摘要ITS（IntelligentTransportSystem）是使用信息技術，先進的傳感器技術，系統工程等建設起一個綜合利用的地面交通管理系統。它具有高效，實時，準確，使用范圍廣等特點。智能交通系統的使用可以明顯的提高當前道路的使用效率，極大的改善道路擁堵問題，加強車輛的使用效率，并可以明顯的改善現在的環境污染問題。同時，ITS的相關應用則可以提高行車的安全性，降低交通事故的發生率。而智能交通系統是一個綜合性的系統，需要眾多的子系統進行配合，為此我們設立本研究，從ITS體系框架的標準入手討論，并對所涉及到的基礎技術進行分析。最后對其中最主要的兩個方面交通管理系統和先進的車輛系統進行分析討論國內外的應用現狀作出討論，并對我國目前的發展智能交通系統的策略提出相關建議。同時對公共交通中公路，鐵路，航空，船舶當中關于智能交通系統的應用做出了研究。通過對相關技術應用的分析，反映出相關智能交通系統對行業的積極促進作用。關鍵詞：智能交通系統；先進的交通管理系統；先進的車輛系統；智能鐵路系統；航空智能交通；智能船舶系統AbstractITS(IntelligentTransportSystem)isagroundtrafficmanagementSystembuiltbyusinginformationtechnology,advancedsensortechnologyandSystemengineering.Ithasthecharacteristicsofhighefficiency,real-time,accurateandwiderangeofuse.Theuseofintelligenttransportationsystemcansignificantlyimprovetheuseefficiencyofthecurrentroad,greatlyimprovethecongestionproblem,enhancetheuseefficiencyofvehicles,andsignificantlyimprovethecurrentenvironmentalpollutionproblem.Atthesametime,theapplicationofITScanimprovethesafetyofdrivingandreducetheincidenceoftrafficaccidents.Intelligenttransportationsystemisacomprehensivesystem,whichneedstobecoordinatedbymanysubsystems.Therefore,thisstudyissetuptodiscussthestandardsofITSsystemframeworkandanalyzethebasictechnologiesinvolved.Atlast,thepaperanalyzesanddiscussestheapplicationstatusofthetrafficmanagementsystemandadvancedvehiclesystem,andputsforwardsomeSuggestionsforthedevelopmentofintelligenttrafficsysteminChina.Atthesametime,theapplicationofintelligenttransportationsysteminhighway,railway,aviationandshipisstudied.Throughtheanalysisoftheapplicationofrelatedtechnology,itreflectsthepositivepromotingeffectofrelatedintelligenttransportationsystemontheindustry.Keywords：IntelligentTransportSystem；Advancedtrafficmanagementsystem；AdvancedVehicleControlSystems；Intelligentrailwaysystem；AeronauticalIntelligentTransportation；Intelligentshipsystem目錄32192摘要I14486AbstractⅡTOC\o"1-3"\h\u12581.1本文研究的背景 1296811.1.1當前交通問題 1267421.1.2ITS的基本概念 1151151.1.3ITS的重大作用 251291.1.4公共交通的概念 2131311.2國內外研究現狀 2167721.2.1國外研究現狀 2211961.2.2國內研究現狀 3110861.3本文研究的內容 331788第2章ITS體系框架 4153792.1ITS體系框架的產生背景 4245202.2ITS體系框架在國外的發展現狀 465542.2.1美國ITS體系框架 4204162.2.2日本ITS體系框架 4192462.3我國ITS體系框架的應用研究 4259052.3.1ITS體系在我國的發展過程 51112.3.2體系框架中的用戶服務 521302.3.3ITS體系框架的作用 525475第3章ITS所涉及的基礎技術發展現狀 6149273.1ITS主要的核心基礎技術 6312343.2交通信息采集技術發展現狀 7140983.2.1交通信息采集技術概述 7292043.2.2移動式的信息檢測技術 8303123.3交通信息傳輸技術發展現狀 9260023.3.1信息傳輸設施 938623.3.2無線通信技術在ITS中常用的種類 9110563.4信息綜合管理系統平臺發展現狀 9214743.5ITS所涉及的基礎技術在我國的應用研究 10199613.5.1ITS所涉及的基礎技術在我國發展現狀 104143.5.2ITS基礎技術發展在我國面臨的困難 10178263.5.3ITS基礎技術在我國發展策略 1020139第4章ATMS發展現狀及在公路和鐵路以及航空的應用研究 1178094.1先進的交通管理系統概述 11285724.1.1交通管理系統的功能與構成 11302484.1.2ATMS主要研究方向和設計原則 114734.2ATMS中的交通控制管理系統發展現狀 1166484.2.1國外交通控制管理系統應用情況 1152364.2.2交通控制管理系統中電子警察子系統的發展趨勢 12161674.3ATMS中的交通事件管理系統發展現狀 1221904.3.1交通事件管理系統的功能 12184394.3.2國外交通事件管理系統發展現狀 1235844.4ATMS中的ETC收費系統 12267804.4.1自動收費ETC系統及其原理 12261434.5先進公交管理系統的發展現狀 13196474.5.1發展先進公交管理系統的背景 1396874.5.2公共交通管理系統關鍵技術 13133984.5.3快速公交系統 14147094.5.4城市BRT系統的發展趨勢 14241814.6先進的交通管理系統在我國的應用研究 15163354.6.1我國交通控制管理系統的應用 1588034.6.2我國交通事件管理系統的應用 15163074.6.3ETC在我國的應用 15199204.6.4快速公交系統在我國的應用 1645444.6.5我國ATMS的應用與面臨的困難及其成因 17229844.6.6先進的交通管理系統在我國的應用與發展策略 17271604.7ITS在鐵路中的應用 17215364.7.1鐵路智能運輸系統 1721874.7.2我國鐵路智能運輸系統建設發展目標 1824214.7.3我國RITS體系框架 1828564.8ITS在航空中的技術應用 1971534.8.1航空智能交通概述 19323474.8.2發展航空智能交通的重要意義 2021879第5章智能車輛系統及智能船舶發展現狀和在我國的應用研究 21243265.1智能車輛系統概述 21143055.1.1智能車輛系統簡介 2197715.1.2智能車輛系統的功能 2193285.1.3智能車輛系統所涉及的傳感器技術 21294775.2車輛定位導航技術的發展現狀 22316625.2.1車輛定位導航服務的分類 22206175.2.2車輛常用的定位導航方法的分類及基本原理 22249005.3智能駕駛汽車技術的發展現狀 23125755.3.1智能駕駛汽車技術的內容和發展過程 23275395.3.2智能駕駛汽車技術的核心技術 23280575.3.3智能駕駛汽車行車方式研究方向 2413025.3.4路面安全列隊行車的分析 2443255.3.5單車自動駕駛技術在國外的研制情況 24137815.4智能公路系統的發展現狀 25287645.4.1智能公路系統的定義 25321155.4.2智能公路系統國外的研究現狀 25138495.4.3智能公路系統我國的研究現狀 25272895.5自動駕駛技術發展趨勢和挑戰 25305145.5.1自動駕駛汽車發展的趨勢 26171005.5.2自動駕駛汽車面臨的挑戰 26319285.6先進的車輛系統在我國的應用研究 27261045.6.1我國車輛導航系統在應用研究 27239665.6.2我國先進的車輛系統應用與發展對策 27130985.7智能船舶相關技術的研究 27145885.7.1智能船舶的定義 27201465.7.2智能船舶技術 281179結論 3028415致謝 3113671參考文獻 325219附錄1 3322531附錄2 35第1章緒論1.1本文研究的背景1.1.1當前交通問題2018年年末全國鐵路營業里程達到13.1萬公里，比上年增長3.1%，其中高鐵營業里程2.9萬公里以上，全國鐵路路網密度136.0公里/萬平方公里，增加3.7公里/萬平方公里，而全國公路總里程484.65萬公里，比上年增加7.31萬公里，公路密度50.48公里/百平方公里，增加0.76公里/百平方公里，公路養護里程475.78萬公里，占公路總里程98.2%[1]?？拓涍\輸統計數據顯示：公路運輸仍是我國貨運主要方式，占到貨運總量77.22%；公路客運同時也是旅客運輸主要方式，占客運總量92.96%，汽車交通已經成為我國經濟發展的命脈。但伴著汽車運輸的日益增加，交通擁擠，能源消耗較高，交通事故規模大，造成人民生命財產損失等問題日益突出。雖然采用了增加新道路和新增交通設施等不同的方式，但還是不能滿足新上路車輛的對交通的需求。因此，如何利用現在存在的道路的數量并使其發揮最大的作用是現今交通面臨最困難的任務。同時我國相較與國外相比，車輛的能量利用率相對較低。同時我國的車輛和貨車由于相關信息接收不足，情況不明，導致更多的車輛已經加入了已堵車的道路。而且每逢節假日期間中國的高速公路就會變成“停車場”。同時，現在隨著經濟發展的增速逐漸提高，全球范圍內的人們出行需求在逐漸的加大，但是現如今的交通的增長卻遠遠不能滿足人們的出行需求，導致城市交通問題日益凸顯。對于交通系統這樣的復雜巨系統而言，影響的因素是很多的，但如果從宏觀上來看，對我們身邊的交通問題可以做出如下的概括。1.城市道路基礎設施建設落后；2.城市交通結構不合理；3.現在道路的規劃與對城市的總體布局的規劃還不夠完善，有待提高。1.1.2ITS的基本概念現今全球范圍內的交通問題已經越發的凸顯，所以通過收集控制交通信息來引導交通流的智能交通技術被研發出來?！皣抑悄芙煌ㄏ到y框架”的定義：智能交通系統在地面交通管理基礎上使用先進電子技術、信息技術、傳感器技術、系統控制技術等聯合設立的實時的，高效率的、大規模的、全方位的交通管理系統。它可以在現有的交通道路和設施的基礎上，更叫高效的利用它們，使道路的潛力完全使用，從而緩解現今道路交通中的問題。1.1.3ITS的重大作用車輛在系統內運行時，停車次數會減少30%，運行時間減少13%~45%，車輛使用效率提高50%，自然環境污染的巨大挑戰也可以大大減少[2]。它可以提高車輛的安全性和運行效率，提高道路使用效率，使道路的擁堵情況有了大幅的改善，明顯的提高道路通行的運輸效率，使路面的通行能力得到提高。因為可以有效的改善交通狀況，所以已有大量的西方國家和著名公司加入到該新興產業，并創造了很多工作崗位。ITS的發展也將會大幅度的加快中國信息、數據通訊、電子控制等技術的發展。同時對全面發展計算機處理等各種尖端技術提供了良好的平臺，制造大量就業機會，也將極大化的推動中國經濟發展。1.1.4公共交通的概念公共交通，一般指對所有的進行大眾開放、并提供運輸服務的交通方式，通常是作為一種商業服務付費使用，但也有少數免費的例外狀況。公共交通系統由通路、交通工具、站點設施等物理要素構成。廣義而言，公共運輸包括民航、鐵路、公路、水運等交通方式；狹義的公共交通是指城市范圍內定線運營的公共汽車及軌道交通、渡輪、索道等交通方式。如再進一步分類，公共運輸包括人員與貨物運輸兩個方面，而公共交通則只是指人員運輸方面，且限于都市區范圍的人員運輸，但在一些場合中，公共交通同義于公共運輸。1.2國內外研究現狀1.2.1國外研究現狀現在許多的西方國家包括美國日本等已經處于世界的領先水平，而現許多包含大洋洲在內的國家也已經加入對于ITS的研究行列，都投入了不菲的資源，并且都已卓有成效。1.美國ITS研究美國于上世紀90年代提出了開始規劃制定智能交通系統相關計劃。在美國的計劃中，十分明確的規劃出了ITS的相關研究內容和關聯服務，為以后的發展制定了框架。同時在美國相關部門的牽頭下，建立了相關的科研項目，從ITS的相關角度對現有的公路運輸體系做出了升級。而其主要研究方向是對現有的信息進行收集整理，并加以利用，采用先進的電子和通信技術，提高公共交通的效率和服務水平。2.日本ITS研究日本國土面積小人口多，城市化水平高。同時全國汽車保有量也居世界前位。1994年，日本設立由了許多部門組成的發展協會，促進了日本相關領域的技術水平。1996年協會制定了日本智能交通發展的體系框架。制定了日本通過大眾交通智能化領域的研究和應用分三階段。在第一階段通過對大巴車的技術改組，第二階段采用汽車定位技術，三階段通過公交車管理系統的技術升級，實現智能公交車管理。1.2.2國內研究現狀1.我國ITS發展歷程在上世紀90年代末，我國在多個相關部門的牽頭下，成立了中國的ITS政府協調小組，并一起研發創辦了國家ITS的系統框架。由此中國展開了發展ITS的熱潮，并在多個城市展開了試點。經過了長時間的建設，我國在智能交通系統的各個方面都有了十分長足的進步，在道路信息的采集，應用等方面都有了十分長足的進步。而且所有的許多項目也已經達到了相對龐大的市場規模。并較之前也是有了十分巨大的進步。而通過理論和實踐相結合，從事研究開發的研究中心和生產企業正在迅速成長，在城市交通、道路交通、公共交通等方面都表現明顯。2.我國ITS建設的問題（1）市場相對規模較小、水平較低現在我國的智能交通系統的應用還是處在一個相對較低的水平，并且所應用的方面也不是很多。而一些比較高級的應用相較于比較發達的西方國家來說，還是有很大的上升空間。（2）研發推廣機制相對落后、效率不高在21世紀初期，我國由多個相關的部門和科研院所聯合組成了專家領導協調小組和專家委員會。而還有很多的機構等也成立了相關的組織機構，致使我國的研究研發能力過于分散，推進和研發的效率不高。1.3本文研究的內容智能交通系統是一個十分繁瑣的系統，包含著眾多的子系統。其中有著多項的重要技術，包括：交通工程技術、計算機技術、軟件工程、人工智能、機械技術、控制理論體系等技術，是這些技術的綜合利用。本文介紹了ITS體系框架及相關的基礎技術發展現狀，并同時討論了其技術在公路，鐵路，航空，船舶等領域中的應用發展做出了介紹。第2章ITS體系框架通過上一部分，我們對于智能交通系統和公共交通的定義，以及當前國內外的研究現狀做出了表述，我們不難發現，智能交通系統是一個龐大的，高度集成化的一個系統，而對于一個系統，其體系框架則尤為的重要。2.1ITS體系框架的產生背景ITS它是人類發展的最先進最復雜的系統。它的復雜性體現是包含大量的用戶、大量實時的交通信息及需求、不斷變化的技術手段、方案。同時在長時間的建設過程中，面臨已經建立的交通管理系統建設、其各個系統往往是分散的、孤立的系統、一直改變的需求無法滿足。因此，在施工過程與普通技術體系相比，要求更加高的和協調性和完整化，具體表現為：1.需在多個行業中協調相關的問題；2.需要相關多個行業的操作人員共同努力；3.由多個領域，部門，院校一起完成，分工明確，各司其職。因此如何構成并建造一個高效體系結構，要先明確其體系框架。一個系統的體系框架，是對這個系統最基本的描述與規范。它是決定這個系統的功能，并讓其中的各個子系統之間可以相互合作，協調工作。而系統框架內應包含其各個子系統的構成和功能，以及用戶服務在內的多種信息。并確立了它們的的相互關系。2.2ITS體系框架在國外的發展現狀2.2.1美國ITS體系框架美國的交通部最早規劃了其ITS體系框架的幾大領域以及其用戶服務的功能，確立了包含快速不停車收費，道路信息管控，應急處理系統等在內的體系框架，而且ITS在美國的應用方面處于全球的領先地位，并對其其它應用的發展做出來了相應的規劃。2.2.2日本ITS體系框架日本政府在ITS上投入了大量的金錢在其研究上，并且與許多的公司一起研發，并提出了發展它的整體結構是社會信息化的一部分。ITS系統框架中的服務包含：1.先進導航系統、2.自動收費系統。3.安全駕駛保障，4.交通管理優化，5.公路管理效率提高，6.公共車輛保障，7.行駛車輛運營效率優化。2.3我國ITS體系框架的應用研究2.3.1ITS體系在我國的發展過程我國從上個世紀90年代起，由我國的相應的主管部門牽頭開始組織研究確定我國的ITS體系框架。并在03年正式公布了我國的第一版體系框架系統。而后在05年對其做出了完善和改進。2.3.2體系框架中的用戶服務我國的體系框架內包含多種的對用戶的服務包含且不限于：交通道路管理，交通中的信息服務，道路不停車收費系統，交通道路安全提示，交通數據管理，道路設施管理等。2.3.3ITS體系框架的作用我國在建設ITS體系框架的過程中，首先要明確其最基本的作用，就是要保證其各個子系統可在其中十分平穩穩定的運行，并且可以保證政府，企業等在其中的效益。并且建立統一的框架可以讓各個環節中的相關部門等可以規范的協調合作，有利于他們規劃發展方向。同時可以更加有效地吸引民間資本投資ITS，使ITS在中國的發展更加平穩快速。使人們更能感受到未來的生活方式并對其充滿希望。并對系統的框架進行深入研究，可提供寶貴的經驗和教訓。本章小結本章對ITS體系的框架和國內國外規范化應用進行研究，得出發達國家對ITS體系框架的研究水平相對高，雖說我國已經形成了完整的體系，但還需要進一步進行研究和實施落地。第3章ITS所涉及的基礎技術發展現狀當一個系統的體系框架構建完成之后，我們就可開始對系統相關的技術進行研究，那么首先，我們應當對其的基礎的技術應用進行研究，以為更加高深的技術研究提供基礎的技術支持。3.1ITS主要的核心基礎技術ITS是一個由多個系統和技術聯合在一起的一個高級的，綜合性的系統。而從信息數據的方面來說，智能交通系統包含信息數據的采集，處理，并對其進行綜合的整理與利用。相關信息見下圖、表3-1所示。運輸系統數據采集運輸系統數據采集數據處理信息發布ITS用戶信息利用圖3-1智能運輸系統信息鏈圖表3-1對應不同處理環節的ITS相關技術圖數據處理環節ITS相關技術基礎設施車輛方面數據采集交通檢測器、天氣監測器AVI技術、移動稱重、浮動車技術數據處理數據熵之和、自動事故檢測AIDGPS、數字地圖信息傳送數據站、光纖移動通訊、超短程通信信息發布可變信息板VMS、國際互聯網公路服務廣播、廣播數據系統信息利用城市交通控制、匝道控制路徑誘導、碰撞回避而智能交通系統包含主要的基本技術有：信息技術，車輛識別技術，全球定位系統，計算機技術，傳感器技術。3.2交通信息采集技術發展現狀3.2.1交通信息采集技術概述對于智能交通系統的基礎就是對現有的交通信息進行收集，并按照交通信息的變化可以分為兩類：1.靜態交通信息：包含最基本的城市相關的路網分布，交通管理信息，地理信息等。2.動態交通信息：包含交通中的車流量，車速，道路擁堵情況，道路交通事故信息，道路中駕駛員行駛相關信息，實時的天氣狀況，實時的道路管制信息等。當然現實中的交通情況是不斷變化的，所以對于交通管理而言，動態的交通信息采集就顯得尤為重要，其相關的采集器分為三種：移動式，埋地式，非埋地式，而我們最經常用的傳感器包含：感應線圈檢測器、超聲波式、紅外式、微波式、激光式、噪聲檢測器、磁力式、壓電式、道路管檢測器。同時還有相關的有關實時環境相關的檢測器以及實時天氣情況的前側器?，F用表3-2列出了ITS中常見的交通信息采集檢測傳感器及其技術特點對比。表3-2ITS常見的交通信息采集檢測傳感器檢測器優點缺點感應線圈檢測器成熟、易于理解的、設備價格便宜；設計靈活多變，可滿足多種實施狀況；應用案例多；能提供流量、出現、占有率、速度、車頭時距和車輛間隙等交通參數。安裝和維修需要關閉車道，干擾交通流；檢測特定區域的交通流狀況時往往需要多個檢測器；減少道路壽命；當車型變化較大時，精確性降低；需要定期維護檢測器。磁力檢測器安裝時間較感應線圈短；可用于感應線圈不適應的地方（如：橋面）等地；對路面車輛壓力的敏感度低于感應線圈；某些型號可通過無線電傳輸數據。安裝需要破壞路面；安裝和維修需要關閉車道，干擾交通流；需借助特殊傳感器設計或使用專門的信號處理軟件才能對靜止車輛進行檢測。道路管檢測器安裝簡便，適用臨時性的交通數據采集；能耗低、價格低；易于維護。交通量較高時，車軸計數的準確度下降；壓力啟動開關對溫度敏感；輪胎會造成道路管損壞。續表紅外線檢測器主動式紅外線檢測器發射多光束的紅外線保證對車輛位置、速度及車輛類型準確測量；可實現多車道檢測；多檢測區域的被動式紅外線傳感器可測量車速。當霧天能見度低于6米，或高吹雪天氣時，檢測性能會下降；在大雨、大雪或濃霧天氣下，被動式紅外線檢測器的靈敏度會下降。微波雷達檢測器在用于交通管理的較短波長范圍內，微波雷達對惡劣天氣不敏感；可實現對車速的直接檢測；可實現多車道檢測；天線的波束寬度和發射的波形必須適合具體應用具體的要求；多普勒微波雷達不能檢測靜止車輛，且在交叉路口車輛計數效果不好。超聲波檢測器可實現多車道檢測；易于安裝。溫度變化、強烈的氣流紊亂等都會影響檢測效果。為此某些型號設計了溫度補償裝置；當車輛以高速或較高速行駛時，檢測器采用的大的脈沖重復周期會影響占有率的檢測。聲學檢測器對降水等天氣不敏感；可實現多車道測量。較低的溫度可能會影響檢測的準確度；某些型號不適用檢測慢速移動的車輛。視頻檢測器可檢測多車道、多區域；易于增加和改變檢測區域；可獲得大量數據；當將多個攝像機在一個監控系統中聯合使用時，可提供更廣泛的檢測。霧、雨、雪等惡劣的天氣；車輛投射到相鄰車道的陰影；交通堵塞；光照水平的變化；車輛與道路的對比度變化；及攝像機鏡頭上的水跡、鹽漬、冰霜和蜘蛛網等都可能影響檢測性能；當攝像機安裝于路邊時，為取得車輛出現和速度檢測的最佳效果，需將攝像機安裝于15至18米高度；某些型號對因大風引起的攝像機振動比較敏感；當需要全方位、多區域檢測或特殊類型的數據時，視頻檢測器具有高性價比。3.2.2移動式的信息檢測技術現如今隨著對交通運輸中實時的信息收集的要求逐漸增高，對于比較傳統的固定式信息采集器就無法勝任現如今的工作。但隨著現如今信息技術的發展，可以通過移動式的信息采集器來滿足現如今的需求。3.3交通信息傳輸技術發展現狀3.3.1信息傳輸設施智能交通技術的發展無法離開信息傳輸的輔助，所以在現如今移動通信技術飛速發展的前提下，尤其是近年來在4G、5G移動互聯的不斷加深，十分大的改變了智能交通系統信息傳輸的形式。而現在車輛上的相關傳感器已經從點式檢測器轉變向連續性檢測器，可以增加對圖像的信息檢測?，F在智能交通系統可以對相關的信息進行雙向的傳輸。但隨著現在技術的不斷發展，我們應把智能交通系統的信息傳遞看成一種基本設施來進行建設。而現在的遠距離通信技術還有待研究。智能交通系統中信息傳遞的主要類別如下：主系統與路邊子系統的信息傳遞：智能交通系統的固定式信息傳遞有：無線傳輸、光纖傳輸、電纜傳輸、電話傳輸。車輛—路面的通信：通常是使用專門使用的短程通信，可以在路面的兩側建立一種專門的雙向信息接收裝置。而且在路面上會有專門的車輛裝有信號發射裝置，不斷地接收從路邊傳遞的信號，并把裝有專門設備車輛的信息接收，并上傳回主系統，再由主系統把信息下傳回其它的車輛。車輛—車輛的通信：在車輛間的通信是十分困難的，因為都是不停在移動的過程中，所以只能使用無線通信。而又分為兩種情況。1.在編隊情況下的車輛—車輛的通信：在道路運輸中對于如提高道路運輸效率是十分重要的，需要十分好的去協調車輛行駛時的行車距離，為了提高在路面上的運輸效率，所以需要使車輛在一個十分小的行車距離內行駛，就需要不斷地通過傳遞信息來控制行車的距離。2.不在編隊的車輛—車輛的通信：對于不在編隊中的車輛—車輛之間的通信，正在研究很多新型的手段來提高傳輸的穩定性。3.3.2無線通信技術在ITS中常用的種類ITS中常用的移動通信種類有：公眾商業移動通信、衛星通信、DSRC通信、物聯網RFID通信、ZigBee通信技術等[3]。目前我們對于移動通信的需求更加高，而移動通信也已成為目前使用人數最多，最便捷的通信方式。因為其不僅是一個十分常見可直接使用的通信方式，而且與車輛的信息通信十分匹配。因此它成為了智能交通系統發展的重要組成部分。而即將到來的5G時代也必將給ITS的發展帶來巨大的契機。3.4信息綜合管理系統平臺發展現狀信息技術是智能交通系統的一個十分主要的技術，因為其不僅要對動態信息和靜態信息進行實時的收集，而且還要對各種所收集的信息進行整合，傳輸并對其進行加以利用，只有這樣才可以進行通過對信息的管理來進行對交通的管理。但是我國由于各個職能部門所有的責任不同，導致所擁有的信息不能夠良好的統一集合在一起，所以在我國建立一個ITS的信息共享平臺顯得更加的重要。智能交通系統的空間性致使其與地理信息相關的系統聯系密切。而地理信息綜合利用的重要性也是不言而喻的，在地理信息相關利用的技術上如GPS、計算機軟件技術等為智能交通系統提供了一個更加智能的平臺，同時隨著現在的科技發展使得地理信息相關技術與智能交通系統的關聯越來越緊密。而信息綜合管理平臺的主要作用包含且不限于：1.對車輛進行實時跟蹤2.對路徑進行規劃與導航3.對道路進行實時管理4.道路交通信息查詢等。3.5ITS所涉及的基礎技術在我國的應用研究3.5.1ITS所涉及的基礎技術在我國發展現狀我國的研究開發能力、數據收集、處理、信息發布水平雖然比發達國家低，但我國在城市交通中應用的很多基礎技術已經取得了良好的效果。原來ITS核心得技術和所需的設備在發達國家收購，但最近兩年以來，我國大量的基礎技術應用提高了很多，發生了許多變化。大部分檢查、交通數據測量和采集的設備已可自行生產，但穩定性需要提高。而于無線通信上的GPRS、DSRC和4G應用的應用以越來越成熟。3.5.2ITS基礎技術發展在我國面臨的困難ITS需要很高的開發能力，但中國ITS的發展時間很短，核心技術和設備：檢查、交通數據測量和采集設備，在投資不足，經驗不足的情況下需進口。但最近兩年有了很大的變化。中國核心技術研究開發體系的僵硬，企業的參與研究滯后嚴重。3.5.3ITS基礎技術在我國發展策略我國企業應提高速度，相互追擊，避免長期受他人的控制。同時，我國政府和企業應充分認識到數據通信技術在ITS的廣泛應用，加強數據通信技術用于車輛管理中，包括“汽車數字化標準信源”在內。而且北斗衛星導航系統的建設和研究在中國也取得了迅速的進展，應加強其在ITS中的應用。以及我們政府和企業應注重4G、云計算和物聯網在ITS上的應用。本章小結本章對現如今智能交通系統所相關的基礎技術進行了研究與分析，并且可以看出許多的西方國家現在的相關技術領域已經處在了世界的領先水平，并且相關的應用也正在加快進行建設與實施。但我國們目前的相關技術等還有一定的差距，并對其提出相關的策略。第4章ATMS發展現狀及在公路和鐵路以及航空的應用研究智能交通系統的基礎技術包含多種有關信息接收與信息傳輸的相關技術，但是智能交通系統仍是一個包含道路交通管理的系統，所以應對這方面的相關應用作出研究，以方便我們對智能交通系統的使用。4.1先進的交通管理系統概述4.1.1交通管理系統的功能與構成隨著當今技術的不斷進步，交通管理系統為了適應當今社會的發展，將交通不再擁堵，加重對高速公路的交通管理和預防和減少汽車對人身造成的傷亡等特點作為主要強化對象。其具備以下特點表4-1。表4-1交通管理系統的特點特點功用交通控制主要是通過對城市公交車的管理，專用路權等，保障公交車和特種車輛的通行，以及信號燈控制，實現對城市交通的控制事故處理實現快速故障定位，做出及時處理措施排放監測監控交通污染狀況，采取相應措施應急管理應對突發事件電子收費不停車收費養護作業提高道路養護作業效率信息提供發布各種交通信息交通管理系統組成包括：高速公路便捷收費、信息服務與分析、救援搶險事故管理、城市公交管理與應用、交通管理與控制、交通信息處理與自檢查，交通電視監管系統。4.1.2ATMS主要研究方向和設計原則ATMS主攻方向：機動車尾氣排放監管系統、機動車事故管理系統、高速公路電子管理系統、城市道路交通構成與對交通信號控制及其應用技術。ATMS設計的基本原則：實用、先進、可維護、區域廣、穩定、耐用。4.2ATMS中的交通控制管理系統發展現狀4.2.1國外交通控制管理系統應用情況按照目前經濟發展體系，各國都在加強對ITS的發展，包括美國、歐洲、等國家，并且預期都有不錯的效果。在2006年3月，位于英格蘭中心的伯明翰城區率先將國家交通控制系統進行首次使用，為其國家的道路交通提供了高質量的交通實時信息。并且該系統耗資1.6億英鎊，投入了700臺動態捕捉攝像機，4000個道路信息傳感器以及1000臺全自動識別別數字攝像機，來對交通進行監管。并在相同時間讓個地方政府交通信息處理人員對其數據進行分析處理，最后進行總結和發布。隨著國家交通控制系統的使用，極大提高了對旅游時間的可靠性，成功的減少了機動車運行晚點的情況，有利于對緊急事件的管理等服務[4]。4.2.2交通控制管理系統中電子警察子系統的發展趨勢交通智能識別技術的逐漸成熟，對交通監管部門十分重大，與基于射頻識別技術的車輛電子牌照相配合，可以有效解決對車輛自動識別，機動車流量動態監控，機動車車牌套牌與辨真偽的問題。4.3ATMS中的交通事件管理系統發展現狀4.3.1交通事件管理系統的功能交通事件是導致道路同行能力下降及車流量異常增多的非間接性情況，可分為突發性和計劃性事件。其主要用能包括：事件監測、事件反映、事件管理、現場分析、事件處理、事前信息反饋。4.3.2國外交通事件管理系統發展現狀美國第九大城市，圣安東尼奧市。其高速公路的車流量已經超過20萬輛／日，高所公路的過度使用導致機動車通過效率低下。為了將這難題解救，開發了TRANSGUID事件處理、道路引導系統。監管人員可以通過計算機對道路實時分析進而處理，由監管人員的指令通過光纖及傳送的可變信號以及沿高速公路、匝道線安裝的控制器。所選方案一旦輸入，系統又將信息反饋回當前的交通情況，為其信號輸入提供新的算法。為了保證其信號輸入的必要通過性，該系統還未設置相關的“反間諜”程序。隨著使用TRANSGUID，對交通事故的處理得到了有效的改善，減輕道路的通過壓力，并且減少了高速公路27%的不必要擁堵，燃料的高效使用可以CO的排放量減至128噸，并可每年節省大量燃油。4.4ATMS中的ETC收費系統4.4.1自動收費ETC系統及其原理自動收費系統簡稱ETC，是一種廣泛應用與道路、橋梁、隧道的全自動電子收費系統，也是世界上目前最先進的電子收費系統。簡而言之，正常高速公路30%的擁堵是由于收費停車而導致的，使用ETC系統可將時間縮至為原時間的20%。這項技術在緩解交通擁堵有著巨大的社會及經濟貢獻。ETC系統將會收費點設置在收費站的路邊，并在車輛上安裝相關的反饋信號裝置，采用專門的短程信號接收反饋器，使得汽車在通過收費站的時刻，可以順利的將信號發射出去。目前使用的最廣泛的無限微波信道，其頻段為5.8GHz。并且已經廣泛應用于ETC和ITS的其他應用領域。單論車載設計系統，單片式ETC系統只需要將車輛信息錄入，并在駛出收費站是扣費，原理簡單明了、設備內技術成熟。但是他與我國的收費是系統，是兩種單獨的概念，如果要使用的話，必須重新建造收費站，人力物力以及財力都將被巨大的消耗，十分不適合我國，這是我國中西部建立ETC最大的阻礙。根據我國實情，使用高效安全的預付卡方式是未來的發展趨勢。雙片式電子標簽即帶IC卡接口的電子標簽，是可以反復讀寫的，當車輛通過ETC收費點式，；路邊的讀寫單元會將IC卡的信息讀取，并且扣除其相關的費用，記錄入其信息，是我國目前最佳的選擇。4.5先進公交管理系統的發展現狀4.5.1發展先進公交管理系統的背景公交車相較于一般的小汽車來說其在道路運輸的效率更高，而消耗的能源和尾氣排放卻遠遠小于小汽車，所占有共路面積也遠遠小于小汽車。所以，我們應該重視對于公交車的發展，其對于緩解現今的公路擁堵情況，提高現在的交通出行效率有十分重要的意義。而中國智能交通系統體系框架中規劃的公交運營服務有：公交管理，線路規劃，車輛監控，貨運管理。但是我們國家現今的道路情況不容樂觀，而公交在沒有優先通行的情況下行駛效率不高，至使我國的公交車出行比例不夠多。4.5.2公共交通管理系統關鍵技術而在公交系統中最為重要的就是對公交的管理系統。此系統可以對公交進行實時的定位，并控制路面的相關設施。主要技術包含：智能IC卡，電子站牌，快速公交系統，公交定位系統等。相關技術如圖4-1。圖4-1車載設備結構圖4.5.3快速公交系統雖然公交優先策略是各國都在提倡的一個方案，但是再具體實施過程在，公交車只是有一些很少的專用道路或是很少的一些特權。這并能使公交車得全部效率發揮出來，只要路面環境惡化，公交車也無法通行。而真正的快速公交系統BRT使用了新型的公交車，并創建了一種新的公交運營模式。它是使用了專門的道路，并且擁有信號燈的優先通行特權。不管當前的道路環境是怎樣的，它是在一個完全封閉的環境中運行的，可以保證其暢通運行。而且快速公交系統是一個路面通行系統，不需對現有道路進行大規模的更改。開始的運營成本低，并且建設的難度和周期也是相對較低的。1.BRT系統的作用快速公交系統比常規的公交相比，運輸乘客更多，效率更高，服務更加周到，安全性高，尾氣排放量低，可以使用更少的燃料。而且其比城市軌道交通可以使用更少的投資，建設的速度也是更快的。所以，自從快速公交系統問世以來，其擁有的包括高效率，速度快等特點，已被全球范圍的認可。所以在在全球范圍內已經應用許種多的快速公交系統。在西方等發達國家，及使私家車的占有率十分高，并且城市軌道交通也已十分先進，但是每個城市仍是根據自身的發展需求繼續推進快速公交系統的建設。而根據許多國家的實踐經驗可以看出，快速公交系統有著十分多的作用，其可以改善交通環境，加快城市的發展。因此，解決城市交通問題也是加快城市發展的一個重要的環節。2.BRT車道設置現在大量的快速公交系統的設計是基于增加公交出行比例來設計的，目的是為了來解決現在的城市道路交通問題。但是原本的城市道路并不是為了公交而專門設計的。所以如何在現有已經超負荷的城市道路中建設快速公交系統專用道路就成為了一個十分重要的命題。快速公交系統分為兩種狀態，一是平面快速公交，二是立體快速公交。平面快速公交是在原本的城市道路上，規劃出快速公交的專用道路，這樣的話運營成本會比較低廉，但是會穿過信號燈路口，使其效率受到一定的影響。而立體的通常使用立交橋，隧道等，使其完全與其他的道路相隔絕，從而可以發揮它的全部潛力。但是相較與平面系統，其成本較高，不易操作。同時快速公交系統的站點設置也沒有最優解，只需滿足其設計需要即可，就是要根據實際情況，對乘客等的出行特點進行分析，從而選出最方便的乘客的上車地點。通常是站點全部設立在車門的同一側，以方便公交可以在不同的車道上進行變更。但是也可根據實際情況進行調整。4.5.4城市BRT系統的發展趨勢1.加強加快相關政策的落地，協調快速公交系統與城市路面信號燈的關系，基于快速公交優先通過的特權。2.加強快速公交系統中的信息溝通，加快GPS，智能站牌等技術在快速公交系統中的應用。提高其準時率和其對乘客的服務水平。3.采用各種的方式方法，加強對快速公交系統的保護措施。阻止各種形式的對其系統的干擾。通過各種警示標志，標線等規劃其專用道路，其次采取特別的道路顏色來區分其專用道與普通道路。4.加強城市各種交通方式的聯合，使其可以在各種交通方式中快速的轉換，方便市民的出行。4.6先進的交通管理系統在我國的應用研究4.6.1我國交通控制管理系統的應用1.我國交通控制管理系統發展現狀目前在我國的許多城市之中，都在快速的建設本地的交通指揮系統。但是當前的研究水平還是比較低的，大多數是通過監控探頭來觀察實時的交通情況。而比較先進的自動信息收集與分析，自助道路交通調控等方面還是比較薄弱。但是我國在道路交通監視，電子警察系統確實已經發展的較為完善。同時，我國自研的道路交通信息管理系統，也已是包含了交警部門所有的相關需求，其系統含有駕駛員信息查詢，機動車信息查詢，違章查詢，牌照信息，事故處理信息，考試信息等各個方面都已在其系統中有所應用。2.我國交通控制管理系統的發展策略我國應通過學習西方國家的優秀經驗與方法，快速的推廣與建設高效的道路交通管理系統，加強與我國高科技的公司的合作，共同研發ITS的相關技術，提高信息傳輸與接收的能力。4.6.2我國交通事件管理系統的應用1.交通事件管理系統在我國的發展現狀當前我國的在處置道路交通事件時，最主要的還是讓相關的執法人員，在路面上去巡邏，并且通過道路上駕駛人員向相關的主管部門主動的去匯報相關事件，之后派遣有關的救援單位前去處置相關事件。還沒有達到可以自動的去發現問題，并可自行上報的程度。2.我國交通事件管理系統應用與發展對策我國應通過學習西方國家的優秀經驗與方法，迅速建設我國有關交通事件的管理系統，并且走合作引進與開發自研的道路。4.6.3ETC在我國的應用1.ETC在我國的發展現狀目前，我國大多數的高速路口的收費方式仍是以人工收費為主，收費的時間較長，過程較為繁瑣。而且使用現金進行收費操作也與現在的大規模網上支付的習慣不相符合。極大的降低了路口的通行效率，影響了高速公路能力的使用。而不停車收費系統ETC的使用則可以極大的改善這個現象。因為ETC的使用不僅可以加快高速路口的通行效率，它更是符合我國現今所發展的綠色環保理念。隨著我國ETC進程的不斷推進，我國將在2020年全國普及ETC收費站，在每個高速路口只保留一個人工收費口，甚至完全取消人工通道。而目前我國所采用的ETC收費方案是使用短程通信技術，并通過兩張IC卡刻印實現兩種收費方式的切換。并且IC卡可以應用于其他的方面來進行消費，擁有更加寬廣的應用空間。2.ETC在我國應用的發展策略（1）目前我國對于ETC的管理正在加強組織協調，應建立起一個更加統一些監管和服務機構，更加方便人們對于ETC的使用和了解。同時我國應該建立起一個統一的運營公司或組織，不應像現在這樣不同的地區由不同的組織機構來管理。（2）繼續加大對ETC的宣傳力度，讓更多的人了解到ETC的優點，加大大眾對于ETC的使用率。（3）收費廣場設計不合理，規模普遍偏大、混行車道太多。所以要繼續優化收費道口，使其的規劃更加的合理，保證各行其道，遵章通行。而現在，上海高速公路網已經開始布局更多的了ETC車道，其中ETC專用車道相較與混行車道沒有多太多。致使最后都變成了混行，ETC車輛往往要跟在半自動車道收費系統的車輛后被迫停車，使用ETC的車輛的通行效率大大的降低了[5]。致使了人們使用ETC的熱情不足，應該加急的去改變這種現狀。（4）現在多數的ETC道路設計不合理，電動桿的位置距收費口的距離設置不合理，不能對每一輛都做到及時的收費，導致對部分車輛不能收費，但有些車輛卻可惡意逃費。所以應加快相關技術的研究。使現今的這種情況可以有一個極大的改善。這就是為什么我們要去學習西方發達國家的先進經驗，努力走出一條符合我國國情的道路:自行研究開發與引進技術相結合。但是在ETC的關鍵核心技術上一定要掌握在自己的手中。同時應進一步加快全國范圍內的ETC布局與推廣。4.6.4快速公交系統在我國的應用1.我國快速公交系統的發展現狀從上世紀末期開始，我國首先在昆明地區實施快速公交系統，發展至今快速公交系統在我國部分發達城市其性能已經可以完全代替軌道的交通運輸水平了。截止到現在我國已有如廣州、深圳等地總數超過50個城市，快速公交系統的交通運輸水平已經成為世界前列[6]。在我國快速公交系統水平已經被譽為對個世界之最，其中包括：單一線路長度最長。最先在外環上建設，主線、支線網絡規模最大，建設運營周期最短。快速公交系統在我國的應用與發展戰略（1）我國大力推舉公共交通優先政策，根據各個城市的交通運輸水平出發，以現實狀況為主要依據，對各個交通狀況作出明確的、一致的規劃，把快速公交系統的發展狀況放在首要地位。在我國交通發達水平比較高的城市里，應當首先推進發展快速公交系統；在我國交通發達水平次一級的城市里，應當作出長遠性的交通規劃，根據現狀提出各個階段的發展目標和發展時間，最終將快速公交系統融入城市公交系統；在我國交通發達水平比較低的城市里，應當首先完善城市公交系統。（2）發展快速公交系統要目光長遠，需要根據不同城市的不同狀況進行分析。而對于交通發達水平、資源水平和經濟水平比較低的城市里，發展快速公交系統，需要提前做出全面的規劃工作。發展快速公交系統的工作要腳踏實地，各級地方政府應穩抓穩打，杜絕把快速公交系統作為“面子工程”，以及做出不符合城市經濟水平的不合理浪費。（3）隨著科學技術的發展，很多在以前的交通發展的阻礙已經有了多種解決的措施與方案?，F如今我國對于交通擁堵狀況，應當吧加強交通信息化放在首要發展地位，完善全面的智能交通系統是我國交通發展的首要步驟。在這之后對于部分地區交通發展不全面問題，我國應用“大容量快速公交系統BRT”。4.6.5我國ATMS的應用與面臨的困難及其成因現如今在我國發展智能交通急需較高的科研水平和完善的管理系統，我國應用時間不足、社會關注度不夠、從業人員少、從業者缺乏經驗等問題嚴重制約了我國智能交通的發展速度。隨著我國經濟水平高速發展，我國大城市的發展速度已經遠遠超出了交通系統的發展水平，這一發展水平的差導致了公交先行缺乏相關支持，交通供需不平衡現狀愈來愈重。此外還有管理系統缺乏統一的標準，部分地區網絡發展水平較低的不利因素。4.6.6先進的交通管理系統在我國的應用與發展策略1.首先在我國實行ETC系統進行標準化的發展戰略，將智能聯網技術應用于ETC上，并對其進行完整的發展戰略，提高我國現今車聯網的技術水平，完善并提高我國交通管理方面的水平。2.各級地方政府應當把”城市公交先行”發展戰略放在首要發展地位，大力發揚該發展策略對于我國提高交通水平促、進經濟發展、減少環境污染的重要性，推進“大容量快速公交系統BRT”與公交系統協調發展。3.我國應當提高先進交通管理系統的科研水平。鼓勵科研單位對交通誘導方面的軟件開發工作。4.7ITS在鐵路中的應用4.7.1鐵路智能運輸系統鐵路營運的運輸效率、顧客的舒適度、平穩程度以及顧客對列車上乘務員的服務滿意程度在這一系列方面的提高是全球所有國家鐵路營運上共有的問題。隨著時間的推移，科學的發展伴隨著各個國家硬件上的進步，使得鐵路營運的運輸效率，顧客舒適程度，平穩程度等一系列方面的要求逐漸提高。隨著科技的發展，ITS也逐漸的成熟，許多國家發現ITS的功能會使交通上發揮著巨大的作用。在這基礎上使得科技發達的國家對RITS的發展也提上了日程，很多國家的技術的先進使得研究速度比別的國家快速，得到的成品也更高效。我國對比上述國家在RITS的起步慢了很多，但是中國科技工作者的技術還是十分給力和高效的，在此基礎上研發出了一系列的成品，當中最實用也最出色的有：客票發售和預定系統、列車調度指揮系統與鐵路運輸管理信息系統等。經過不斷的創新和技術進步，研發出很多實用的系統，但還遠遠不夠，因為這些信息系統沒有發發面面都照顧到，還有欠缺。因為技術還有差距，使得沒有其他國家那樣的規劃標準，在信息和信息之間沒有達到理想的狀態，出現孤立現象，這種現象對鐵路并沒有好的作用，反倒是壞處。所以對鐵路智能運輸系統架構進行研究是十分重要的[7]。4.7.2我國鐵路智能運輸系統建設發展目標要想建立一個符合我國國情的健全完善的鐵路智能交通系統，不僅要深刻了解我國鐵路的發展環境及智能鐵路的發展戰略，還要有一個明確的、詳細的發展目標作為指導。并創建一個技術到位，服務到位而還要了解國情的基礎上的RITS，我們要在知曉我國鐵路的未來走向以及智能鐵路的未來走向，在此基礎上必需要有一個準確的、完整的方向作為基準。根據這個基準來對未來鐵路智能運輸系統的進步發展如下：1.根據現有系統智能的調控當月貨物流通方案，并可智能對列車進行編組并生成列車運行圖。2.創建一個完善的系統，使得列車可以無人操控，計算機介入安排自主行駛路線，并使得列車安全穩定的速度行駛。3.創建一個完善的控制系統。使得多輛列車行駛時可以在計算機的作用下安全行駛自主處理，在可能的事件中妥善及時的處理。4.創建一個完善的保護系統，使得列車在行駛中，對整段路線的發生事件進行自主分析，并在計算機的調控下自主保護列車。5.創建一個完善的維修保養系統。使得鐵路上的設備以及轉移設備的時候能夠自主檢測，自主判斷問題存在，并自主制定保養方案，使得維修保養自主化智能化。6.在服務上能讓乘客體驗前所未有多發面的舒適感覺，制定高素質的服務，在此基礎上創建一個完善的服務系統。7.顧客能在家中享受快捷高效的貨運服務，并對貨運的全套服務進行實時監督的系統。8.顧客能在隨時隨地了解當前的交通路況，以及對顧客的出行路線進行分析和推薦。9.強化服務，為顧客提供娛樂，住宿，飲食的推薦和接送轉運服務。10.強化物流設施，使得顧客實時了解物流信息。11.建立ITSR的發展方向對現實實時管理。4.7.3我國RITS體系框架我國目前經過學習國外許多的先進經驗，同時融合我國目前的發展狀況，未來的發展目標及發展策略，我國智能鐵路系統的體系框架包含四個方面，分別為經營管理，基礎信息整理與分享平臺，運輸和營銷這四個方面。而又下面分了14個系統。包括組織運輸，調控列車運行，保障行駛安全等方面。因此智能系統的建設是一個發展的必然趨勢，同時也是我們提高自身競爭力的一個強而有力的方法。所以，為了提高現如今的鐵路運輸效率，促進我國的經濟發展，建設智能鐵路系統是勢在必行的。那么對于一個系統而言，要想創立好這個系統，那就必然要先確立一個十分明確的系統框架。而智能鐵路的框架指導思想是要如何能夠滿足現今日益增長的出行需求，提高效率，改善服務質量，保障出行安全。并在這些明確的指導思想下，結合我國的現有技術和基本情況，使我國的鐵路建設速度和運輸水平大大的加快，使我國可以處于世界領先的水平。并且加快相關主要技術的發展。為我國鐵路事業更加輝煌提供有力的基本保障。4.8ITS在航空中的技術應用4.8.1航空智能交通概述1.航空智能交通的定義智能交通系統在地面交通管理基礎上使用先進電子技術、信息技術、傳感器技術、系統控制技術等聯合設立的實時的，高效率的、大規模的、全方位的交通管理系統。其是使用各種的先進的技術，使得傳統的交通系統進行升級，發展成為一種新的，更加集中化的，科技化的全新的交通運輸系統。其目標是為了增強現在的交通出行效率，保護環境，提高交通安全。因此全球范圍內也更加的注重發展智能交通系統。而航空智能交通，作為智能交通在航空領域的應用，即是將上述技術有效地應用于航空交通運輸系統，從而建立的及時、準確、高效的航空交通系統[8]。2.航空智能交通的主體因為目前民航空中運輸系統包含飛機主體，空港，空中交通引導系統，飛機航線設定等。所以通過上面可知，關于航空智能交通系統分別有不同的應用。對于飛機這個主體應有的的功能應含：自動巡航系統，智能飛行條件監控，這樣可以大大提高飛行過程中的安全性和便捷性。而有關空港則應包含智能空中交通管制，信息傳輸設備等，來提高空中航線內飛機的飛行效率。由以上可以看出，航空智能交通的承擔主體主要涉及飛機、航空公司、空港、空中管理機構等。而目前航空智能交通相關的主要技術如下表4-2所示。表4-2航空智能交通主要技術主要技術說明飛行控制技術通過自動控制等方式，操縱飛機氣動舵面和油門桿，控制飛機飛行的技術。主流的飛行控制技術包括電傳飛控技術。自動駕駛技術根據探測到的大氣數據信息、飛行姿態、加速度及導航數據，控制飛機飛行，同時在檢測出實際飛行參數與理想狀態的差值后進行修正的技術導航技術引導飛機安全準確地沿著既定路線準時到達目的地的技術。主要由飛行環境數據、姿態和航向、著陸與滑行、自主定位、非自主定位和飛行管理計算等系統組成續表通信技術使飛機在飛行各階段中和地面的管制、簽派、維修等人員保持雙向語音和信號聯系，提供飛機人員內部以及與旅客聯絡服務的技術監控技術對飛行進展，包括燃油情況、待飛時間、目的地機場及備降機場的天氣變化趨勢、航路風和天氣、機場、跑道、導航設備等的工作狀態以及在飛行中出現的意外情況進行監控的技術健康管理技術降低由于系統或部件失效所導致的飛機災難或事故，并為飛行機組、地勤和維修人員提供連續的機載系統或部件的健康運行狀態預警監控的技術大數據需求分析技術航空公司通過數據收集、轉換和挖掘，利用大數據分析，針對不同的旅客群體制定不同的營銷和服務策略，實現收入提升和成本控制的技術4.8.2發展航空智能交通的重要意義1.安全可靠性現如今對航空運輸的危險通常不是出現在飛機自身上面，通常是由于航空管理部門的信息因受其他因素的干擾，而不能及時的傳達到飛機上面，從而釀成悲劇的發生。但隨著這些年來我國航空科技的不斷進步與發展，大大的提高了我國航空時的安全系數。事故率較全球處于一個極低的水平。2.高效便利性交通效率涉及到物聯網、移動互聯網等各種產業技術相互配合，依賴復雜的產業協調。為使得城市乃至區域交通達到更高效、便利的要求，航空智能交通的一些前沿技術以及協同智能交通的發展，對提高交通的便捷性起到了重要的作用。3.社會促進性一個社會想要進步與發展，就必須要緊跟時代的最新技術與發展潮流，加快、加深與最新技術的融合，調整產業結構。而隨著如今信息技術的不斷發展，智能交通技術得未來也將迎來巨大的挑戰與機遇。所以，對于航空智能交通來說，這不單是一次行業或是說產業的變革與革新，更是對整個社會起到一次巨大的推動多用。本章小結在本章我們通過對先進的交通管理系統的研究與分析，發現了我國在快速公交系統，不停車收費系統等應用與研究相較發達的西方國家還有一定學習與進步空間，但是相關基礎研究也是已經有了很大的成果。同時對我國的鐵路和航空智能運交通系統技術進行了介紹。第5章智能車輛系統及智能船舶發展現狀和在我國的應用研究我們研究設計完智能交通系統中的關于交通管理系統的應用之后，我們便應對系統中的主體車輛等進行研究，其應用的研究，對于我們的使用感受是最直觀接觸，與最直觀的體驗。5.1智能車輛系統概述5.1.1智能車輛系統簡介智能車輛系統AVCS其實應用了許多先進的傳感器安裝在車內，并通過其來收集判斷相關信息，從而判斷當前行駛狀態，來輔助駕駛人員進行規避改變行車狀態等操作，并可在一定的情況下進行自動駕駛，從而大大提高行駛過程中的安全性，并且可以顯著增加道路的通行能力。系統由裝載了多種的傳感器，接收裝置的車輛構成。而智能車輛系統最著名的應用：自動駕駛車輛，更是人類智慧的結晶。5.1.2智能車輛系統的功能AVCS根據其應用可以大致分為三個方面：自動駕駛，安全輔助駕駛，智能公路系統。1.安全輔助駕駛應具備：對周圍環境做出及時的判斷與分析，自行的對駕駛人員做出警示，打開關閉燈光，ACC，防抱死系統，防碰撞系統，自動泊車系統，胎壓報警系統，視覺增強技術等。同時對各個傳感器所接受的信息及時反饋給存在電腦進行分析，通過分析得出最優解決辦法，并發送給車上各個執行器進行自動的控制。2.自動駕駛的車輛應具有的功能車輛可以自行的判斷當前情況，分析自身位置，計算出最優的行車路線，并可以按照所計算出的路線精準行駛。并可以對在行駛過程中所發生的情況作出及時準確的判斷與操作。而且可以在行駛過程中對行車狀態作出調整，可以面對各種環境的路況。并可安全的完成對乘客的運載任務。3.智能公路系統應建立在中心式導航系統之上。5.1.3智能車輛系統所涉及的傳感器技術智能車輛系統所擁有的相關傳感器分布如下圖6-1。圖6-1相關傳感器示意圖5.2車輛定位導航技術的發展現狀5.2.1車輛定位導航服務的分類現如今如何完成車輛的定位功能，現今有兩種方法：1.車輛上裝載的設備自行規劃和定位的，我們稱之為自主式車輛導航。2.有些則要通過網絡信息傳遞來規劃和定位的，則稱之為中心決定式車輛導航。而現如今中心決定式的導航行式更為先進，是車輛導航系統的最終方向，所以這也是我們所應加強研究和分析的方面。5.2.2車輛常用的定位導航方法的分類及基本原理定位是導航的基礎，與車輛移動定位有關的主要常用的移動定位方法有：獨立定位定位法、簽到式移動定位法、測距式移動定位法、基于計算機視覺的移動定位法四種。如何確定目前車輛所處的位置，是能否做好導航服務的關鍵。而現在確定移動車輛位置的方法主要由幾下幾種：計算機視覺定位式，移動測距式，獨立定位式等。1.獨立定位式導航現在大多數的導航是通過慣性導航來實現的，通過裝有陀螺儀的編碼器，來大致的推算下一個地方。而相關的電子設備決定了導航的精度，但如何保證其精度受安裝空間，成本等有十分大限制。2.衛星定位式導航現在的衛星定位式導航的應用越來越廣了，因為它可使用的范圍大，精度高，可以對駕駛人員的駕車提供十分巨大的幫助。現在正在使用的系統包括中國的北斗導航系統，美國的GPS導航系統等。它們都是技術十分成熟，并具有高可靠性的系統，并且地域限制等影響，用途十分廣泛，有很好的發展前景。缺點：在隧道等無信號的地方無法使用[9]。3.視覺導航視覺導航系統可在現有的路面設施下進行個工作，不需對道路結構進行任何改變。而且可以應用到像是道路救援，識別信號燈信息等方面。但是當遇到極惡劣天氣像是暴雪，大霧，臺風等對視覺傳達有影響的天氣時，其系統的準確性就會收到較大的影響。而且其對計算機的需求也較大，運營成本較高，不易大規模使用。4.基于傳感器數據導航通過先在很多十分先進傳感器所取得的數據，并把這些數據進行綜合的分析整理，通過事先編程好的神經網絡系統，來進行判斷。從而可以實現車輛自主導航的目的[10]。5.車輛導航系統的發展趨勢現在只通過一種導航方式或是只應用一種技術，并不能很好的達到現如今所需達到的導航精度。所以，通過對多個傳感器信息和多種導航手段的綜合利用，把他們的多種信息進行綜合分析，從而達到提高導航進度的方法。而此種導航方式也必將成為未來發展的主流。5.3智能駕駛汽車技術的發展現狀5.3.1智能駕駛汽車技術的內容和發展過程目前智能駕駛汽車該項應用也正在從我們的夢想逐步的走向現實。而根據其能達到的智能程度，現分為四個階段：輔助駕駛，部分自動駕駛，高度自動駕駛，完全自動駕駛。1.輔助駕駛：其功能主要由為駕駛人員提供幫助，為駕駛員提供相關信息，和對在行駛過程中發生的危險信息作出警告。2.部分自動駕駛：其功能是當駕駛人員在行駛時，對駕駛人員沒有注意到的危險情況可以及時的作出相應應對。3.高度自動駕駛：在一些特定的情況下可以脫離駕駛人員的幫助，自行的駕駛車輛，但是還需要駕駛人員對相關信息進行監視。并且可以隨時的切換回手動駕駛模式。4.完全自動化系統：完全自動駕駛：已經完全脫離了駕駛人員的操作，車內人員可以進行其他的活動，而不需自己去操作或觀察。目前的智能駕駛技術的部分自動駕駛已經在大面積使用了，而剩余階段也是在積極的研發之中。5.3.2智能駕駛汽車技術的核心技術1.激光雷達:可以通過對周圍所有事物的掃描，并十分精準的呈現出來，傳輸回車載電腦使其應用于對事物的分析。2.前置攝像頭辨別技術:在車輛的后視鏡位置安裝了一個攝像頭，應用于對物體等的拍攝收集信息，并輔助辨別移動的事物。3.后輪傳感器:在收集車輛的偏移量后，傳遞信息給車載電腦使其分析汽車位置。4.前后雷達測距:收集有關車輛的幾個方向的距離，輔助前攝像頭共同的進行收集行駛過程中的信息。5.主控電腦:負責規劃汽車駕駛路徑、方法和做出判斷以及操作。相關技術如圖6-2所示。圖6-3a)激光雷達b)前置攝像頭c)后輪傳感器d)前后雷達e)車載電腦5.3.3智能駕駛汽車行車方式研究方向現今主要由發達的西方國家來研究路面隊列行車，并且這已經成為了現在一種主流的車輛行車方式。5.3.4路面安全列隊行車的分析在長途駕駛的過程中，如何可以及保證運輸效率和安全的前提下，怎樣可以緩解駕駛人員的疲勞。環保道路安全隊列行車就在此環境下出現了。安全列隊行車的原理是后車不斷地反復帶領車隊前進。包含有包括：導航技術,ACC,停車輔助，道路保持系統等?，F在關于相關的實驗也幾經技術接近結束。由于每輛車上面都安裝了十分先進的通信設備，所以整個行車車隊之間的信息傳遞十分的迅速。由于減少了車道的轉變，是的路面的通行效率有了極大的提高。示意圖如下圖6-4所示。圖6-4歐洲環保型道路安全列隊行車示意圖5.3.5單車自動駕駛技術在國外的研制情況1.谷歌公司自動駕駛汽車\t"C:/Users/Administrator/Desktop/%E6%96%B0%E5%BB%BA%E6%96%87%E4%BB%B6%E5%A4%B9/%E6%9F%A5%E6%9F%A5/htmls/detail_report/right"通過攝像機、雷達傳感器和激光測距儀來觀察其它車輛的自動駕駛汽車是以此技術來實現的，

并使用自家的導航系統進行導航。谷歌自動駕駛汽車已通過了很長的實際路面測試，

并在沒有任何人為干預的情況下完成了較長的路程。谷歌8臺自動試駕車輛試驗了各種的路面情況，幾乎沒有發生任何的事故與故障。僅在一次路口等紅燈時，被后方來車追尾。并且經過多年的研究與發展，其商用階段也即將到來。示意圖如下圖6-5所示。圖6-5谷歌自動駕駛汽車示意圖2.日本智能駕駛汽車研制情況日本的相關企業因其在人工智能相關領域的領先地位，使其對無人駕駛汽車的研發十分的便捷，并在多種現今的傳感器的協助下，可以說日本相關的計術發展迅猛，并預計在2020年推出商用的車型。5.4智能公路系統的發展現狀5.4.1智能公路系統的定義現如今的交路交通情況更加的復雜，所以就需要綜合的信息收集整理平臺。智能公路系統就產生了。它通過信息系統，監控網絡等設施?？梢詫崿F對車輛的導航和引導，對路面的實時交通狀況進行管控，自動處理交通事故，實現道路，車輛，人一體化是我們最終努力的方向。5.4.2智能公路系統國外的研究現狀因其規模應用的實際的造價太高，所涉及面又及其廣泛，使之應用難度增大。但是智能公路各項理論研究已基本完成。5.4.3智能公路系統我國的研究現狀當前我國的公路自動化的程度還不夠高，國家目前的相關部門與高校正在聯合一起研究新型的磁道釘式的自動導航系統也是其中的一種方法。5.5自動駕駛技術發展趨勢和挑戰5.5.1自動駕駛汽車發展的趨勢1.提升安全可靠性：主要是應加強高精度傳感器的精度，如遇路面上強烈的陽光反射、受雨雪影響時也可正常工作，而應對突發事件如：突然掉落的物體，或突發爆胎時也可以及時反映。2.加強車輛—車輛通信，車輛—道路通信：車輛可通過更加有效地信息的傳遞與接收，輔助自動駕駛車輛，使它們在路面上有序的行進，減少道路交通擁堵，增加行車效率。3.隨著路面智能系統的不斷研究與進步，必然會致使現今的路面上的一些設施進行升級更新?？梢栽俾放院偷揽诩友b多種的傳感器、探頭等設備，這樣就可以更加好的監管實時的車輛信息，路面信息，以提高路面的通行效率。當完全實現自動駕駛技術時，則可以完全去掉道路信號指揮了。4.而隨著自動駕駛技術的發展，肯定會大大改變人們的用車方式，因為自動駕駛汽車上沒有方向盤，油門踏板等需要自行操作的裝置，而車本身也會更加的輕便。同時自動駕駛的汽車也會較常規汽車相比出行更加的方便高效。而且用戶自己甚至可以自己不用擁有汽車，使用手機軟件自助叫車，車輛就可自行攜帶乘客，到達指定位置，并且在出行的過程中，還可以根據實時的路況來及時更改車輛的行駛速度與行駛路線。當車輛到達指定位置后，車輛還可自行的到達指定的維修檢查站點進行保養和維修。5.自動駕駛技術的發展，必將帶動大量的相關行業的技術創新與發展，許多的公司和相關的領域都已投入大量的資金用于相關的研究，所以該市場的發展前景必然是一片光明的。5.5.2自動駕駛汽車面臨的挑戰雖說近年來自動駕駛技術已經有了一個十分迅猛的進步，但是整車相關的研發生產仍是一個全新的方面。雖然它有著許多傳統汽車粗具備的技術與有點，但是還是仍擁有很多的問題需要我們來討論分析。1.在人們的認知里，總是不太相信機器會比人腦更管用，這也是自動駕駛汽車大規模應用的障礙。此外還有許多非自動駕駛者的違反交通規則，在行車過程的無序狀態，使交通狀況變得復雜及難以預測，這也是自動駕駛路線難以規劃路徑的原因。2.現如今自動駕駛技術還仍有許多的技術上的缺點與不穩定性，對于路面信息的接收與感知還不夠準確，對于物體的辨識不夠智能。一旦出現了突然的事故或行人，系統無法快速的反映。3.現在的公司企業們為了可以使汽車達到一個十分高的辨識度和靈敏度，都使用十分高級緊密的傳感器，致使每輛車的成本都大幅升高，無法大規模的生產發售。4.相應法律還需要修改：責任難以劃分，因為是自動駕駛的情況，所以一旦發生事故，責任究竟是汽車，駕駛員還是相關的軟件開發商。5.因為是自動駕駛，電腦也就是它的中樞，怎樣防御病毒攻擊也是自動駕駛安全性需要問題。5.6先進的車輛系統在我國的應用研究5.6.1我國車輛導航系統在應用研究我國目前對于車用導航應用市場已經漸進成熟。政府與企業筑構的基礎設施日趨完備，同時在衛星、空間定位通信技術遙感等方面構架也正在部署。我們的北斗導航系統能為車輛定位導航提供一個十分優秀的基礎。目前我國車載的導航系統應用的還不夠多，被應用在了關于車輛防盜等方面。雖說我國國產的車輛攜帶有導航系統，但還是存在精度不夠高等問題需要去進一步解決。