制中心信息采集系統(tǒng)信息傳輸系統(tǒng)信息提供系統(tǒng)＿、交通管理系統(tǒng)2.

系統(tǒng)功能(

1

)

信息提供。能通過(guò)各種信息提供系統(tǒng)，向

出

行者提供信息服務(wù)，幫助出行者計(jì)劃行程及出行時(shí)間，避免延誤。(

2

)

交通控制。對(duì)高速公路和道路網(wǎng)進(jìn)行綜合的自適應(yīng)控制，優(yōu)先考慮公眾安全、公共交通或其它高乘載率的車輛，減少個(gè)人獨(dú)自驅(qū)車出行的數(shù)量，并提供更多可供選擇的出行方式，根據(jù)實(shí)時(shí)交通運(yùn)輸信息，確定車輛與行人通行在路網(wǎng)上的最佳分配。(

3

)

交通事故管理。該服務(wù)可幫助運(yùn)輸部門(mén)和管理人員預(yù)測(cè)交通或道路狀況，從而采取相應(yīng)的預(yù)防措施，避免潛在隱患的發(fā)生或使其影響降至最小。系統(tǒng)還可迅速檢測(cè)事故的產(chǎn)生并立即提出相應(yīng)的交通控制措施，通過(guò)車載設(shè)備、可變情報(bào)板或路側(cè)廣播提供管理信息。二-:;爺嗯晶掃(

4

)

排放測(cè)試與污染防治。排放測(cè)試與污染防治服務(wù)采用先進(jìn)的汽車排放測(cè)試系統(tǒng)，確定有關(guān)的環(huán)?！盁狳c(diǎn)”

，并在空氣質(zhì)量敏感地區(qū)采取道路改線，或?qū)M(jìn)入該敏感地區(qū)的公路入口加以控制等措施。(

5

)

應(yīng)急管理。

應(yīng)急管理

可以提高對(duì)交通突發(fā)事件（

事故或?yàn)?zāi)

害

）的報(bào)告和響應(yīng)能力，改善應(yīng)急響應(yīng)資源配置，它包括緊急通告與應(yīng)急車輛管理。(

6

)

自動(dòng)收費(fèi)。自動(dòng)收費(fèi)是為了提高收費(fèi)站通行能力

，使駕

駛

人員不停車，不用現(xiàn)金進(jìn)行自動(dòng)付帳，堵塞收費(fèi)漏洞，同時(shí)通過(guò)收費(fèi)站可以收集大量交通數(shù)據(jù)，并提供給交通控制中心。(

7

)

道路養(yǎng)護(hù)管理。為保持安全、通暢、舒適的道路行車環(huán)境

，提高服務(wù)水平，系統(tǒng)可對(duì)路面狀況作出正確判斷，并對(duì)相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)作業(yè)提供工作計(jì)劃和實(shí)施方案。在發(fā)生災(zāi)害時(shí)系統(tǒng)收集相關(guān)信息，并指導(dǎo)相應(yīng)的恢復(fù)工作。(

8

)

特種車輛通行管理。

特種車輛的管理用來(lái)保障

路面結(jié)構(gòu)

正常使用，避免事故發(fā)生。3.

系統(tǒng)作用作為一個(gè)交通信息中心

，應(yīng)

用地理 信

息系統(tǒng)

(

GIS

)

收集 采摸存儲(chǔ)并提供有關(guān)道路網(wǎng)絡(luò)、土地利用及歷史數(shù)據(jù)，并且管理、不斷更新這些數(shù)據(jù)和交通模型。這個(gè)系統(tǒng)可以擴(kuò)展成一個(gè)面向社會(huì)和公眾的交通信息發(fā)布中心，通過(guò)交通廣播、因特網(wǎng)進(jìn)行交通信息發(fā)布。作為—個(gè)交通規(guī)劃中心收集、統(tǒng)計(jì)分析交通需求方面的數(shù)據(jù)，建立和維護(hù)交通需求模型。分析和比較各新建或改建交通設(shè)施的規(guī)劃方案和控制、管理措施對(duì)整體交通的影響，給政府部門(mén)和決策人員對(duì)交通設(shè)施的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行方案的比較提供科學(xué)依據(jù)。作為一個(gè)顯示匯報(bào)中心，給決策者提供動(dòng)態(tài)的、形象逼真的和反映實(shí)際的交通流與交通設(shè)施、交通管理和交通控制間的動(dòng)態(tài)關(guān)系及相互影響的直觀演示，使決策者對(duì)交通規(guī)劃措施的實(shí)施作出正確的決策作為—個(gè)交通研究中心和交通工程的實(shí)驗(yàn)基地，為交通工程理論的發(fā)展和交通模型的開(kāi)發(fā)提供實(shí)驗(yàn)環(huán)境和手段，給交通科學(xué)的研究提供實(shí)際的數(shù)據(jù)資料。＿—、車輛系統(tǒng)一個(gè)完整的車輛系統(tǒng)是由一系列車一

路通信系統(tǒng)，與車一車通信系統(tǒng)所組成。它實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是通過(guò)這2種通信方式，在各種清況下所得的

清報(bào)。車輛系統(tǒng)由同軸電纜、磁性標(biāo)記、磁性傳感器、測(cè)距傳感器CCD

攝像機(jī)、天線與處理系統(tǒng)等。車輛系統(tǒng)的核心功能