時(shí)間：2024-02-22 14:55:46
序論：在您撰寫(xiě)智能交通系統(tǒng)的核心技術(shù)時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
一、有利于激發(fā)智障兒童的學(xué)習(xí)興趣
信息技術(shù)教學(xué)不僅可以根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況，提供生動(dòng)有趣的畫(huà)面，大大調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，而且還能最大限度地發(fā)揮他們的優(yōu)勢(shì)及潛能。教師的激趣工作要從學(xué)生感興趣的方面入手，以學(xué)生喜歡的形式呈現(xiàn)。
智障學(xué)生的接受能力弱，思維能力低下，傳統(tǒng)的教學(xué)板書(shū)、繪圖等教學(xué)手段很難提高他們的學(xué)習(xí)興趣。專家指出，對(duì)他們進(jìn)行數(shù)學(xué)教育，應(yīng)當(dāng)多開(kāi)展觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)以及肌肉感覺(jué)的活動(dòng)或訓(xùn)練。
如在教學(xué)《4的認(rèn)識(shí)》一節(jié)時(shí)，先讓學(xué)生看課件，3只小鳥(niǎo)在樹(shù)上跳來(lái)跳去，讓大家回答是幾只小鳥(niǎo)。接下來(lái)點(diǎn)擊電腦，又一只小鳥(niǎo)飛來(lái)了。此時(shí)，配合著電腦播放的悅耳音樂(lè)提問(wèn)：“小朋友，現(xiàn)在有幾只小鳥(niǎo)？”此時(shí)，學(xué)生的注意力被色彩鮮艷的畫(huà)面和悅耳的聲音所吸引，學(xué)習(xí)的積極性大大提高了。這不僅使學(xué)生獲得數(shù)學(xué)知識(shí)，也促進(jìn)了他們?cè)趯徝?、說(shuō)話以及熱愛(ài)生活等能力的整合發(fā)展。緊接著，學(xué)習(xí)“4”的書(shū)寫(xiě)。為幫助學(xué)生較好地掌握4的字形，電腦中出現(xiàn)了一面迎風(fēng)飄揚(yáng)國(guó)旗，然后利用電腦課件的閃動(dòng)功能，抽象出4的字形，配合順口溜“4像國(guó)旗空中飄”來(lái)幫助記憶，這一生動(dòng)有趣的教學(xué)過(guò)程，不僅使學(xué)生學(xué)習(xí)了知識(shí)，還學(xué)習(xí)了語(yǔ)言。
二、有利于提高智障兒童的思維能力
由于數(shù)學(xué)具有抽象性和邏輯性，而智障兒童思維發(fā)展滯后，因此在數(shù)學(xué)教學(xué)中可利用多媒體，以直觀感知開(kāi)始逐步向抽象認(rèn)識(shí)發(fā)展。例如：在講解10以內(nèi)數(shù)字的加減法時(shí)，為了讓智障兒童理解加法的含義，筆者充分利用多媒體制作了課件：先出示1只小鴨在水中游，又游過(guò)來(lái)1只，問(wèn)水中一共有幾只小鴨？學(xué)生很快回答：2只。這樣，在學(xué)生的大腦中就留下了增多了的印象，對(duì)“加法”有了初步的概念，再理解連加就容易多了。在教學(xué)中，筆者利用多媒體制作的課件：先出示5只小馬在草地上跑，又跑過(guò)來(lái)1只，列式就是“5+1”，問(wèn)學(xué)生是幾只，學(xué)生很快回答6只。再跑過(guò)來(lái)1只，就是在“5+1的基礎(chǔ)上再加上1只，列式就是“5+1+1”，一共加了兩次，連加的含義很顯然就是連續(xù)相加。這樣，在教師細(xì)致地編排及帶領(lǐng)下，學(xué)生在不知不覺(jué)中愉悅地消化和吸收了新知識(shí)，并且每名學(xué)生在學(xué)習(xí)上都獲得了一種成功的體驗(yàn)，樹(shù)立了信心，提高了興趣。
三、有利于再現(xiàn)生活畫(huà)面，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境
數(shù)學(xué)源于生活，是高度濃縮的抽象知識(shí)。而現(xiàn)行的培智數(shù)學(xué)素材陳舊，缺乏生活性、時(shí)代性，很難讓學(xué)生在數(shù)學(xué)與生活間建立聯(lián)系，也極大地削弱了學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣。因此，在教學(xué)中必須向?qū)W生提供生活化的學(xué)習(xí)素材，讓學(xué)習(xí)更貼近生活實(shí)際，感受生活化數(shù)學(xué)的魅力。在實(shí)踐中，筆者巧用多媒體再現(xiàn)生活情景，展現(xiàn)了逼真的數(shù)學(xué)問(wèn)題情境，幫助學(xué)生正確剝離數(shù)學(xué)知識(shí)，有效地發(fā)展了學(xué)生的數(shù)學(xué)能力。
關(guān)鍵詞：智能交通系統(tǒng)； 多傳感器信息融合； MPEG-7； 視頻語(yǔ)義描述
中圖分類號(hào)：TN911-34； TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-373X(2011)24-0082-05
Semantic Description of Intelligent Traffic Information Based on Multi-sensor Information Fusion
ZHU Jian1,2, CAO Hong-bing2, XU Hua-an2, LIU Hai-tao1,2
(1. Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, CAS, Shanghai 200050, China;
2. Wuxi SensingNet Industrialization Research Institute, Wuxi 214135, China)
Abstract： Considering the problems that when cameras are used to acquire traffic information their performance may be affected by environment and the information acquired is incomplete, a multi-sensor information fusion framework for intelligent transportation system (ITS) is proposed to fuse information gathered by different kinds of traffic sensors and cameras. On the other side, because the amount of information acquired by cameras is huge and most of the data is concerned with low-level visual information, a semantic description framework is proposed to describe the traffic information coming from traffic sensors and cameras for information retrieval of users. The results of experiments show that the fusion of the information collected by multiple sensors can improve the information acquisition accuracy and the semantic description for traffic video information can provide immense convenience for users to retrieve their interested information.
Keywords： intelligent transportation system (ITS); multi-sensor information fusion; MPEG-7; video semantic description
收稿日期：2011-08-26
基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃資助(2011CB302901)；國(guó)家重大科技專項(xiàng)：面向民用機(jī)場(chǎng)周界防入侵監(jiān)視的新一代傳感器網(wǎng)絡(luò)研發(fā)與應(yīng)用驗(yàn)證(2010ZX03006-004)
0 引 言
攝像頭作為監(jiān)控、采集交通信息的有效手段被廣泛應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)中。然而攝像頭由于其光學(xué)特性極易受到周?chē)h(huán)境的干擾，例如強(qiáng)光照射、雨雪霧等惡劣的氣候條件都會(huì)對(duì)攝像頭的正常工作產(chǎn)生很大的影響，因而僅僅通過(guò)攝像頭這一單一信息采集手段獲得的交通信息往往是不夠完整的，有時(shí)甚至是不可靠的。另外攝像頭采集到的視頻信息，信息量龐大，毫無(wú)結(jié)構(gòu)性［1］，用戶如果希望在如此海量信息中檢索感興趣的內(nèi)容，例如用戶想查看某段黑色轎車(chē)闖紅燈的視頻，目前通常的做法是一幀幀地線性瀏覽整個(gè)視頻，顯然這個(gè)過(guò)程效率極其低下。
基于以上問(wèn)題，本文首先提出了一個(gè)多傳感器信息融合框架，通過(guò)將攝像頭采集到的視頻信息與多種智能交通傳感器采集到的信息進(jìn)行融合以彌補(bǔ)攝像頭作為單一信息采集手段的不足。然后在此基礎(chǔ)上提出了一個(gè)對(duì)攝像頭所采集的視頻信息和智能交通傳感器信息進(jìn)行語(yǔ)義描述的框架，為用戶對(duì)交通信息進(jìn)行高效檢索提供鋪墊。
1 智能交通多傳感器信息檢測(cè)與融合
1.1 多傳感器信息融合理論
多傳感器信息融合理論最早應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，這一方面的研究首先起始于1973年的美國(guó)［2］。20世紀(jì)80年代，隨著傳感器技術(shù)的進(jìn)步，多傳感器信息融合理論開(kāi)始飛速發(fā)展，其在非軍事領(lǐng)域的應(yīng)用也大規(guī)模展開(kāi)，工業(yè)控制系統(tǒng)、智能交通、氣象監(jiān)測(cè)、資源探測(cè)、醫(yī)療診斷等多個(gè)領(lǐng)域都在朝著多傳感器方向發(fā)展［2］。國(guó)內(nèi)多傳感器信息融合的研究也于20世紀(jì)90年代達(dá)到，涌現(xiàn)了諸多理論和工程實(shí)踐成果［2］。
多傳感器信息融合就是充分利用多個(gè)傳感器的資源，通過(guò)對(duì)多種傳感器信息按照某優(yōu)化規(guī)則進(jìn)行組合處理，有效地提高各個(gè)傳感器信息之間的互補(bǔ)性，同時(shí)剔除不必要的冗余信息，提高整個(gè)系統(tǒng)的有效性。多傳感器信息融合按照信息處理層次可分為數(shù)據(jù)層信息融合、特征層信息融合、決策層信息融合。其中決策層信息融合是根據(jù)各個(gè)傳感器系統(tǒng)的判決進(jìn)行優(yōu)化推理，做出最終的決策，靈活性高，通信負(fù)荷小，無(wú)需傳感器之間同質(zhì)，但同時(shí)也對(duì)觀測(cè)信息的預(yù)處理提出了很高的要求［3］。
1.2 智能交通多傳感器信息融合框架
智能交通傳感器種類繁多，功能各異。針對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景以及結(jié)合前期的工程實(shí)踐，選擇磁敏傳感器、壓電式傳感器、微波雷達(dá)、RFID作為獲取交通信息的傳感器，這4種傳感器所采集的交通信息如表1所示。
此外，整個(gè)交通狀態(tài)會(huì)受到周?chē)h(huán)境的影響，因而需要根據(jù)環(huán)境變化調(diào)節(jié)多傳感器信息融合的策略，從而降低環(huán)境變化所帶來(lái)的影響。
到目前為止，需要進(jìn)行信息融合的傳感器包括攝像頭、磁敏傳感器、壓電式傳感器、微波雷達(dá)、RFID。這5種傳感器彼此異質(zhì)，原始觀測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)容差異巨大，例如攝像頭采集的是二維視頻信號(hào)，磁敏傳感器卻輸出一維模擬信號(hào)，而壓電式傳感器則輸出模擬脈沖信號(hào)。因此考慮在決策級(jí)對(duì)這幾種傳感器信息進(jìn)行融合。每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)采集到的信息進(jìn)行分析處理，其結(jié)果與視頻信息處理結(jié)果進(jìn)行決策級(jí)融合，整個(gè)融合過(guò)程同時(shí)會(huì)受到氣象、光照條件的影響。多傳感器信息融合框架如圖1所示。
2 智能交通信息的語(yǔ)義描述
隨著多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，視頻信息量也呈現(xiàn)出爆炸性增長(zhǎng)趨勢(shì)。面對(duì)如此海量的數(shù)據(jù)，用戶更關(guān)注如何才能高效地檢索到自己所感興趣的信息，即如何實(shí)現(xiàn)基于內(nèi)容的視頻信息查詢(Content-Based Visual Queries,CBVQ)。這一問(wèn)題已引起了研究者的廣泛興趣，一些原型系統(tǒng)相繼問(wèn)世，如IBM的QBIC系統(tǒng)［4］，哥倫比亞大學(xué)的Webseek系統(tǒng)［5］，清華大學(xué)的TV-FI系統(tǒng)等［6］。
圖1 智能交通多傳感器信息融合框架傳統(tǒng)視頻分析技術(shù)是對(duì)底層視覺(jué)信息進(jìn)行分析處理，如顏色、紋理、輪廓。而用戶往往是從高層語(yǔ)義的角度理解整個(gè)視頻內(nèi)容，例如某段視頻出現(xiàn)了什么物體、發(fā)生了什么事情。這之間不可避免地存在著語(yǔ)義鴻溝(Semantic gaps)［7］。要實(shí)現(xiàn)視頻內(nèi)容查詢，首先需要在底層視覺(jué)信息和高層語(yǔ)義之間搭建起一座橋梁。目前學(xué)術(shù)界對(duì)于該問(wèn)題的研究工作已廣泛開(kāi)展起來(lái)，其中比較著名的是運(yùn)動(dòng)圖像專家組提出的MPEG-7標(biāo)準(zhǔn)，即多媒體內(nèi)容描述接口(Multimedia Content Description Interface)。MPEG-7標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)就是定義一套靈活的可擴(kuò)展的描述框架。該框架能夠?qū)Χ嗝襟w內(nèi)容提供高效的、準(zhǔn)確的并且具有互操作特性的語(yǔ)義描述，以便于進(jìn)一步對(duì)多媒體信息內(nèi)容進(jìn)行語(yǔ)義檢索［8］。MPEG-7對(duì)以下內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)化：描述符(Descriptors)、描述方案(Description Schemes)、描述定義語(yǔ)言(Description Definition Language)。其中描述定義語(yǔ)言基于XML語(yǔ)言，允許對(duì)描述符和描述方案進(jìn)行靈活地定義和描述，并且具有極強(qiáng)的可擴(kuò)展性［9］。
基于MPEG-7標(biāo)準(zhǔn)，提出智能交通信息語(yǔ)義描述框架，描述的信息包括攝像頭采集的視頻信息和智能交通傳感器信息?？傮w框架如圖2所示。
下面將闡述語(yǔ)義描述框架的各個(gè)組成成分：
2.1 Video_metadata
Video_metadata主要是對(duì)每一幀視頻做一般性描述，分為視覺(jué)元數(shù)據(jù)(Visual_metadata)和語(yǔ)義元數(shù)據(jù)(Semantic_metadata)。這部分?jǐn)?shù)據(jù)并不包含視頻內(nèi)容本身。視覺(jué)元數(shù)據(jù)主要包括格式、大小、分辨率、顏色深度、壓縮方式，語(yǔ)義元數(shù)據(jù)主要包括文本標(biāo)注、時(shí)間、地點(diǎn)、該視頻幀編號(hào)(Frame NO.)。
例如某一幀視頻的Visual_metadata描述如下：
AVI
320*240
RGB8bit
M-JPEG
圖2 智能交通信息語(yǔ)義描述框架2.2 Traffic_sensor_metadata
Traffic_sensor_metadata主要描述的是該路段所布設(shè)的智能交通傳感器的信息，包括布設(shè)了哪些傳感器，該傳感器所處的位置，傳感器的功能。這部分描述也不包含視頻本身的信息。加入這部分描述是為了將多傳感器的信息內(nèi)容整合起來(lái)，便于用戶查詢整個(gè)系統(tǒng)的信息。
例如對(duì)于磁敏傳感器信息描述如下：
Magnetic
Speed＼Flow＼Occupancy
2.3 Video_DS
Video_DS是對(duì)攝像頭采集到的某一幀視頻信息進(jìn)行語(yǔ)義描述，這部分是整個(gè)語(yǔ)義描述框架的核心，直接影響到用戶的信息檢索。這部分的主要任務(wù)就是描述視頻中所出現(xiàn)的交通對(duì)象和視頻中出現(xiàn)的交通事件。其中Video_object_set表示的是視頻中所出現(xiàn)的所有交通對(duì)象的集合。在每一幀視頻中，提取的交通對(duì)象分為4類：車(chē)輛（各種機(jī)動(dòng)車(chē)和非機(jī)動(dòng)車(chē)）、行人、道路（單行道、雙行道、左拐車(chē)道、右拐車(chē)道）、交通標(biāo)識(shí)（車(chē)道線、停車(chē)線、交通信號(hào)燈）。
Video_object_set中每個(gè)元素稱為Video_object，即交通對(duì)象。每個(gè)Video_object同時(shí)具有視覺(jué)特征(Visual Feature)和語(yǔ)義特征(Semantic Features)［10］。每類對(duì)象的視覺(jué)特征和語(yǔ)義特征如表2所示。
Video_event_set表示的是視頻事件集，這些事件包括車(chē)輛直行駛過(guò)、車(chē)輛左拐、車(chē)輛右拐、闖紅燈、變道、違章停車(chē)、行人走過(guò)等交通事件，每個(gè)事件被賦予一個(gè)ID。Object_node引用Video_object_set中的元素Video_object，這樣就避免了對(duì)象的重復(fù)定義。Object_relation表示的是對(duì)象(Video_object)之間的關(guān)系，這些關(guān)系通常如表3所示［10］。
對(duì)于每件交通事件將其描述成對(duì)象之間的關(guān)系。例如對(duì)于闖紅燈事件，涉及到的對(duì)象即為行駛中的車(chē)輛、變?yōu)榧t燈的交通信號(hào)燈和停車(chē)線，車(chē)和停車(chē)線之間的關(guān)系就是車(chē)越過(guò)停車(chē)線(Crosses)。對(duì)于違章停車(chē)事件，涉及到對(duì)象為某個(gè)不能停車(chē)的車(chē)道和靜止的車(chē)輛，它們之間的關(guān)系即為方位關(guān)系，即這輛車(chē)位于該車(chē)道之上(Top of)。
Sensor_status是當(dāng)有交通事件出現(xiàn)時(shí)，相關(guān)的智能交通傳感器的檢測(cè)信息，當(dāng)用戶需要讀取傳感器的信息時(shí)，可以直接讀出。這里的Traffic_sensor_node也需要引用Traffic_sensor_metadata中的Traffic_sensor，避免傳感器的重復(fù)定義。
2.4 Traffic_environment部分
這部分主要描述的是攝像頭監(jiān)控范圍內(nèi)的整個(gè)交通環(huán)境信息，包括該區(qū)域的天氣氣候情況、光照條件、該路段的總體交通信息。
3 智能交通多傳感器信息融合框架模型仿真
在此以車(chē)速檢測(cè)為例，對(duì)多種智能交通傳感器和攝像頭進(jìn)行決策級(jí)融合，以驗(yàn)證多傳感器信息融合框架的有效性。假設(shè)對(duì)于某一輛駛過(guò)的汽車(chē)，磁敏傳感器檢測(cè)到的車(chē)速為v1（單位：km/h），壓電式傳感器檢測(cè)到的車(chē)速為v2（單位：km/h），微波雷達(dá)檢測(cè)到的車(chē)速為v3（單位：km/h），攝像頭檢測(cè)到的車(chē)速為v4（單位：km/h），真實(shí)的車(chē)速為v（單位：km/h），則每個(gè)傳感器檢測(cè)車(chē)速的誤差為：Δv1=v1－v
(1)
Δv2=v2－v
(2)
Δv3=v3－v
(3)
Δv4=v4－v
(4) 根據(jù)工程實(shí)踐，磁敏傳感器、攝像頭檢測(cè)結(jié)果誤差的均值和方差都比較大，而微波雷達(dá)和壓電式傳感器則相對(duì)比較精確。假設(shè)誤差Δv1,Δv2,Δv3,Δv4分別滿足近似正態(tài)分布，且：Δv1~N(4,9)
(5)
Δv2~N(2,4)
(6)
Δv3~N(1,4)
(7)
Δv4~N(3,9)
(8) 對(duì)4種傳感器檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)行融合，這里采用加權(quán)平均的模型對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行融合。4種傳感器所對(duì)應(yīng)的加權(quán)系數(shù)分別為w1,w2,w3,w4，且：w1+w2+w3+w4=4
(9)則融合結(jié)果為：
vf=w1×v1+w2×v2+w3×v3+w4×v44
(10)
融合誤差:Δvf=vf－v
(11) 將式(1)~(4)，(9)，(10)代入式(11)，得：Δvf=w1×Δv1+w2×Δv2+w3×Δv3+w4×Δv44
(12) 因?yàn)棣1,Δv2,Δv3,Δv4獨(dú)立，所以Δvf也滿足正態(tài)分布，對(duì)以上過(guò)程進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖3所示。
從圖3中可以看出，經(jīng)過(guò)融合，融合結(jié)果的誤差Δvf的均值較小，動(dòng)態(tài)范圍也大幅度減小，因而多傳感器信息融合能有效提高系統(tǒng)的檢測(cè)精度。
圖3 Δv1,Δv2,Δv3,Δv4,Δvf概率分布4 智能交通視頻語(yǔ)義描述實(shí)例
本文的基于智能交通信息語(yǔ)義描述框架對(duì)攝像頭采集到的某一幀視頻發(fā)生的事件進(jìn)行描述，該幀如圖4所示。
圖4 攝像頭采集到的一幀交通視頻數(shù)據(jù)該幀視頻發(fā)生的事件是一輛黑色轎車(chē)正駛過(guò)人為所畫(huà)的一條虛擬的藍(lán)線。將黑色轎車(chē)和虛擬的藍(lán)色線條分別看作一個(gè)對(duì)象(Video_object)，對(duì)于黑色轎車(chē)的特征描述如下：
Black
92
73
Vehicle
Car
對(duì)于藍(lán)線的特征描述如下:
Blue
Traffic signs
Stop line
對(duì)于黑色轎車(chē)駛過(guò)藍(lán)線這一事件描述如下：
Crosses
顯然，基于提出的智能交通信息語(yǔ)義描述框架，能夠?qū)D4中的視頻信息從語(yǔ)義的角度描述出來(lái)，并可以同時(shí)生成相應(yīng)的文本文件。將這些視頻信息描述結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，極大方便了用戶從語(yǔ)義的角度對(duì)視頻信息進(jìn)行查詢。
5 結(jié) 語(yǔ)
本文首先提出了智能交通多傳感器信息融合的框架，并通過(guò)信息融合模型仿真驗(yàn)證了該框架的有效性，結(jié)果表明經(jīng)過(guò)多傳感器信息融合，系統(tǒng)交通信息檢測(cè)精度得到有效提高。之后在此基礎(chǔ)上參考MPEG-7標(biāo)準(zhǔn)提出了智能交通信息語(yǔ)義描述框架。該框架能夠描述從底層視覺(jué)特征到高層語(yǔ)義特征的多層視頻信息，彌補(bǔ)語(yǔ)義鴻溝，最終方便用戶對(duì)海量視頻信息檢索，最后用一個(gè)交通視頻語(yǔ)義描述實(shí)例證實(shí)了這一點(diǎn)。后續(xù)將根據(jù)各種智能交通傳感器信息結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)信息融合模型展開(kāi)進(jìn)一步研究，同時(shí)進(jìn)一步提高智能交通信息語(yǔ)義描述框架的擴(kuò)展性和兼容性，將更多的交通信息納入到整個(gè)描述框架中來(lái)。
參 考 文 獻(xiàn)
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我國(guó)智能交通科技創(chuàng)新發(fā)展歷程
2000年，我國(guó)成立了“全國(guó)智能運(yùn)輸系統(tǒng)協(xié)調(diào)指導(dǎo)小組及辦公室”，并開(kāi)展了智能交通系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的相關(guān)研究，形成了《中國(guó)智能運(yùn)輸系統(tǒng)體系框架》、《中國(guó)智能交通系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系》等重要成果，明確了我國(guó)智能交通系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展的總體技術(shù)方向。
“十五”期間，針對(duì)我國(guó)智能交通系統(tǒng)發(fā)展的迫切需求，國(guó)家科技計(jì)劃對(duì)智能交通系統(tǒng)共性關(guān)鍵技術(shù)研究進(jìn)行了立項(xiàng)支持，在北京、上海、廣州等全國(guó)十二個(gè)城市進(jìn)行了ITS示范工程建設(shè)。通過(guò)ITS規(guī)戈叭車(chē)載信息裝置、交通信息采集、專用短程通信、汽車(chē)安全輔助、交通共用信息平臺(tái)等方面的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、關(guān)鍵產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和示范應(yīng)用，促進(jìn)了以智能化交通管理為主的我國(guó)城市智能交通體系建設(shè)，為智能交通系統(tǒng)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
“十一五”期間，面向綜合交通運(yùn)輸一體化發(fā)展趨勢(shì)和我國(guó)智能交通發(fā)展中的重大技術(shù)問(wèn)題，以“提高交通運(yùn)輸?shù)男屎桶踩睘橹笇?dǎo)思想，國(guó)家科技計(jì)劃對(duì)綜合交通運(yùn)輸和服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與配置、智能化交通控制、綜合交通信息采集、處理及協(xié)同服務(wù)、交通安全等重點(diǎn)技術(shù)方向進(jìn)行了持續(xù)立項(xiàng)研究支持，攻克了城市交通控制、交通誘導(dǎo)、電子收費(fèi)、新一代空中交通管理等智能交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，形成了大批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能交通科技創(chuàng)新成果。
面向2008北京奧運(yùn)會(huì)、2010上海世博會(huì)、2010廣州亞運(yùn)會(huì)等重大活動(dòng)的交通需求，“十一五”期間啟動(dòng)實(shí)施了“國(guó)家綜合智能交通技術(shù)集成應(yīng)用示范”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目，支持建設(shè)了“北京奧運(yùn)智能交通集成系統(tǒng)”、“上海世博智能交通技術(shù)綜合集成系統(tǒng)”、“廣州亞運(yùn)智能交通綜合信息平臺(tái)系統(tǒng)”、“遠(yuǎn)洋船舶及戰(zhàn)略物資運(yùn)輸在線監(jiān)控系統(tǒng)”等，為大型國(guó)際活動(dòng)提供了智能化交通管理和出行服務(wù)技術(shù)支撐，取得了顯著的成果，智能交通科技在一系列重大國(guó)際活動(dòng)的交通保障中發(fā)揮了重要的作用。
針對(duì)嚴(yán)峻的道路交通安全形勢(shì)，2008年，科技部、公安部和交通部聯(lián)合開(kāi)展了國(guó)家道路交通安全行動(dòng)計(jì)劃，國(guó)家科技計(jì)劃部署了“重特大道路交通事故綜合預(yù)防、處置集成技術(shù)開(kāi)發(fā)與示范應(yīng)用”支撐計(jì)劃項(xiàng)目，跨部委聯(lián)合、多單位協(xié)同攻關(guān)、研究與示范緊密結(jié)合，對(duì)公路安全保障、高速公路安全控制、營(yíng)運(yùn)車(chē)輛運(yùn)行安全、全民交通行為安全提升、路網(wǎng)安全態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)、交通安全執(zhí)法等交通安全重點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了攻關(guān)研究和示范應(yīng)用，為提高我國(guó)道路交通安全水平產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。
我國(guó)在推進(jìn)智能化交通管理技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，也十分重視推動(dòng)智能化交通服務(wù)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)事關(guān)民生的公共交通、公眾便捷出行、交通安全等技術(shù)開(kāi)展了研究和應(yīng)用。過(guò)去的十年中，公共交通管理運(yùn)營(yíng)智能化、快速公交、公交信號(hào)優(yōu)先、出租車(chē)智能化運(yùn)營(yíng)、交通信息智能化服務(wù)等面向民生的智能交通技術(shù)得到大力發(fā)展和廣泛應(yīng)用，方便了公眾交通出行。國(guó)家科技計(jì)劃支持的“國(guó)家高速公路聯(lián)網(wǎng)不停車(chē)收費(fèi)和服務(wù)系統(tǒng)”，建設(shè)了京津冀和長(zhǎng)三角區(qū)域國(guó)家高速公路聯(lián)網(wǎng)不停車(chē)收費(fèi)示范工程，通過(guò)科技攻關(guān)和示范工程形成了比較完整的技術(shù)體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，取得了良好的實(shí)施效果。成為我國(guó)第一個(gè)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、在全國(guó)范圍大面積應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的智能交通項(xiàng)目。
進(jìn)入“十二五”，我國(guó)智能交通科技創(chuàng)新圍繞綜合交通運(yùn)輸系統(tǒng)效能與服務(wù)提升、智能化交通管控、車(chē)路協(xié)同與安全三條主線，在“863”計(jì)劃、科技支撐計(jì)劃等國(guó)家科技項(xiàng)目中，相繼部署了“大城市區(qū)域交通協(xié)同聯(lián)動(dòng)控制關(guān)鍵技術(shù)”、“智能車(chē)路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)研究”、“交通狀態(tài)感知與交互處理關(guān)鍵技術(shù)”、“綜合交通樞紐智能管控關(guān)鍵技術(shù)”、“環(huán)境友好型智能交通控制技術(shù)”、“多模式地面公交網(wǎng)絡(luò)高效協(xié)同控制大城市交通主動(dòng)防控關(guān)鍵技術(shù)及示范”、“城市道路交通智能聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控技術(shù)集成及示范”等一系列項(xiàng)目，對(duì)我國(guó)智能交通系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，創(chuàng)新成果將對(duì)我國(guó)智能交通系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
我國(guó)智能交通科技創(chuàng)新成就
十幾年來(lái)，我國(guó)智能交通科技創(chuàng)新取得了豐碩的成果，突破了大批核心關(guān)鍵技術(shù)，組織實(shí)施了多項(xiàng)具有重大影響的智能交通系統(tǒng)示范工程建設(shè)。科技引領(lǐng)和推動(dòng)我國(guó)智能交通系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展后來(lái)居上，成為世界智能交通系統(tǒng)發(fā)展格局中的重要構(gòu)成，發(fā)展成就為世界矚目，部分自主創(chuàng)新科技成果和應(yīng)用躋身世界先進(jìn)水平。在我國(guó)智能交通系統(tǒng)建設(shè)和發(fā)展的實(shí)踐中，國(guó)家科技計(jì)劃的實(shí)施，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求，在城市交通運(yùn)行智能化監(jiān)測(cè)、道路交通信息采集處理、重大活動(dòng)交通運(yùn)行組織保障、大容量快速公交、區(qū)域聯(lián)網(wǎng)不停車(chē)收費(fèi)等技術(shù)領(lǐng)域形成了許多具有國(guó)際先進(jìn)水平的智能交通科技創(chuàng)新成果。
(1)交通信息化水平顯著提升，交通狀態(tài)綜合檢測(cè)、網(wǎng)絡(luò)化電子收費(fèi)等核心關(guān)鍵技術(shù)取得突破并廣泛應(yīng)用。建成了全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)和駕駛員管理信息系統(tǒng)、全國(guó)鐵路聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng);綜合交通信息采集、處理及協(xié)同服務(wù)技術(shù)取得突破;交通綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)與設(shè)備廣泛應(yīng)用，基于移動(dòng)終端的狀態(tài)獲取和集成應(yīng)用技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平;網(wǎng)絡(luò)化電子收費(fèi)(ETC)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，已在全國(guó)26個(gè)省市推廣應(yīng)用。
(2)城市智能交通技術(shù)綜合集成與應(yīng)用總體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。結(jié)合重大應(yīng)用需求，攻克了大批關(guān)鍵技術(shù)，建設(shè)了示范工程，形成一批行業(yè)技術(shù)規(guī)范和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)重大國(guó)際活動(dòng)交通保障作用突出，推動(dòng)我國(guó)智能交通技術(shù)應(yīng)用水平取得顯著提升。北京奧運(yùn)會(huì)、上海世博會(huì)和廣州亞運(yùn)會(huì)交通保障對(duì)智能交通技術(shù)進(jìn)行了大范圍集成應(yīng)用;科技支撐全國(guó)城市“暢通工程建設(shè)”;公交智能化、BRT形成了成套技術(shù)裝備;公交一卡通實(shí)現(xiàn)了城市間聯(lián)網(wǎng)通用。
⑶新一代空中交通管理技術(shù)取得重大技術(shù)突破，建立了我國(guó)新一代空中交通管理系統(tǒng)核心技術(shù)框架。突破了高精度航空導(dǎo)航、協(xié)同式航空綜合監(jiān)視、空管運(yùn)行控制和民航空管信息服務(wù)平臺(tái)等關(guān)鍵技術(shù)，核心裝備和關(guān)鍵系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自主研制，達(dá)到國(guó)際同期先進(jìn)水平。中國(guó)民航新一代空中交通服務(wù)平臺(tái)已經(jīng)在空管、航空公司等部門(mén)獲得了成功應(yīng)用，在提升空域利用、減少延誤等方面成效明顯，為我國(guó)從民航大國(guó)向民航強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
(4)智能汽車(chē)技術(shù)取得重要突破，部分成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。無(wú)人駕駛智能汽車(chē)實(shí)現(xiàn)了實(shí)際道路運(yùn)行測(cè)試，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。汽車(chē)駕駛輔助技術(shù)領(lǐng)域趕上了國(guó)際研發(fā)進(jìn)程，駕駛?cè)诵袨楸O(jiān)控預(yù)警技術(shù)研究躋身國(guó)際先進(jìn)行列。
(5)智能交通支撐道路交通安全水平提升。人因安全研究顯著提升了交通安全執(zhí)法科技能力和監(jiān)管水平，安全執(zhí)法與安全保障技術(shù)及應(yīng)用，提高了道路交通安全總體水平。攻克了一批交通基礎(chǔ)設(shè)施安全相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，形成了適合我國(guó)公路交通特點(diǎn)的基礎(chǔ)設(shè)施安全技術(shù)體系。建成了以交通事故快速救援為核心的一體化交通應(yīng)急保障系統(tǒng)，為交通應(yīng)急指揮和管理能力提升提供了核心技術(shù)支撐。
(6)科技創(chuàng)新推動(dòng)我國(guó)智能交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展初具規(guī)模。智能交通領(lǐng)域項(xiàng)目建設(shè)主要技術(shù)和設(shè)備多數(shù)為我國(guó)企業(yè)自主創(chuàng)新產(chǎn)品。城市智能交通系統(tǒng)建設(shè)市場(chǎng)逐年提升，2013年度主要項(xiàng)目市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)200億元。高速公路收費(fèi)、通信、監(jiān)控系統(tǒng)以及公路交通信息化和智能化項(xiàng)目市場(chǎng)規(guī)模近百億元。智能交通領(lǐng)域的上市企業(yè)近10家。
目前，我國(guó)智能交通科技支撐體系基本建立，智能交通標(biāo)準(zhǔn)體系不斷完善，智能交通已經(jīng)成為我國(guó)交通運(yùn)輸現(xiàn)代化發(fā)展的重要構(gòu)成。自主創(chuàng)新、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合、智能交通科技創(chuàng)新培育和推動(dòng)了我國(guó)智能交通產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展，智能交通產(chǎn)業(yè)已成為我國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容和新的經(jīng)濟(jì)増長(zhǎng)點(diǎn)。智能交通產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，帶動(dòng)了信息、通信、傳感等高技術(shù)領(lǐng)域新技術(shù)成果的應(yīng)用，促進(jìn)了信息服務(wù)、現(xiàn)代物流等現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的提升和發(fā)展。
智能交通科技創(chuàng)新發(fā)展趨勢(shì)
適應(yīng)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，順應(yīng)國(guó)際高新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，智能交通科技創(chuàng)新發(fā)展面臨新的挑戰(zhàn)和要求，也呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢(shì)。
日益嚴(yán)重的城市交通擁堵、居高不下的道路交通安全事故、通待提升的綜合交通服務(wù)水平，是智能交通科技創(chuàng)新發(fā)展始終面對(duì)的挑戰(zhàn)。我國(guó)社會(huì)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速和智慧城市建設(shè)，要求我們必須謹(jǐn)慎思考未來(lái)城市交通模式，構(gòu)建綜合交通體系，倡導(dǎo)綠色出行理念。
未來(lái)我國(guó)智能交通的科技創(chuàng)新發(fā)展將重點(diǎn)圍繞以下方面：
綜合交通運(yùn)輸協(xié)同與效能提升;以服務(wù)為導(dǎo)向，注重ITS的公眾服務(wù)和綜合應(yīng)用服務(wù);不斷采用新技術(shù)提高交通管理和服務(wù)的智能化水平;重視道路交通安全保障和安全水平的提升;關(guān)注交通環(huán)境改善和交通的可持續(xù)發(fā)展;車(chē)路協(xié)同系統(tǒng)受到普遍關(guān)注。具體技術(shù)方面，新技術(shù)環(huán)境下交通信息精確感知與動(dòng)態(tài)交互、交通需求辨識(shí)與交通態(tài)勢(shì)分析、動(dòng)態(tài)交通仿真與智能化決策支持、交通運(yùn)行智能化控制與節(jié)能減排、人車(chē)路協(xié)同主動(dòng)安全與智能駕駛、綜合交通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與協(xié)同服務(wù)、公路智能運(yùn)輸與綜合服務(wù)、大型綜合樞紐協(xié)同運(yùn)營(yíng)與高效服務(wù)、智能化綜合交通信息服務(wù)等都將成為創(chuàng)新發(fā)展的重要方向。
據(jù)分析機(jī)構(gòu)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，到2012年，我國(guó)智能交通整體市場(chǎng)規(guī)模已超過(guò)1000億元，市場(chǎng)增長(zhǎng)率保持在10%以上。清科研究中心的數(shù)據(jù)顯示，智能交通的快速發(fā)展也吸引了資本市場(chǎng)的關(guān)注，物聯(lián)網(wǎng)、高清監(jiān)控系統(tǒng)等更是成為了智能交通領(lǐng)域的“新寵”。
智能交通大戰(zhàn)略下涌現(xiàn)投資機(jī)會(huì)
2008年奧運(yùn)會(huì)期間，如何保證“鳥(niǎo)巢”周邊的交通暢通？“北京奧運(yùn)交通設(shè)施GIS”項(xiàng)目在諸多競(jìng)標(biāo)者中脫穎而出，擔(dān)負(fù)起大任。雖然是第一次試驗(yàn)，但該項(xiàng)目在奧運(yùn)期間成功運(yùn)作，不僅有效幫助了北京市交管局根據(jù)車(chē)流情況及時(shí)布置場(chǎng)館附近的路標(biāo)、指示線等奧運(yùn)交通設(shè)施，并且通過(guò)優(yōu)化路口、路段的放行時(shí)間，優(yōu)化車(chē)輛在道路空間的分布，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位警力。
該項(xiàng)目中運(yùn)用的GIS技術(shù)正是北大千方的核心技術(shù)。北大千方科技有限公司常務(wù)副總裁黃丹俠介紹，在北京奧運(yùn)會(huì)之后這套系統(tǒng)被推廣到北京全市，而北大千方參與設(shè)計(jì)的北京奧運(yùn)綜合交通信息服務(wù)平臺(tái)也被投入使用。
“智能交通”是智慧城市建設(shè)的重要組成部分，通過(guò)改進(jìn)地面公交調(diào)度和信息服務(wù)、出租車(chē)綜合信息服務(wù)、軌道交通換乘信息服務(wù)和交通樞紐綜合信息服務(wù)等，能夠幫助出行者選擇更好的出行方式，由“盲目”出行轉(zhuǎn)變成“有序”和“可靠”出行。近年來(lái)，各地都在不遺余力地推進(jìn)智能交通的建設(shè)，并將它作為發(fā)展智慧城市的重要目標(biāo)。
據(jù)了解，北京市“十二五”期間規(guī)劃投資56億元，用于提升智能交通。按照規(guī)劃，北京將建成交通運(yùn)行協(xié)調(diào)指揮中心（TOCC）和路網(wǎng)運(yùn)行、運(yùn)輸監(jiān)管、公交安保三個(gè)分中心，形成一體化、智能化綜合交通指揮支撐體系，成為數(shù)據(jù)共享交換中樞、綜合運(yùn)輸協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)中樞、信息中心，緊急情況下可作為交通安全應(yīng)急指揮中心。這意味著，市民將可以通過(guò)網(wǎng)站、熱線、手機(jī)、車(chē)載導(dǎo)航等多種形式，實(shí)時(shí)掌握路況信息，提前安排出行。同時(shí)，自行車(chē)租賃也有望實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)。
上海近年來(lái)在智能交通建設(shè)方面將不斷完善交通綜合信息平臺(tái)和世博信息服務(wù)應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)與閔行、虹橋等區(qū)域交通綜合信息平臺(tái)的互聯(lián)互通。上海還將在完善道路交通采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建設(shè)智能公交系統(tǒng)，改進(jìn)多種交通方式的換乘信息服務(wù)，建設(shè)完善交通狀態(tài)指數(shù)采集系統(tǒng)，多渠道為市民提供全面的、動(dòng)態(tài)的交通綜合信息服務(wù)。
為了發(fā)展智能交通體系，江西省依托長(zhǎng)三角區(qū)域高速公路聯(lián)網(wǎng)電子不停車(chē)收費(fèi)示范工程，大力推進(jìn)電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)（ETC）建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了滬蘇皖贛三省一市高速公路電子不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。其他的地方城市也在不斷公布各自的智能交通規(guī)劃和投資規(guī)模。
巨大的市場(chǎng)空間也引來(lái)了投資者和創(chuàng)業(yè)者的熱情，目前中國(guó)從事智能交通的企業(yè)約2000家，主要集中在數(shù)據(jù)采集監(jiān)控、高速公路收費(fèi)、導(dǎo)航系統(tǒng)和系統(tǒng)集成等環(huán)節(jié)。相比海外超過(guò)千億美元的市場(chǎng)規(guī)模，中國(guó)的智能交通應(yīng)用還處于起步階段，發(fā)展前景和空間顯著。2010年中國(guó)智能交通系統(tǒng)（控股）有限公司在香港主板上市，其背后有多家著名PE機(jī)構(gòu)的身影。同時(shí)專注于導(dǎo)航電子地圖內(nèi)容和位置服務(wù)解決方案的高德軟件也在美國(guó)納斯達(dá)克市場(chǎng)成功亮相，凱鵬華盈、聯(lián)想投資、紅杉資本等機(jī)構(gòu)早前共同出資4000萬(wàn)美元入駐，VC和PE機(jī)構(gòu)對(duì)該行業(yè)的看好可見(jiàn)一斑。
在此之前，北大千方作為帶有北大字頭的企業(yè)在資本市場(chǎng)也受到了廣泛的關(guān)注。其業(yè)務(wù)涉及了國(guó)土資源勘察、數(shù)字城市、智能交通等多個(gè)領(lǐng)域。尤其在專注于交通信息化領(lǐng)域之后，一場(chǎng)撬動(dòng)中國(guó)交通市場(chǎng)的極速大賽得以上演。北大千方的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)是做信息服務(wù)，公司前期的業(yè)務(wù)將是形成對(duì)城市交通信息資源的有效整合，在達(dá)到一定的積累之后，將為政府、企業(yè)、公眾提供全方位的信息服務(wù)。在智能交通的龐大產(chǎn)業(yè)鏈中，北大千方避開(kāi)了競(jìng)爭(zhēng)激烈甚至尚有些無(wú)序的電子地圖、導(dǎo)航終端設(shè)備環(huán)節(jié)，而專注于信息的采集、處理與。
技術(shù)熱點(diǎn)凸顯
清科研究中心分析師趙一鍥撰文分析，物聯(lián)網(wǎng)已成為智能交通投資中的一大亮點(diǎn)。按照服務(wù)對(duì)象的不同，我國(guó)智能交通系統(tǒng)市場(chǎng)主要可以分成高速公路智能交通系統(tǒng)、鐵路智能交通系統(tǒng)、城市智能交通系統(tǒng)和水上智能交通系統(tǒng)四大類，其中城市智能交通系統(tǒng)又可以分成城市道路智能交通系統(tǒng)和軌道交通智能交通系統(tǒng)。
趙一鍥對(duì)記者表示，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)推動(dòng)智能交通的發(fā)展有著巨大的幫助，從發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)和智能交通的結(jié)合將是必然的選擇，物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等現(xiàn)代信息技術(shù)處理能力將成為未來(lái)智能交通發(fā)展的核心技術(shù)。而根據(jù)智能交通不同細(xì)分市場(chǎng)自身特點(diǎn)的不同，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用的也提出了不同的要求，需要對(duì)各細(xì)分市場(chǎng)提供相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
以高速公路智能交通系統(tǒng)為例，物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用將集中在通信系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和收費(fèi)系統(tǒng)三大塊，利用RFID、傳感網(wǎng)絡(luò)以及先進(jìn)的信息處理技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分別通過(guò)提升信息收集、信息傳輸、信息處理的效率以及利用智能化、自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)幫助高速公路管理部門(mén)、運(yùn)營(yíng)商更加高效、便捷的實(shí)現(xiàn)對(duì)高速公路的智能化監(jiān)控和管理，幫助高速公路司機(jī)和乘客更好地享受在高速公路上的旅行。
本文通過(guò)對(duì)云計(jì)算以及4G網(wǎng)絡(luò)的定義和特點(diǎn)進(jìn)行分析，提出了在4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上采用云計(jì)算技術(shù)處理城市智能交通系統(tǒng)中的大數(shù)據(jù)問(wèn)題，主要是結(jié)合二者的優(yōu)勢(shì)分析智能交通系統(tǒng)的功能，并加以實(shí)現(xiàn)，這將給緩解交通壓力、提高行車(chē)效率等提供便利。最后對(duì)未來(lái)智能交通系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用進(jìn)行展望。
關(guān)鍵詞：4G網(wǎng)絡(luò)；大數(shù)據(jù)；云計(jì)算；智能交通；交通云
隨著人們生活水平的提高，汽車(chē)逐漸進(jìn)入到普通家庭，這無(wú)疑對(duì)道路交通的要求也越來(lái)越高，為提高道路行車(chē)效率，迫切需要建設(shè)一個(gè)高性能的智能交通系統(tǒng)（IntelligentTransportationSystems，ITS），以滿足大家的需求。
1智能交通系統(tǒng)的概念
智能交通系統(tǒng)（IntelligentTransportationSystems，ITS）指的是建立在較完善的基礎(chǔ)設(shè)施之上，將先進(jìn)的信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)處理技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)及電子控制技術(shù)等有效組合在一起，并運(yùn)用于整個(gè)交通運(yùn)輸管理體系中，從而能夠在大范圍、全天候發(fā)揮作用，建立起的一種準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)、高效的綜合運(yùn)輸和管理系統(tǒng)[1]。依據(jù)智能交通系統(tǒng)的概念，我們可以看出，為了解決社會(huì)不斷增加的交通需求與有限的道路資源之間的矛盾，使有限的道路資源能被充分利用，提高人們的出行效率，保障人們出行安全，智能交通系統(tǒng)作為信息、通信、傳感與控制技術(shù)綜合運(yùn)用的產(chǎn)物，能給人們帶來(lái)便捷。但目前，我國(guó)城市交通仍面臨著許多嚴(yán)重問(wèn)題，如成都，作為西南地區(qū)的一個(gè)大型城市，雖然其承載能力越來(lái)越強(qiáng)，路網(wǎng)體系也日趨完善，但隨著汽車(chē)保有量的強(qiáng)勁增長(zhǎng)，道路供需關(guān)系依然非常嚴(yán)峻。據(jù)成都市交管局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，截至2014年3月，成都地區(qū)的汽車(chē)保有量突破268.59萬(wàn)輛大關(guān)，中心城區(qū)突破114.18萬(wàn)輛，這個(gè)數(shù)據(jù)僅次于北京。而且成都已月均增2萬(wàn)新車(chē)，并持續(xù)了62個(gè)月。一天就會(huì)產(chǎn)生數(shù)百億條GPS數(shù)據(jù)，而車(chē)牌識(shí)別信息、交通監(jiān)控視頻信息等數(shù)據(jù)量更大，交通相關(guān)的數(shù)據(jù)量也早以從TB級(jí)躍升到PB級(jí)[2]，因此，如果要實(shí)現(xiàn)對(duì)城市道路的交通流量信息、交通狀況、交通違法行為等的全面監(jiān)測(cè)，特別是承擔(dān)在交通高峰期采集、處理及分析大量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的工作，整個(gè)平臺(tái)的運(yùn)行壓力將會(huì)非常巨大，大數(shù)據(jù)（bigdata）就此產(chǎn)生，大數(shù)據(jù)分析交通除了流量及車(chē)輛的相關(guān)信息外，還必須包括路面情況、天氣、突況、周邊環(huán)境等諸多因素，傳統(tǒng)的交通數(shù)據(jù)分析法已很難有效處理如此龐大的數(shù)據(jù)的問(wèn)題。城市智能交通應(yīng)具備的特點(diǎn)和需求分析如下。
1.1數(shù)據(jù)信息海量化
整個(gè)城市的交通行為主體作為城市智能交通的分析對(duì)象，海量數(shù)據(jù)必然成為固有特性。
1.2應(yīng)用負(fù)載變化大
城市交通流特性呈現(xiàn)出區(qū)域關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，隨時(shí)間變化大的特點(diǎn)，系統(tǒng)需要根據(jù)實(shí)時(shí)的交通流數(shù)據(jù)，做出全面采集、分析、處理等。而傳統(tǒng)的智能交通方案由于無(wú)法在全局上統(tǒng)籌，往往會(huì)因此陷入彼此孤立的情形。
1.3高穩(wěn)定性和高可用性
只有要求城市智能交通系統(tǒng)具有高可用性和高穩(wěn)定性，才能更好地、更快捷地提供暢通、安全、高品質(zhì)的行程服務(wù)，以保障交通運(yùn)輸?shù)母甙踩⒏邥r(shí)效和高準(zhǔn)確性，讓政府、社會(huì)和公眾感覺(jué)到方便。而目前的很多方案中，由于各生產(chǎn)廠商繁雜、設(shè)備類型眾多、質(zhì)量參差不齊，而國(guó)內(nèi)也缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這樣不僅系統(tǒng)維護(hù)成本高，而且也很難做到保持智能交通系統(tǒng)的高穩(wěn)定性。
1.4數(shù)據(jù)共享需求
目前，正在建設(shè)中的智能城市交通系統(tǒng)，大量的終端設(shè)備出自不同的廠商或不同平臺(tái)，這樣就形成了許許多多的信息孤島，彼此間很難實(shí)現(xiàn)共享數(shù)據(jù)。這在很大程度上影響了系統(tǒng)功能的充分實(shí)現(xiàn)，智能交通系統(tǒng)在硬件、接口上應(yīng)做的統(tǒng)一，從而使行業(yè)信息資源的全面整合與共享成為智能交通發(fā)揮整體方案優(yōu)勢(shì)、整體統(tǒng)籌資源、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)。
1.5信息實(shí)時(shí)處理性能要求高
隨著城市交通的擁堵日趨嚴(yán)重，人們?cè)诔鲂袝r(shí)要求能隨時(shí)隨地通過(guò)熟悉的方式獲取所需的出行計(jì)劃和實(shí)時(shí)的出行信息，因此，未來(lái)的智能交通需要滿足高效性、實(shí)時(shí)性的要求。
2大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)對(duì)智能交通系統(tǒng)的影響與應(yīng)用
云計(jì)算（cloudcomputing）是將計(jì)算任務(wù)分布在大量互聯(lián)的計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取存儲(chǔ)空間、計(jì)算力和各種軟件服務(wù)，該資源池被稱為“云”。“云”是指一些可以自我管理和維護(hù)的虛擬計(jì)算資源，通常包括寬帶資源、計(jì)算服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器等大型服務(wù)器集群[3]。而云計(jì)算（cloudcomputing）是一種基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的計(jì)算方式，為計(jì)算資源提供全新的計(jì)算模式，其服務(wù)方式可動(dòng)態(tài)、伸縮且虛擬化，云計(jì)算技術(shù)還會(huì)將所有的計(jì)算資源匯集在一起，并通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的自動(dòng)高效管理。這使用戶能更加專注于自己的業(yè)務(wù)，無(wú)需為繁瑣的處理細(xì)節(jié)感到煩惱。云計(jì)算技術(shù)之所以能有效處理和應(yīng)對(duì)交通數(shù)據(jù)量大、可用性高、穩(wěn)定性要求高、信息實(shí)時(shí)處理要求高、應(yīng)用負(fù)載波動(dòng)大、數(shù)據(jù)共享需求大等問(wèn)題，并能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的靈活性，高效整合資源，降低運(yùn)維成本和總能耗，很大程度上是源于其自身的高可靠性、彈性擴(kuò)容性好、快速部署及按需服務(wù)的特性。云計(jì)算技術(shù)以其高度的信息部署、優(yōu)異的擴(kuò)展性以及自動(dòng)化IT資源調(diào)度，成為解決智能交通面臨的問(wèn)題的關(guān)鍵技術(shù)手段，成為一種全新概念的信息服務(wù)模式，有助于智能交通系統(tǒng)的快速實(shí)現(xiàn)。建設(shè)基于“云計(jì)算”的智能交通系統(tǒng)，要實(shí)現(xiàn)交通信息的動(dòng)態(tài)采集、分析、處理及，并及時(shí)向用戶提交動(dòng)態(tài)交通信息，報(bào)告路況動(dòng)態(tài)變化信息，指導(dǎo)用戶出行計(jì)劃，規(guī)劃用戶行車(chē)線路，從而有效提前進(jìn)行分流擁堵流量，從而提高交通通行效率[4]。其具體應(yīng)用如下。
（1）城市中的車(chē)、人或設(shè)備等每個(gè)交通終端節(jié)點(diǎn)，均可以實(shí)時(shí)地通過(guò)交通云得到基于整個(gè)城市交通信息智能分析后提供的服務(wù)。
（2）通過(guò)綜合整個(gè)城區(qū)的交通流信息及汽車(chē)的運(yùn)行計(jì)劃信息，每個(gè)交通信號(hào)燈都得到高效控制，并在面控、立體多維的基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)預(yù)測(cè)；城市交通引導(dǎo)系統(tǒng)也可以與交通信息個(gè)性化服務(wù)進(jìn)行無(wú)縫結(jié)合。
（3）為了更智能地提高交通運(yùn)行效率，拓展一個(gè)智能交通信息服務(wù)市場(chǎng)，運(yùn)營(yíng)商要相應(yīng)地通過(guò)手機(jī)基站定位，向用戶提供實(shí)時(shí)的交通信息服務(wù)，這些信息與交通控制、引導(dǎo)相結(jié)合。隨著移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，從早期的2G網(wǎng)絡(luò)到3G網(wǎng)絡(luò)，再發(fā)展到當(dāng)前的4G移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，4G網(wǎng)絡(luò)使圖像視頻傳輸更加穩(wěn)定，決策也更具有時(shí)效性，并為智能交通系統(tǒng)提供了更多應(yīng)用的可能，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)在智能化交通信息系統(tǒng)中的運(yùn)用日趨嫻熟、準(zhǔn)確，使智能交通系統(tǒng)真正、全面、高效地服務(wù)于社會(huì)，為緩減交通壓力做出了更大的貢獻(xiàn)。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還有效地為智能交通系統(tǒng)的發(fā)展提供了新的發(fā)展思路。
34G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的核心技術(shù)及優(yōu)點(diǎn)
3.14G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的核心技術(shù)
4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)從下往上可分為物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)是這一代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，該技術(shù)可以為用戶提供速率高、時(shí)延小的數(shù)據(jù)交換服務(wù)，能達(dá)到下行50Mbit/s與上行100Mbit/s的峰值速率。OFDM技術(shù)特點(diǎn)包括：具有良好的抗噪聲性能及抗多信道干擾能力，可擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
3.24G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)
3.2.1通信速度高、靈活性好4G移動(dòng)通信系統(tǒng)速率可以高達(dá)到l00Mbps，甚至是150Mbps。由于4G網(wǎng)絡(luò)不僅是面向手機(jī)，還面向智能手表、控制器、眼鏡等移動(dòng)智能終端設(shè)備，這些終端設(shè)備極大豐富了人們的生活，使通信變得更加靈活多樣。
3.2.2系統(tǒng)兼容性好未來(lái)的4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)要面向全球發(fā)展，可以預(yù)測(cè)4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)一定會(huì)開(kāi)放出更多標(biāo)準(zhǔn)化的接口，并與全世界各種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行高速通訊、互聯(lián)。
3.2.3網(wǎng)絡(luò)采用寬頻譜4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)信道會(huì)占有100MHz的頻譜，是3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的20倍左右。
3.2.4通訊費(fèi)用低目前，很多3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)用戶之所以能方便地過(guò)渡到4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，是因?yàn)?G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)與3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的兼容性較好，且4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)采用靈活的操作方式。在加上4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通訊費(fèi)用相對(duì)較低，為4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的快速部署創(chuàng)造了條件。
3.2.5網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量高4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信時(shí)代是高質(zhì)量通信的時(shí)代，與3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相比，4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將在很大程度上提升大數(shù)據(jù)的交互、處理能力，特別是跟云計(jì)算技術(shù)的結(jié)合，大大提高了效率，4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)讓廣大人們擁有了前所未有的、便捷的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)交互體驗(yàn)，面對(duì)越來(lái)越復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，通信質(zhì)量也得到了較好的保障，4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信也能滿足3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信尚不能覆蓋的區(qū)域。
4基于云計(jì)算的智能交通的關(guān)鍵技術(shù)
上述的需求，使大數(shù)據(jù)與云計(jì)算技術(shù)成為城市智能交通系統(tǒng)的重要支撐。為了有效地將云計(jì)算技術(shù)與跟4G網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，提升信息傳遞的準(zhǔn)確性和可達(dá)性，還需解決以下幾個(gè)主要技術(shù)問(wèn)題。
4.1最優(yōu)路徑規(guī)劃問(wèn)題
云計(jì)算技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的另一個(gè)重要應(yīng)用是智能交通系統(tǒng)中的最優(yōu)路徑規(guī)劃，它在各類應(yīng)急系統(tǒng)及車(chē)輛路徑導(dǎo)航系統(tǒng)中具有重要作用。智能交通最優(yōu)路徑規(guī)劃是以交通運(yùn)行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心對(duì)各交通影響因素進(jìn)行分析、處理和判斷后，再通過(guò)短訊、車(chē)載終端、GIS電子地圖等各類終端幫助信息，為道路的使用人員提供最優(yōu)路徑，引導(dǎo)信息及各類實(shí)時(shí)交通幫助服務(wù)信息，以提高車(chē)輛的通行效率及行車(chē)安全。
4.2智能交通流預(yù)測(cè)與出行引導(dǎo)問(wèn)題
基于云計(jì)算的智能交通流預(yù)測(cè)與出行引導(dǎo)可通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)交通流量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和快速處理，以便對(duì)道路交通流進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)判別和準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，從而正確指導(dǎo)用戶出行，這樣必須建立起智能交通流量采集數(shù)據(jù)庫(kù)及非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫(kù)。
4.3智能交通事故預(yù)警處理問(wèn)題
道路交通中的突發(fā)事故嚴(yán)重影響城市道路交通運(yùn)行的安全性和可靠性，因此，面對(duì)突發(fā)事故，必須快速做出反應(yīng)，提出處理預(yù)案，然后對(duì)其進(jìn)行有效、及時(shí)地處置。基于大數(shù)據(jù)分析的交通事故應(yīng)急處置方案的形成，是通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速采集和分析交通突發(fā)事件及整個(gè)道路流量信息，迅速地進(jìn)行事故故障處理，并及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息，提前、有效和安全地疏散車(chē)流，達(dá)到不影響交通正常運(yùn)行的目的。
5我國(guó)智能交通系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)
眾所周知，我國(guó)4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)牌照已經(jīng)發(fā)放，圍繞4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的各項(xiàng)業(yè)務(wù)也快速展開(kāi)，但目前，網(wǎng)絡(luò)通訊費(fèi)用并沒(méi)有下降，這對(duì)基于4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)智能交通系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與使用具有較大影響，相信隨著4G網(wǎng)絡(luò)的普及、通信環(huán)境的改善、資費(fèi)的下調(diào)，大數(shù)據(jù)的交互平臺(tái)將有望在許多移動(dòng)設(shè)備（如手機(jī)、平板電腦）上實(shí)現(xiàn)，云計(jì)算技術(shù)也將得到更廣泛的應(yīng)用。例如，未來(lái)的智能交通系統(tǒng)將會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)與智能交通、生態(tài)智能交通系統(tǒng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)與智能交通等。近年來(lái)，基于移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)智能終端的與交通相關(guān)的APP得到飛速發(fā)展，因而，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在人們出行中的作用將越來(lái)越大。
6結(jié)語(yǔ)
基于4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)的智能交通系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它涵蓋了網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、信息采集、系統(tǒng)集成及應(yīng)用開(kāi)發(fā)等多方面內(nèi)容，同時(shí)也涉及城市交通運(yùn)行管理中的許多領(lǐng)域。要在4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上加快推進(jìn)大數(shù)據(jù)和云計(jì)算技術(shù)在城市智能交通系統(tǒng)中的研究及應(yīng)用，必須不斷加強(qiáng)技術(shù)革新、保障云安全、完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，并將政府構(gòu)建的基礎(chǔ)性開(kāi)放平臺(tái)與引導(dǎo)科研機(jī)構(gòu)、高校、企業(yè)參與應(yīng)用研發(fā)相結(jié)合。
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關(guān)鍵詞：智能交通；智能交通系統(tǒng)；物聯(lián)網(wǎng)；
【分類號(hào)】：TG333.2
一、引言
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，“以車(chē)代步”已成為一種普遍的社會(huì)觀念，因此一個(gè)國(guó)家的道路建設(shè)速度永遠(yuǎn)趕不上汽車(chē)的增長(zhǎng)速度，交通擁堵越來(lái)越嚴(yán)重?，F(xiàn)行的限購(gòu)、限號(hào)等政策，不能夠從根本上解決問(wèn)題，伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，可以用物聯(lián)網(wǎng)下的智能交通系統(tǒng)的構(gòu)建來(lái)解決。有效解決目前交通擁堵的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)道路利用率的最大化，這就需要對(duì)現(xiàn)有路況下的人、車(chē)、路進(jìn)行有效的監(jiān)控。因此，智能交通應(yīng)運(yùn)而生。
二、物聯(lián)網(wǎng)和智能交通系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
1.物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
目前，全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還處于初級(jí)階段。全球物聯(lián)網(wǎng)仍處于概念、論證與試驗(yàn)階段，處于攻克關(guān)鍵技術(shù)、制定標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范與研究應(yīng)用的初級(jí)階段，但已具備較好的基礎(chǔ)。未來(lái)幾年，全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模將出現(xiàn)快速增長(zhǎng)，據(jù)相關(guān)分析報(bào)告，2007年全球市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到700億美元，2008年達(dá)到780億美元，到2015年全球市場(chǎng)規(guī)模將接近3500億美元，年增長(zhǎng)率接近25%，未來(lái)十年物聯(lián)網(wǎng)將實(shí)現(xiàn)大規(guī)模普及。西方發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)物聯(lián)網(wǎng)高度重視，并將其作為未來(lái)發(fā)展的重要內(nèi)容。以物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為核心的“智慧地球”計(jì)劃也得到了奧巴馬政府的積極回應(yīng)和支持，其經(jīng)濟(jì)刺激方案將投資110億美元用于智能電網(wǎng)及相關(guān)項(xiàng)目。
“智慧地球”是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)愿景，M2M是目前重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域和物聯(lián)網(wǎng)的主要表現(xiàn)形式。M2M是“機(jī)器對(duì)機(jī)器（Machine to Machine）通信”的簡(jiǎn)稱，即通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)機(jī)器之間的互聯(lián)、互通。M2M既是物聯(lián)網(wǎng)四大支撐技術(shù)之一，也是物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)階段的最普遍應(yīng)用形式，在歐洲、美國(guó)、韓國(guó)、日本等國(guó)家實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用，例如安全監(jiān)測(cè)、機(jī)械服務(wù)和維修業(yè)務(wù)、公共交通系統(tǒng)、車(chē)隊(duì)管理、城市信息化等領(lǐng)域。
2.智能交通系統(tǒng)及其發(fā)展現(xiàn)狀
智能交通系統(tǒng)是在較完善的道路設(shè)施基礎(chǔ)上，將先進(jìn)的電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)集成應(yīng)用于地面集團(tuán)交通管理所建立的一種實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效、大范圍、全方位發(fā)揮作用的交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)它具有以下作用：充分發(fā)揮現(xiàn)有交通基礎(chǔ)設(shè)施的潛力，提高運(yùn)輸效率，保障交通安全，緩解交通擁擠，改善環(huán)境保護(hù)。
我國(guó)現(xiàn)有的智能交通管理系統(tǒng)還處在初級(jí)起步階段，多以人工干預(yù)和管理為主，路面上的信息采集點(diǎn)較少，車(chē)輛的管理不夠集中，系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)作，缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃和技術(shù)手段落后是造成上述現(xiàn)象的主要原因所在。
三、面向智能交通系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)
智能交通系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，實(shí)際上是構(gòu)建了一種全新的智能化交通系統(tǒng)。兩者結(jié)合可以將以物聯(lián)網(wǎng)為代表的智能傳感技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信傳輸技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)等有效的集成，并應(yīng)用到整個(gè)的交通系統(tǒng)中?？梢蕴岣呓煌ㄏ到y(tǒng)的運(yùn)行效率，減少交通事故，降低環(huán)境污染，促進(jìn)交通管理及出行服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的信息化、智能化、社會(huì)化、人性化水平。未來(lái)的智能交通系統(tǒng)應(yīng)包含交通管理與規(guī)劃、出行者信息服務(wù)、車(chē)輛運(yùn)營(yíng)管理、電子收費(fèi)、智能車(chē)輛、緊急事件與安全、綜合運(yùn)輸、自動(dòng)公路、汽車(chē)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)這9大領(lǐng)域。但這9大領(lǐng)域中，每一個(gè)都與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)息息相關(guān)，下面只將一部分領(lǐng)域中應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)知識(shí)作簡(jiǎn)要介紹。
交通管理與規(guī)劃領(lǐng)域的建設(shè)應(yīng)包括先進(jìn)的交通管理系統(tǒng)、交通基礎(chǔ)設(shè)施智能監(jiān)控系統(tǒng)、交通運(yùn)輸規(guī)劃決策支持系統(tǒng)，這三部分內(nèi)容。而這三部分內(nèi)容又分別包括全方位的交通信息采集與路網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)控、在大量的交通基礎(chǔ)設(shè)施上部署各類先進(jìn)的傳感設(shè)備實(shí)時(shí)獲取狀態(tài)信息、將基于智能交通系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中獲取的大量信息資源提供給規(guī)劃人員等。汽車(chē)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在交通領(lǐng)域的具體應(yīng)用。在物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)背景下，交通系統(tǒng)中的人、車(chē)、路等組成要素的泛在感知能力將逐漸成為現(xiàn)實(shí)，這相當(dāng)于提供了覆蓋率極高的信息采集和終端。在物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境中，以汽車(chē)移動(dòng)計(jì)算平臺(tái)為核心，利用泛在感知能力可以對(duì)現(xiàn)有的幾乎所有智能交通系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)強(qiáng)化，建設(shè)基于物聯(lián)網(wǎng)的路網(wǎng)車(chē)輛狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、基于物聯(lián)網(wǎng)的交通控制系統(tǒng)以及基于物聯(lián)網(wǎng)的信息服務(wù)系統(tǒng)等。
車(chē)聯(lián)網(wǎng)利用車(chē)載電子、標(biāo)準(zhǔn)信源、傳感網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的信息采集，利用無(wú)線射頻識(shí)別（RFID）、專用短程通信（DSRC）、廣域無(wú)線通信等技術(shù)實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的信息互聯(lián)，基于信息網(wǎng)絡(luò)平成對(duì)車(chē)輛的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)信息的深度挖掘與綜合利用，并根據(jù)不同的功能需求實(shí)現(xiàn)車(chē)輛的合信息服務(wù)和監(jiān)管。通過(guò)在物體上植入各種微型芯片，使物體變的智能化，變的可感知和識(shí)別，甚至具有主動(dòng)或被動(dòng)、單方向或雙方向的信息交流能力，然后借助無(wú)線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)人和物體、物體和物體之間的相互交流。車(chē)聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)與智能交通系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，通過(guò)安裝必要的車(chē)載設(shè)備，使車(chē)輛具備信息交流的能力，通過(guò)無(wú)線互聯(lián)技術(shù)充分利用車(chē)輛的身份、屬性、位置和行駛狀態(tài)等信息，發(fā)現(xiàn)其中的應(yīng)用價(jià)值，并以此來(lái)滿足車(chē)聯(lián)網(wǎng)參與各方的需求。通過(guò)車(chē)聯(lián)網(wǎng)，汽車(chē)具備了高度智能的車(chē)載信息系統(tǒng)，進(jìn)而能夠隨時(shí)獲得即時(shí)資訊，做出與交通出行有關(guān)的明智決定。
面向智能交通系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，在邏輯上劃分為硬件、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件三個(gè)層次。各個(gè)環(huán)節(jié)分別在各個(gè)層次上有著不同的體現(xiàn)。在硬件平臺(tái)層，包含了數(shù)據(jù)中心所需的強(qiáng)大的電源支持設(shè)備、大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備、高性能的計(jì)算芯片等，數(shù)據(jù)處理和信號(hào)處理也是其中的一部分。在系統(tǒng)軟件層，包含了數(shù)據(jù)中心所需的滿足高可靠要求的服務(wù)器操作系統(tǒng)軟件、高效的系統(tǒng)管理軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)軟件、通信管理軟件、系統(tǒng)診斷程序等，也包含了車(chē)載設(shè)備、路側(cè)設(shè)備上使用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、專用的圖像接口、語(yǔ)音功能組件等。在應(yīng)用軟件層，覆蓋的內(nèi)容更加的豐富多彩，在與車(chē)輛相關(guān)的智能交通領(lǐng)域，包含編隊(duì)行駛控制軟件、商業(yè)管理軟件、道路管理軟件、智能化交通控制軟件、車(chē)輛導(dǎo)航軟件等。
面向智能交通系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)體系的實(shí)現(xiàn)需要多種關(guān)鍵技術(shù)的綜合應(yīng)用，包括標(biāo)準(zhǔn)信源技術(shù)、傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、專用短程無(wú)線通信技術(shù)、廣域無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，而在我國(guó)部分關(guān)鍵技術(shù)還有待突破。車(chē)輛傳感網(wǎng)絡(luò)和道路傳感網(wǎng)絡(luò)，共同實(shí)現(xiàn)車(chē)輛、道路、交通、環(huán)境狀態(tài)的全面感知，在與之相關(guān)的傳感器技術(shù)領(lǐng)域，很多核心技術(shù)都還沒(méi)有掌握。眾所周知，我國(guó)的通信網(wǎng)絡(luò)帶寬在世界主要國(guó)家中處于落后水平，目前的3G網(wǎng)絡(luò)帶寬并不能滿足為來(lái)對(duì)圖像和流媒體的傳輸需求，同時(shí)我國(guó)的通信服務(wù)性價(jià)比較低，較高的通信成本同樣有可能成為面向智能交通系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的商業(yè)瓶頸。
（河北金融學(xué)院，河北 保定 071051）
摘 要：我省保定市的交通信息服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)建設(shè)已初步形成，但普遍面臨著整和利用交通信息來(lái)服務(wù)于交通管理和出行者的問(wèn)題。如何對(duì)海量的交通信息進(jìn)行處理、分析、挖掘和利用，將是未來(lái)交通信息服務(wù)的關(guān)鍵問(wèn)題，本文以云計(jì)算技術(shù)以其自動(dòng)化IT資源調(diào)度和快速部署以及優(yōu)異的擴(kuò)展性等優(yōu)勢(shì)，云計(jì)算必將成為解決這一問(wèn)題的重要技術(shù)手段。
關(guān)鍵詞 ：云計(jì)算；海量數(shù)據(jù)；智能交通
中圖分類號(hào)：G354.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1000-8772（2015）10-0216-01
收稿日期：2015-03-20
作者簡(jiǎn)介：龐靈（1982-），女，河北定州人，講師，計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)。封二英（1985-），女，河北石家莊人，碩士，助教，自然語(yǔ)言處理。
引言
智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation System，ITS）作為電子信息技術(shù)與交通運(yùn)輸部門(mén)融合的產(chǎn)物，是解決城市交通擁堵、改善行車(chē)安全性、提高車(chē)輛運(yùn)行效率的最佳途徑之一。如何充分發(fā)揮現(xiàn)代高速信息網(wǎng)絡(luò)和強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)信息處理能力，實(shí)施高效的交通系統(tǒng)控制和物流運(yùn)輸，是交通工程領(lǐng)域和計(jì)算機(jī)信息處理領(lǐng)域所共同面臨的重大課[1]。加快發(fā)展云計(jì)算技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用，對(duì)于提升城市綜合交通信息化處理、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)優(yōu)化結(jié)構(gòu)升級(jí)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變具有積極性意義，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。
1.云計(jì)算
1.1云計(jì)算
按照云計(jì)算的功能來(lái)說(shuō)，其可以理解為是一種以互聯(lián)網(wǎng)為中心的超級(jí)計(jì)算模式。它包含了互聯(lián)網(wǎng)上的各種應(yīng)用服務(wù)及提供這些服務(wù)的硬件設(shè)施，并對(duì)這些服務(wù)及硬件設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一的協(xié)作與管理。 云計(jì)算基于其公開(kāi)的標(biāo)準(zhǔn)和服務(wù)，為用戶提供安全、便捷、高效的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算服務(wù)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)，使互聯(lián)網(wǎng)這片“云”成為使用者的計(jì)算中心與數(shù)據(jù)中心[2]。云計(jì)算以一種簡(jiǎn)化的方式向用戶提供服務(wù)，使用戶即使在沒(méi)有相關(guān)的理論背景知識(shí)及設(shè)備操作能力的情況下，也可以通過(guò)云平臺(tái)來(lái)方便的獲取其所需要的服務(wù)與應(yīng)用。
2.云技術(shù)
2.1云的交付模式及核心技術(shù)
云計(jì)算采用面向服務(wù)架構(gòu)（SOA），按照交付模式，云計(jì)算可分為如下3 種：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（LaaS）平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）軟件即服務(wù)（SaaS）。清晰的闡述了云計(jì)算的交付模式及云服務(wù)的分層。
2.1交通信息云
交通信息云是由云計(jì)算和交通信息云服務(wù)構(gòu)成的信息全過(guò)程，是一種交通信息采集、處理和應(yīng)用的工作。海量的交通信息如道路網(wǎng)路連通信息、車(chē)牌自動(dòng)識(shí)別信息、車(chē)輛GPRS 定位信息、信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)信息，通過(guò)無(wú)通信存儲(chǔ)到網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)成交通信息云，由于其特定的性質(zhì)，它的存儲(chǔ)和計(jì)算能力不會(huì)受到限制，也可以進(jìn)行交通信息的交換，為用戶提供計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施、計(jì)算平臺(tái)和交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[1]。
3.云計(jì)算引入到智能交通的可行性
（1）數(shù)據(jù)量大：交通服務(wù)要提供全面的路況，需組成多維、立體的交通綜合監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)城市道路交通狀況、交通流信息、交通違法行為等的全面監(jiān)測(cè)，特別是在交通高峰期需要采集、處理及分析大量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)。
（2）應(yīng)用負(fù)載波動(dòng)大：隨著城市機(jī)動(dòng)車(chē)水平不斷提高，城市道路交通狀況日趨復(fù)雜化，交通流特性呈現(xiàn)隨時(shí)間變化大，區(qū)域關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的特點(diǎn)，需要根據(jù)實(shí)時(shí)的交通流數(shù)據(jù)及時(shí)全面采集、處理、分析等[4]。
（3）信息實(shí)時(shí)處理要求性高：市民對(duì)公眾出行服務(wù)的主要需求之一就是對(duì)交通信息的時(shí)效性要求高，需將準(zhǔn)確的信息及時(shí)提供給不同需求的主體。
（4）數(shù)據(jù)共享需求：交通行業(yè)信息資源的全面整合與共享，是智能交通系統(tǒng)高效運(yùn)行的基本前提，智能交通相關(guān)子系統(tǒng)的信息處理、決策分析和信息服務(wù)是建立在全面、準(zhǔn)確、及時(shí)的信息資源基礎(chǔ)之上[5]。
4.云計(jì)算應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)
智能交通云的整體設(shè)計(jì)主要包括定位服務(wù)、管理上傳、查詢下載和存儲(chǔ)四個(gè)模塊如圖1所示：（1）“定位服務(wù)”模塊主要是對(duì)出租車(chē)、公共汽車(chē)和商業(yè)車(chē)輛等的定位服務(wù)，以滿足大眾的出行需求；（2）“管理上傳”模塊主要是分別面向公眾和管理者將路況和反饋信息長(zhǎng)傳到相關(guān)模塊；（3）“查詢下載”模塊主要是可查詢路況信息、公路事實(shí)信息及相關(guān)管理政策信息[3]；（4）“存儲(chǔ)模塊”主要是將車(chē)輛信息、路況信息、公路設(shè)施等保存到云端的存儲(chǔ)服務(wù)器中。
5.結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)智能交通系統(tǒng)的需求以及核心技術(shù)特征分析，及將云計(jì)算技術(shù)引入到智能交通中的必要性，結(jié)合當(dāng)前保定市交通信息服務(wù)系統(tǒng)中的問(wèn)題，給出云計(jì)算在智能交通系統(tǒng)中的服務(wù)架構(gòu)，體現(xiàn)了基于云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)處理效率高、資源利用率高、計(jì)算能力強(qiáng)等諸多優(yōu)勢(shì)。
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