智慧交通信息诱导系统关键技术的研究

李 强，刘晓峰

（太原理工大学 a.财经学院；b.数学系，山西 太原 030024）

智慧交通信息诱导系统关键技术的研究

李 强a，刘晓峰b

（太原理工大学 a.财经学院；b.数学系，山西 太原 030024）

对智慧交通信息诱导系统关键技术进行研究，通过FCD采集的GPS实时数据、交通路况的线圈数据、摄像头数据和实时的路况反馈信息的及时采集、传输和分析，向出行者提供道路信息、驾驶信息及目的地信息等相关的出行路况信息，并根据出行者的目的地结合实际的交通及路况信息为出行者提供合适的出行路线，从而提高了道路的使用率以及交通网络的通行能力，同时提高各种资源的利用率，降低交通运行能耗，减少交通对环境的负面影响，使得交通行为更加顺畅、节能、环保，真正实现城市的和谐发展。

物联网；智慧交通；浮动车

智能交通最早提出的国家是美国，目前在试验研究和实践应用上都处于领先地位。日本ITS研究的一个显著特点就是政府有关各部门主动密切合作，积极共同参与，以保证在技术发展整个过程中没有遗漏[1-2]。我国智能交通系统已从探索进入到实际开发和应用阶段。从道路智能交通系统看，主要应用在城市内部道路交通和高速公路两方面。在城市内部交通方面，北京实施了“科技奥运”智能交通应用试点示范工程，广州、深圳、上海、杭州等作为智能交通系统示范城市也各自进行了尝试。

1 项目的背景

1）国外智能交通系统的发展现状

目前，伴随着通信技术、信息技术和电子技术及计算机网络技术的发展，ITS正越来越受到各国的重视。在智能交通系统发展规划中，美国非常重视ITS将形成的巨大市场，对ITS的服务领域进行了广泛而又深远的研究。1995年8月，ITS提出了日本《公路·交通·车辆领域的信息化实施方针》，其目的在于在ITS的统一规划下推进其工作。ITS由导航系统、自动收费系统、安全驾驶援助系统等9个开发领域和20个用户服务功能构成。日本目前在ITS项目己经形成了官方、民间、学术机构的协调体制[2-3]。欧洲有10多个国家投资50多亿美元，联合执行一项旨在完善道路设施提高服务水平的DRIVE计划，其含义是欧洲用于车辆安全的专用道路基础设施。欧洲的ITS研究开发是由官方（主要是欧盟）与民间并行进行的[4-5]。

2）国内智能交通系统的发展现状

我国智能交通系统已从探索进入到实际开发和应用阶段。从道路智能交通系统看，主要应用在城市内部道路交通和高速公路两方面。在城市内部交通方面，北京实施了“科技奥运”智能交通应用试点示范工程，上海、广州、济南、青岛、杭州、中山、深圳、天津、重庆等作为智慧交通系统示范城市也各自开始了进行了自己的尝试[6]。

2 项目的基本原理及关键技术内容

系统主要的难点和风险在于动态数据的分析、处理、运营和发布。动态数据包括GPS定位数据、GIS中电子地图上的矢量数据、动态交通数据等，每种不同的交通数据都需要对应的分析方法，同时要提供的信息是一个复合的综合信息，需要借助先进的数据融合技术将这些数据有效融合，由于涉及到的数据源多、数据量大，数据采集与处理技术仍然是智能交通系统研究中的难点。该项目在研发时主要攻破的技术难点和关键技术点如下：1）浮动车的数据采集；2）地理信息和空间数据管理技术；3）数据库设计，管理；4）多源海量数据的处理，数据挖掘技术；5）交通路况仿真预测；6）Web服务器实现信息发布。

2.1 浮动车的数据采集

FCD数据采集设备大致可以分为两类：一类用于检测FCD车辆的存在、速度、占有率等参数，以便实施有效控制和管理；另一类用来检测和交通有关的环境条件以及驾驶员的身体状况，其目的是在有害的环境条件出现时，发出警告或进行必要的干预或控制。

1）交通流检测技术。交通流的参数是交通控制和交通诱导的重要指标，它的自动采集技术已经有了很大的发展且比较成熟。目前使用的采集设备有环形线圈检测器、超声波检测器、磁性检测器、红外线检测器、微波检测器。视频图像处理技术也正在应用于交通流量的检测。

2）其他交通检测技术。与交通有关的检测技术有：用于检测气候（温度、湿度、风力）、货物运行状态（温度、湿度、压力）、空气污染及道路路面状态的传感器技术；用于检测车辆本身性能的检测器技术；用于检测车辆运行状态的检测器技术；用于检测驾驶员行为状态及驾驶员心理特征的传感技术。

3）车辆定位技术。车辆定位技术提供运动车辆在不同时刻在三维地理空间中的位置信息，同时还可得到车辆的速度、运动方向、加速度等数据。ITS系统中的许多服务都需要定位技术支持。定位技术和车载交通地理信息结合，提供车载导航、辅助驾驶、路线诱导等服务；交通管理服务利用众多车辆的定位信息可以预测可能出现的交通堵塞并进行预防疏导；安全监视服务根据定位信息可发现超速车辆或车距过于接近等危险，并通过通信服务，给驾驶员以提示和警告，以消除事故危险；收集、违章罚款等服务也需要定位技术支持。

2.2 地理信息和空间数据管理技术

地理信息系统（GIS）是指收集、管理、操作、分析和显示空间数据的计算机软、硬件系统。GIS系统的发展始于20世纪60年代，是与计算机技术同步发展的[6]，它集成了计算机数据库技术和计算机图形处理技术，具有强大的数据管理和空间分析功能。自诞生以来，由于功能强大，它的应用领域不断拓展。由于交通信息和地理空间密切相关，因此它便成为收集、整合、存储、管理、综合分析和处理空间信息和交通信息的首选平台和实施ITS的核心技术[6]，国内处于领先地位的智能交通系统开发企业都有自主创新的GIS系统。

2.3 数据库设计、管理

1）使用power design生成逻辑图，然后生成物理图。

2）根据不同的模块，使用不同的数据库用户或者数据库，然后通过授权来提供接口让其他数据库用户使用。

3）数据库的优化，针对系统的使用情况进行索引、优化、修改。

4）数据库的备份，根据情况而制定数据库的备份方案。

5）数据维护，定期备份数据，然后根据需要删除过期数据，避免数据库效率下降。

数据从外部进来到分析处理汇总，数据需要经过几个子系统，而且随着数据源的增多，数据量会变大，还需要在子系统之间传输，需要考虑数据量和实时性：

1）外部数据初步处理时候，尽量把数据精简，尽最大可能把冗余数据去掉。

2）子系统之间的传输协议不宜太大，避免浪费带宽，影响收发数据效率。

3）优化子系统的网络传输模块，尽量提高网络带宽的利用率。

2.4 多源海量数据的处理，数据挖掘技术

1）数据结合技术（Data Fusion）。数据融合技术是把来自于多种数据源数据和信息根据既定的规则计算、分析、总结，生成完整、准确、简洁的综合信息，为用户提供信息服务，通过各信息源的数据融合，可以比任何从单个输入数据元素获得更多的信息数据融合技术的综合分析能力，使得该技术在ITS中有潜在的应用前景，例如在交通事件检测中的应用。

2）车辆动态诱导技术。通过对路网中当前和过去若干时段内的交通信息，滚动预测未来若干时段内路网各交叉口和各路段的交通流状态，利用车辆定位技术和先进的通信技术，实现车辆和诱导控制中心的双向信息交流，实现车辆的动态诱导。诱导的核心问题是交通状态的预测，近年来，世界各国在这个领域研究中虽然进行了多方努力，取得了一定的阶段性成果，但由于所建模型普遍存在计算量大、优化时间长以及无法得到瞬时OD流量等问题，难以满足实时诱导的需要。因此，研究新的实时动态交通分配理论模型，设计新的算法和开发新的实时动态交通分配软件成为诱导系统研究的核心问题。国内新研究的基于交通检测数据的交通状况预测模型有望成为诱导的使用模型。

3）通信技术

无线通信技术在ITS系统中是一项最为基本的技术，它是实现移动数据交换的基础。考虑到交通地理信息及定位子系统对通信的要求和我国国情，适用于交通地理信息及定位子系统信息传输的无线通信技术主要有全球移动系统（GSM DCS1800）码分多址系统（CDMA），蜂窝数字分组数据系统（CDPD）等路基移动通信系统和卫星通信系统，无线通信技术在我国发展很快，并且具有广阔的应用前景。

2.5 交通路况仿真预测

根据当前交通状况对短期内某区域/路段的交通状况进行预测，此处需要考虑到历史数据的挖掘。根据最近一段时间的路况进行预测。预测牵涉数据量比较大，并且难度较高，但是预测的使用频率不会很高，并且预测需要的反应时间要求并不高，所以效率不是重点，关键是预测的准确性。其步骤为：

1）客户端提出交通路况的预测；

2）根据路况点获取最近一段时间的交通路况；

3）分析，计算，得出预测结果；

4）返回结果客户端。

2.6 交通路况数据汇总、保存、再组织、发布

运营层负责该技术点的实现，交通路况的信息经过外部数据的层层处理后，数据到运营层，数据量已经不是很大，但是在此处需要保存到数据库中，所以运营层保存数据是一个很耗时的操作。其步骤为：

1）接收数据处理中心的数据；。

2）汇总数据，汇总数据需要对所有的数据根据权值进行分析，确定最终每个节点的交通状况；

3）保存数据到数据库；

4）根据连接上的数据发布平台客户端，发送路况数据。

2.7 W eb服务器实现信息发布

信息发布的功能有：

1）显示城市交通信息；

2）提供给政府相关机关做参考、监控、决策用；

3）提供给电视台、广播台；

4）提供给广大网络用户；

5）提供增值服务费给服务用户。

3 总结

本文通过逐步分析和总结，提出了智慧交通信息诱导系统的关键技术和技术难点，为智慧交通诱导的研究准备指明了方向，主要针对现有系统的分析，从数据采集、地理信息、数据存储、人工智能、路况仿真和预测以及Web信息发布等角度，提出了当前智慧交通诱导系统中亟待解决的问题，以及进一步需要攻克的难关，及其发展方向。

[1] 赵洪波，李永祥，杨翠玲.21世纪公路交通的标志──ITS[J].黑龙江交通科技，2001（8）：91-92.

[2] 梁栋.智能交通系统中车牌定位的研究》[D].合肥：合肥工业大学，2002.

[3] 王洪建.数字图像处理技术在智能交通中的应用与研究[D].重庆：重庆大学，2004.

[4]王永明.交通标志自动分割与识别算法及数学模型研究[D].昆明：云南师范大学，2005.

[5] 谢磊.智能交通系统中的视频处理技术研究[D].武汉：华中科技大学，2006.

[6] 琚生根.基于信息平台的智能交通指挥中心监控系统的研究和设计[D].成都：四川大学，2005.

LG推新品55寸弧面智能电视

据悉，LG公司推出旗下新款55 in弧形智能电视EC930T，产品售价4 999美元，采用WebOS操作界面，操控更加简单，配备55 in的1 080P弧形OLED屏幕，并使用自家独有的4色像素（WRGB）技术。

据了解，新品拥有专利的薄膜图案缓速（FPR）的消极3D技术，能产生没有任何分散注意力或者串扰的优质3D图像，通过屏幕下方的触控按钮，还可以控制频道切换、音量增减和电源等，标配透明水晶支架，美感十足。

LG新品弧面智能电视拥有两项新看点，其中之一是屏幕下方的触控按钮允许用户控制频道切换、音量增减和电源等功能，还有一个就是装备了WebOS操作界面，显得更加智能。

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 强（1980—），硕士，讲师，高工，主要研究方向为软件理论、高教改革；

��健男

2014-09-10

【本文献信息】李强，刘晓峰.智慧交通信息诱导系统关键技术的研究[J].电视技术，2014，38（21）.

国家自然科学基金项目（61072087）

刘晓峰（1979—），博士，主要研究方向为软件工程。