1、第二章智能交通系統(tǒng)的基本原理，第一節(jié)數(shù)據(jù)獲取原理基于道路數(shù)據(jù)源(加感線圈、遠(yuǎn)程微波雷達(dá)監(jiān)測(cè)、圖片處理視頻監(jiān)控)化學(xué)基，車輛數(shù)據(jù)源(車輛識(shí)別AVI、浮動(dòng)車)的車輛定位信息(車輛定位技術(shù)AVL:4種技術(shù)) 第二節(jié)數(shù)據(jù)傳輸原理第三節(jié)信息利用和信息控制原理第二節(jié)智能交通系統(tǒng)中的信息傳輸原理、現(xiàn)代數(shù)字通訊技術(shù)簡(jiǎn)介現(xiàn)代數(shù)字電信系統(tǒng)是指以數(shù)字技術(shù)為中心構(gòu)成的各種現(xiàn)代電信系統(tǒng)，包括數(shù)字導(dǎo)光纖維電信系統(tǒng)、數(shù)字衛(wèi)星通信系統(tǒng)、數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)、數(shù)字微波通信系統(tǒng)等。 所謂(1)存儲(chǔ)容易，(計(jì)算機(jī))處理容易，(2)交換和傳輸容易，(3)多路通信的構(gòu)成容易，(4)數(shù)字網(wǎng)的構(gòu)成容易，(5)機(jī)器的小型化、小型化容易，(6)抗

2、擾度強(qiáng)的光纖通訊技術(shù)，是指為了達(dá)到通訊的目的而利用光纖。 用于光通訊的載波位于電磁頻譜的近紅外區(qū)域中，頻率非常高(10141015Hz )，所以通訊容量非常大。 目前，光纖通訊新技術(shù)不斷出現(xiàn)，如頻分多路復(fù)用系統(tǒng)、光放大器、相干光通訊、光孤子通訊的發(fā)展，顯示出了光纖通訊技術(shù)的強(qiáng)大生活力和廣泛應(yīng)用前景。 光纖通訊技術(shù)、光纖通信系統(tǒng)的基本構(gòu)成數(shù)碼光纖通信系統(tǒng)的分塊圖如下圖所示。 由光發(fā)送機(jī)、光纖、光接收機(jī)組成。 光纖通訊技術(shù)、光纖通訊特點(diǎn)： (1)通訊容量大；(2)傳遞損失低，通訊距離長(zhǎng)；(3)不受電磁干擾，通訊質(zhì)量高，適應(yīng)力強(qiáng)；(4)體積小，輕量，易于施工和維護(hù)；(5)主要產(chǎn)品材料SiO2源豐富，

3、潛在廉價(jià)缺點(diǎn)：光/光光變換部分必要光難以直接擴(kuò)大電力傳輸困難彎曲半徑不能過小需要高度的切斷連接技術(shù)分支耦合不方便。 光纖通訊技術(shù)、光纖通訊的應(yīng)用長(zhǎng)距離干線網(wǎng)和站間中繼網(wǎng)得到了普遍的應(yīng)用，如光纖在公共通訊網(wǎng)之間用作傳輸線。 在局域網(wǎng)上的應(yīng)用程序。 電纜電視干線網(wǎng)日益采用光纖傳輸系統(tǒng)。 作為危險(xiǎn)環(huán)境下的通訊線。 發(fā)電廠、化工廠、石油庫(kù)等場(chǎng)所。 應(yīng)用于網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)。 光纖通訊主要應(yīng)用于電力、公路、鐵元素道、礦山等通訊專用網(wǎng)。 衛(wèi)星通訊技術(shù)、衛(wèi)星通訊是指，將地球上的無線電通訊站之間的人造衛(wèi)星用作中繼傳輸站，實(shí)現(xiàn)多個(gè)地球站間通訊的電信系統(tǒng)稱為衛(wèi)星通信系統(tǒng)。 空間中設(shè)置的中繼轉(zhuǎn)發(fā)用人造衛(wèi)星稱為通訊衛(wèi)星。 衛(wèi)星

4、通訊技術(shù)、空分系統(tǒng)主要指通訊衛(wèi)星，一般的通訊辦公室在通訊衛(wèi)星和通訊地球站之間完成，由信源地球站、上行傳輸路徑、通信衛(wèi)星中繼器、下行傳輸路徑和接收方地球站組成。衛(wèi)星通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、衛(wèi)星通訊技術(shù)、衛(wèi)星通訊優(yōu)點(diǎn)通訊距離遠(yuǎn)，且費(fèi)用與通訊距離、地面自然條件差無關(guān)，可多址通信(共用一個(gè)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)多站多向通訊)通訊帶寬，傳輸容量大，信號(hào)傳輸質(zhì)量高，通信線路穩(wěn)定可靠地建立通信線路的靈活性， 不僅可以用于機(jī)動(dòng)性高、大型固定地球站間的遠(yuǎn)距離子線通訊，還可以在車載、提單、桌上等移動(dòng)地球站之間進(jìn)行通訊，并且還可以為個(gè)人終端提供通訊服務(wù)。 衛(wèi)星通訊不僅傳輸電話、電報(bào)、豎中指、數(shù)據(jù)等，也特別適合民間廣播的電視節(jié)目的傳輸。 衛(wèi)

5、星通訊技術(shù)，1 .需要高可信和長(zhǎng)壽命的通訊衛(wèi)星。 2 .發(fā)射和控制靜止衛(wèi)星的技術(shù)很復(fù)雜。 3 .靜止衛(wèi)星通訊有很大的信號(hào)傳輸時(shí)延和回波干擾作用。 4 .有月掩星和日凌中斷的現(xiàn)象。 有問題和缺點(diǎn)，移動(dòng)通訊的概念移動(dòng)通訊是指通訊雙方，至少一方在移動(dòng)中進(jìn)行信息的交換。這里的資訊包括資料、聲音、文字、影像、網(wǎng)絡(luò)視頻或多媒體信息。 這里雙方介紹了人與交通工具、人與機(jī)械、人與人之間的移動(dòng)通訊圖、數(shù)字移動(dòng)通訊技術(shù)、各基站收發(fā)臺(tái)具有由發(fā)射功率和天線高度確定的地理壟斷范圍，由多個(gè)壟斷范圍構(gòu)成了全系統(tǒng)的高速公路服務(wù)區(qū)，如數(shù)字移動(dòng)通訊技術(shù)、移動(dòng)電信系統(tǒng)的配置、數(shù)字移動(dòng)通訊技術(shù)， 公共移動(dòng)通訊自20世紀(jì)70年代以來，

6、公共移動(dòng)通訊在此階段與第一代移動(dòng)電信系統(tǒng)(以TACS、AMPS等模擬技術(shù)為中心)、第二代移動(dòng)電信系統(tǒng)(以全球移動(dòng)通信系統(tǒng)、IS54-DAMPS、IS95-CDMA等窄帶數(shù)字技術(shù)為中心)日益統(tǒng)一成熟的第三代移動(dòng)電信系統(tǒng)IMT-IMT 高帶寬是3G移動(dòng)電信系統(tǒng)的最直觀的標(biāo)識(shí)牌。 3G標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)能夠通訊端口相同的數(shù)據(jù)傳輸速度，該移動(dòng)多媒體業(yè)務(wù)能夠通過分別通訊端口至少2Mbps、384kbps及144kbps的傳輸速度來實(shí)現(xiàn)。專用短程通訊技術(shù)、專用短程通訊(dedicatedshortrangecommunication，簡(jiǎn)稱DSRC )，是一種可以實(shí)現(xiàn)窄范圍圖像、聲音和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確可靠雙向

7、傳輸?shù)母咝o線通訊技術(shù)，車輛和道路有機(jī)連接DSRC是長(zhǎng)距離電子標(biāo)簽系統(tǒng)無線射頻識(shí)別1998年，中國(guó)交通部智能運(yùn)輸系統(tǒng)中心建議交通部無線電管理委員會(huì)將58GHz頻帶(5.7955.815GHz :下行網(wǎng)絡(luò)鏈接500Kbps、上行網(wǎng)絡(luò)鏈接250Kbps )分配給DSRC技術(shù)領(lǐng)域。 專用短程通訊技術(shù)，車載環(huán)境無線接入網(wǎng)(WAVE )是下一代專用短程通訊(DSRC )技術(shù)，可提供高速車到車(V2V )和車到基礎(chǔ)設(shè)施/中心臺(tái)(V2I )數(shù)據(jù)傳輸，主要用于斯瑪特交通系統(tǒng)(智能運(yùn)輸系統(tǒng))、車輛安全服務(wù)、車互聯(lián)網(wǎng)訪問。 WAVE系統(tǒng)在5.8505.925 GHz下運(yùn)行，并且采用OFDM傳輸技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)627

8、Mbit/s的信息傳輸速度。 在WAVE系統(tǒng)中，一個(gè)RSU可以復(fù)蓋周圍1000英尺。 WAVE系統(tǒng)基于IEEE 802.11p連接協(xié)議，目前仍在積極開發(fā)中。專用短距離通訊技術(shù)、DSRC架構(gòu)DSRC由車載用戶針織面料(OBU，On Board Unit )、路邊用戶針織面料(RSU，Roadside Unit )、專用短距離通訊協(xié)議和后臺(tái)計(jì)算機(jī)組成。 (1)車載用戶針織面料目前在國(guó)際上OBU的種類很多，主要區(qū)別是通訊方式和通訊頻帶不同。 主要應(yīng)用電子收費(fèi)自動(dòng)征收系統(tǒng)，OBU從最初的單張式電子標(biāo)簽發(fā)展為目前的單張式集成電路卡和電腦CPU用戶針織面料，集成電路卡保存賬戶編號(hào)、馀額、交易記錄和出入口號(hào)

9、碼等信息，電腦CPU用戶針織面料保存了所有者、車型等車輛物理參數(shù)，為OBU與RSU之間的高速數(shù)據(jù)交換提供了保障。 (2)路邊單元針織面料RSU，是安裝車道旁和車道上方的通訊和電腦設(shè)備，與OBU完成實(shí)時(shí)高速通訊，實(shí)施車輛自動(dòng)識(shí)別、特定目標(biāo)檢測(cè)和圖像捕獲等的功能，通常用機(jī)器控制支重輪、天線、捕獲系統(tǒng)、電腦系統(tǒng)和其他輔助設(shè)備等(3)專用通訊網(wǎng)絡(luò)鏈接下行網(wǎng)絡(luò)鏈接：從RSU到OBU進(jìn)行ASK調(diào)制，基于NRZI編碼方式的數(shù)據(jù)通訊率50OKbit/s。 上行網(wǎng)絡(luò)鏈接：從OBU到RSU，RSU天線總是向OBU發(fā)送5.8GHz的連續(xù)波，其中的一部分作為OBU載波，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行BPSK調(diào)制之后將其反射到RSU。 上

10、行數(shù)據(jù)本身也是BPSK調(diào)制，載波頻率為210MHz，專用短距離通訊技術(shù)、DSRC系統(tǒng)通訊方式是能動(dòng)的，在該系統(tǒng)下路況針織面料RSU和車載UE針織面料OBU上有震蕩器，能夠放射電磁波。 RSU向OBU發(fā)送詢問法信號(hào)后，OBU利用自各兒的電池能量向RSU發(fā)送數(shù)據(jù)，OBU必須利用主DSRC技術(shù)配置電池。 被動(dòng)： RSU發(fā)出電磁信號(hào)，在OBU被激活后進(jìn)入通訊狀態(tài)，以切換頻率向RSU反向發(fā)送，以被動(dòng)的DSRC技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)OBU電源配置。很多國(guó)家的通訊技術(shù)在智能交通系統(tǒng)應(yīng)用、調(diào)頻廣播通訊在智能運(yùn)輸系統(tǒng)應(yīng)用的城市在自各兒城區(qū)街道設(shè)立了以交通行業(yè)為主要服務(wù)目標(biāo)的交通廣播電視集團(tuán)，為旅客和駕駛員提供實(shí)時(shí)交通信息

11、，節(jié)約投資取得良好效果。 個(gè)性化通訊技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用，無線尋呼在智能運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用提供交通信息。 用戶可以通過各種方式(電話或網(wǎng)絡(luò))向?qū)ず糁行奶峤蛔愿鲀赫?qǐng)求，預(yù)約自各兒需要的信息，尋呼中心可以通過交通信息站點(diǎn)獲得信息，并以特定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)向用戶提供所需的交通信息。 管理關(guān)貨物運(yùn)輸信息。 公司總部可以通過廣域網(wǎng)向全國(guó)各地公司管轄的運(yùn)輸車輛提供貨物信息，合理組織公司的貨物資源，是比移動(dòng)通訊更經(jīng)濟(jì)的信息提供手段。 增值服務(wù)。 根據(jù)軟件的設(shè)計(jì)，尋呼系統(tǒng)也可能用于實(shí)現(xiàn)加油費(fèi)、自動(dòng)銷售等業(yè)務(wù)的功能。 通訊技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用，移動(dòng)通信業(yè)務(wù)在智能運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用作為信息查詢和公開的工具。 由

12、于能夠容易地實(shí)現(xiàn)與WEB網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通，因此能夠向利用者提供豐富的交通信息查詢發(fā)布服務(wù)。 用作數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂健?也可以作為道路數(shù)據(jù)收集后向交通中心的傳送路徑，也可以作為各管理中心間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送。 用作安排指揮家的手段。 由于GPRS可以同時(shí)用作語音傳輸信道和數(shù)據(jù)傳輸信道，因此可以方便地實(shí)現(xiàn)移動(dòng)(車輛駕駛員)和特羅爾中心的話務(wù)量、數(shù)據(jù)連接，并且可以完成調(diào)度中心自各兒對(duì)管轄車輛的調(diào)度命令功能，車輛、通訊技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用、DSRC在智能運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用車-路通訊主要面向非安全應(yīng)用，以ETC系統(tǒng)為代表。 這是適用于公路、橋梁、隧道的電子收費(fèi)自動(dòng)征收系統(tǒng)。 車輛通過特定的ETC通道，利用車載

13、OBU和路邊RSU的通訊，即使汽車停車和收費(fèi)者什么都不做，也可以自動(dòng)完成收費(fèi)流程。 ETC系統(tǒng)可以大幅提高高速公路通行能力、提高服務(wù)等級(jí)、極簡(jiǎn)化收費(fèi)流程、節(jié)約資金。 如右圖所示，除了比較成熟的ETC系統(tǒng)外，也可用于電子地理圖的下載和交通整理等。 路邊的RSU網(wǎng)站數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用備份與當(dāng)?shù)氐慕煌ㄐ畔⒕W(wǎng)和網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)相連，通過OBU和RSU的通訊來獲得電子地理圖和道路狀況信息等，可以選擇最合適的路線，緩和交通擁擠等。通訊技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用、DSRC在智能運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用車-車通訊方式主要用于車輛的主動(dòng)安全方面。 據(jù)世衛(wèi)組織統(tǒng)計(jì)，全球每年有超過120萬人死于交通事故，每年因交通事故造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)5

14、180億美元。 將DSRC技術(shù)應(yīng)用于交通安全領(lǐng)域，可以提高交通安全系數(shù)，降低交通事故，減少直接和非直接經(jīng)濟(jì)損失，減少地面交通網(wǎng)絡(luò)擁擠。在前車輛檢測(cè)到障礙物、交通事故等狀況的情況下，向后方發(fā)送碰撞警告消息，向后車輛警告潛在的危險(xiǎn)。 另一方面，在道路上緊急停車的車輛，向離自各兒較近的車輛發(fā)送警告信息，留心其不進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域。 車-車通訊的應(yīng)用包括轉(zhuǎn)彎速度控制、車隊(duì)管理、安全超車等。 Telematics、Telematics一詞由Telecommunication和Informatics組成，“Telematics”是一種基于無線語音、數(shù)字通訊和衛(wèi)星的GPS系統(tǒng)，用汽車進(jìn)行信息交換的技術(shù)，通過定位系

15、統(tǒng)和無線電通訊網(wǎng)， 為駕駛員和乘客提供交通信息、防緊急事態(tài)、遠(yuǎn)距離汽車診斷和網(wǎng)際網(wǎng)絡(luò)(金融交易、新聞消息、電子郵箱等)服務(wù)。 中心是通訊與信息技術(shù)相結(jié)合，并且是以汽車為主體的外部環(huán)境資源，例如信息、多媒體內(nèi)容之間的單向式或者雙向交流傳輸。車輛遠(yuǎn)程情報(bào)服務(wù)系統(tǒng)、車輛信息溝通系統(tǒng)、概念、Telematics，主要功能是衛(wèi)星定位：根據(jù)GPS和路線咨詢，進(jìn)行道路狀況的知識(shí)和路線指引。 道路救助：發(fā)生交通事故和車輛故障時(shí)，使用SOS按鈕自動(dòng)請(qǐng)求援助。 汽車防盜：通過衛(wèi)星定位提供盜竊車輛的搜索和跟蹤。 自動(dòng)防撞系統(tǒng)：用雷達(dá)探測(cè)車與車之間傘的行駛距離。 掌握車輛狀況：實(shí)現(xiàn)車輛性能的自動(dòng)檢測(cè)和維護(hù)診斷。 接收

16、個(gè)性化信息：發(fā)送和接收電子郵件和個(gè)人客制化咨詢。 接收多媒體娛樂信息：包括高音質(zhì)和高分辨率視聽設(shè)備、電子游戲機(jī)、自平衡獨(dú)輪車咨詢中心、謠言網(wǎng)絡(luò)視頻等。 Telematics的主要應(yīng)用仍集中在行駛安全和車輛維護(hù)上。Telematics、Telematics雛形：在車輛監(jiān)控系統(tǒng)中，監(jiān)視的車輛設(shè)置有車輛定位設(shè)備(AVL )，AVL設(shè)備接收GPS衛(wèi)星信號(hào)，基于GPS定位原理完成車輛自動(dòng)定位的AVL上的信號(hào)單元是調(diào)度信息的接收和車輛狀態(tài)信息的發(fā)送位置跟蹤信息和通訊信息在全球移動(dòng)通信系統(tǒng)GPRS公共網(wǎng)的短消息和語音信道中傳輸，在調(diào)度中心的監(jiān)視終端采用地理信息系統(tǒng)(GIS )技術(shù)將監(jiān)視目標(biāo)顯示在可視化電子地

17、理圖上。 通過監(jiān)視終端的顯示信息，調(diào)度中心的操作員能夠安排調(diào)度作業(yè)。 如果從通訊的角度區(qū)分Telematics、Telematics技術(shù)的發(fā)展，那么我們就可以將Telematics系統(tǒng)分成大約三代：第一代Telematics (V2Null )是一種獨(dú)立操作的系統(tǒng)，例如缺乏獨(dú)立的導(dǎo)航儀表系統(tǒng)， 只有部分無線電通訊功能的第二代電信(v2i-ve hile-to-infra structure )通過大哥大為駕駛提供應(yīng)用服務(wù)，基于GPS通訊端口駕駛車輛安全和汽車自身應(yīng)用(防盜等) 像GM公司O n S t a r、K D D I公司G-Book一樣裕隆TOBE等第三代電信(v2xd vehicle

18、-to-any ) v2v (viehicil-tro-VII cil )、v2r(viicil-tro-ru )、 V 2 P (v e h i c l e - t o -person )等無線寬帶多樣性應(yīng)用服務(wù)通訊端口行駛安全/警報(bào)，性能和故障鼎力相助的第二代遠(yuǎn)程信息處理因?yàn)橛须p向通信而需要tsp (遠(yuǎn)程信息處理手機(jī)網(wǎng)絡(luò)鎖) 引入的第三代遠(yuǎn)程信息處理引入了V 2 V和V 2 P，在實(shí)現(xiàn)更多樣的通訊的情況下，超越了TSP中央控制模式進(jìn)入了自組織網(wǎng)絡(luò)通訊。 將來很有可能會(huì)出現(xiàn)P2P (對(duì)等)通訊和Web2.0的自行車使用情況。 Telematics、GM公司的O n S t a r、Telematics、自組織網(wǎng)絡(luò)自組織網(wǎng)絡(luò)是沒有有線基礎(chǔ)設(shè)施的通訊端口的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)。 自組織