李 強，劉曉峰

（太原理工大學 a.財經學院；b.數學系，山西 太原 030024）

智慧交通信息誘導系統(tǒng)關鍵技術的研究

李 強a，劉曉峰b

（太原理工大學 a.財經學院；b.數學系，山西 太原 030024）

對智慧交通信息誘導系統(tǒng)關鍵技術進行研究，通過FCD采集的GPS實時數據、交通路況的線圈數據、攝像頭數據和實時的路況反饋信息的及時采集、傳輸和分析，向出行者提供道路信息、駕駛信息及目的地信息等相關的出行路況信息，并根據出行者的目的地結合實際的交通及路況信息為出行者提供合適的出行路線，從而提高了道路的使用率以及交通網絡的通行能力，同時提高各種資源的利用率，降低交通運行能耗，減少交通對環(huán)境的負面影響，使得交通行為更加順暢、節(jié)能、環(huán)保，真正實現城市的和諧發(fā)展。

物聯網；智慧交通；浮動車

智能交通最早提出的國家是美國，目前在試驗研究和實踐應用上都處于領先地位。日本ITS研究的一個顯著特點就是政府有關各部門主動密切合作，積極共同參與，以保證在技術發(fā)展整個過程中沒有遺漏[1-2]。我國智能交通系統(tǒng)已從探索進入到實際開發(fā)和應用階段。從道路智能交通系統(tǒng)看，主要應用在城市內部道路交通和高速公路兩方面。在城市內部交通方面，北京實施了“科技奧運”智能交通應用試點示范工程，廣州、深圳、上海、杭州等作為智能交通系統(tǒng)示范城市也各自進行了嘗試。

1 項目的背景

1）國外智能交通系統(tǒng)的發(fā)展現狀

目前，伴隨著通信技術、信息技術和電子技術及計算機網絡技術的發(fā)展，ITS正越來越受到各國的重視。在智能交通系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃中，美國非常重視ITS將形成的巨大市場，對ITS的服務領域進行了廣泛而又深遠的研究。1995年8月，ITS提出了日本《公路·交通·車輛領域的信息化實施方針》，其目的在于在ITS的統(tǒng)一規(guī)劃下推進其工作。ITS由導航系統(tǒng)、自動收費系統(tǒng)、安全駕駛援助系統(tǒng)等9個開發(fā)領域和20個用戶服務功能構成。日本目前在ITS項目己經形成了官方、民間、學術機構的協(xié)調體制[2-3]。歐洲有10多個國家投資50多億美元，聯合執(zhí)行一項旨在完善道路設施提高服務水平的DRIVE計劃，其含義是歐洲用于車輛安全的專用道路基礎設施。歐洲的ITS研究開發(fā)是由官方（主要是歐盟）與民間并行進行的[4-5]。

2）國內智能交通系統(tǒng)的發(fā)展現狀

我國智能交通系統(tǒng)已從探索進入到實際開發(fā)和應用階段。從道路智能交通系統(tǒng)看，主要應用在城市內部道路交通和高速公路兩方面。在城市內部交通方面，北京實施了“科技奧運”智能交通應用試點示范工程，上海、廣州、濟南、青島、杭州、中山、深圳、天津、重慶等作為智慧交通系統(tǒng)示范城市也各自開始了進行了自己的嘗試[6]。

2 項目的基本原理及關鍵技術內容

系統(tǒng)主要的難點和風險在于動態(tài)數據的分析、處理、運營和發(fā)布。動態(tài)數據包括GPS定位數據、GIS中電子地圖上的矢量數據、動態(tài)交通數據等，每種不同的交通數據都需要對應的分析方法，同時要提供的信息是一個復合的綜合信息，需要借助先進的數據融合技術將這些數據有效融合，由于涉及到的數據源多、數據量大，數據采集與處理技術仍然是智能交通系統(tǒng)研究中的難點。該項目在研發(fā)時主要攻破的技術難點和關鍵技術點如下：1）浮動車的數據采集；2）地理信息和空間數據管理技術；3）數據庫設計，管理；4）多源海量數據的處理，數據挖掘技術；5）交通路況仿真預測；6）Web服務器實現信息發(fā)布。

2.1 浮動車的數據采集

FCD數據采集設備大致可以分為兩類：一類用于檢測FCD車輛的存在、速度、占有率等參數，以便實施有效控制和管理；另一類用來檢測和交通有關的環(huán)境條件以及駕駛員的身體狀況，其目的是在有害的環(huán)境條件出現時，發(fā)出警告或進行必要的干預或控制。

1）交通流檢測技術。交通流的參數是交通控制和交通誘導的重要指標，它的自動采集技術已經有了很大的發(fā)展且比較成熟。目前使用的采集設備有環(huán)形線圈檢測器、超聲波檢測器、磁性檢測器、紅外線檢測器、微波檢測器。視頻圖像處理技術也正在應用于交通流量的檢測。

2）其他交通檢測技術。與交通有關的檢測技術有：用于檢測氣候（溫度、濕度、風力）、貨物運行狀態(tài)（溫度、濕度、壓力）、空氣污染及道路路面狀態(tài)的傳感器技術；用于檢測車輛本身性能的檢測器技術；用于檢測車輛運行狀態(tài)的檢測器技術；用于檢測駕駛員行為狀態(tài)及駕駛員心理特征的傳感技術。

3）車輛定位技術。車輛定位技術提供運動車輛在不同時刻在三維地理空間中的位置信息，同時還可得到車輛的速度、運動方向、加速度等數據。ITS系統(tǒng)中的許多服務都需要定位技術支持。定位技術和車載交通地理信息結合，提供車載導航、輔助駕駛、路線誘導等服務；交通管理服務利用眾多車輛的定位信息可以預測可能出現的交通堵塞并進行預防疏導；安全監(jiān)視服務根據定位信息可發(fā)現超速車輛或車距過于接近等危險，并通過通信服務，給駕駛員以提示和警告，以消除事故危險；收集、違章罰款等服務也需要定位技術支持。

2.2 地理信息和空間數據管理技術

地理信息系統(tǒng)（GIS）是指收集、管理、操作、分析和顯示空間數據的計算機軟、硬件系統(tǒng)。GIS系統(tǒng)的發(fā)展始于20世紀60年代，是與計算機技術同步發(fā)展的[6]，它集成了計算機數據庫技術和計算機圖形處理技術，具有強大的數據管理和空間分析功能。自誕生以來，由于功能強大，它的應用領域不斷拓展。由于交通信息和地理空間密切相關，因此它便成為收集、整合、存儲、管理、綜合分析和處理空間信息和交通信息的首選平臺和實施ITS的核心技術[6]，國內處于領先地位的智能交通系統(tǒng)開發(fā)企業(yè)都有自主創(chuàng)新的GIS系統(tǒng)。

2.3 數據庫設計、管理

1）使用power design生成邏輯圖，然后生成物理圖。

2）根據不同的模塊，使用不同的數據庫用戶或者數據庫，然后通過授權來提供接口讓其他數據庫用戶使用。

3）數據庫的優(yōu)化，針對系統(tǒng)的使用情況進行索引、優(yōu)化、修改。

4）數據庫的備份，根據情況而制定數據庫的備份方案。

5）數據維護，定期備份數據，然后根據需要刪除過期數據，避免數據庫效率下降。

數據從外部進來到分析處理匯總，數據需要經過幾個子系統(tǒng)，而且隨著數據源的增多，數據量會變大，還需要在子系統(tǒng)之間傳輸，需要考慮數據量和實時性：

1）外部數據初步處理時候，盡量把數據精簡，盡最大可能把冗余數據去掉。

2）子系統(tǒng)之間的傳輸協(xié)議不宜太大，避免浪費帶寬，影響收發(fā)數據效率。

3）優(yōu)化子系統(tǒng)的網絡傳輸模塊，盡量提高網絡帶寬的利用率。

2.4 多源海量數據的處理，數據挖掘技術

1）數據結合技術（Data Fusion）。數據融合技術是把來自于多種數據源數據和信息根據既定的規(guī)則計算、分析、總結，生成完整、準確、簡潔的綜合信息，為用戶提供信息服務，通過各信息源的數據融合，可以比任何從單個輸入數據元素獲得更多的信息數據融合技術的綜合分析能力，使得該技術在ITS中有潛在的應用前景，例如在交通事件檢測中的應用。

2）車輛動態(tài)誘導技術。通過對路網中當前和過去若干時段內的交通信息，滾動預測未來若干時段內路網各交叉口和各路段的交通流狀態(tài)，利用車輛定位技術和先進的通信技術，實現車輛和誘導控制中心的雙向信息交流，實現車輛的動態(tài)誘導。誘導的核心問題是交通狀態(tài)的預測，近年來，世界各國在這個領域研究中雖然進行了多方努力，取得了一定的階段性成果，但由于所建模型普遍存在計算量大、優(yōu)化時間長以及無法得到瞬時OD流量等問題，難以滿足實時誘導的需要。因此，研究新的實時動態(tài)交通分配理論模型，設計新的算法和開發(fā)新的實時動態(tài)交通分配軟件成為誘導系統(tǒng)研究的核心問題。國內新研究的基于交通檢測數據的交通狀況預測模型有望成為誘導的使用模型。

3）通信技術

無線通信技術在ITS系統(tǒng)中是一項最為基本的技術，它是實現移動數據交換的基礎。考慮到交通地理信息及定位子系統(tǒng)對通信的要求和我國國情，適用于交通地理信息及定位子系統(tǒng)信息傳輸的無線通信技術主要有全球移動系統(tǒng)（GSM DCS1800）碼分多址系統(tǒng)（CDMA），蜂窩數字分組數據系統(tǒng)（CDPD）等路基移動通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信系統(tǒng)，無線通信技術在我國發(fā)展很快，并且具有廣闊的應用前景。

2.5 交通路況仿真預測

根據當前交通狀況對短期內某區(qū)域/路段的交通狀況進行預測，此處需要考慮到歷史數據的挖掘。根據最近一段時間的路況進行預測。預測牽涉數據量比較大，并且難度較高，但是預測的使用頻率不會很高，并且預測需要的反應時間要求并不高，所以效率不是重點，關鍵是預測的準確性。其步驟為：

1）客戶端提出交通路況的預測；

2）根據路況點獲取最近一段時間的交通路況；

3）分析，計算，得出預測結果；

4）返回結果客戶端。

2.6 交通路況數據匯總、保存、再組織、發(fā)布

運營層負責該技術點的實現，交通路況的信息經過外部數據的層層處理后，數據到運營層，數據量已經不是很大，但是在此處需要保存到數據庫中，所以運營層保存數據是一個很耗時的操作。其步驟為：

1）接收數據處理中心的數據；。

2）匯總數據，匯總數據需要對所有的數據根據權值進行分析，確定最終每個節(jié)點的交通狀況；

3）保存數據到數據庫；

4）根據連接上的數據發(fā)布平臺客戶端，發(fā)送路況數據。

2.7 W eb服務器實現信息發(fā)布

信息發(fā)布的功能有：

1）顯示城市交通信息；

2）提供給政府相關機關做參考、監(jiān)控、決策用；

3）提供給電視臺、廣播臺；

4）提供給廣大網絡用戶；

5）提供增值服務費給服務用戶。

3 總結

本文通過逐步分析和總結，提出了智慧交通信息誘導系統(tǒng)的關鍵技術和技術難點，為智慧交通誘導的研究準備指明了方向，主要針對現有系統(tǒng)的分析，從數據采集、地理信息、數據存儲、人工智能、路況仿真和預測以及Web信息發(fā)布等角度，提出了當前智慧交通誘導系統(tǒng)中亟待解決的問題，以及進一步需要攻克的難關，及其發(fā)展方向。

[1] 趙洪波，李永祥，楊翠玲.21世紀公路交通的標志──ITS[J].黑龍江交通科技，2001（8）：91-92.

[2] 梁棟.智能交通系統(tǒng)中車牌定位的研究》[D].合肥：合肥工業(yè)大學，2002.

[3] 王洪建.數字圖像處理技術在智能交通中的應用與研究[D].重慶：重慶大學，2004.

[4]王永明.交通標志自動分割與識別算法及數學模型研究[D].昆明：云南師范大學，2005.

[5] 謝磊.智能交通系統(tǒng)中的視頻處理技術研究[D].武漢：華中科技大學，2006.

[6] 琚生根.基于信息平臺的智能交通指揮中心監(jiān)控系統(tǒng)的研究和設計[D].成都：四川大學，2005.

LG推新品55寸弧面智能電視

據悉，LG公司推出旗下新款55 in弧形智能電視EC930T，產品售價4 999美元，采用WebOS操作界面，操控更加簡單，配備55 in的1 080P弧形OLED屏幕，并使用自家獨有的4色像素（WRGB）技術。

據了解，新品擁有專利的薄膜圖案緩速（FPR）的消極3D技術，能產生沒有任何分散注意力或者串擾的優(yōu)質3D圖像，通過屏幕下方的觸控按鈕，還可以控制頻道切換、音量增減和電源等，標配透明水晶支架，美感十足。

LG新品弧面智能電視擁有兩項新看點，其中之一是屏幕下方的觸控按鈕允許用戶控制頻道切換、音量增減和電源等功能，還有一個就是裝備了WebOS操作界面，顯得更加智能。

Research on Key Technologies for Intelligent Transportation Information Induction System

LI Qianga,LIU Xiaofengb
（a.School of Finance&Economics;b.College of Math,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China）

Research on key technologies for intelligent transportation information induction system is given.Through the acquisition of the FCD GPS real-time data,disrupting road traffic camera,the coil data real-time data and the traffic feedback timely collection,transmission and analysis,road information,driving bicycler information and destination information related to the travel information are provided.According to the road of practical bicycler destination traffic and road information, appropriate travel route for bicycler is provided.The utilization and road transportation network capacity are improved.At the same time,the utilization of resources are improved,transportation operation consumption and traffic negative impact on environment are reduced.It can make traffic behavior more smooth,energy-saving,environmental protection,and the harmonious development of the city is realized.

Internet of Things;intelligent transportation;floating car

TP39

A

李 強（1980—），碩士，講師，高工，主要研究方向為軟件理論、高教改革；

??健男

2014-09-10

【本文獻信息】李強，劉曉峰.智慧交通信息誘導系統(tǒng)關鍵技術的研究[J].電視技術，2014，38（21）.

國家自然科學基金項目（61072087）

劉曉峰（1979—），博士，主要研究方向為軟件工程。