基于ITS的高速公路紧急救援管理系统的建设外文翻译资料

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智能城市的智能交通系统—进展回顾

作者：XIONG Zhang^1,2, SHENG Hao^1,2lowast;, RONG WenGe^1,3 amp; COOPER Dave ^E1

1软件开发环境国家重点实验室、计算机科学与工程学院，

北京航空航天大学，北京100191，中国

2深圳数据振兴重点实验室，深圳研究院，

北京航空航天大学，深圳518057，中国

3北京工程物联网内容安全实验室，计算机科学与工程学院，

北京航空航天大学，北京100191，中国

文章信息：

文章历史

2012年9月3日收到

2012年10月11日接受

2012年11月21日在线出版

摘要

为了更好地迎接挑战，提供高效、低成本、高效的运输服务，智能交通系统（ITS）的概念已被提出并且被作为一个创新的和有前途的下一代传输网络的解决方案。在本文中，世界各地对ITS的研究进展都是简要地回顾和对当前面临的挑战进行概述，从而使在这方面的所有研究人员对ITS的发展能提供进一步的研究。

关键词： 智能交通系统 交通信息 智能城市

1 引言

智能交通系统（ITS）是智能城市的重要标志。现在，交通拥堵是一个严重的社会问题，而传统的公路建设受到土地和资金的限制。因此，ITS亟待需要发展来改善道路网容量。

在中国，平均车速已降低到20公里/小时，甚至在一些路段下降到7和8公里/小时之间[1,2]。如此低的车辆速度，和增加的交通废气排放量，以及空气质量进一步恶化。为了缓解老化的运输网络的压力，充分利用现有的资源，政府正努力投入更多的研究和建设。

基于一个更好的交通基础设施和先进的技术，车辆，道路网络和人们之间的关系可以加强，从而提高秩序和对交通运输系统的控制，使交通管理系统更加高效、方便、安全、可靠和智能。

2 相关工作

由于其进展，ITS相关的解决方案在世界各地已被广泛研究。美国，欧洲，和日本在ITS的技术，工具和应用方面都是先驱者。最具代表的项目包括美国的连接车辆研究（CVR）[ 3 ]，欧洲的电子安全[ 4 ]，日本的智能公路[ 5 ]。

ITS起源于美国的电子诱导系统（ERG）[ 6 ]，这是一个美国交通部公共道路局的研究结果，可追溯到到1967年。自那时以来，许多ITS相关的项目都开展了起来。1997年8月开始，DEMO97[7]是已验证的技术可行性演示。同样在1997年，智能车辆倡议（IVI）[8]由美国运输部启动用来加速整合车辆系统。随后，车辆基础设施集成（VII）项目[ 9 ]提出在道路车辆之间提供通信通道和物理环境来提高安全性。同样，由美国联邦基金会计划支持的合作车辆公路自动化系统（CVHAS）[ 10 ]是另一个项目用来提高安全性，流动性和其他本质问题。美国最新的ITS项目是CVR [ 3 ]（原车联网）。它的主要焦点是关于连接车辆技术和连接车辆的应用。

欧洲在20世纪70年代初开始发展ITS并且在道路运输信息学(RTI) [11]上取得了显著的进步。此后，许多方案已经部署来加速ITS的发展。例如，欧洲 (DRIVE) [12]的车辆安全专用道路基础设施，是欧盟的第一个远程信息处理的研究和开发项目包括72个个人项目计划，开始于1989年。1991，欧盟推出的欧洲道路交通远程执行协调组织（ERTICO）用来促进ITS的发展。eSafety [ 4 ]是ERTICO中一个具有代表性的项目，旨在提供基于车辆的智能安全系统，以改善道路安全。

也开始在70年代，日本应用了大量的资源在ITS的研究中用来建设安全，环保，运输系统。在过去几年的全国范围内的项目中是一项大型投资。在1998年，一项被命名为车辆信息和通信系统（VICS）[ 13 ]的应用被部署用来收集交通信息并通过红外，微波，和调频收音机的方式传递给司机。在21世纪初期，日本开始了一项叫做智能公路[14]的国家计划用来促进ITS的发展。这个程序充分利用了尖端技术来构建协同运输系统，这个系统由车载传感器处理交通信息并且将分析结果直接传递给司机。

为了跟上世界科技的进步，在上世纪80年代中国推出了ITS项目，为了响应美国、欧洲和日本的发展。在2008，中国还成立了自己的ITS协会：中国智能交通系统协会。它吸引了专业国家资助机构支持ITS的研究和许多相关的技术的研究，这些技术已经交付并且被应用于主要活动包括2008届北京奥运会和2010上海世博会。

3 智能交通的关键技术

ITS的体系结构可分为三部分：交通信息的感知与收集，交通信息应用支持与城市交通管理。

3.1 交通信息的感知与收集

3.1.1 交通信息的感知

它的基本数据包括运输系统的所有元素，即车辆、道路和人。车辆信息主要涉及对车辆运行工况的监测和感知，包括车辆的运动状态及其其它状态属性。运动状态车辆包括车辆的位置、速度、方向、加速度、油门和刹车。车辆的状态属性包括车辆类型，颜色，操作员和/或乘客人数，和车维护状态。提出了一个预期的节能援助（ANESA），其中对驾驶风格也进行了分析。通过检查车辆的速度、加速度、油门和刹车的使用，以及其他数据，驾驶技巧可以提供给司机，以提高能源效率。然而，在汽车位置和运动信息的采集过程中，单一特征信息[ 15 ]

不足以处理复杂的环境，因此难以获得更完整的车辆信息。

通过多个集成传感器的合作，如同时通过全球定位系统和立体系统[ 16 ]映射环境和定位车辆，可以感知车辆的当前状态，利用双目视觉方法建立三维模型[ 17 ]，使用IMU提供方向速度[ 18 ]，并使用激光测距仪在大型环境中执行映射[19,20]。

道路信息采集技术包括天气和道路探测，车辆交通传感和电子收费，其中最重要的是车辆的交通检测。车辆交通传感对来自各种传感器的原始数据的收集可以分为固定的和移动的。固定采集技术又可进一步分为接触式和非接触式。接触交通检测技术采用环形传感器、地磁车辆检测（GVD）、空气压力管压电检测技术。非接触交通检测技术包括微波、视频，红外和超声波检测技术。在移动采集技术中，传感装置是安装在车辆上，通过车辆行驶时获取的实时道路交通信息。Fortin等人[ 21 ]提出了一种用于扫描激光测距数据的特征提取方法，具体应用于车辆检测。Chavez-Aragon等人提出了一种高精度的视觉检测方法用在室外环境中的车辆的外表面上十四个感兴趣的区域，如保险杠、把手、窗户、车轮、侧挡风玻璃，镜子，中心的屋顶，头光，和后面的灯。

3.1.2交通信息的收集

交通信息的收集依靠于ITS的通信技术。它可以分为有线和无线通信技术。对于无线通信技术，这包括调频广播、卫星、蜂窝和短距离通信。光纤通信在干线通信中得到广泛应用，它是构建（WAN）和高端局域网（LAN）的骨架，用于公路或城市道路。目前，主要是用于动态称重（WIM）车辆安全驾驶安全检测、高速公路通行费、交通流量监测。

调频无线电通信技术包括无线电广播、无线电数据系统（RDS）、和数字音频广播（DAB）、数字多媒体广播（DMB），其中RDS具有最高的应用。卫星通信技术在动态位置交通监控、调度中得到广泛应用，并以中国北斗导航系统为例，其单独使用卫星通信。

最常见的蜂窝通信技术包括GSM，GPRS，3G，他们均已经被证明是有效的，并在ITS相关应用中得到广泛使用。

短距离无线接入技术主要包括以下标准，IEEE 802.11，802.15，802.16，和802.20。一个Wi-Fi天线距离可达100米（802.11p，DSRC）。在ITS中，Wi - Fi。主要用于汽车传感器网络(VSN)，并且Wi-Fi接入点往往是在路边使用可通过射频识别收集车辆数据。无线自组织网络被引入到移动车辆网络中，并且车载移动自组织网络（VANET）[ 30 ]已建成。VANETs对于接入网络的高速车辆提供高速数据[31]。VANETs 在车辆安全驾驶、会计管理、交通管理、数据通信和车载信息娱乐系统中发挥重要的作用，最近，在这一领域已经做了很多工作，包括路由协议[ 32 ]，传输控制协议[ 33 ]和应用研究[ 34 ]。ZigBee网络技术普遍应用于交通传感器网络[35]和交通信号控制系统[ 36 ]。蓝牙技术是一种无线技术用于短距离通信[ 37 ]，可应用于智能交通系统，停车指导管理系统，汽车电话等。

3.2 交通信息应用支持

理解交通行为可以被认为是一个随时间变化的数据分类问题，匹配测试序列和预先校准的参考序列的典型行为[ 38 ]。目前，一般常用的行为理解方法有模板匹配、概率统计、动态时间翘曲，隐藏的马尔可夫模型和人工神经网络。针对需要较少的交通行为训练样本，盛等人 [39,40]和浩等人 [41] 设计了一种用于车辆行为的半监督异常检测方法，通过引入高斯隐藏马尔可夫混合模型。

3.3 城市交通管理与控制

城市交通管理和控制系统的管理和控制交通流通过交通管理控制方案，包括交通监视、交通管制、公共交通管理，应急管理与运输组织控制的优化。

交通监控系统一般由交通信息采集系统[42]和电子警察系统[ 43 ]组成，它是用于动态交通信息采集，交通违规检测、交通信号控制等。

交通控制系统由交通信号控制和城市交通诱导技术[ 44 ]大量的集成。城市交通流诱导系统（UTFGS）是由车辆导航系统，数据融合和处理平台系统，以及交通信息的信息分配系统组成用于交通指导。

交通组织优化可分为静态[ 45,46 ]和动态部分 [ 47、48 ]。静态部分是资源管理，动态部分是对象管理。静态交通组织主要解决的是资源配置，即是容量分配和优先权分配在不同层次的分布。动态交通组织主要解决交通分配和交通分散，以最大限度地提高道路网络的有效性。为了缓解交通拥堵，交通组织策略随交通需求的变化而变化，包括公共交通优先政策的影响，鼓励拼车，限制汽车在城市中心和不同的旅行时间。

4 中国城市智能交通的展望

在第十二个五年计划中，“物联网”重大专项项目、“863”重大专项项目、“智慧城市”，国家公路交通安全科技计划行动和运输部将引入智能交通规划。这将促进ITS在中国的进一步发展，并且重点主要体现在：1）主动车辆安全和智能车辆，2）车辆道路网协同，3）综合交通管理与应急系统。

4.1 主动车辆安全和智能车辆

基于ITS的车辆主动安全和智能车辆的关键技术主要是环境感知、智能控制、主动避撞。驾驶环境感知是识别驾驶条件和位置、车道[ 49 ]、交通灯[ 50 ]、车辆和行人[ 24 ]等。智能控制技术[ 51 ]用于实现安全警告、辅助驾驶、主动避撞等。主动避撞技术是实时车辆监控和识别危险驾驶条件，这些将为司机提供安全信息。如有必要，可采取措施控制车辆来主动回避危险。

4.2 车—路网合作

车辆道路网络协同是一种车辆与涉及车车和车路信息交互与共享的基础设施之间的智能协调与合作，其中车辆道路网络信息是在无线通信和检测中获取的。目标是最佳利用系统资源，改善道路交通安全和缓解交通拥堵。车辆道路网络协同是一种传统的智能交通技术[52,53]的融合与提升。

车辆道路网协同的成功实施将在交通安全、简化其他智能技术方面带来革命性的变化，如交通信号的信息获取，图像采集盲区，先进的急救系统，辅助驾驶信息服务和车辆安全助理，以及自适应速度控制，使他们更准确[ 54 ]。

4.3 交通管理与应急系统集成

充分利用新的智能网络传感器和信息网络技术，建设一个关于国家公路交通基础设施的态势感知和动态监测系统。通过建立全国公路交通基础设施的传感器网络，国家公路网可以可视化，控制和测量。通过分析正在运行的国家公路网，可以了解重要的国家和省干线公路状态。对于关键设施，如大型桥梁，隧道，枢纽和关键部分，态势感知和实时监督都可以实现，这将为道路网的兼容操作提供一种有效的手段。如果有事故或紧急情况发生时，系统能动态调度所需的服务。

5 结论

世界经济和日常生活变得越来越依赖于高效的安全运输系统。在先进技术和设备的发展中，这种新的努力是为了使我们的交通系统更加智能化和生态友好，ITS被证明是要实现这一目标的一种很有前途的解决方案。它的应用极大地促进了新技术的发展相应地改善了这一行业的所有部门。

本文简要回顾了ITS的历史，并试图探索其未来的应用、发展和潜在的好处。我们相信有许多值得进一步研究的问题。我们希望这个工作能够为ITS提供一些参考。

致谢

这项研究部分由以下资金支持：中国国家自然科学基金，批准号：61272350；国家科技支柱项目，批准号：2012BAH07B01以及国家重点实验室开放基金软件开发环境，批准号：SKLSDE-2012ZX-05。

翻译

基于物联网的智能交通系统研究

作者：Yuqi Wang, Hui Qi

电子信息与工程学院，北京理工大学，北京，中国

文章信息：

文章历史

2012年3月31日收到初版

2012年4月28日收到修订版

2012年5月16日最终接受

摘要

根据城市公共交通问题的特点，本文提出了一种基于物联网的智能交通系统的基本结构。该系统由车载终端采集数据并且通过网络上传数据到服务器，消费者在服务器上通过一个算法可以看到数据。一方面，消费者可以通过网络查询公交车辆信息。在另一个方面，消费者可以通过车站终端了解公交车辆信息。这个实验验证了智能交通系统能够为多用户提供公交车辆信息，从而使系统能够解决城市轨道交通问题。

关键词： 物联网 智能交通系统 数据可见

1 引言

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