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智能交通系统理论的研究与实现

陈荣波  
【摘要】:为了解决面临的道路交通日益拥挤,路网通行能力不能满足交 通量增长需要的问题,美、日、欧等发达国家早在 70 年代就相继推 出了应用信息技术、电子通信技术、自动控制技术、计算机技术以 及网络技术等来解决交通问题的方法。直到 90 年代初,逐渐形成了 现代的智能交通系统理论。 智能交通系统(Intelligent Transportation System,简称 ITS)是 指将先进的信息技术、电子通信技术、自动控制技术、计算机技术 以及网络技术等有效、综合地运用于整个交通运输管理体系,建立 起一种在大范围,全方位发挥作用并实时、准确、高效的交通运输 综合管理和控制系统。它是由若干子系统所组成的,通过系统集成 将道路、驾驶员和车辆有机地结合在一起,加强了三者之间的联系。 借助于系统的智能化技术,驾驶员可以实时了解道路交通以及车辆 的状况,以最为安全和经济的方式到达目的地。同时,管理人员通 过对车辆、驾驶员和道路实时信息的采集来提高其管理效率,以达 到充分利用交通资源的目的。 本文共分 7 个部分: 第 1 章:介绍了 ITS 的历史背景,国际国内的发展形势以及相 关的技术和研究领域。 作为经济发达、技术先进的美国,虽在 ITS 的研究开发上曾一 度落后,但凭借其先进的技术优势,已后来居上,目前在试验研究 和实践应用上都处于领先地位。在 ITS 发展规划中,它非常重视 IT S 将形成的巨大市场,对 ITS 的服务领域进行了广泛而又深远的研 究。1995 年 3 月美国运输部正式出版公布了“国家 ITS 项目规划”, 105 WP=114 硕士学位论文 智能交通系统理论的研究与实现 明确规定了 ITS 的 7 大领域(即基本系统)和 29 个用户服务功能 (即子系统)。 日本将 ITS 的发展分为四个阶段: 第一阶段(2000 年前后):ITS 的初始发展阶段,在这一阶段, 交通信息主要提供给己经运行的车辆信息与通信系统 ( VlCS Veh- icle lnformation and Communication System )和相关系统,交通堵 塞信息和最佳路线信息将提供给车载导航系统,使驾驶员能够减少 出行时间并提高旅行的舒适性。 第二阶段(2005 年前后):通过逐步引入用户服务的思想开始 交通系统的革命,ITS 将有关目的地的服务信息和公共交通信息直 接提供给用户。 第三阶段(2010 年前后):ITS 将被推进到一个更高的水平。 基础设施,车载装置,法律和社会将促使 ITS 成为一个稳固的社会 系统。 第四阶段(2010 年之后):ITS 的所有系统都已经投入使用, ITS 己经进入到了一个成熟的时期。到 2015 年将道路交通事故减少 50%,同时有效地缓解交通拥堵,并减少对环境的污染。 我国的 ITS 研发起步并不晚, ITS 在许多地方也已初具规模。 交通信息化建设是交通部确立的“十五”交通科技发展计划中四个 领域之一;国家计委和科技部共同发布的“2001 年度当年优先发展 的高新技术产业化重点领域”通知中,智能交通系统为其中一项; 并指出我国的 ITS 近期产业化重点是“交通地理信息系统,数字化 城市综合交通管理系统,高速公路控制诱导管理系统集成软件等”。 第 2 章:通过对当今世界最发达的两个国家——美国和日本, 在智能交通系统的物理和逻辑结构的比较,系统介绍 ITS 理论及应 用。美国 ITS 用户服务虽具有很强的综合性,几乎涉及到了 ITS 的 所有领域,成为其他国家或地区模仿和借鉴的典型,但美国 ITS 用 户服务也存在着功能重复等问题。ITS 研究对象重点集中于机动车交 通,主要是汽车交通,而对非机动车交通和行人则显得考虑不够。 106 WP=115 硕士学位论文 智能交通系统理论的研究与实现 而日本的 ITS 用户服务则更多的考虑了本国 ITS 已有的发展基础, 如路线导行系统和 VICS,此外日本的研究领域中还包括协助行人一 项,即对行人和骑自行车者等交通弱者也予以重视。其实现的用户 服务功能主要包括出行者路径诱导和车辆行人交通事故避免,具有 很强的日本特色。 第 3 章:概要介绍了本人在实习期间所从事的一个日本 ITS 项 目的开发工作。本人主要从事 HMI Application(Human Machine I nterface Application)开发。HMI 在整个系统开发过程中处于如图所 示的位置。 图1 HMI 在系统开发中所处位置图 HMI Application 项目开发工作主要两部分:1.人机交互画面 的制作;2.接受用户操作或核心层的事件驱动。 接着,介绍使用的开发工具:HMI Tool,PC 模拟环境等。HM I Tool 用于画面制作,并且能自动生成代码整体框架。PC 模拟环境 能模拟整个软件的运行环境,便于测试,并且集成了自动测试环境。 第 4 章:介绍画面的构成元素。整个系统的画面复杂,为了实 现清楚、准确表示画面内容,整个系统设计使用的部品有 54 种之多。 本章列出了几种最常用到的画面部品:Bitmap,Label,TextBox, ScreenButton 等。详细介绍了它们的类图,详细属性,及做成方法。


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