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智能交通技术论文样例十一篇

时间:2022-09-13 14:03:02

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智能交通技术论文

篇1

残疾人的就业与生存问题,越来越引起党和政府以及社会各界的高度关注,出台了一系列帮扶残疾人的政策与措施,残疾人就业比例逐年增加,但智力残疾儿童的就业却是不容乐观。我认为造成这一现象的原因有:

一、传统观念

在人们的意识里智残儿童就是什么都不会做的废人。孩子除了上学一回家就被关在家里,弄给他吃,侍候他穿。智残孩子走向社会成为另类,人们用鄙夷的目光看,父母不愿随他外出,怕人瞧不起,丢人现眼。绝大部分家长都抱无希望放弃的思想态度,即使有精力也只会放在医疗上,而不会花精力去教育和培养。学校大部分无智残职业教育课程,根本谈不上技能培训。老师缺乏职业意识,职业能力的培养。老师们认为,保证智残儿童的安全,让他们学会生活自理就已经不错了。大家都认为对智障儿童进行职业教育是浪费时间和精力的,以致学生毕业后无岗位可适合,无法融入正常社会,常常由家里养着。

二、学校方面

目前是每个县区办一所特教学校,招收聋哑与智障儿童,规模不算大,各校靠政府拨款维持正常运转,没有余力增添职业技术教育必需的实验实训设备,职教资源匮乏。按照师生比例,每所学校仅只能配备语文、数学、厨师、值班人员等教育教学专任教师,对于外聘技术人员进行多个职业培训却无能为力。每个学校,每个班级学生的年龄跨度大,更为严重的是,因为生源问题各校管理各自为政,缺乏一个协调的机构,使得各校之间专业设置不合理甚至交叉重复,流于形势,恶性竞争。

三、社会因素

智残儿童对外就业最大困难就是对外联络环节。我国为提供扶持残疾人就业的单位企业实行了许多优惠政策,并在税收等方面有明确的优惠措施,但大部分企业和单位宁愿捐款捐物献爱心做慈善事业,却不愿接纳落实残疾人,特别是智障儿童。政府对扶弱助残出台了优惠政策,但在具体操作方面并没有提及。智障儿童在工作中发生了不愉快的事情,在关爱残疾人的社会中,企业和企业领导会被推到风口浪尖之上。企业及企业领导怕担也担不起这样的舆论及经济风险。

据统计中国有1300多万残障人士,其中有600多万是正在接受教育的,有70%以上属中、轻度智障。扬州、上海、杭州等几座大城市均对智残儿童中的中、轻度智障儿童进行过职业培训,并且就业率达70%以上。实践证明,智障儿童是可塑造的。经过培训和学习同样可以自食其力。成为现实社会中正常的劳动者。

(一)家庭重视

家庭是孩子的第一课堂,作为残疾孩子的亲人应不离不弃,应充满信心地接纳残疾孩子。家长不能鄙视、冷漠,对孩子的小小的进步应放大它,鼓励他。作为家长应多带孩子走出家门,走向社会,让他们多与人接触,多听人交谈,多观察事物,使他们的耳、口、眼、鼻、手、脑都活跃起来,这样可以使他们的大脑更兴奋,四肢更协调。例如经常带孩子逛超市,上游乐园玩耍等等,开阔视野,放松心情,开发智力。在家里抓好每一次可训练的机会,指导孩子的行为、习惯。例如:怎样摆放碗筷,怎样上厕所,认识家用电器,会称呼亲人。家长还应放下自卑的包袱,主动多与学校联系,向老师说说孩子的特点与进步,了解在校的情况,学习康复训练知识,对学校的教育教学提出意见和建议。家长自己也应摆好心态,不能急于求成,不能有攀比心理,记录下每一个活动,每一点进步,给孩子多鼓励,多表扬,多支持,多帮助。

(二)学校培训

《培智学校义务教育课程设置实验方案》的颁布,在课程开发上明确了国家课程校本使用的校本的课程开发的原则,在课程导向方面强调了功能性和社会参与性。以人为本,尊重生命是当代社会的突出特征。关注智残学生就业能力的培养,让残疾学生尽快融入社会,既是新课程改革的主旨和素质教能的要义,更是社会发展的应有品格。学校应改革语文、数学、体美单一的课堂教学模式,结合学校的实际,地区的特色和学生的状况构建具有地方特色的课程设置体系和课程内容。课程的设置应以生活化、有意义为教学原则,从学生本体生活逐步延伸至家庭、学校、社区生活。课程设置时应根据智残疾儿童的生理与心理特点,多层次,小步子的循序渐进地进行,低年级阶段应注重文化教育和生活自理课为主,强化康复训练;中年级以文化教育为主,康复训练课,劳动训练课,基本的生活劳动技能;高年级以文化教育,增加劳动技术教育,掌握技能,为了使学生能稳定的工作,一定的技能是必要的,良好的行为养成,职业素养应具备,所以学生进校门就要长期地对他们进行行为养成,劳动观念,职业素养方面的强化训练。

上海、扬州等城市成功的职业教育给了我们启示,但我们不能一拥而止,鹦鹉学舌地照搬,而应根据当地的实际情况设置课程。其实有相当一部分特教学校设置在县城,随着建立生态城市,绿色城市等一系列口号的提出,城市绿化,苗圃等不断走进人们的生活,园艺可成为智残学生就业的一个渠道,掌握浇灌、修剪、清扫等简单的工序。县级特教学校还有大部分学生来自广阔的农村,智障学生也有一定的模仿能力。来自农村对农作物从播种到收获的过程,以及牲畜家禽的喂养方法有直观印象。我们何不利用农村的丰富资源培养学生的治虫、种菜、施肥、除草、喂食等简单的种植技能,使他们成为新时期的合格农民。

篇2

智能交通系统(intelligent transport systems,ITS)是将先进的信息技术、数据通讯传输

技术、电子控制技术、计算机技术及智能车辆技术等综合运用于交通运输管理体系,通过对交通信息的实时采集、传输和处理,借助各种科技手段和设备,对各种交通情况进行协调和处理,建立起一种实时、准确、高效的综合运输管理体系,从而使交通设施得以充分利用,提高交通效率和安全,最终使交通运输服务和管理智能化,实现交通运输的集约式发展[1]。

ITS通过提升传统交通系统的信息化、智能

化、集成化和网络化程度,保障人、车、路与环境之间的相互交流,进而提高交通系统的效率、机动性、安全性、可达性、经济性,从而达到保护环境,降低能耗的作用。经过10多年的应用和实践,智能交通系统已经成为国际公认解决现有交通问题的重要途径,越来越受到国内外政府、专家、学者等的重视和广泛应用。

1 中国智能交通协会的成立

智能交通系统是一项系统工程,需要各有关

政府部门、产业界以及科研机构的推动和协调配合。按照美洲地区、欧洲和非洲地区、亚太地区划分,分别由美国智能交通协会(ITS America)、欧洲智能交通协会(ERTICO-ITS Europe)和日本智能交通协会(ITS Japan)负责世界智能交通大会的协调组织工作[2],同时引领着智能交通行业的发展,这也是国际上最早成立智能交通协会的三大国际组织。为促进智能交通技术及产业的发展,世界发达国家相继成立了智能交通协会,各国智能交通协会也是智能交通世界大会理事会的成员,代表本国出席各种国际技术交流活动。我国的台湾省和香港特别行政区也分别成立了各自的地区智能交通协会,并积极参加各种国际活动[2]。

我国智能交通的发展主要由多个政府部门联

合推动,为更好地协调全国智能交通工作,根据各部门的意见和建议,2000年由科技部牵头,会同原国家计委、原经贸委、公安部、原交通部、铁道部等10多个部委,联合成立了全国智能交通系统协调指导小组,2005年随着政府机构的改革,协调指导小组进行了调整,增加了财政部、原建设部、原民航总局和总后勤部4个新成员单位。“十五”

期间,协调指导小组成员单位在推动我国智能交通系统规划和建设中发挥了重要的作用。

鉴于协调指导小组是由政府部门组成的临时

机构,开展工作缺乏系统性和连续性,特别是在国际会议和交流合作方面有诸多不便,为更好地协调全国智能交通工作,我国交通主管部门多次建议希望由科技部牵头,在“全国智能交通系统协调指导小组”的基础上,成立中国智能交通协会,适应智能交通发展趋势,推动相关技术标准的研究和制定,加强国际交流与合作。为此,成立了由科技部、公安部、原建设部、原交通部、铁道部、原民航总局等交通行业主管部门有关负责人组成的中国智能交通学会筹备工作组。

2007年3月,科技部向民政部正式提出申请成立“中国智能交通协会”。2007年11月,民政部批复同意科技部正式开展协会筹备工作。2008年5月14日,由科技部、公安部、住房和城乡建设部、交通运输部等共同发起,经民政部批准,中国智能交通协会在北京正式成立。

中国智能交通协会的成立不仅是中国智能交

通发展的里程碑,更是中国智能交通事业在依靠创新机制更好更快发展的新起点。近年来,中国智能交通协会组织了多次国内外重要交流活动,不断扩大影响,得到国内外同行的认可。

2 历届会议议题

中国智能交通年会自2005年举办以来,已经在北京、上海、南京等地成功举办了7届,议题始终聚焦ITS的主要领域,紧密跟随国家政策引导方向,围绕当前智能交通所面临的问题和技术发展趋势开展研讨,为国内外专家学者提供了良好的交流平台。

(1)2005年12月9日,第一届中国智能交通年会在上海召开,会议由高层论坛和学术研讨2部分组成,第一届会议共录用国内外论文165篇,参会人员300多人。会议议题涉及ITS现状和发展规划、ITS解决方案设计、交通信息采集、交通信息服务、交通行为诱导、交通智能控制、电子不停车收费、公交一卡通等内容。

(2)2006年12月20日,第二届年会在北京召开,主题为:“ITS的现状与未来”。重点围绕ITS战略与政策、智能交通技术、ITS建设成果与产业发展、ITS新理论与新技术等进行了交流和研讨。此届会议规模空前,共有500余专家、学者及各界人士共聚一堂,并首次邀请了来自日本、韩国和欧洲交通协会的代表参加并做大会报告,加深了同国际智能交通协会组织的沟通和交流,扩大了年会的影响力[3-4]。

(3)2007年12月14日,第三届年会在南京召开,主题为:“智能交通让城市更畅通”。重点探讨了我国在城市智能交通领域的成果和经验,以及国外先进理念对我国智能交通发展的启示。重点围绕ITS战略与政策、城市公交智能化技术,基于ITS的道路交通管理、控制与安全技术,智能交通技术、ITS成果与产业等专题开展研讨和交流。

(4)2008年9月26日,第四届年会在青岛召开,主题为“交通安全”。主要针对智能交通发展、交通安全、交通控制、交通节能减排、智能车辆、交通出行服务等进行了广泛而深入的研讨。会议

共举办学术交流会6场,征集论文245篇,录用140篇。

(5)2009年12月11日,第五届年会在深圳召开,主题为“智能交通、新能源汽车———创造出行新方式”。代表们就智能交通、新能源汽车国家政策及发展规划、技术发展方向及趋势等进行了广泛研讨。同时,本次年会以促进智能交通、新能源汽车领域技术进步和协同发展为目标,并首次与第六届国际节能与新能源汽车创新发展论坛一并举办,为全面展示我国智能交通与新能源汽车的最新技术成果,积极推动我国智能交通和汽车先进技术的融合和协同发展提供了新的平台[5]。

(6)2011年9月6日,第六届年会在北京举办,年会首次引入了新能源的主题:“智能交通、新能源汽车———低碳绿色出行”[6]。与第五届年会一样,也同期举办了中国国际智能交通展览会和第七届国际节能与新能源汽车创新发展论坛。此届会议还表彰了对智能交通事业做出突出贡献的会员单位,旨在呼吁更多人为年会的发展献言献策,为我国智能交通事业发展贡献更多力量。同时还举行了《中国智能交通发展年鉴》(2010)仪式,这是我国正式出版的第一部智能交通年鉴。

(7)2012年9月26日,在北京举办的第七届年会,以“智能交通———感知新生活”为主题,并同期举办了中国国际智能交通展览会。大会上同时还举行了中国智能交通协会科学技术奖励基金捐赠仪式暨首届智能交通科技奖颁奖仪式,该奖项旨在推动我国智能交通行业的科技进步和创新工作,促进科技人才成长,激励利用科技力量促进行业发展。

3           中国智能交通年会的意义

智能交通年会的如期举办,为国内外专家、学

者提供了一个良好的交流平台,为政府、企业提供了一个需求和展示的平台,为解决我国城市交通面临的各种问题,推广我国智能交通的成果和应用起到了积极的促进作用,见证了中国智能交通十几年来所取得的成就,同时也开启了一扇让世界进一步了解中国的智能交通,使中国智能交通走向世界的大门。

定期举办年会是行业内政府、企业、科研院校

的共同心声,也是我国智能交通发展进程中的大势所趋,对于推动我国智能交通建设、理论知识研究以及产业良性发展有着重要的意义。同时也为我国在智能交通关键技术领域取得具有应用价值的重大成果,为智能交通系统建设和产业化发展提供技术支持,以及为促进低碳高效交通装备的战略转型,提升综合交通安全和运输效率做出了积极贡献[7]。

4 结语

我国自20世纪末开始推进和发展智能交通

系统技术以来,国家一直重视和支持智能交通的发展。从“十五”期间科技部智能交通科技攻关计划项目的实施,到“十一五”期间科技部863计划、科技支撑计划等一系列项目的部署,我国智能交通领域科技水平取得了长足的进步,科技为智能交通发展起到了良好的引领和支撑作用,奠定了我国智能交通领域的研究基础,培育形成了智能交通产业。

未来5年,将是我国智能交通系统发展的重

篇3

1 引言

随着道路拥挤的剧增,日益膨胀的道路交通越来越需要一种智能化的控制。智能交通技术是一项综合运用检测、通信、计算机、控制等现代高新技术,提高交通基础设施和运输装备的利用效率、减少交通公害的新兴技术。为了缓解经济发展带来的交通运输方面的压力,各国都加大了对智能交通系统的研究和建设的力度。

智能交通系统(Intelligent Transportation System)的概念是从70年代开始发展起来的,它是指将RFID技术、传感器技术、通信与网络等技术应用于交通运输系统,对交通信息进行加工处理,运用运筹学、人工智能和自动控制技术对交通运输进行控制和信息服务,促进车、路、人之间的互动和协同运作,最终使交通运输服务和管理智能化、安全化和高效化。

智能交通系统的主要功能体现在以下:顺畅功能:提高交通网络的通行能力,增加交通的机动性,提高运营效率;调控交通需求;安全功能:提高交通的安全水平,降低事故的可能性,防止灾后危险扩大化;环境功能:减轻堵塞,降低汽车运输对环境的影响。

2 智能交通系统的发展现状

目前,交通拥挤造成了巨大的时间浪费和经济损失,为了缓解经济发展带来的交通运输压力,世界各国都加大了对智能交通系统的研究和建设的力度。

2.1 国外发展现状

美国、日本等发达国家竞相投入大量资金和人力,进行道路交通运输智能化的研究试验。目前,美、日等发达国家在推动智能交通系统研发和试点应用的同时,从拓展产业经济视角,不断促进智能交通系统产业形成,注重国际层面竞争,大规模应用研发成果。如美国,参与智能交通系统研发公司达600多家,其中半数以上为美国大型公司,包括航空和国防工业公司。日本在四省一厅联合推动智能交通系统研发活动后,一直在加速智能交通系统实际应用进程,积极推动如车辆信息通信系统 (VICS)、电子收费系统(ETC)等应用。

2.2 国内发展现状

我国交通运输基础设施短缺,各级交通部门充分发挥“后起国”优势,通过技术引进和自主创新,一些先进技术逐渐在中国部分大城市交通部门得到应用。2000年,国家交通部、建设部、公安部联合全国各大科研院所和多家高校制定了符合我国国情的《国家智能交通系统体系框架》规定我国智能交通系统发展主要集中在不停车收费、出行者信息服务、城市交通管理、公共交通系统、智能公路系统等9个方面。此外,国家“十五”科技攻关重大专项“智能交通系统关键技术开发和示范工程”确定了包括杭州、深圳、上海、北京、广州等在内的国内10个示范城市。

3 城市市智能交通建设的方案设计

3.1 智能交通系统方案需求分析

根据城市社会经济、交通运输领域的发展现状,其智能交通系统建设目标与经济发展相适应,与环境发展相协调,以提高人流与物流的移动效率。从基础信息采集、信息融合以及信息三个方面来说,具体包括:

⑴建成覆盖全市的多方式交通信息采集系统。在全城范围覆盖内,采用地埋式线圈、红外线探测、雷达探测等定点,微波、视频检测,浮动车采集技术以及今后基于移动终端的动态采集技术进行信息采集。只有强大的信息采集系统,才能进一步实现公用信息平台的建立和完善,实现信息处理的功能,将大量的基础数据提炼成有用的信息,并最终提升到知识层面和应用层面,满足智能交通系统各个层面的需求。

⑵完善城市交通信息共享平台,准确的融合所有信息。利用多媒体电子的空间基础信息,逐步完善城市智能交通公用信息平台,它是与外部环境之间进行信息交换的重要通道;是信息汇集的中心和信息交换的枢纽,对各子系统起到支撑作用。各个信息系统的完整性确保了信息传播交换的顺畅,对提升城市交通运行效率和服务水平具有举足轻重的作用。

⑶建成多层次、多手段的交通信息体系,实现全市范围内交通信息诱导服务,提高出行效率。

3.2 智能交通系统体系构架

智能交通系统体系框架吸收了国外发达国家和地区智能交通系统体系框架的经验和成果,并结合中国交通特点,道路交通实际状况,确定了适合中国发展的智能交通系统体系框架,如图4.1所示,该框架中将整个智能交通系统按照信息的流动和存在形式分为三层:信息基础设施、公用信息平台和应用服务。体系框架中的主体是信息基础设施、公用信息平台、交通仿真和应用服务。其资金、体制、人力和技术等保障措施也是框架不可缺少的部分。

3.3 智能交通系统功能分解

智能交通系统所包含的的功能很多,主要的功能发挥先进的导航系统作用、自动收费、协助安全驾驶、交通管理优化、道路管理效率化、协助公交车辆运营、商用车效率化、协助行人、协助紧急运营等,如图4.2所示。

不同国家和地区道路交通现状不同,对于智能交通系统 功能的具体选择和运用上也有所不同,2004年1月,我国智能交通系统体系框架的修订工作在国家智能交通系统工程技术研究中心的组织下开始进行,主要涉及到用户服务、逻辑框架、物理框架及应用系统。

3.4 智能交通系统实施设计

智能交通系统是一个复杂的巨系统,内容庞大、结构复杂、技术含量高,需要多个领域、多个部门的长期合作,其研发、建设、管理均需充足的资金支持。因此,在实施过程中,必须制定一个总体策略,分阶段实施。具体表现为以下几个方面:

⑴根据交通发展现状,确定智能交通系统 的技术研究重点、应用建设重点、产品开发和产业化以及标准化方面。

⑵综合运用现有数字化公用平台,建立起能够支持智能交通发展的技术支撑体系;确定各相关部门工作内容,并进行全市范围内的普及应用;在已有的交通设施产品的基础上,开发出具有完全自主知识产权的各类交通信息采集、检测设备,车载装置、手持移动终端等,并实现批量化生产,逐步形成交通信息服务产业。

⑶继续加强对智能交通系统的建设与发展,使郑州市智能交通进入大规模服务应用期,不断扩展新的系统和功能来满足公众对智能交通系统的需求。

4 结束语

由于智能交通系统的发展日新月异,作用领域的范畴需要不断的更新。对于针对推动城市智能交通系统建设的发展所提出的一系列的设计方案应进行长期坚持不懈的探索。随着整个城市的建设,国家经济的不断发展,建设重点都会发生变化。因此,要想一次规划,终身受用是不现实的,也是不可能实现的,要全面考虑各种影响因素的综合模式还需进一步研究

另外,智能交通系统建设方案的规划相对来说还比较片面,在具体实施的过程中有一定的难度,虽然已有相应的很多城市建设可以借鉴,具体应用时难以确定。因此,还需进一步展开理论和实验研究。

[参考文献]

[1]冯晓,陈思龙.改善城市道路机动车排放污染的智能交通手段[J].交通运输工程学报,2002(2).

[2]陈荣波.智能交通系统理论的研究与实现[D].长春市:吉林大学,2004.

篇4

他是交通运输部公路科学研究院总工程师,也是我国智能交通的领路人。20世纪90年代,当马车还在与拖拉机抢路时,他便开始介入当时世界上最前沿的智能交通研发和应用。谈起智能交通未来的发展,王笑京总是充满期待,“在‘互联网+’的条件下,车车的互联,车和路的互联,车和人的互联,会给我们创造出更美好的生活和更美好的产业”。

前沿观点:“互联网+”是一个平台

今年两会上,国务院总理在政府工作报告中提出“互联网+”行动计划,迅速掀起一波热潮。实际上,互联网发展和应用的这20多年来,很多行业和领域已经发生了深刻的变革。对于交通运输业来说,车载导航、高速公路不停车收费、智能手机上的交通出行服务和交通信息服务等,都是信息技术与交通技术融合的结晶。

在当天的圆桌论坛上,作为智能交通的领军人物,王笑京畅谈了自己所经历的交通与互联网融合的20多年。

通俗来说,“互联网+”就是“互联网+各个传统行业”,利用信息通信技术以及互联网平台,让互联网与传统行业进行深度融合,创造新的发展生态。王笑京告诉记者,“自动驾驶也好,车路协同也好,初始的设定都是在网络环境下的。作为智能交通来说,‘互联网+’这个词是新鲜的,但是基于无线网络环境的智能交通技术开发却一直在做”。

王笑京提到,2014年,我们看到了各种车联网系统的层出不穷,像阿里巴巴和上汽集团联合打造的YunOS以及近期百度推出的Carlife系统。这些系统其功能的核心大多以地图为依托,为用户提供路线规划、地点查询、路程估算,帮助用户避开拥堵,并且更新地图数据。除此之外,还可以实现停车位查询、停车定位记录、超速预警、实时路况、人机对话系统等功能。车联网不仅仅对交通科技产生巨大影响,更是影响到了社会、市场、民生等方方面面。

“从历史上看,原来的互联网解决的是信息交换问题。‘互联网+’是把互联网技术更多地与实体经济和制造领域结合。”王笑京解释道,自媒体发展以后,社会层级结构产生了重大变化,对社会管理影响较大。“但是当互联网与制造业和运输业紧密结合时,人们的安全问题就与互联网有着密不可分的关系。例如,现在民航和高铁运行也是在网络环境下,如果网络出现了什么问题或遭到黑客攻击,其风险和安全问题就极其严峻。在无线网络环境下行驶的智能汽车和自动驾驶汽车也会遇到同样的风险,如果黑客控制了汽车或者网络出现问题,这些汽车会怎样?”

在他看来,“互联网+”是互联网思维的进一步实践成果,它代表一种先进的生产力,推动经济形态不断地发生演变,从而带动社会经济实体的生命力,为改革、发展、创新提供广阔的网络平台。互联网与生产制造结合后,美国提出了“工业互联网”,德国提出了“工业4.0”,而我国则提出了“中国制造2025”,这些均描绘了制造业的未来愿景。“尽管这些提法不同,但有一点相同之处,即互联网将人的需求端和制造端连接起来。互联网这个技术加入到工业制造里面,是想把互联网这个工具运用到所有的生产和与生产相关的环节中,而且要进入到具有使能功能的器具里头。”

“互联网+”不仅仅是互联网移动了、泛在了、应用于某个传统行业了,更加入了无所不在的计算、数据、知识,造就了无所不在的创新,推动了以用户创新、开放创新、大众创新、协同创新为特点的知识社会的形成,改变了我们的生产、工作、生活方式,也引领了创新驱动发展的“新常态”。

2014年11月,国务院总理出席首届世界互联网大会时指出,互联网是大众创业、万众创新的新工具。王笑京对此有着自己的看法,“大众创业、万众创新,是把‘互联网+’当做一个端口或一个平台,并不是让大家都去做网络上的事,而是要用好互联网这个工具和环境,如在中关村创业的人们,很多都是与新兴领域和先进生产制造有关系的。无论是‘互联网+’,还是‘中国制造2025’,实际上是希望我们在实体经济当中创造一片新的天地。当然这里缺少不了互联网,更缺少不了其他工业技术、农业技术和交通技术”。他继续说道,“‘互联网+’不能替代这些基础性的东西,这是一个结合的问题,它要用这个新技术提高劳动生产率,提高安全性以及提高产品的品质。它是一个工具,绝不是这个有了,就什么都有了”。

从头说起:“不能走传统发展的老路”

1995年秋,当王笑京着手建立一个智能交通研究中心时,产业界和学术界多数持观望态度,工程界更是怀疑,他们认为,中国的基础设施刚刚进入发展期,当务之急是建设交通基础设施,按照中国的发展速度,发展智能交通至少是30年后的事情。20年后,人们正享受着智能交通带来的福利,这一切有力地证明了王笑京当初的决定是正确的。“在既有的基础设施上再建智能交通设施是发达国家头痛的事,我们可以利用后发优势,在建设基础设施的同时就安排必要的智能交通设施建设,况且我们不可能等一切都发展好了再来解决交通服务问题”,王笑京对记者说。

20世纪90年代中期,发达国家兴起应用通信和信息技术改进交通管理与服务,1994年,国际交通和信息界专家将这一新的交通发展形式正式命名为智能交通系统(ITS)。同年10月,第一届智能交通世界大会在法国巴黎召开。当时王笑京敏锐地意识到,伴随大规模集成电路、计算机、移动通信和卫星定位的飞速发展,信息技术必将在交通运输领域扮演越来越重要的角色,甚至改变整个行业。因此1995年开始,有着通信和信息技术专业背景、又在交通科技领域工作的王笑京在国家和单位的支持下开始组织中国的智能交通研究,他准确把握国际技术前沿,提出了我国未来道路交通智能化发展的方向,率先领衔研究确定了中国ITS体系框架和发展战略,形成了我国ITS理论技术体系。王笑京坦言,“发展智能交通不是我一个人的决定,它凝聚着交通行业专家的集体智慧,尤其是老一辈科学家敏锐的战略眼光”。

如今,回顾过去20年来走过的道路,王笑京感概万分,“当时,我们面临的不仅仅是条件简陋,还有很多人的不理解与质疑。但我们团队对国内外发展趋势进行了深入分析,得出结论:我们已经进入信息时代,我们管理和服务一定要考虑信息化带来的变化,因此中国智能交通一定不会与发达国家走一样的路径,即基础设施完善以后再配建智能交通系统,这样的发展道路不适合中国国情,也不利于实现中国科学技术水平与世界齐头并进,后来的发展证实了我们的判断”。

正视现实:我国ITS与世界的距离

近年来,随着移动互联网的普及和跨界交叉融合,智能交通服务已经融入社会生产和人民生活的方方面面,有力支撑了中国规模庞大的交通运输基础设施网络运行、大规模人口出行和节日迁徙,以及大规模的贸易运输和货物流转,并已成为推动交通运输行业转型升级和新型产业发展的重要推动力。

尽管我国智能交通已经取得较大的发展,在王笑京看来,其与国际水平还存在一些差距,“总体来说,我国的智能交通与国外至少相差10多年。即使到了2020年,还会有5年的差距,只能说某些项比较接近。对于科学技术,还是要实事求是地来看,要正视我们的现实,我们不能盲目乐观,也不能盲目悲观”。

智能交通的发展离不开人才的储备,王笑京告诉记者,现在面临的最大问题是能够跨学科的人才十分稀缺。“第一,你要懂交通;第二,你要对汽车有所了解;第三,通信和信息技术是必须精通的。”

针对人才的困境,有人主张建立智能交通专业。但王笑京认为,智能交通本身不是一个学科,“按照现在的教育体系,智能交通目前还处于多个学科的交叉领域,还不具备成为一个独立学科的条件,如果硬要建立学科和专业,就必须建立这个专业的理论体系和主干课程体系,而不是简单的把两个不同学科和课程放在一个框里面”。相较而言,国外的方法更值得我们借鉴,王笑京向记者介绍,“国外学科之间的交流比我们做得好一些,他们的合作与考核机制、思维习惯与我们都不一样,这对于我们来说,需要一个过程”。

近年来,我们在科技成果评价上经常见到达到国际先进水平、达到国际领先水平的字样,但现实的应用和产业却不是这样,这与我国科研业绩考核多年来存在的系统性和深层次问题有关,成为困扰科研院所老生常谈的难题。

前不久,国务院总理在中科院物理研究所考察时强调,一个国家需要一批甘于寂寞、枯坐冷板凳、投身高精尖的大科学家。王笑京认为,“这里所说的‘坐冷板凳’,绝不是说几年下来什么成果也没有,总会有所进展。一个大的研究团队,如何选对方向?10年没进展是不可能的,如果是在应用科学领域,那就更不可能没成果了”。在王笑京看来,“坐冷板凳”只是一个形容,“如果你在课题的支撑下,不断地进步,不断有新成果和应用,这就很好,不能总想让领导和社会关注。当然,没有人关注,不代表你没做工作,不要想一夜之间突然成名,总之就是不要急功近利”。

专家简介

王笑京,现任交通运输部公路科学研究院总工程师、交通运输部专家委员会委员、国家智能交通系统(ITS)工程技术研究中心主任。兼任全国智能交通系统专家咨询委员会主任委员、中国智能交通协会副理事长、中国智能交通产业联盟理事长、中国电动汽车百人会理事会成员。

同时,他还是博士生导师,国家有突出贡献的中青年专家,享受政府特殊津贴,国家“百千万人才工程”第一层次人选。有《智能交通系统体系框架原理与应用》等6部专著、译著,发表学术论文50余篇。科研成果分别获国家科技进步二等奖1项,交通部科技进步一等奖2项,中国公路学会科学技术奖特等奖1项、一等奖1项、二等奖4项。

王笑京是中国智能交通领域的著名学者,长期在科技一线工作,为智能交通系统的理论和应用奠定了基础。领导建设了中国第一个国家智能运输系统中心实验室,主持完成“中国智能运输系统体系框架”“中国智能交通系统标准体系”“中国智能交通系统发展战略”等,推动了中国交通控制与管理、电子不停车收费、交通信息服务等方面的技术进步和产业化进程。

除了专注于智能交通科技事业,王笑京对智能交通产业发展也极为关注,2013年9月他推动政府、学术界、产业界成立中国智能交通产业联盟,至今已拥有140余家涉及汽车、通信、信息服务、安全、系统集成及硬件开发等多个技术领域的国内外会员单位。在王笑京的带领下,联盟目前开展了联盟标准制定工作,组建联盟测试实验平台群,组织成员单位申报国家各类重点项目,组织各类中外技术培训及交流活动,联盟知识产权规划等相关工作。

篇5

中图分类号:E91 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 14-0026-01

一、前言

随着社会的进步,汽车成为人们出行必不可少的交通工具,车辆堵塞、交通事故等问题也日益显现。汽车数量的快速增长造成了公共交通效率低下、交通事故频发。建立起现代化的智能交通系统便被提到日程上来。智能车辆(Intelligent Vehicles, IV)作为智能交通系统(Intelligent Transportation Systems,ITS)的重要组成部分,也是系统的运行主体,能够提高驾驶安全性,大幅改善公路交通效率,降低能源消耗量,由于众多优点,该技术的研究日益受到国内外相关机构的关注。

智能交通系统能够有效缓解交通压力,合理调配公共交通资源和道路资源。基于机器传感技术和控制技术,驾驶系统采用信息传输技术和计算机视觉技术监测道路路面、交通标志、其他车辆、行人以及交通事故等道路环境状况,有效保证智能车辆在各种路况下的安全行驶,并能对一些异常状况进行及时处理。在过去的10多年里,相关技术取得了很大的进步,有些国家已经成功开发了一些基于视觉的道路识别和跟踪系统。其中,具有代表性的系统有:LOIS系统、GOLD系统、RALPH系统、SCARF 系统和ALVINN系统等。从这些先进技术的应用便可看出,感知外部环境模块是智能车辆的核心技术。

二、环境感知传感器在智能车辆上的应用现状

智能车辆在道路上畅行离不开相应的传感技术,其中最重要的是道路环境感知模块,该模块将先进的通讯技术、信息传感技术、计算机控制技术结合起来系统利用。智能车辆系统主要有环境感知模块、分析模块、控制模块等部分组成。环境感知传感系统主要由机器视觉识别系统、雷达系统、超声波传感器和红外线传感器组成。

(一)机器视觉识别系统

机器视觉识别系统是指智能车辆利用CCD等成像元件从不同角度全方位拍摄车外环境,根据搜集到的视觉信息,识别近距离内的车辆、行人、交通标志等。机器视觉也有其弱点,容易受到环境的影响,在能见度较低时效果不理想,因此,在传感器类别中属于被动型。与雷达系统相比较,视觉识别系统价格低廉,一辆车上可以安装多处,监测范围更大,搜集道路信息更为全面,通过对其所得的图像进行处理可以识别、检测周围路况,这些也是主动型传感器无法替代的。所以越来越多的人对利用机器视觉感知车辆行驶环境产生很大的兴趣,该系统在现实生活中随处可见,普及率最高,机器视觉在智能车辆研究领域得到广泛的应用, 成为最受欢迎的传感器之一。

(二)雷达系统

雷达系统是一种主动型传感器,利用微电磁波探测目标距离、速度、方位等。雷达不需要复杂的设计与繁复的计算。雷达系统的使用不受光线、天气等因素干扰,无论是白天还是黑夜,晴天或者下雨,雷达系统都能够正常运转。由于雷达是靠电磁波反射原理来工作的,这会导致相近的不同雷达间电磁波相互干扰而影响工作效能。但是,瑕不掩瑜,由于雷达在准确提供远距离的车辆和障碍物信息方面有着得天独厚的优势,因此在车辆的防碰撞系统中有着广阔的应用前景。

(三)超声波传感器

顾名思义,超声波传感器是指利用超声波为检测方法的传感器。使用超声波探测得来的的数据处理简单、快速,超声波传感器可以发射定向长生波,能够在较小范围内检测到物置。这种技术在医学应用上比较广泛和成熟。汽车工业上的利用首见于在欧洲销售的的BMW 车上的超声波停车装置。这种系统利用一片单片机进行控制,超声波遇到障碍反射回传后,根据传感器探测距离发出不同的提示音。

(四)红外线传感器

红外线传感器是利用红外线来进行测量工作的传感器,技术更加先进。红外线传感器不受黑暗、风、沙、雨、雪、雾的阻挡,环境适应性好,且功耗低。这些特点使它远超其他传感器。与超声波传感器相比,反应速度更快,探测范围更广,由于其探测视角小,方向性和测量精度有所提高。与机器视觉结合使用,红外线传感器可以增强机器视觉识别的可靠性,使黑夜如同白昼,因此常被用于智能汽车中的夜视系统中。

三、多传感器的综合利用

在复杂的路况环境下,单一传感器都有其局限性,仅仅安装单一传感器难以提供路况环境的全面描述,因此设计智能车辆必须配置多种传感器。例如夜间行驶时红外线传感器是必不可少的;而停车、倒车时主要使用超声波、雷达探测周边障碍物的远近;机器视觉除日常应用外与其他传感器结合起来可以使得智能车辆驾驶安全性更加可靠。

随着计算机信息技术、通信技术、控制技术和电子技术的进步,智能车辆技术研究中多传感器信息融合技术的应用取得了许多令人振奋的成果。如车载系统互联技术、欧洲的Peugeo系统、美国的IVHS系统等。Tsai-Hong Hong等利用激光传感器采集图像获得车辆前方的距离信息,在正常的路况环境下,采用彩色摄像机与激光传感器联合感知道路表面和定位道路边界。这些技术经过不断改进,相信在不久的将来引起汽车工业的革命。

四、结语

在智能车辆的环境感知模块技术研究中,传感器是智能车辆控制系统的关键。如何使传感器技术更好的应用到汽车行业上来,未来将成为传感器技术研究领域的一个发展方向。

整合各种类型的传感器技术,使其为智能车辆提供更加真实可靠的路况环境信息,对智能汽车技术的发展来说是至关重要的。由于实际的应用环境所得到信息大多数都是不确定信息,传感器回馈信息融合还原真实路况还有很大的困难。

纵观全球,我国的智能车辆研究工作还处于起步阶段,同欧美日等相比还很落后。但随着我国社会经济的发展,汽车保有量不断膨胀,严峻的交通现状迫使我们把发展智能交通尽早提到日程上来,只要我们勇于创新,结合我国具体国情,不断进行深入、细致的研究,我国智能化交通必能早日实现。

篇6

中图分类号:G642.0;U491 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)41-0087-03

引言

随着社会的不断进步与发展,交通运输业得到了很好的发展,无论是从人们的日常生活还是整个国家发展的角度上来看,交通运输这个行业都扮演着日益重要的角色。可以说,构建一个安全、便捷、高效、经济的交通运输体系,已经成为一个国家能否实现又好又快发展的先决条件。

与大多数其他的行业发展轨迹类似,交通运输业的发展也是紧跟着时展的步伐,融入了各个时期最顶尖的科学技术。从最初的狭义的仅仅针对于人的交通,到人、车、路的结合,再到海陆空三位一体的全方位立体式的交通运输布局,交通运输不断的向前发展。当下的交通行业正在进行一场新的科技变革--智能化,这个全新的概念,正在逐步渗透进交通运输的各个方面。毫无疑问,智能化将是21世纪交通运输行业的发展方向,全面实现智能化将是所有交通人都为之努力奋斗的目标。正是在这样的背景之下,《智能交通运输系统》这个学科应运而生,并且很快就成为了各大高校以及研究所的研究热点。

北京航空航天大学作为国家重点的985、211高等院校,自然就该时刻把握住前沿的科学技术发展方向,而交通科学与工程学院作为北航专业于交通运输行业的院系,对于交通运输智能化的研究也自然也就责无旁贷了。《智能交通运输系统》这门课的开设也正是学院推崇智能交通的一个举措,是学院紧跟科学前沿,大力发展智能交通研究的一个缩影。

只是随着教学的深入,《智能交通运输系统》这门课的一些问题也逐渐暴露了出来,作为一门涉及了车辆、交通、运输、道路、通信、控制等多学科交叉的课程,它的特点可概括为“概念多、理论多、内容多、无法理论联系实际”,而由于国内的对于智能交通的研究起步相对较晚,各方面的技术与理论研究都不是很成熟,国内已有教材往往无法反映该领域国外发展的最新进展,且宏观研究介绍偏多,实用案例偏少,使学生无法直观的对课本内容进行理解。而在考核方式上,很多时候都过于单一,很多学生没有真正理解智能交通系统的核心。因此,传统的教学内容和教学手段以及考核方式已无法满足《智能交通运输系统》的教学要求,有必要对《智能交通运输系统》课程进行一次全方面的梳理。

“物竞天择,适者生存”,如果人总以固定不变的思维去思考不断变化的事物,是不适合生存在这个瞬息万变的社会的。高等教育的国际化是世界高等教育发展的三大趋势之一,其中最典型的例子就是美国,作为一个移民国家,国际化是美国研究生教育的一个显著特点,也是其研究生教育成功的关键因素。作为本方案的两大亮点,案例式教学以及学科国际化,具有很强的时代特征,有针对性地解决了如今的教学中脱离实际、无法与国际接轨的问题,符合智能交通运输系统的课程特点。

为此,本文从教材课件、教学方式、考核模式3方面入手,提出综合案例式教学以及国际化教学的课程改革方案。

一、智能交通教材及课件改革

前文提到,由于我国对于智能交通的研究起步要比国外晚,所以如果继续采用原有的国内的教材会导致教学内容与国际研究成果脱轨,这对于一门新兴的学科来说,影响是巨大的。所以,在原有的教材之外,应该不定期的给学生印发最新的关于智能交通运输系统的研究成果,与课本相互配合,让学生在学习基本知识的同时也能时刻把握住该行业最新的前进方向,激发学生探索知识的热情。

同时,由于智能交通运输系统是一个综合的平台,融合了很多当下最前沿的科学技术以及新的概念,这些是这门课的重点与难点所在。因此,在教学中,需要强调交通大数据、车联网及人工智能等先进技术及概念在智能交通系统中的地位以及作用,同时在日常的教学中可以常穿插这些新技术实际运用的视频资料,让学生能够对这些新技术新概念有一个更加直观的认识,有利于教学的开展。

除此之外,为了使学生能更加准确的对国外的研究成果进行学习,课程中应该加大英语教学的比重,采用全英文的PPT对课程进行讲授,同时在讲课中穿插口语,加强学生对各个专业术语的熟悉程度,实现双语教学,这无论是对于学生英语水平的提高还是课程的深入开展都有很大的好处。

二、教学方式的改革

完整的智能交通运输系统,由很多不同的模块组成,涵盖了大量的软硬件设施,而实现智能化的关键就在于对产生的海量的数据的收集、处理以及分析。传统的教学模式中,仅仅从宏观的角度对整个数据处理过程进行概括性的介绍,学生很难真正理解智能化的含义,教学显得过于机械化,降低了学生的求知欲望,教学效果大打折扣。因此,对于教学方式的改革就变得很有必要。

首先,教学内容不要仅仅拘泥于课本,可以采用已经结题或者正在进行的一些项目为例,结合课本的知识进行案例式教学,这是整个课程改革最为核心的部分。每堂课上,根据显示案例,让学生自己发现问题,讨论问题,直到最终解决问题,充分发挥学生的自主能动性。这样就弥补了课本上教学事例不足的缺陷,通过实例加深了学生对于很多基本概念以及技术应用的理解,实现了理论与实际的结合。案例式教学的整个教学流程如图1所示。

其次,作为一门工程性质的学科,《智能交通运输系统》更加强调的是学生的动手能力,而实验教学就是提高学生动手能力最好的方式。在平时的教学中插入实验课,让学生对一些软件进行学习,例如R语言、Java、TransCAD等,可以让他们亲身体会到很多数据的具体处理流程,有利于他们更容易的理解智能交通的内涵。

最后,在教学中可以充分利用学校的地缘优势,定期组织学生到各个与智能交通相关的单位以及企业进行参观学习,让学生在实践中学习,对比课堂知识与实践运用的共同点与差异,激发学生的学习以及研究热情。

三、优化课程考核模式

考核模式是检验学生对于课程掌握程度的重要手段,能否因地制宜地选择考核模式是课程能否成功开展的重要环节。

《智能交通运输系统》是一门新兴的大融合的学科,无论是教学内容还是教学方式都和以往的传统学科存在着很大的区别。而在考核模式上,传统的仅仅依托最终考试的考核模式对于这门学科是不适用的。首先是因为《智能交通运输系统》所涉及的知识面太广,它本身就是一门涉及多门学科的课程,如果仅仅依靠考试对最终的成绩进行评定,这会造成题目的跨度过大,题目的深度也不好把握,而若是主要针对于基本概念的考核的话,又不利于学生对智能交通的深层次的理解。其次,传统的考试方式很容易使学生死记硬背知识,带来的结果往往是“分数高,理解少”,不利于学生对于知识的掌握。而对于另外一种依托论文的考核模式,由于目前的网络检索很发达,容易造成抄袭的现象,使课程考核往往流于形式。因此,针对《智能交通运输系统》这门课的特点,尤其是增加了案例式教学内容后,对考核模式进行优化变得非常有必要。

在充分考虑了该门课程的特点之后,我们决定采取开放式课程设计形式,在传统考试的基础上,加上课堂展示以及课堂互动评分两部分,这样在考察了学生对于基础知识的掌握的情况下还能考察他们对于所学知识的应用水平,最大程度地提高了学生的自主能动性。具体的方案为:首先,在平时的案例教学中,老师根据同学对于所提问题给出的答案的正确与否以及讨论问题时的课堂参与程度给出相应的课堂分数;其次,最终的课堂展示,其实这也算是案例式教学的一种特殊的体现形式,教师把通用数据(如交通事故数据,交通流量数据)发放给学生,不对题目作过多的要求,学生可以自由发挥,运用所学的知识去完成一个小型的项目,例如利用统计方法找出事故成因,或预测交通拥堵,在项目完成时,每名学生都要通过做英文汇报的形式在课堂上展示其研究成果,并由老师及其他学生针对所作项目进行提问,指出其优缺点,并共同进行打分;最后,在课堂展示完成之后,再针对智能交通的一些重点知识点以及概念进行考试,题目形式可以相对开放自由,学生可以结合自己对于智能交通的理解以及所学的知识进行作答。最终的考核分数由以上几项综合评定,而其中的课堂展示的部分将是所有考核的重中之重。这样的开放式的课程设计模式不仅可以增强学生的学习积极性,使学生能将理论知识应用于实践,同时还可以培养学生的团队合作精神,提高学生专业英语能力。

四、结语

《智能交通运输系统》是一门综合性的工程性质的学科,传统的教学模式并不完全适用,结合课程的自身特点以及交通运输专业学生的知识结构特点对课程的教学模式进行改革是非常有必要的。基于此,本文提出了从智能交通教材及课件的改革、教学方式改革、优化课程考核模式3个方面着手的改革思路,其中的重点就在于提升课程的国际化水平以及大力实施案例式教学,在把握住整体知识架构的基础上,紧跟国际智能交通的发展潮流,充分将理论知识与实践相结合,最大程度发挥了学生的学习和思考问题的自主性与积极性,取得的教学效果符合预期。

参考文献:

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Making a Case-based and International-oriented Reform in an Lntelligent Transport Systems Course

MA Xiao-lei

篇7

中图分类号:TP39 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)09(a)-0012-02

随着信息技术的高速发展,网络通信的界限也在不断扩张,1999年提出了物联网概念,其主要核心是每一个物件都可以寻址,每个物件都可以控制,每一个物件都可以通信。车联网技术作为物联网技术应用于智能交通领域的一种具体体现,同时也是一个物联网大有可为的重点领域之一。它的技术组成一般包括车辆之间的网络链路、车辆与路边通信结点之间的网络链路、路边结点之间的相互网络链路、以及上述通信节点的集合等等网络要素。

1 车联网的特点和研究内容

1.1 车联网的特点

随着国内车辆和各地公路的智能化的发展,更多的车辆和公路边的基础设施都开始安装各种数据通信设备。车联网是自组织网络的一个新的研究和应用领域,已逐渐成为无线网络以及智能交通领域热门的研究课题。车联网是一种特殊的自组织移动网络,除了具备普通物联网的特点与问题,也有着自己的特点和问题:

(1)高动态特性:车联网当中的网络结点以车辆为主,车辆位置变化较快,导致拓扑变化更频繁、链路存活的周期更短。

(2)网络管理:由于网络管理面较广,需要适当的路由算法来解决节点定位和地址自动分配等问题。

(3)噪声:车联网环境中的车辆之间的通信受到的干扰因素很多,其中包括天气状况、马路边各种构造的建筑物、道路情况、车辆移动速度等。

(4)不可靠的网络链路和间歇的网络连接: 由于车辆高速运动原因,AdHoc网络中的链路连接也是动态多变的。

1.2 研究内容

该论文研究主要内容分以下三部分:

(1)介绍车联网技术的基本架构原理,对其基于移动互联的工作流程、动态车辆寻址定位等技术进行了分析,分析讨论该论文的关健技术。

(2)探讨车联网环境中的结点问题,提出了基于车载终端识别和地图匹配的简单交通状态判别算法。

(3)讨论车联网技术的广泛应用,车联网是一种全新的概念,目前还在继续研究还探讨 ,其具有广阔的应用前景和商业价值,会为社会的进步做出很大贡献。

2 车联网的关健技术

2.1 车联网技术的寻址

IP协议是当今因特网的核心协议,随着Internet技术的飞速发展,IPv4技术已日渐成熟,然而IPv4协议技术也在随着网络应用的多样化而面临着许多难以解决的问题:IPv4地址空间即将耗尽、移动性差和配置复杂等特性。IPv6技术的提出能很好的解决上述问题。移动IPv6技术随着IPv6技术的不断研究而得到快速发展,移动互联网已成为未来互联网络的发展方向之一。

由于车联网是高速动态的移动网络,在研究的过程中必然要用到移动IP协议技术。移动IP是一种网络层的移动解决方案,具有可扩展性、可靠性和安全性并能使节点在切换链路时仍能保持正在进行中的通信。移动IP提供了一种路由机制,使移动节点可以一个永久的IP地址连接到任何变化的链路上。

2.2 车联网中存在的结点

首先给大家介绍一种系统―网络化物理系统(CPS),其在国际上是一种利用计算技术监测和控制物理设备行为的深入嵌入式系统。CPS目前是当今国内外研究的一种热点技术,涉及网络技术、通信技术、和单片机等等各种学科,CPS结点就是物联网中必要的一部分 。根据车联网技术的具体使用环境和服务的需求,需要在车联网当中主要通信设备主要选取有源CPS结点, 固定通信设施当中的主要设备采用互联网CPS结点。其中由于有源CPS结点的计算能力、存储能力和联网能力等方面均优于无源CPS结点。另外,有源CPS结点能够更好的支持快速移动性,具备主动感知等各种性能。互联网CPS结点除了具备有源CPS结点的基本性能外,还有网络控制和网络管理接入等功能,安全性比较高,稳定性强于有源CPS结点,所以在车联网中一般作为固定基础设施,例如电子警察、路灯等。

2.3 车联网下的交通判别算法

车联网技术所采集到的大量网络中的车辆定位数据,通过车辆终端识别技术可以对采集到的车辆各种信息进行数据的分类统计,并记录大量车辆的平均速度和速度峰值。通过地图匹配算法,对道路路网下的各个路段的交通情况分别进行判断和监控。其中地图匹配技术与车载终端识别分别保证了数据来源的针对性和正确性,是大规模路网交通状态判别实现的基础。路网中不同区域所在路段存在的差异决定要使用不同的判别方法对整个路网的交通状态进行判别。因此为了得出路网中的车辆速度峰值、车辆平均速度以及路口排队数量与当前交通状态中存在的离散型关系,利用应用最广泛的解决离散型性问题的分类预测方法――决策树学习ID3算法,对整个路网的交通状态进行判别。

ID3算法是一种贪心算法,用来构造决策树。主要解决的问题是为树的每个结点选取要测试的实例属性,D3算法起源于概念学习系统(CLS),以信息熵的下降速度为选取测试属性的标准,即在每个节点选取还尚未被用来划分的具有最高信息增益的属性作为划分标准,然后继续这个过程,直到生成的决策树能完美分类训练样例。

3 车联网的应用

在国际上,日本的VICS和美国的IVHS等系统通过道路和车辆之间建立有效的网络通信,基本已经实现了车联网。而RFID和Wi-Fi等无线技术近年来也在交通运输领域智能化管理中越来越得到了广泛应用。在未来的车联网时代,无线通信技术和传感技术是是实现车联网的关键,并且之间会是一种互补的关系,比如当车辆处在转角等传感器不能识别的盲区时,无线通信技术就会发挥作用;而当无线通信的信号丢失时,传感器又派上了用场。作为众多无线应用的典型代表,车联网时代的到来必将推动更多无线技术的应用和普及,也会再一次看到了移动宽带需求的迅猛增长。

4 结语

该文浅要探讨了车联网的概念、车联网的体系结构、车联网环境下的关键技术以及车联网能够提供的各项服务等内容,以期能够为将来车联网技术的进一步深入研究提供一些思路。与此同时也应该意识到,车联网涉及的技术学科众多,车联网的普及应用还任重道远,需要相关领域的专家学者们开展更深的研究工作,为车联网的美好将来付出更多的努力。

参考文献

篇8

前言

现代交通运输的发展方向是以智能交通(rrs)作为其首要的发展方向,世界发达国家纷纷制订相应的研究计划。欧洲在1986年就开始实施了“欧洲高效安全交通计划(PROMETHUS),其中包括政府、汽车厂商、科研机构都纷纷参与。1991年成立了欧洲道路交通通信技术实用化促进协会,推广ITS技术以及1’1’S技术在国际间的合作。日本、美国也都相继成立了与ITS技术相关的协会,以期推动ITS技术的发展。18年间,ITS技术发展飞速。这种对于智能交通(ITS })技术的研究均是将先进的车辆控制技术、先进的信息技术、数据传输技术、电子控制技术、计算机技术等综合运用于道路交通运输管理体系,使人、车、路更加协调地结合在一起,建立一种实时、准确、高效的管理体系,从而提高道路交通运艳效率。其目标是“安全高速”。智能交通(ITS)是由软件和硬件两部分组成。软件是以“先进的交通信息系统”结合“先进的交通管理系统”。而硬件是以车辆自身的外苟憾知智能系统,利用各种传感器技术作为其基础平台,结合计算机技术实现车辆的自动化。各种先进的自动化安全防护系统以及其他车辆技术为主的一些综合技术。就各种车辆智能技术及其智能交通(ITS)现今发展的软硬件技术来看,无论从其理论深度和其实际应用,都可以说达到了相当高的程度。但在“人一一车—路”这三者中对于“道路智能”的研究还停留在一个较低的水平上。所谓“道路智能”是指道路本身和附加在道路上的机电设备和其他设施,利用自动化技术及计算机技术,对行驶在其路面上的车辆进行自动控制和千涉。这种控制和干涉不依赖于车辆自身的控制能力,而是道路对车辆施加的一种外控制力。

1完善载体基础

高速公路是实现“道路智能”的最佳载体。对现有的高速公路在以下几个方面进行完善,从而实现“道路智能。”

1.1“半封闭”与“大半封闭”的完善。目的是加强行车安全,减少交通事故,保护道路延长使用寿命,降低养护成本,提高高速公路的战备功能。

目前高速公路直接受到自然界的影响主要是雨雪的侵蚀和山体滑坡及大雾等,在北方仅就初冬新雪使路面结冰,而由此引发的交通事故造成的经济损失是十分巨大的。路面产生病害,自然环境的影响是一个重要的因素。雨雪侵蚀及因阳光直射高温使道侧到吏用寿命降低,提高了养护成本,使养护间隔周期变短,同时也影响道路畅通。降低减少雨、雪、阳}R寸高速公路不良影响的研究别良重要的。除了加强高速公路路面、路周排水的研究外,如何在现有的高速公路上方,使用科学的建筑技术,在合适的高度加设合适材质的棚盖进行“半封闭”的研究和实践。对高速公路施以相当程度的保护措施。可大幅度减少交通事故,延长道路使用寿命。在有山体滑坡危险的路段,使用挡土墙技术进行“大半封闭”,使自然灾害对高速公路的影响降到最低。另外一旦发生战争,“半封闭的”高速公路的战备功能会极大凸现,它对车辆运输的隐蔽及对高速公路自身的隐蔽作用,无疑都要优于无封闭的高速公路。

1.2加建高轴载高速公路。按不同的轴载对车辆进行分道,降低非标高轴载车辆对普通标准双轮组单轴100KN的高速公路的破坏。提高高速公路对经济建设的服务功能。

在“车一路”的协调发展过程中,对于高速公路的改良来适应车辆及运输业的发展是经济建设的必要过程。加建高轴载高速公路细分车道,按不同的车辆的实际载荷进行分道行驶。防止高轴载车辆对标准轴载高速公路的破坏。另一方面使行驶在同一车道上的车速上也达到了相对的统一,能大大降低因超车、超载引发的交通事故。在高速公路的路面病害中,由于特大超重车辆增多而造成比例是相当大的。其对路面的破坏也是灾害性的。高轴载的大量出现是经济发展一个必然现象,加强道路对车辆的发展、交通运输业的发展进行适应的研究,来提高高速公路对经济建设的服务功能是唯一的、正确的选择。单纯的处罚是下策,是违背交通运输业发展客观规律的。在收费上调整“标准轴载”与“高轴载”车道的收费标准,以期达到“谁消费,谁付费”的公平原则适应交通运输业规律,促进经济建设和发展。

2道路智能

2.1路面智能化。研制新型智能材料达到分散承载保护路基,对车辆进行保速、限速,保证车辆的安全和高速公路自身的安全。

在复合材料和智能材料不断发展及应用的今天,如何研制出路面智能材料是交通领域的新课题,也是最具有巨大发展潜力的课题。新型的智能材料应具备以下特性和功能:a耐磨耐压耐腐蚀抗老化;b.对载荷有分散功能;。.当载荷超出某一预设值时材料将发生变化,变化后的特性将限制车辆的速度。卸载后恢复原特性;d.在某一承载面上移动载荷相继施压,发生频数和时间大于或,小于预制值时,材料特性将发生变化来限制车速;e.当材料上有移动载荷和固定载荷时能提供不同的可检出信号;f可接受外干预产生特性变化,吸载性、方向性承载等;g.具有独立和集合的功能。

利用具有上述特性和功能的材料,结合自动化松娜(技术、计算机技术和高速公路其他安全辅助设施,形成一个高速公路自动控制系统(以下简称“高控系统)。就可以实现车辆智能系统及“智能交通”中复杂的“车辆跟弛”技术。对行驶在此高速公路的车辆提供一般豪华轿车才具有“碰撞避免系统”,例如:在同一车道的两辆一前一后行驶的车辆,当后车车速大于前车车速时,在安全的距离内无超车轨迹信号时,“智能路面,将自动吸载对后车限速。迫使后车被动减速使其难以追撞前车。另外“高控系统”也可以进行对“智能路面”干预使“智能路面”吸载对车辆减速,保障车辆安全。此处“吸载”是指“智能路面”利用其材料特性使路面与车辆的摩擦力在方向性上发生变化或产生增量性变化,以及其他形式的外在结构变化,对车辆进行安全阻碍。当路面有特点。后(当载荷超出某一预设值时材料将发生变化,变化后的特性将限制车辆的速度),就会对车辆进行外力限速保证车辆及高速公路安全。对超车的车辆进行方向性承载及限速避免因超车发生的碰撞事故。所谓“方向性承载”是通过利用材料外部结构形状进行变化的特性,引导限制车辆行驶方向。避免因车辆操纵系统失灵和误操纵而引发的交通事故。

2.2环保节能性的研究

篇9

1 ITS信息及特征分析

1.1 智能交通信息(ITS)

交通系统由包括4个基本要素:人(交通出行者、驾驶员和管理者)、物(货物)、各类交通工具和相应的交通设施构成。交通信息是指所有与交通系统的四大要素相关联的信息,是ATMS的关键基础。面向ATMS的基础交通信息主要是指与交通运行状态和交通管理有关的交通信息,是交通信息中最直接、最基础的信息。基础交通信息包括基础交通地理信息、交通实时状态信息、交通控制和管理信息、交通政策法规信息、公共交通信息。

1.2 基础交通信息的属性特征

基础交通信息是一种在大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的综合运输和管理系统,其应具有以下一些基本属性特征:1)准确性;2)及时性;3)共享性;4)信息的采集具有实时性和动态性;5)具有海量信息特征;6)增值性。

2 数据压缩处理技术

交通信息一方面时采集到的信息烦杂多样,要想利用这些不同类别的信息,需采用不同的处理方法;另一方面,交通信息的一个显著特征是它的空间性和随机性,因此对它的研究分析需要建立在广泛统计的基础上,应用各类信息处理技术和统计分析方法来探索它的规律性。

所谓多媒体技术就是能对多种载体(媒体)上的信息和多种存储(媒质)上的信息进行处理的技术,特点主要表现在它的综合性和交互性。交通信息是属于多媒体信息范畴。若要实时的综合处理声音、图像、视频、文字等多媒体信息,其数据量是非常大的。要传输或存储这样大的数据量是非常困难的,必须对其进行压缩编码,在满足实际需要的前提下,尽量减少要传输或存储的数据量。

数据压缩主要依靠信源编码技术。一般的,图像压缩技术可分为两大类:无损压缩和有损压缩技术。在多媒体应用中常用的压缩方法有PCM(脉冲编码调制)、预测编码、变换编码、插值和外推法、统计编码、矢量量化和子带编码等;混合编码是近年来广泛采用的方法。新一代的数据压缩方法,如基于模型的压缩方法、分形压缩和小波变换方法等也已经接近实用化水平。

3 信息融合技术

信息融合技术在单纯数据采集融合(即一次融合)阶段称为数据融合,是研究多种信息的获取、传输与处理的基本方法、技术、手段以及信息的表示、内在联系和运动规律的一门技术。融合是指采集并集成各种信息源、多媒体和多格式信息,从而生成完整、准确、及时和有效的综合信息,它比直接从各信息源得到的信息更简洁、更少冗余、更有用途。

先进的交通管理系统(ATMS)是一个典型的多传感器系统,信息融合技术给交通信息加工和处理提供了一种很好的方法,信息融合技术的最大优势在于它能合理协调多源数据,充分综合有用信息,提高在多变环境中正确决策的能力。

在信息融合领域使用的主要数学工具或方法有概率论、推理网络、模糊理论和神经网络等,其中使用较多的是概率论、模糊理论、推理网络。当然,除了这几种常用的方法之外,还有其他很多解决途径。

3.1 概率论

在融合技术中最早应用的就是概率论。在一个公共空间根据概率或似然函数对输入数据建模,在一定的先验概率情况下,根据贝叶斯规则合并这些概率以获得每个输出假设的概率,这样可以处理不确定性问题。贝叶斯方法的主要难点在于对概率分布的描述,特别是当数据是由低档传感器给出时,就显得更为困难。另外,在进行计算的时候,常常简单地假定信息源是独立的,这个假设在大多数情况下非常受限制。卡尔曼滤波方法则根据早先估计和最新观测,递推地提供对观测特性的估计。另外,概率论和模糊集理论的综合应用给解决多源数据的融合问题提供了工具。

3.2 模糊理论

模糊集理论是基于分类的局部理论,因此,从产生起就有许多模糊分类技术得以发展。隶属函数可以表达词语的意思,这在数字表达和符号表达之间建立了一个便利的交互接口。在信息融合的应用中主要是通过与特征相连的规则对专家知识进行建模。另外,可以采用模糊理论来对数字化信息进行严格地、折衷或是宽松地建模。模糊理论的另一个方面是可以处理非精确描述问题,还能够自适应地归并信息。对估计过程的模糊拓展可以解决信息或决策冲突问题,应用于传感器融合、专家意见综合以及数据库融合,特别是在信息很少,又只是定性信息的情况下效果较好。

3.3 推理网络

推理网络的构建和应用有着很长的历史,可以追溯到1913年由一位名叫John H W ig-more的美国学者所做的研究工作。近来,许多对于分析复杂推理网络的理论往往基于贝叶斯规则的推论,并且都被归类于贝叶斯网络。目前,大多数贝叶斯网络的研究都包括了对于概率有效传播的算法拓展,同时它在整个网络中也充当了新证据的角色。同时贝叶斯网络在许多A1任务里都己作为对于不确定推理的标准化有效方法。贝叶斯网络的优点是简洁、易于处理相关事件。缺点是不能区分不知道和不确定事件,并且要求处理的对象具有相关性。在实际运用中一般不知道先验概率,当假定的先验概率与实际相矛盾时,推理结果很差,特别是在处理多假设和多条件问题时显得相当复杂。

参考文献

[1]杨兆升.基础交通信息融合技术及其应用[M].北京:中国铁道出版社,2005.

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中国分类号:TP391.41

1 驾驶辅助与立体视觉识别的背景与意义

交通部针对未来交通运输发展提出明确的政策目标,包含“提供公众优质的出行环境、提业健全的物流环境、提供社会良好的运输环境”三大目标,再拟定后续的运输政策发展主轴。为提升整体运输系统效率与服务质量,以解决日益严重的交通运输问题,期望减少交通事故并改善运输环境,世界各大先进国家在近年来,也纷纷投入更多资源促使运输系统的改善,积极研究将通讯、信息、电子、控制、感测、机械等相关技术与产品,整合并应用于现有或规划中的运输系统。并从中创造新的营运、管理模式,开创新的运输系统概念,此类结合新的科技或现有技术应用于交通运输,即称为智能交通系统。目标明确提出引进运输科技的重要性,显示公路运输系统智能化的课题日趋重要,未来要能改善国内交通系统的运输环境与效率,智能交通系统正好扮演了重要角色。

随着公路智慧化运输的时代来临,智能车辆的概念日益普及,驾驶人针对车辆主动安全的功能诉求日益重要。然而目前行驶于公路的车辆,仍须仰赖驾驶人全程操作行进。尽管交通部不断倡导公路交通安全的观念,道路交通事故的肇事率仍然居高不下,显示道路交通安全的改善成效已达到瓶颈。

根据交通部的统计信息指出,道路交通事故的肇事主因,以疲劳驾驶、酒醉驾驶、驾驶人分心、未注意四周路况等案例为大宗。此外,发现驾驶人随时受内在情绪与外在环境影响路况识别能力,难以每一分一秒都专注于留意四周路况,致使每一位驾驶人所留意的先后顺序不一,容易遗漏关键路况信息,充分显示道路交通安全仍有显著的改善空间。

智能交通系统,简称ITS(Intelligent Transportation System)是目前世界交通领域研究之前沿课题。它是在当代科学技术充分发展和进步的背景下产生的,旨在将先进的信息技术、数据通信技术、电子控制技术及计算机处理技术等综合运用于地面交通管理体系,建立起一种大范围、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的交通管理系统。

将计算机视觉应用于智能交通系统是近几年来的热点之一。计算机视觉技术在ITS中的应用大致可分为两类,即车载自动驾驶系统和路边视频监视系统。在车载处理系统中,摄像机跟随自主车辆运动,系统追踪的目标为车道、前方车辆及障碍物、道路旁设立的各种交通标志或交通信号、司机的疲劳状态等;在视频监视系统中,摄像机被安放在道边或道路上方,为智能交通系统提供车辆位置、速度、类型等数据信息。

2 驾驶辅助与立体视觉识别的国内外研究趋势

视觉服务控制应用于辅助车辆驾驶的概念,近年首先起于美国,美国国防部(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)先后在2004年、2005年与2007年举办无人驾驶竞赛,报名参赛的团队,分别由各大院校的硕博士研究生与指导教授所共同组成。参赛团队接受的挑战,必须建立一套能在真实环境中,自动驾驶车辆的系统。且依照主办者提供的路线行驶,使车辆能自主性地抵达指定目的地。美国DARPA国防部以寻求各大院校师生共同参与挑战的方式,促使国防部在研发与科技领域能快速进展,可谓国防部寻求千里马而展开的计划。

根据完成全程行驶的各参赛车队,所提供的系统研发报告中指出,车辆除了能自主性地朝向规划路径行驶,也能识别障碍、标线,在直线路段变换车道,并能在路口选定轨迹转弯,以及后退停车等行为。历经三届的无人驾驶竞赛,由第三届竞赛中,前三名参赛车队所显示的研发成果可以发现,除了对于美国DARPA国防部有卓越的贡献,更成为未来实现无人化自动驾驶技术的标竿,亦促使车辆产业更进一步将旗舰车款的研发迈向视觉辅助车辆驾驶领域。

解析全球汽车产业的发展现况,发现国际各大主流汽车制造商,纷纷将研发焦点着眼于安全驾驶辅助系统的领域。显示行车智能化控制系统与安全驾驶辅助系统,已逐步成为汽车制造商开发未来车款并开创企业蓝海市场而锁定的目标。智能化车辆的安全驾驶辅助系统,欲根据感测信号自行识别四周路况,根据目前发展现况,需要将声纳、雷达、雷射、卫星定位与地图、图像处理等系统相互组合,以利于辅助识别路况。而本论文根据锁定图像处理,利用行车前方采集的图像识别路面与车道标线,重现驾驶人识别行车前方路况的过程与视觉信息读取行为,期望能节省其它类型系统采集路况信息的需求。

Gold System(Generic Obstacleand Lane Detection System)所采用的视觉识别方法,首先将行车前方路面视为完全平坦,并直接利用矩阵算法将图像转为上视图。再凭借上视图识别车道标线的几何分布。此算法的基础需建构在路面完全平坦的道路场景,一旦路面有垂直分量的微幅起伏变化,或动静态障碍出现于道路场景中,将导致路面区域与车道标线的识别成效失真,并不适用于辅助立体视觉识别。

针对立体视觉识别的问题与研究现况深入探讨,如何通过双镜头图像识别共同像素特征并获得特征景深信息,将是立体视觉识别算法过程的主要瓶颈。探索当前的发展现况,立体视觉可应用的范围已广泛延伸至生活周遭各领域,但若要将图像内所有的特征进行立体视觉识别,一来将带来繁杂却不必要的额外算法数据,二来过长的算法时间将难以达到实时化视觉识别与服务控制的系统要求。

清华大学顾瑜研究团队已成功研究前方车道线与前车信息等侦测,并进一步将侧边盲点视野纳入侦测范围。此文献针对行车前方的道路识别,锁定车道标线的边缘检测,并以线性化的向量归类其标线特征;本研究则在白天道路场景采用HSV色系识别车道标线的色泽,亦或在夜间道路场景以Sobel Filter的矩阵Sx识别车道标线边缘特征。另外,此文献所介绍的道路场景模式,将列为道路识别图像处理应考虑的重要变因。

本论文识别路面与车道标线所选定的道路场景分配,根据交通部出版的《公路景观设计规范》中,以常态的道路场景作为主要的图像取景目标,并尽可能避免图像取景范围内出现动态行人或车辆,以防止干扰图像处理的成效。

3 就驾驶辅助与立体视觉识别的研究内容

如果重现驾驶人识别行车前方路况的过程与视觉信息读取行为,采取立体视觉图像应用于识别行车前方道路场景的算法处理方法,模拟并重现驾驶人的视觉识别处理模式。因此,可以利用平行双镜头采集行车前方的路况场景图像,两侧图像同步采集路面与车道标线等有效特征信息。并将采集后的有效特征进一步转换为空间坐标信息,并分别在不同的气候环境下,识别路面上的标记标线和前方的各类指示牌,辅助驾驶人强化前方路况的视觉识别。

所以从三个方面入手,首先介绍了系统的理论基础,主要是特征识别和成像理论;其次通过对不同气候场景模式的识别处理,分析和设计了行车途中对车辆前面的平行双镜头对路面标线和指示牌的图像识别;最后在实地行车途中采集图像数据进行测试比较,并得出结果。通过本论文所提供的立体视觉图像处理技术和算法推导流程,除了将提供辅助识别行车前方路况信息外,也将融入无人化自动驾驶系统的视觉服务控制中,不可或缺的探讨领域,期望未来能进一步实现无人化自动驾驶的愿景。

参考文献:

[1]吴莉婷,张宇,杨一平.深度图像中基于轮廓曲线和局部区域特征的3维物体识别[J].中国图象图形学报,2012(02):486-489.

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中图分类号:TN925 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2014)08-0073-03

0 引 言

随着城市的高速发展,城市交通拥挤问题日益严重。为交通管理人员和驾驶人员提供实时准确的交通拥挤状况,以便及时采取有效措施,改善交通流,提高道路的通行能力,成为智能交通的一个重要研究方向[1]。

目前,广泛采用的交通拥挤检测方法包括地埋式感应线圈、微波检测器、GPS浮动车检测技术、视频检测技术等[2-4]。其中,地埋式感应线圈存在易损坏、难修复、施工复杂的缺点;微波检测器存在技术复杂,价格较高的缺点;GPS浮动车检测技术缺点是存在检测盲区;视频检测技术需要获取大量交通状态参数,系统实现比较复杂,易受雨雪雾霾等恶劣天气的影响。

近年来,随着射频识别(Radio Frequency Identification,RFID)的发展,利用RFID作为实时交通流的采集手段逐渐成为智能交通的主流[5,6]。RFID是一种利用射频信号进行非接触式双向通信,自动识别目标对象并获取相关信息数据的无线通信技术。RFID技术具有远距离识别、移动目标识别、多目标识别等特点,广泛应用于高速公路自动收费系统、列车交通监控系统、车辆监控管理等智能交通领域。因此,利用RFID技术检测交通拥挤状况具有着重要的意义。

当前,利用RFID技术来计算交通拥挤程度研究较少。文献[8]提出采用基于RFID的路段平均速度里计算交通拥挤程度,需要利用多个采集点的数据,对后台系统的处理能力要求较高;由于需要考虑采集点之间红绿灯对车速的影响,计算也比较复杂。

本文将在介绍RFID数据采集的冗余性特点基础上,提出利用RFID数据冗余率来计算交通拥挤状况,并结合实际数据验证方法的有效性,最后是结论。

1 交通拥挤程度的计算

最简单的RFID系统包括电子标签、读写器天线、读写器和后台系统等。在RFID的交通应用中,电子标签通常安装在车辆的前挡风玻璃上,电子标签包含车辆的号牌等信息;读写器及天线安装在道路上方;当车辆经过读写器的天线作用区域时,车辆上的电子标签被读写器识别,电子标签包含的信息被读写器读取,这些信息可以被读写器传送到后台系统进行进一步处理。图1给出了RFID智能交通的应用能够场景。

RFID读写器识别电子标签的速度很快,800/900 MHz频段的超高频RFID,读写器在1 s内可以识别数百个电子标签[9]。在RFID智能交通应用中,由于读写器天线作用范围内的电子标签数目很少,读写器会进行多次重复识别,从而产生大量的数据冗余。处理冗余的通常方法是消除相隔时间太短的相同数据[10]。但是这同时也丢失了冗余数据中包含的信息。在RFID交通应用中,我们可以采用这个数据冗余性来在计算交通拥挤程度,并采用模糊数学隶属度来表示交通拥挤程度。

如果在最近一段时间内,读写器在其天线作用区域内的读取计数(识别的车辆次数)为N、车辆计数(消除读取计数中重复的车辆号牌后得到车辆数目)为M,就可以采用公式(1)来计算交通拥挤程度。拥挤程度为0时,表示交通通畅;拥挤程度为1时,表示交通严重拥挤。

其中,C是平均数据冗余率,即车辆平均重复识别次数。C与读写器天线在垂直于地面方向上的作用范围、RFID数据采集点的正常车速、安全车距等有关。下面给出数据冗余率C的估算过程。

RFID读写器天线在垂直于地面方向上的作用范围如图2所示。其中,读写器天线安装在距离地面上方H m的A点,其最大作用距离为R m,天线在垂直方向的作用角度为θ。由此,可以采用公式(2)来计算读写器天线在车辆行驶方向上的工作范围W。

通常,一台读写器可以有多个天线,在每个车道上方安装一个天线,各个天线采用轮换方式进行工作,这样一台读写器就可以监视识别多个车道上的车辆。如果一台读写器监视的车道数目为L个,读写器在每个车道上的识别时间T s,则读写器识别一个车道的间隔时间为(L×T) s。这样,在最近 t s内,读写器对车辆的理论读取计数为t/(L×T)次。

如果在数据采集点处,车辆的正常行驶速度V m/s,车辆平均长度为B m,车辆间安全间距为G m。车辆在最近t s内行驶了(V×t) m,其中W m在读写器天线作用范围内,这样,在最近t s内,读写器对车辆的实际读取计数为(t/(L×T)) ×(W/(V×t))= W/(V×/(L×T))次。再考虑到车辆之间的安全间距,读写器识别一个车道上的车辆的平均次数C(数据冗余率)可以用公式(3)计算。

在以上C值的计算推导中,假设车辆上的电子标签只要在读写器天线作用范围内,都能被识别到。在实际应用中,读写器天线实际作用范围W要比理论值小。因此,应根据各个采集点处的具体情况调整C的取值。

2 实验结果

为了验证所提出的基于RFID的交通拥挤程度计算方法的有效性,可采用2011年深圳大学生运动会赛事电子车证系统的实际数据进行检验。

在电子车证系统中,对全市200万辆机动车中涉及赛事的2万辆车的前挡风玻璃上安装了超高频电子标签,并在赛事车辆经常经过的道路上方安装了50台超高频读写器,分布在32个断面(采集点)上。数据采集的断面选择在一段道路的中点,这样,采集到的车辆交通流数据基本不受红绿灯的影响,能很好地用于计算交通拥挤程度的目的。图3给出了一个RFID数据采集点的场景,可以看到安装在每个车道上方的读写器天线。

在这个电子车证系统部分采集点,读写器天线距离地面高度约5 m,读写器最大作用距离约12 m,读写器天线在垂直方向的工作范围约50°。这样,在车辆行驶方向上,读写器天线的有效工作范围W约为9.5 m。一个读写器通常有4根天线。轮流识别4个相邻车道上的车辆,每个车道上的识别时间为40 ms,识别4个车道需要160 ms。在采集点,车辆的正常行驶速度为10 m/s,通过天线作用区域的时间为9.5 m/(10 m/s) = 950 ms。在950 ms内,车辆被识别的平均次数(车辆计数)为950/160≈次,即C取值为6。考虑到车辆长度和安全间距,以及读写器天线的有效工作范围,应取C=3~4。

笔者利用一个采集点处读写器在2011年8月2日18时15分18秒开始采集的原始数据,计算了最近5 s内基于数据冗余率的交通拥挤程度,其中,C值取为3和4。表1给出了这个采集点的交通流数据和相应的交通拥挤程度计算结果。

表1所对应的时间正是晚高峰期间。从表1可以看出,有2辆赛事车辆经过了这个采集点,其中一辆用了8 s才行驶了不到9.5 m,这个速度远远小于10 m/s的正常速度,可以认为这时发生了交通拥堵。采用本文的计算方法,交通拥挤程度达到或超过了0.9,这与实际情况符合较好。

由于只有不到1%的车辆安装了电子标签,在表1对应的时间前后,由于没有赛事车辆经过该采集点,因此,无法计算交通拥挤程度。如果有足够数量的车辆安装了电子标签,完全可以用这个方法来计算其它时间交通拥挤程度。

图4给出了另一个采集点从2011年8月13日13时18分38秒开始的120 s内的交通拥挤程度情况。当时,赛事车辆集中通过这个采集点,道路上发生了交通拥挤,在2 min内,有9辆赛事车辆通过了该采集点。

3 结 语

根据RFID交通数据采集的特点,建立了交通拥挤程度的计算模型,并利用实际的RFID交通流数据进行了验证。实验表明,本文提出的基于RFID的交通拥挤程度模型有效可行。本文的方法只需要利用最近几秒内的RFID系统采集的数据进行计算,对交通拥挤的检测具有较高的实时性。本文提出的交通拥挤程度计算方法非常简单,在一台读写器上就能完成,避免了在后台集中计算时对后台系统的压力,完全能够应用于大规模的智能交通系统。

参 考 文 献

[1]覃明贵.城市道路交通数据挖掘研究与应用[D].上海:复旦大学博士学位论文,2010.

[2]庄斌,杨晓光,李克平.道路交通拥挤事件判别准则与检测算法[J].中国公路学报,2006,19(3):82-86.

[3]刘卫宁,曾恒,孙棣华,等.基于视频检测技术的交通拥挤判断模型[J].计算机应用研究,2010,27(8):3006-3008.

[4]赵有婷,李熙莹,佘永业,等.基于视频全局光流场的交通拥堵检测[J].计算机应用研究,2010,27(11):4355-4357.

[5]赵郁亮,黄银龙,王占斌,等.基于射频识别与图像牌照识别技术管控车辆[J].射频世界,2010(5):27-28.

[6]邹力.物联网与智能交通[M].北京:电子工业出版社,2012.

[7]张浩,李晓娜.基于RFID技术的城市联网智能停车系统[J].物联网技术,2013(6):14-16.