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才智交通关键技能及运用总述
发布时间:2022-07-03 04:14:12 | 作者:立博体育手机版

  1.中北大学电子测验技能国家要点实验室,山西 太原030051; 2.中北大学仪器科学与动态测验教育部要点实验室,山西 太原030051;3.姑苏寻息电子科技有限公司,江苏 姑苏215123

  交通和每个城市的展开都是相得益彰的,作为才智城市建造的重要分支,才智交通得到了越来越多的注重。简述了才智交通的概念和全体架构,要点论说了无线传感网络、数据发掘、智能交通云等关键技能在才智交通中的运用,终究对才智交通的实践运用现状做了阐明。

  中文引证格局:苑宇坤,张宇,魏坦勇,等. 才智交通关键技能及运用总述[J].电子技能运用,2015,41(8):9-12,16.

  当今城市大规模扩建的一同,根底设备建造及办理方法革新却相对滞后,因而导致的“城市病”日益严峻,交通拥堵和交通事端是最有代表性的一个“症状”。据《我国经济生活大调查》2014年的研讨数据,北京每年因交通拥堵带来的时刻、燃料、环境等方面的丢失高达700亿[1]。尽管为了缓解交通拥堵施行了尾号限行、摇号购车等方针并取得了必定成效,可无法从根本上处理问题,久而久之,居民的出行满意度将越来越低,而交通拥堵状况仍日益严峻,不利于城市的健康展开。因而,才智交通的研讨势在必行。

  才智交通是一个交叉性的归纳学科,要想真实完成城市交通的车路协同、全面物联和标准一致,还需求多方的协同研讨。为了使才智交通范畴的研讨人员愈加一致地了解其研讨状况,本文简述了才智交通的概念及结构,对才智交通的关键技能和几种具体运用作了具体介绍,并对才智交通的运用现状和展开趋势作了阐明。

  才智交通的理念能够追溯到上世纪八十年代的智能交通运输体系(Intelligent Transportation System,ITS),ITS是一个归纳运用了信息处理和核算机等技能来进步交通运输服务成效的实时归纳办理体系,现已广泛运用,削减了高达30%的燃油消耗和26%的废气排放量[2]。才智交通可理解为智能交通运输体系的升级版,即交融了物联网、云核算、大数据、无线传感等先进技能,使人、车、路愈加和谐,使公共交通服务愈加人性化的才智出行服务体系。才智交通的构建对我国的持久可继续展开含义严峻,才智交通的运用估量能使顶峰时期拥堵路段的通行才能、交通运输才能翻几番,交通事端率也可下降80个百分点[3]。一个才智的、晓畅的、安全的交通网络将彻底改变人们的出行方法和交通体会,而且有助于低碳经济的展开,是进步国民生活水平和国家归纳实力的强壮助力。

  才智交通涵盖了公路、铁路、民航、水运等范畴,各范畴内部的办理体系相对老练,才智交通要处理的是怎么整合多个渠道内部的信息,对数据进行发掘后分分出交通的一些潜在数据,然后为路途运用者供给更为优质的服务[4]。才智交通网络中,行人、车辆及周围的红绿灯、指示牌、摄像头号根底设备都能作为感应终端联合成城市路网信息体系,终端之间经过无线射频辨认(Radio Frequence Identification,RFID)、GPS、红外感应等技能进行智能辨认,按必定协议相联合并进行继续的信息交流,如图1所示。

  从ITS到才智交通,无论是从理论仍是运用来讲都是质的腾跃,才智交通的结构也日渐明晰。如图2所示,文献[5]中说到的含辅佐网络的改善结构便是才智交通的一种典型结构,车辆能依据环境反应回来的信息动态调整行进速度,若感知到突发事情则做出合理决议计划辅佐驾驭。

  这个课题中,GODOY J等人在AUTOPIA项目的根底上,除了原有的车辆主网,还引进了由周边根底设备独自联合而成的辅佐通讯网。在这个交通网络中,无线通讯网络层担任车辆和中心单元之间信息的继续交互,中心单元在收到辅佐网络和区域内网的数据后,结合实时交通流量对其进行具体的剖析、和谐与规划,然后向车辆及根底设备等传递信息和指令,如提示车辆的主张速度、进入事端区域警报、操控交通讯号灯改变、公告栏发布实时路况信息等。

  智能辨认和无线传感技能是用于标识和感知物体的最首要的技能手段,是整个才智交通建造的根底。智能辨认是指每个物品都具有仅有的条码、二维码、或RFID标签,这些电子标签中封存着它们独有的特征及方位信息,然后这些信息被智能设备读取并传输至上层体系进行辨认处理和终究决议计划[6]。无线传感网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)是指由布置在方针监测区域内的许多低本钱微型传感器节点构成的多跳自安排网络,节点之间经过无线方法交流信息,有着活络、低本钱和便于布置的优势[7]。才智交通网络中,传感器分为搜集节点和会聚节点,如图3,每个搜集节点都是一个小型嵌入式信息处理体系,担任环境信息的搜集处理,然后发送至其他节点或许传输至会聚节点;会聚节点接收到各搜集节点传来的信息后进行交融处理后再传送至上一级处理中心[8]。作为物联网的底层网络,无线传感网络为才智交通供给了一个愈加安全、牢靠、活络的处理方案。但传感器节点的能耗和寿数问题不容忽视,不然日后的设备保护作业将消耗许多的人力财力本钱。

  智能交通范畴各体系全体尚处于信息分立、各自为战的状况,数据难以彼此传递,严峻糟蹋数据资源。智能交通云首要面向交通服务行业,是一种交融了云核算的智能交通办理技能,充分运用了云核算的海量存储、信息安全、资源一致处理等优势,为交通范畴的数据同享和有用办理供给了新的思路[9]。云核算,是指将许多高速核算机会集在Internet上构成一个大型虚拟资源池,为长途的上网终端用户供给核算和存储服务的技能,用户只需事前租借“云核算”服务商供给的服务,便能依据需求自在运用云端资源而不需求购买任何独立软硬件[10]。类似于云服务,智能交通云服务也可分为根底设备即服务(Infrastructure as a Service,IaaS)、渠道即服务(Platform as a Service,PaaS)、软件即服务(Software as a Service,SaaS)三个层次,如图4,其间IaaS供给的是按需运用的虚拟服务器,PaaS即Web服务,能直接为客户供给可直接用于开发软件运用的API或开发渠道。作为才智交通未来的展开方向之一,智能交通云处理渠道能够完成海量数据的存储、预处理、核算和剖析,能有用缓解数据存储和实时处理的压力,具有展开潜力。

  才智交通中数据的海量性、多样性、异构性都决议了处理的杂乱性,简略到交通设备及交游车辆数据的搜集,杂乱到交通事情的断定检测,都需求对数据进行实时、精确的处理。才智交通中常用的数据处理技能有数据交融(Data Fusion)、数据发掘(Data Mining)、数据活化(Data Vitalization)、数据可视化(Data Visualization)等,除此以外,还有必要做到数据的选择性上传,确保个人隐私数据的安全。

  数据交融是一种触及人工智能、通讯、决议计划论、估量理论等多个范畴的归纳性数据处理技能,能从数据层、特征层和决议计划层三个层次上对多源信息进行勘探、通讯、相关、估量与剖析[11]。因为数据交融触及到的传感器品种过多、信息获取过于频频,交融之前还需求对数据进行时刻和空间预处理,时空对准能防止数据办理的紊乱,一同进步数据的一致性和牢靠性,然后确保决议计划的正确性[12]。智能交通体系的运用已有一段时刻,发生的交通讯息数据量越来越大,假如仅仅单纯的存储和分立处理,本钱过高且无法发挥其应有价值。数据发掘技能的引进,能从这些海量的独立数据中发掘出真实有价值的信息,将这些有噪声的、含糊的、无规则的数据处理成为有用的常识[13]。文献[14]调取了某路段两个月内的抓拍数据,经过数据发掘软件SPSS Modeler依照时刻序列进行主动聚类剖析后,得到了交通流量和月份、假日、气候等要素之间的联系,有力地验证了数据发掘的牢靠性。

  数据活化是一种新式数据安排与处理技能,简而言之,便是赋予数据生命。数据活化最基本的单位是“活化细胞”,即兼具存储、映射、核算等才能,能随物理国际中数据描绘目标的改变而自主演化、随用户行为对本身数据进行适应性重组的功用单元[15]。数据活化的运用将为交通范畴带来一场推翻式的革新。未来的才智交通将逐渐向以数据为驱动的方向展开,即选用多种手段对POI数据、GPS数据、客流状况等智能交通数据进行剖析,由数据的剖析成果来了解城市的交通状况,为居民供给导航、定位、公告、交通引流等服务[16]。

  不同省市、不同部分、不同场景的才智交通体系尚为涣散状况,无法同享数据,构成了一个个“信息孤岛”,构成前期投入本钱很高,却无法发挥作用。因而才智交通体系集成技能的研讨火烧眉毛。才智交通范畴的体系集成可分为数据集成和设备集成。数据集成有两种运用方法,一种是单个渠道体系内部数据的交融,如车辆监测模块中多个传感器信息的交融处理,另一种是多渠道多传感器不一同期相关数据的剖析处理,经过交融后得到潜在数据对交通讯息进行猜测[17]。设备集成是因为当时旧体系需求滑润过渡到才智交通阶段,还不能马上被替代。因而能够拟定一致的才智交通标准体系和办理标准,树立一个标准的办理渠道,将才智交通产业链中的政府资源、企业资源、科研资源等交融到一同,然后由大型企业牵头促进和谐才智交通的产业化,终究构成完好的才智交通办理体系[18]。

  跟着私家车保有量的爆破式增加,交通问题很早便得到了各国的注重。几十年来研讨人员们不断打破技能上的难关,如高速路上的不泊车电子收费(Electronic Toll Collection,ETC)体系、IC卡智能泊车场及GPS智能导航仪等。才智交通的大体展开进程如图5所示。当时美国、日本等国家现已成功将物联网运用到实践才智交通建造中,路网协同和辅佐驾驭功用的研讨也已投入试运转,并测验才智终端的遍及和原有设备的改造[19]。我国起步较晚,迄今为止车联网技能尚不老练,但借着才智城市建造的春风,才智交通也收成颇丰。

  现在才智交通范畴现已在许多方面展开了深入研讨,从终端的智能化方面,有智能车辆、智能交通讯号灯等,从运用大方向来看,有智能公交、智能租借、智能港口等,从交通用处来看,有车牌辨认、闭路电视监控、车流操控、车辆调度、智能泊车场、智能途径规划导航、智能辅佐驾驭体系等。本文将经过几种典型运用对才智交通的展开现状作扼要论述。

  智能车辆的研讨始于美国的主动引导车辆体系(Automated Guided Vehicle System,AGVS),之后各西欧国家便都开端了车辆的智能化研讨,能够预见,智能车辆将成为轿车行业展开的必然趋势。智能车辆可经过含糊逻辑技能和人工神经网络技能来完成车辆的人工智能,为模仿驾驭者做出合理的途径规划和突发事情决议计划,这对削减交通事端率进步路途安全有很重要的含义[20]。现在的智能车辆研讨首要会集在环境感知、驾驭员行为监测体系、车辆运动操控体系、防撞预警体系、标准环境下的智能巡航操控体系、极点状况下的辅佐驾驭体系等方面,相关技能比如雷达、GPS精度、磁道钉、CCD、通讯协议及各种智能算法也是现在研讨的热门[21]。

  作为城市居民出行的首要方法,公交和私家车比较在运输才能、相同载客量下的油耗、占地、价格等方面都有着不行比较的优势。智能公交体系是指结合了智能辨认、网络通讯、GIS等先进技能,在调度、运转、途径规划及乘客服务等方面进行信息化标准化高效办理的归纳性公共交通体系。智能公交体系就相当于一个小型交通物联网,车载传感器、站台设备和IC卡都是用于搜集现场数据的智能终端,数据经过网络传送至公交调度中心,处理后经过智能站牌报站和发布周围环境、客流量等信息[22]。文献[23]结合芜湖公交体系的展开现状,提出了一个根据SOA架构的公交运用集成,运用fisher有序聚类算法对IC卡数据进行处理并剖析客流改变规则,提出了一种更契合公交客流量改变的分时段自适应公交调度算法。北京、姑苏、常州等城市的智能公交体系都已逐渐投入运转,为居民的出行供给了很大便利。

  城市轿车数量日益增加,泊车和泊车办理便成为了城市建造的难点,传统的人力办理有太强的主观性和局限性,视频监控方法易受恶劣气候影响,磁卡收费方法又无法防止磁卡的老化消磁和近距离辨认约束。现在,许多发达国家都启用了自己的智能泊车体系,我国的泊车办理也正步入智能年代。2014年,阿里云首先进军智能泊车范畴,在杭州建成了一套智能泊车收费体系。体系掩盖杭州市各区两万多个泊车位,经过每个泊车位上的智能地感对车辆的进出做出感应,然后向泊车办理员的手持设备宣布提示,有用进步了泊车位的循环功率[24]。李正明[25]等人根据ZigBee网络和ARM提出了一种实时性更好的嵌入式泊车场监控体系。辽宁工程技能大学的单晓艳[26]规划的新式超高频读写器,和无源电子标签合作运用克服了一般泊车场RFID辨认规模的约束,适用规模更广。室内泊车场环境一般比较杂乱,设备也不易保护,因而室内的精准定位和实时呼应成为一个更大的难点。为此,江西理工大学的张雪[27]的室内智能泊车场办理体系以蓝牙作为通讯方法,并在泊车场路口处设置了引导指示灯用于车位的反向引导。智能泊车的展开将大大下降城市泊车和办理的难度。

  本文从才智交通的概念动身,描绘了才智交通中的关键技能和展开进程,并对才智交通的典型运用做了扼要介绍。鉴于才智交通在才智城市建造中的重要位置,我国有必要紧跟发达国家的脚步,吸收各国才智交通项目建造的经历和经验,充分运用才智交通中的先进技能,尤其是时下盛行的云核算、数据发掘及体系集成等技能,在与实践运用环境的不断磨合中,探究出一条更适合我国国情的才智交通新路途,为各级交通服务目标供给更为全面高效的交通讯息服务,然后进一步推动才智城市的建造。

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