智能交通系统的基本工作原理.ppt

第二章 智能交通系统的基本原理,第一节 数据获取原理 基于道路的数据源（感应线圈、远程微波雷达监测、基于图像处理的视频监测）基于车辆的数据源（自动车辆识别AVI、浮动车）车辆定位信息（车辆定位技术AVL：4种技术）第二节 数据传输原理第三节 信息利用和信息控制原理,第二节 智能交通系统中的信息传输原理,现代数字通信技术概述现代数字通信系统是指以数字技术为核心构成的各种现代通信系统，包括：数字光纤通信系统、数字卫星通信系统、数字移动通信系统、数字微波通信系统等。数字技术的优点：1）便于存储、（计算机）处理 2）便于交换和传输3）便于组成多路通信 4）便于组成数字网5）便于设备小型化、微型化 6）抗干扰性强,光纤通信技术,概述所谓光纤通信，就是利用光纤来传输携带信息的光波以达到通信的目的。光通信采用的载波位于电磁波谱的近红外区，频率非常高（10141015Hz），因而通信容量极大。现在，光纤通信的新技术仍在不断涌现，诸如频分复用系统、光放大器、相干光通信、光孤子通信的发展，预示着光纤通信技术的强大生命力和广阔的应用前景。,光纤通信技术,光纤通信系统的基本构成 数字光纤通信系统方框图如下图所示。由光发射机、光纤和光接收机组成。,光纤通信技术,光纤通信的特点 优点：（1）通信容量大（2）传输损耗低、通信距离长（3）不受电磁干扰，通信质量高，适应能力强（4）体积小、重量轻、便于施工和维护（5）主要原材料SiO2来源丰富，潜在价格低廉 缺点：需要光/电和电/光变换部分；光直接放大难；电力传输困难；弯曲半径不宜太小；需要高级的切断接续技术；分路耦合不方便。,光纤通信技术,光纤通信的应用长途干线网和局间中继网得到普遍的应用，如光纤在公用电信网间作为传输线。局域网中的应用。有线电视干线网越来越多地采用光纤传输系统。作为危险环境下的通信线。诸如发电厂、化工厂、石油库等场所。应用于专网。光纤通信主要应用于电力、公路、铁路、矿山等通信专网。,卫星通信技术,卫星通信是指地球上的无线电通信站之间利用人造卫星作为中继转发站而实现多个地球站之间的通信，相应的通信系统称为卫星通信系统。设在空间用于中继转发的人造卫星称为通信卫星。,卫星通信技术,空间分系统主要指通信卫星，普通的通信业务室在通信卫星和通信地球站之间完成的，由发端地球站、上行传输路径、通信卫星转发器、下行传输路径和收端地球站组成。,卫星通信系统的构成,卫星通信技术,卫星通信的优点 通信距离远，且费用与通信距离、地面上的自然条件恶劣程度无关 覆盖面积大，可进行多址通信（共用一颗卫星实现多站多方向通信）通信频带宽，传输容量大 信号传输质量高，通信线路稳定可靠 建立通信电路灵活、机动性好，不仅能用于大型固定地球站之间的远距离子线通信，而且可以在车载、船载、机载等移动地球站间进行通信，甚至还可以为个人终端提供通信服务。,卫星通信不仅应用于传输电话、电报、传真、数据等，而且特别适用于民用广播电视节目的传送。,卫星通信技术,1.要有高可靠、长寿命的通信卫星。2.静止卫星的发射与控制技术比较复杂。3.静止卫星通信具有较大的信号传输延迟和回声干扰。4.存在星蚀和日凌中断现象。,存在的问题和缺点,移动通信概念移动通信是指通信的双方，至少有一方在移动中进行信息的交换。这里的信息应包括：数据、语音、文字、图像、视频或多媒体信息。这里的双方应包括人与交通工具之间、人与机器之间或人与人之间,移动通信图,数字移动通信技术,每一个基站都有一个由发信功率与天线高度所确定的地理覆盖范围，由多个覆盖范围区组成全系统的服务区,数字移动通信技术,移动通信系统的组成,数字移动通信技术,公众移动通信自20世纪70年代以来，公众移动通信在这个阶段上又可分为第一代移动通信系统（以模拟技术为主，如TACS、AMPS等），第二代移动通信系统（以窄带数字技术为主，如GSM、IS54-DAMPS和IS95-CDMA）和正日趋统一成熟的第三代移动通信系统IMT-2000。,高带宽是3G移动通信系统最直观的标志。3G标准规定移动网络必须能够支持同的数据传输速度，在室内、室外和行车的环境中都能够分别支持至少2Mbps、384kbps以及144kbps的传输速度，使得移动多媒体业务真正成为可能。,专用短程通信技术,专用短程通信(Dedicated Short Range Communication,简称DSRC)是一种高效无线通信技术，它可以实现小范围内图像、语音和数据实时，准确和可靠双向传输，将车辆和道路有机连接DSRC是基于长距离RFID射频识别微波无线传输技术。1998年，我国交通部ITS中心向交通部无线电管理委员会提出将58GHz频段(5.7955.815GHz：下行链路500Kbps,上行链路250Kbps)分配给DSRC技术领域。,专用短程通信技术,车载环境无线接入(WAVE)是下一代专用短距通信(DSRC)技术，能够提供高速的车到车(V2V)和车到基础设施/中心台(V2I)数据传输，主要可以用于智能交通系统(ITS)，车辆安全服务以及车上因特网接入。WAVE 系统工作于5.8505.925 GHz，采用OFDM传输技术，能够达到627 Mbit/s的信息传输速率。在WAVE系统中，一个路侧单元(RSU)可以覆盖方圆 1000 英尺。WAVE系统基于IEEE 802.11p协议，此协议目前仍在积极开发之中。,专用短程通信技术,DSRC结构体系 DSRC有车载单元(OBU,On Board Unit)、路旁单元(RSU,Roadside Unit)、专用短程通信协议及后台计算机组成。（1）车载单元目前国际上使用OBU种类很多，主要差异集中通信方式和通信频段不同。主要应用电子自动收费系统，OBU从最初单片式电子标签，发展到了目前双片式IC卡 加CPU单元，IC卡存储帐号、余额、交易记录和出入口编号等信息，CPU单元存储车主、车型等有关车辆物理参数并为OBU和RSU之间高速数据交换提供保障。,（2）路侧单元RSU指安装车道旁边或车道上方的通信及计算机设备，其功能是与OBU完成实时高速通信，实施车辆自动识别、特定目标检测及图像抓拍等，它通常由设备控制器、天线、抓拍系统、计算机系统及其他辅助设备等组成。（3）专用通信链路下行链路：从RSU到OBU，采用ASK调制，NRZI编码方式数据通信速率50OKbit/s。上行链路：从OBU到RSU，RSU天线不断向OBU发射5.8GHz连续波，其中一部分作为OBU载波，将数据进行BPSK调制后又反射回RSU。上行数据本身也是BPSK调制，载频为210MHz,专用短程通信技术,DSRC系统通信方式主动式：这种系统中路旁单元RSU和车载单元OBU均有振荡器，都可以发射电磁波。当RSU向OBU发射询问信号后，OBU利用自身电池能量发射数据给RSU，主动式DSRC技术中OBU必须配置电池。被动式：RSU发射电磁信号，OBU被激活后进入通信状态，并以一种切换频率反向发送给RSU，被动式DSRC技术中OBU电源配置可有可无。,通信技术在智能交通系统中的应用,调频广播通信在ITS中的应用许多国家的城市都在自己的市区范围内建立起了以交通行业为主要服务目标的交通广播台，向出行者和驾驶员提供实时的交通信息，在节省投资的前提下取得良好的效果。,通信技术在智能交通系统中的应用,无线寻呼在ITS中的应用个性化交通信息的提供。用户可以通过多种途径（电话或网络）向寻呼中心提交自己的请求，预订自己所需的信息，寻呼中心通过交通信息网站获得信息，就可以在特定的时刻向用户提供他们所需要的交通信息。货物运输信息管理。公司总部可以通过广域寻呼网向位于全国各地的公司所辖运输车辆提供货物信息，合理组织公司货运资源，与移动通信相比这是一种比较经济的信息提供手段。增值服务。通过软件的设计，寻呼系统还可能用于实现加油付费、自动售货支付等业务的功能。,通信技术在智能交通系统中的应用,移动通信在ITS中的应用用作信息查询及发布的工具。可以方便地实现与WEB网络的互联，因此可以向使用者提供丰富的交通信息查询、发布服务。用作数据传输的途径。可以用作道路数据采集后向交通中心的传输途径，甚至可以用作各个管理中心之间的实时数据传输。用作调度指挥的手段。由于GPRS既可以作为语音传输的通道也可以作为数据传输的通道，因此，可以方便地实现移动体（车辆驾驶员）与控制中心的话务、数据连接，可以完成调度控制中心对自己所辖车辆的调度指挥功能，兼以实现车辆导航功能。,通信技术在智能交通系统中的应用,DSRC在ITS中的应用 车-路通信主要面向非安全性应用，以ETC系统为代表。它是一种应用于公路，大桥和隧道的电子自动收费系统。车辆经过特定的ETC车道，通过车载OBU与 路侧RSU的通信，不需停车和收费人员采取任何操作的情况下，能自动完成收费过程。ETC系统能大大提高高速公路的通行能力，提高服务水平，简化收费过 程，节约成本。如右图，除了已经比较成熟的ETC系统外，还可以用在电子地图的下载和交通调度等。路边的RSU接入后备网络与当地的交通信息网或因特网相连，通过OBU与RSU的通信来获得电子地图和路况信息等，从而可以选择最优路线，能够缓解交通拥堵等。,通信技术在智能交通系统中的应用,DSRC在ITS中的应用 车-车通信方式主要用于车辆的主动安全方面。据世卫组织统计全球每年有120多万人死于交通事故，每年交通事故造成的经济损失高达5180亿美元。将 DSRC技术应用于交通安全领域，能够提高交通的安全系数，作用是减少交通事故，降低直接和非直接的经济损失，以及减少地面交通网络的拥塞。,当前面车辆检测到障碍物或车祸等情况时，它将向后发送碰撞警告信息，提醒后面的车辆潜在的危险。另一情形为，在路边紧急停车的车辆向靠近自己的车发送警告消息，提醒它们不要进入危险区域。车-车通信的应用还包括转弯速度控制、车队管理和安全超车等。,Telematics,Telematics一词是由Telecommunication与Informatics所组成，“Telematics”是以无线语音、数字通信和基于卫星的GPS系统为基础，通过汽车交换信息的技术，通过定位系统和无线通信网，向驾驶员和乘客提供交通信息、应付紧急情况的对策、远距离车辆诊断和互联网(金融交易、新闻、电子邮件等)服务。核心是结合通讯与信息技术，以汽车为主体与外界环境资源，如资讯、多媒体内容之间单向或双向互动传输。车辆远程信息服务系统、车辆资(讯)通信系统,概念,Telematics,主要功能包括：卫星定位：基于GPS与路线咨讯，做出路况知道与路线指引。道路救援：当发生车祸或车辆故障时，通过SOS按键自动联络 求援。汽车防窃：通过卫星定位提供失窃车辆的搜索与追踪。自动防撞系统：通过雷达感应车与车之间安伞行驶距离。车况掌握：实现车辆性能的自动检测与维修诊断。个性化资讯接收：收发电子邮件与个人定制咨询。多媒体娱乐资讯接收：高音质与高清晰度的视听设备、游戏机、个人行动咨询中心、随选视讯等。Telematics的主要应用仍然集中在行车安全与车辆保全方面。,Telematics,Telematics的雏形：车辆监管系统 在车辆监管系统中，在被监控的车辆上装上自动车辆定位设备(AVL)，AVL设备接受GPS卫星信号，并根据GPS的定位原理完成对车辆的自动定位；AVL上的通信单元完成调度信息的接受和车辆状态信息的发送；同时AVL设备与车辆的各种设备互联，对车辆进行营运和安防监控。定位跟踪信息和通讯信息通过GSMGPRS公网的短消息信道和语音倩道传输，在调度中心的监视终端采用地理信息系统(GIS)技术把监控目标显示在可视化的电子地图上。根据监视终端的显示信息，调度中心操作人员就可以安排调度工作。,Telematics,Telematics技术的演进如果以通信的角度来做区分，我们大约可以将Telematics系统分为三代：第一代 Telematics(V2Null)为独立运作之系统，如独立导航系统缺乏或仅有少部分无线通信功能第二代 T e l e m a t i c s(V 2 I-v e h i c l e-t o-infrastructure)透过手机向驾驶传递应用服务以GPS为基础提供驾驶行车安全及支持汽车本身应用之服务(如防盗)如GM公司O n S t a r,K D D I公司G-Book，裕隆 TOBE等第三代Telematics(V2X vehicle-to-any)V 2 V(v e h i c l e-t o-v e h i c l e)、V 2 R(v e h i c l e-t o-R S U)、V 2 P(v e h i c l e-t o-person)等 无线宽带多样性应用服务支持行车安全/预警，效能与残障辅助第二代Telematics由于有了双向的沟通，便导入了TSP(Telematics Service Provider)；第三代Telematics引进了V 2 V 与V 2 P，有更多样性的通信可能，则超越了TSP中央控管模式，进入了Ad-Hoc 网通信。将来更可能引出P2P(peer-to-peer)通信，以及Web2.0之行车应用情境。,Telematics,GM公司O n S t a r,Telematics,Ad hoc网络Ad Hoc网络是一个没有有线基础设施支持的移动网络。在Ad Hoc网络中，所有的节点都是由移动主机构成的。该类型的网络最初是应用于军事领域，为了在战场环境下分组无线网络数据的通信。还可用于灾难救助和临时通信。网络拓扑结构的动态性是Ad hoc网络的重要特点。Ad Hoc网络通信的核心问题在网络通信效率和节点能量消耗之间的合理平衡。由于网络中的节点没有当前网络拓扑结构的先验知识，通常在需要通信时才开始发现路由。常见的Ad Hoc网络的路由方式有主动构建路由表、按需构建路由，面向流的路由和适应性路由等。典型的按需构建路由协议有无线自组网按需平面距离矢量路由协议。,Telematics,多跳无线网络在Ad Hoc网络中，当两个移动主机在彼此的通信覆盖范围内时，它们可以直接通信。但是由于移动主机的通信覆盖范围有限，如果两个相 距较远的主机要进行通信，则需要通过它们之间的移动主机的转发才能实现。因此在Ad Hoc网络中，主机同时还是路由器，担负着寻找路由和转发报文的工作。在Ad Hoc网络中，每个主机的通信范围有限，因此路由一般都由多跳组成，数据通过多个主机的转发才能到达目的地。故Ad Hoc网络也被称为多跳无线网络。,Telematics,车载自组织网络(VANET)随着信息通信技术的进一步发展，如何通过日益发达的无线通信网络来提高汽车道路安全就成为业界所关注和产生浓厚兴趣的问题。基于此，车载自组织网络(VANET)的概念应运而生。车辆自组织网络结合全球定位系统(GPS)和无线通信网络，为处于高速运动中的车辆提供一种高速率的数据接入网络，进而可为车辆的安全行驶、计费管理、交通管理、数据通信和车载娱乐等提供一种可能的解决方案。,Telematics,车辆自组网与传统无线通信系统相比较，具有车辆高速行驶、信道快速衰落、多普勒效应严重、网络拓扑变化快等特征，这些也都是当前无线移动通信面临的主要难题。VANET的应用可以分为两大类：一类主要解决行车安全，称之为安全应用；另一类主要提供增值业务，如满足乘客在车环境中的娱乐等功能，称之为用户应用。,车载自组织网络(VANET),Telematics,VANET相关技术1 网络架构(同DSRC系统架构),Telematics,VANET相关技术2 物理层技术 由于车载自组网独特的性质，决定了其对物理层的要求比较苛刻：要求在高速移动的环境下具有较强的顽健性，减少因高速移动引起的信号突变所带来的影响，尤其是在高速下产生的多普勒效应等的影响；支持高速率传输，提供多跳连接（甚至是在节点密度比较小的情况下）,保证足够的信息交互；而且对于安全报警信息延迟要非常小，支持突发性数据流,保证其实时性；与MAC 层协议接口相匹配；另外，需要工作在无需授权的频段内，以保证其应用普及。目前国外所应用的车载自组网系统所采用的物理层技术主要是基于802.11(Wi-Fi)标准 和UTRA-TDD(TD-CDMA)技术。相比而言802.11b 的性能要差很多，但是由于802.11b 无线模块目前应用普及、价格便宜、实现简单，而且工作在2.4GHz 的免费频段等特 点，广泛被科研实验所采用；而UTRA-TDD 技术实现复杂，造价较高，还有一些非技 术因素阻碍其应用。这2 种技术各有长短。,Telematics,VANET相关技术3 媒体访问机制车载通信是在高速行驶的汽车上实现通信，要求移动和漫游的能力，以及高效、安全的切换技术。无线环境下MAC层的接入方式主要可划分为基于竞争的共享介质方式和基于调度的独享介质方式两大类。基于竞争的方式中，典型的有CSMA/CA协议，比较适用于分布式的网络。基于调度的独享介质方式需要有中心控制节点参与信道的划分，比如FDMA、TDMA、CDMA等方式。总之，在VANET网络中，单纯的基于竞争或者基于调度的MAC协议，或者仅仅是简单地把两种方式进行复合使用，都不一定能获得好的效果。,Telematics,VANET相关技术4 路由技术VANET中的路由技术是为了解决如何在发送端车辆和接收端车辆之间寻找一条路径从而确保通信的进行。被动型的路由协议是当有数据包需要传输时才寻找并发现路径。主动型的路由协议的节点则是通过定时发送包含拓扑信息的控制信息来时刻保持一个正确的路由表。针对VANET网络的特点，提出了地理位置路由算法用以减少节点的路由数目。实际上，在地理位置路由协议中，协议根据被传送包的目的节点的地理位置决定转发的路径。一个中继节点只需知道它自己的位置、目的节点的位置以及它的下一跳节点的位置。地理位置路由协议不要求保持整个显式路由，而只需知道前一跳、自己及后一跳的位置，即使是动态网络，它也具有良好的传输范围。由于能够通过全球定位系统(GPS)知道车辆的位置，因此地理位置路由在VANET网络中的应用具有很大潜力。地理位置路由协议还能优化从源节点到目的节点的路由选择通路。5 安全技术VANET网络的研究才刚刚开始，其应用前景广阔。,VSC(Vehicle Safety Communications)计划 2 0 0 2 年，7 家汽车制造商：B M W、DaimlerChrysler、Ford、GM、Nissan、Toyota以及VW，与美国运输部(U.S.Department of Transportation，USDOT)合作，共同评估通信机制-尤其是“专用短距离通信”(Dedicated Short Range Communication，DSRC)，亦称为“车用环境无线接入”(Wireless Access in Vehicular Environments，WAVE)，对于行车安全效能的帮助与提升。这些单位共组“车辆安全通信联盟”(Vehicle Safety Communications Consortium，VSCC)来执行为期2.5年(2002.52004.12)的VSC计划，针对行车安全的应用情境及系统功能定义进行研究与评估其主要目的为：评估以通信为基础的行车安全应用对于车辆事故降低能带来的效益 对于选定之行车安全应用，明确地定义出其通信需求 与相关标准发展组织合作，确认DSRC是否能符合行车安全应用的需求 研究影响DSRC于行车安全应用的技术议题 评估以通信为基础的行车安全应用，于布建时的可行性 评估DSRC是否能符合安全应用的需求,研究热点：Telematics于行车安全的先进应用,VSC(Vehicle Safety Communi-cations)计划该计划特别针对“哪些行车安全应用可藉由车辆与外界的通信来达成或加强”这个议题，进行了详尽的研究，并从超过75的应用提案中，汇整出34个与行车安全有关、11个与行车安全无关的应用，其中与行车安全有关的应用情境描述如表1所示。,研究热点：Telematics于行车安全的先进应用,VSC(Vehicle Safety communications)计划该计划以美国境内的轻型交通工具(light-duty vehicles)为对象，以“预估实施时间”、“预估实施效益”、“预估市场普及率”以及“通信模式”等原则，对表1中的应用情境做进一步评估，以找出“哪些以通信为基础的行车安全应用具有最高的可能效益”，如表2所示。,VSC(Vehicle Safety Communi-cations)计划对这3个近程(near-term)及5个中程(midterm)的行车安全应用，该计划进一步以“通信类型”、“传输模式”、“更新速率”、“允许延迟”、“传送/接收数据”、“最大通信范围”等项目做为指针，进行通信需求分析(如表3所示)。,针对上述8项行车安全应用，该计划得到以下初步的分析结果：传递信息的封包非常精简，大小约在200500 bytes左右(不考虑数据安全机制所带来的额外负担)最大通信范围介于50-300m 大部分的应用采用单向(o n e-w a y)、单点对多点(p o i n t-t o-m u l t i p o i n t)的广播(broadcast)机制 大部分的应用采用周期性(periodic)的数据传输模式(除了Emergency Electronic Brake Lights与Pre-Crash Sensing以外)大部分的应用允许100m/sec左右的延迟时间(除了Pre-Crash Sensing以外),研究热点：Telematics于行车安全的先进应用,VSC(Vehicle Safety communications)计划这计划同时检视多种无线通信技术，评估它们是否能满足这些行车安全应用的通信需求。这些通信技术除了5.9GHz DSRC之外，还包括2.5G3G数字式蜂巢系统(Digital Cellular System)、蓝牙(Bluetooth)、数字电视(Digital Television，DTV)、高空平台(High Altitude Platforms)、IEEE 802.11 无线局域网络(Wireless LAN，WLAN)、全国差分卫星定位系统(Nationwide Differential Global Positioning System，NDGPS)、雷达(Radar)、免钥匙遥控入车(Remote Keyless Entry，RKE)、卫星数字音频传输系统(Satellite Digital Audio Radio Systems，SDARS)、地面数字广播(Terrestrial Digital Radio)、双向卫星(Two-Way Satellite)与超宽带(Ultra-wideband，UWB)结果显示：只有DSRC能够满足指定行车安全应用的所有需求。,研究热点：Telematics于行车安全的先进应用,EEBL(Emergency Electronic Brake Lights)计划基于V S C 计划的研究结果，V S C C 中的6 个成员：BMW、DaimlerChrysler、Ford、GM、Nissan以及Toyota，决定自行发展并评估一个以通信为基础的行车安全应用。他们选择EEBL做为目标，原因是EEBL是一个近程可以实现的V2V应用。在整个计划的期间(2005.62006.3)，EEBL计划的主要重点在于：发展该应用的使用概念、系统与通信需求 建立一个通用的EEBL信息集(message set)以展示应用的互操作性(interoperability)执行共通的工程测试(engineering tests)提供研究成果供业界参考 做为日后V2V行车安全应用的发展参考为此，EEBL计划着重于发展此应用所需的信息协议(message protocol)何时传送信息，与信息内容(message content)信息中必要的信息。其中，三种信息协议被用来进行评估：周期性信息(10Hz)、事件驱动性信息(如触动煞车时所引发的信息)以及结合两者的混合性信息；另外，一种共通的信息格式也被制定出来,研究热点：Telematics于行车安全的先进应用,EEBL(Emergency Electronic Brake Lights)计划在EEBL计划中，他们成功地实作出“路径预测”(path prediction)的应用决定传送信息车辆(transmitting vehicle)是否与接收信息车辆(receiving vehicle)位于同样的路径上。这功能与“自适应行驶控制”(Adaptive Cruise Control，ACC)所需的路径预测机能类似，但藉由V2V通信可将此信息整合至传输信息之中，能更有效地提升路径预测的准确性(参考图 3)。这是第一个开发成功的V2V应用，并且在参与厂商的车辆上获得互操作性的实证。之后，相关研究成果也转移至“自动车工程师学会”(Society of Automotive Engineers，SAE)，做为发展DSRC Message Set Dictionary(J2735)的基础。,研究热点：Telematics于行车安全的先进应用,CICAS-V(Cooperative Intersection Collision Avoidance System-Violations)计划CICAS计划是美国一个主要的政府与业界合作提案，目的在于发展与布建“协同式”(cooperative)的V2I系统，用以提升路口的行车安全。它是USDOT于”汽车基础设施整合联盟”VII计划中的一项提案，主要进行三种提升行车安全的研究：CICAS-Violation(CICAS-V)当驾驶人可能违反路口交通信号时，藉由车内装置警告驾驶人的一种系统 C I C A S-S t o p S i g n A s s i s t(C I C A S-S S A)一种动态信息号(Dynamic Message Sign)系统，当主要道路的车流间距过小，提醒次要道路的驾驶人于进入交会处要小心 CICAS-Signalized Left TurnAssist(CICAS-SLTA)一种动态信息号系统或车内装置，提醒驾驶人于信号路口左转时要小心,研究热点：Telematics于行车安全的先进应用,CICAS-V(Cooperative Intersection Collision Avoidance System-Violations)计划车辆与路口皆配置有DSRC，当车辆接近路口时，车辆可以得知前方路口是具有CICAS-V功能，并自DSRC一服务频道取得路口图资、定位校正等信息；接着车辆便可将自己定位于所取得的路口图资之上(可以精准定位到车道)并取得前方路口信号的状态。根据所得到的信号状态，车辆可以提供警示给驾驶人；而车辆本身也可以提供信息给路口，如果有违反交通号志情事发生的话。CICAS-V的通信基本概念如图4所示。,研究热点：Telematics于行车安全的先进应用,VSC-A(Vehicle Safety Communications-Applications)计划在2006，VSC 2中的5位成员：Mercedes-Benz、Ford、GM、Honda以及Toyota，向USDOT提出一个为期3年(2006.122009.11)的计划(时程表如图5)，其目的在于：发展与测试以通信为基础的行车安全应用，来决定5.9 GHz DSRC结合车辆定位是否能提升自主性的车辆安全系统(autonomous vehicle based safety systems)并创造新的行车安全应用。,Common road crashes:mostly related to vehicle locations,Only a small percentage of crashes is not relevant to vehicle locations,Initial navigation requirements,Active SafetyDriver Assistance,Traffic EfficiencyCommercial/Infotainment,(source:general motor),GPS,DGPS station,3G,DSRC,DSRC,DSRC,DSRC,RTCM,3G,RTCM,3G,DSRC,RSU,RSU,Traffic centre,Cooperative vehicle navigationV2I:Lane-level and in-lane navigationV2V:Precise relative vehicle positioning,Two positioning modes that may help,RTK positioningUsing a medium or high-end receiverWith respect to a base stationV2I positioning:cm levelApplication:safety,congestion etcDGPS positioningUsing low-end L1 receiversV2I accuracy:12 mV2V:relative positioning accuracy:5cm to 10 cmApplications:safety and congestion,Absolute and relative positioning,Precision GNSS can contribute significantly to the solutions,along with wireless communications and precise roadmaps.,研究热点：Telematics于行车安全的先进应用,未来的展望先进车辆安全应用技术是属于“智能型运输系统”(Intelligent Transportation System，ITS)的一支，其重点在于发展智能型辆(Smart Car)。在汽车电子技术的长年发展下，在被动式安全、主动式安全等领域已经有许多很好的成果；而随着无线通信技术的成熟发展，各国纷纷致力于Telematics相关技术研发，期以多元化的车辆通信机制，带动更多先进行车安全应用，来提升现有行车安全系统的功能，并改善整体的交通运输环境。,研究热点：Telematics于行车安全的先进应用,在可预见的将来，车载Telematics系统将会更有效地结合各式感测机能、车辆通信网络(V2V、V2R、V2I等)以及后端平台与应用(如导航、车队管理、远程诊断等)，创造更具有智慧的车辆与行车环境，以提供用路人(包括驾驶、乘客与行人)一个优质的V2X愿景(如图所示),ITS通信选择,考虑ITS应用的通信准则包括带宽（频带宽度或位速率）、通信距离（可稳定传送信号的最大距离）、覆盖区域（可稳定传输信号的最大区域）、延时（信息传输时间，包括链路协议建立时间）、方向性（单向和双向）及移动性的需求等参数。所有已有或待建的基础通信设施（固定或移动）都应该可以一定程度地服务于ITS。ITS数据通信成本通常随带宽增长而增长，带宽决定了某个时刻可以传输的数据数量。稀疏的数据，比如从交通传感器得到的交通数据，只需带宽相对较低的有线（如电话线）或无线（如无线分组）通信，因为它们在单位时间只包含相对较少的数据位。相比之下，动态视频图像在单位时间包含大量的信息比特，需要带宽的通信介质（如同轴电缆和光纤）进行传输。,第三节 智能交通系统中的信息控制和信息利用原理,首先，帮助用户作一个明智和协调的决策；第二，支持道路设施端的交通控制；第三，车辆端的车辆驾驶辅助；最后，车辆和道路设施间协调功能。,决策支持和交通控制,在基础设施一侧，通过入口匝道信号灯的绿灯时间周期限制通过车辆的数量，匝道控制器控制进入高速公路的车流量，其目的是保持车辆密度在饱和交通流以下，同时保证有足够的车辆间距能够平稳的合流和行驶。绿灯信号的周期是由匝道和支路的交通流上行和下行、慢车道的交通间隙、排队长度等信息通过计算机算法计算得到的。,决策支持和交通控制,大城市或区域内的协调交通控制由 交通管理中心负责，交通信息通常 投影在一个大的显示板上，可在区 域内摄像机间进行任意切换的多路 CCTV屏幕作为补充（如图所示）。用不同的颜色在交通显示板上表示 拥堵程度或交通事件的发生。操作 者监视所有的信息，并且通过图形 用户界面操作动态情报板（DMS）、交通灯等等。这些界画中，路网、控制单元（如DMS）、监视器等显示在具有多级缩放功能的二维地图上。同时操作者与交通巡警和其他中心的操作者保持语音通信，实现及时的、准确的、交互式的信息获取，这些对于协调的救援工作是必须的。,决策支持和交通控制,车载部分，交通信息终端提供给驾驶员路径引导或辅助信息来支持例如交通车辆控制，或提供速度建议信息。最新的导航和路径引导终端不仅显示车辆的位置而且要在数字地图以图标的形式显示来自控制中心的当前交通状况的数据。数字地图数据库包括各个路径或路段的属性信息，如长度、转向限制、道路等级类别、根据速度限制和不同时段得到的需要的行驶时间等。已知起点和终点，基于动态设计规则的软件计算出最优势路径。路径优化计算中心可以选择不同的条件，如最短路、不走收费路段、旅游者选择走景观好的路径等。,动态路径引导在实时的交通条件下进行的。当前车辆位置为起点，导航系统反复计算机到达终点的最优路径。这个计算可以在车载系统或者在交通中心实现（或由信息服务提供商提供）。选择依据主要考虑硬件、计算量和通信费用，还有其他的问题如数字地图的更新，用户优化还是系统优化的交通控制的倾向性。后台路径引导的一个优点是最新的地图数据和交通条件。,车辆控制,ITS中的信息技术帮助驾驶者通过交通信息进行出行决策，时间精确到分钟的导航和路径引导未来的控制和传感器融合技术可以一定程度地应用于纵向和横向车辆控制来实现辅助驾驶,车辆控制,现在最常用于纵向控制的传感器是雷达和激光装置，通过测量与前车的距离、车辆间的接近速度和检测路面上的障碍物来保持车辆前面留有适当的空隙。声波和超声波传感器应用于盲点和倒车警告。随着近年来硬件和软件的发展，将实现自适应巡航控制（ACC）。驾驶员通过巡航控制设置，当距前车过近时，系统会自动降低车辆行驶速度和前面车辆保持一个安全的车距，当与前车距离过长时，再恢复到设置速度,车辆控制,横向控制最基本的需要是保持车辆沿车道行驶，就是保持车辆在车道中心线上行驶。车道监测和车道保持最通常的方法是通过对车道标线或路边缘的图像处理。低功耗成品摄像机正在应用于车道监测中，使用GNSS和高精度数字地图的车道保持系统目前正在测试中。录像和GNSS在车道保持系统中的使用都不需要对现有的道路设施进行改造，但是要求对车道标示有良好的维护。,车辆控制,全自动纵向和横向车辆控制发展到一定程度就形成了全自动公路系统（AHS），其定义是手和脚全不用的驾驶。AHS近期的发展侧重于防撞应用而不是全自动驾驶。从AHS的长远发展来看，现在辅助驾驶的发展注重协调的路车系统（CVHS），支持车辆和道路设施的交互功能，早期应用的例子是伦敦环路控制，如图所示。每个车道可变的限速显示由交通管理中心根据交通拥堵的程度进行控制更新，照相机抓拍超速车辆的车牌。这种方式对缓解交通拥堵、减少事故、空气污染和驾驶员压力的效果非常明显。,车辆控制,其他很多交互的车路系统（CVHS）的设想正在许多国家研制和测试。一个智能交叉口的例子是根据安装在交叉口的传感设备传来的信号，在驾驶员观察不到交叉口的交通情况下，为驾驶人提供车载和路侧提醒警告。欧洲测试的智能速度调节系统（ISA），设备安装在车上和道路上，当车辆行驶超速或有危险时，及时提醒驾驶员，一些系统还有动态校正功能。,End,