智能交通系统理论的研究与实现

为了解决面临的道路交通日益拥挤，路网通行能力不能满足交 通量增长需要的问题，美、日、欧等发达国家早在 70 年代就相继推 出了应用信息技术、电子通信技术、自动控制技术、计算机技术以 及网络技术等来解决交通问题的方法。直到 90 年代初，逐渐形成了 现代的智能交通系统理论。 智能交通系统（Intelligent Transportation System，简称 ITS）是 指将先进的信息技术、电子通信技术、自动控制技术、计算机技术 以及网络技术等有效、综合地运用于整个交通运输管理体系，建立 起一种在大范围，全方位发挥作用并实时、准确、高效的交通运输 综合管理和控制系统。它是由若干子系统所组成的，通过系统集成 将道路、驾驶员和车辆有机地结合在一起，加强了三者之间的联系。 借助于系统的智能化技术，驾驶员可以实时了解道路交通以及车辆 的状况，以最为安全和经济的方式到达目的地。同时，管理人员通 过对车辆、驾驶员和道路实时信息的采集来提高其管理效率，以达 到充分利用交通资源的目的。 本文共分 7 个部分： 第 1 章：介绍了 ITS 的历史背景，国际国内的发展形势以及相 关的技术和研究领域。 作为经济发达、技术先进的美国，虽在 ITS 的研究开发上曾一 度落后，但凭借其先进的技术优势，已后来居上，目前在试验研究 和实践应用上都处于领先地位。在 ITS 发展规划中，它非常重视 IT S 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 3 月美国运输部正式出版公布了“国家 ITS 项目规划”， 105 硕士学位论文 智能交通系统理论的研究与实现 明确规定了 ITS 的 7 大领域（即基本系统）和 29 个用户服务功能 （即子系统）。 日本将 ITS 的发展分为四个阶段： 第一阶段（2000 年前后）：ITS 的初始发展阶段，在这一阶段， 交通信息主要提供给己经运行的车辆信息与通信系统 ( VlCS Veh- icle lnformation and Communication System )和相关系统，交通堵 塞信息和最佳路线信息将提供给车载导航系统，使驾驶员能够减少 出行时间并提高旅行的舒适性。 第二阶段（2005 年前后）：通过逐步引入用户服务的思想开始 交通系统的革命，ITS 将有关目的地的服务信息和公共交通信息直 接提供给用户。 第三阶段（2010 年前后）：ITS 将被推进到一个更高的水平。 基础设施，车载装置，法律和社会将促使 ITS 成为一个稳固的社会 系统。 第四阶段（2010 年之后）：ITS 的所有系统都已经投入使用， ITS 己经进入到了一个成熟的时期。到 2015 年将道路交通事故减少 50%，同时有效地缓解交通拥堵，并减少对环境的污染。 我国的 ITS 研发起步并不晚， ITS 在许多地方也已初具规模。 交通信息化建设是交通部确立的“十五”交通科技发展计划中四个 领域之一；国家计委和科技部共同发布的“2001 年度当年优先发展 的高新技术产业化重点领域”通知中，智能交通系统为其中一项； 并指出我国的 ITS 近期产业化重点是“交通地理信息系统，数字化 城市综合交通管理系统，高速公路控制诱导管理系统集成软件等”。 第 2 章：通过对当今世界最发达的两个国家——美国和日本， 在智能交通系统的物理和逻辑结构的比较，系统介绍 ITS 理论及应 用。美国 ITS 用户服务虽具有很强的综合性，几乎涉及到了 ITS 的 所有领域，成为其他国家或地区模仿和借鉴的典型，但美国 ITS 用 户服务也存在着功能重复等问题。ITS 研究对象重点集中于机动车交 通，主要是汽车交通，而对非机动车交通和行人则显得考虑不够。 106 硕士学位论文 智能交通系统理论的研究与实现 而日本的 ITS 用户服务则更多的考虑了本国 ITS 已有的发展基础， 如路线导行系统和 VICS，此外日本的研究领域中还包括协助行人一 项，即对行人和骑自行车者等交通弱者也予以重视。其实现的用户 服务功能主要包括出行者路径诱导和车辆行人交通事故避免，具有 很强的日本特色。 第 3 章：概要介绍了本人在实习期间所从事的一个日本 ITS 项 目的开发工作。本人主要从事 HMI Application（Human Machine I nterface Application）开发。HMI 在整个系统开发过程中处于如图所 示的位置。 图１ HMI 在系统开发中所处位置图 HMI Application 项目开发工作主要两部分：1．人机交互画面 的制作；2．接受用户操作或核心层的事件驱动。 接着，介绍使用的开发工具：HMI Tool，PC 模拟环境等。HM I Tool 用于画面制作，并且能自动生成代码整体框架。PC 模拟环境 能模拟整个软件的运行环境，便于测试，并且集成了自动测试环境。 第 4 章：介绍画面的构成元素。整个系统的画面复杂，为了实 现清楚、准确表示画面内容，整个系统设计使用的部品有 54 种之多。 本章列出了几种最常用到的画面部品：Bitmap，Label，TextBox， ScreenButton 等。详细介绍了它们的类图，详细属性，及做成方法。