交通信息与安全论文范文

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主管单位：中华人民共和国教育部

主办单位：武汉理工大学;交通计算机应用信息网

出版周期：双月刊

出版地址：湖北省武汉市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1674-4861

国内刊号：42-1781/U

邮发代号：38-94

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1983

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篇2

Abstract: aiming at the intersection of our country, big cars, traffic more chaotic phenomenon, focuses on how to use ZigBee technology to build a wireless sensor network and ultimately based on wireless sensor traffic information collection system design. In this paper, according to the development of intelligent transportation system at home and abroad present situation and developing trend, then it introduces wireless sensor network system structure, adopt ZigBee wireless sensor network technology as the carrier, by this way as a foundation, analyzed the ZigBee wireless sensor network architecture, including the network node type and network topology structure, etc, and on the principle of the networking ZigBee technology.

中图分类号： TN711文献标识码：A 文章编号：

引言

交通系统要想完善和可靠，就必须要有一个有效且准确地交通信息采集系统。交通信息采集系统完成的主要任务是将从底层采集到的实时交通信息数据迅速而且准确地传送给监控中心，然后由它将新的控制决策重新下载到各个监控器中来对交通参数完成优化。所以说，交通信息采集系统是实时的和历史统计的交通流数据信息进行进一步研究的基础，是智能交通系统中的一个重要构成元素。无线传感器网络技术作为一种新兴技术，在交通信息领域的应用当中极具有创新性和非常广阔的前景。

具有功耗低、成本低、时延短、网络容量大、安全、可靠等特点的短距离无线通信ZigBee技术就极其适合应用于无线传感器网络中。将各种交通设备（包括交通检测器）通过ZigBee块进行无线联网，从而可以建立一个可靠、实时和大范围内可发挥作用的交通系统。由于ZigBee技术的成本很低，能量消耗也不大，比现有的其它无线技术拥有更多的应用优势。

无线传感器网络

无线传感器网络一般是由传感器节点(sensor node)、汇聚节点(sink node)还有就是管理节点（manager node）这三种节点组成。我们在建立无线传感器网络时，采用的是自组织方式，很多随机布置在监测区域内的传感器节点将所采集到的数据一个一个的进行传输，并在此过程中对数据进行处理，最终会到达汇聚节点，汇聚节点再通过有线或无线的方式把数据传输给管理节点。用户对传感器网络进行的配置与管理操作是通过管理节点来进行的，同时也可以通过管理节点监测任务和收集监测数据。如图1所示：

图1线传感器网络体系结构示意图

系统实现方案

本系统总体要实现的功能是，在十字路口的每一个入口处布设有众多传感器，进行交通数据的检测，并根据相邻路口车流量情况以及数据库里保存的以往记录进行综合考虑，对交叉口的信号灯时间合理分配，完成对交通信号灯的控制，同时将检测结果回馈至其他路口并上传至数据库。

图2 系统整体工作图

本系统我们采用的是星型拓扑。它是将每个十字路口看做一个节点，以节点为中心构造现场交通数据采集的小型无线传感器网络，以完成交通数据采集的功能。本系统选择用来进行交通信息的检测的是巨磁阻传感器，因为它具有较高的灵敏度。

当有车辆通过时，周围的地磁场发生变化，两个相距5-10cm的磁阻传感器开始采集信号，将变化的磁场信号经放大后，再经过A/D转换器后送入微处理器，处理器立即启用定时器记录下车辆通过的时刻。然后，处理器接着开始采集后端传感器的输出信号，当检测到车辆后，计时器停止计时。车辆计数工作重新开始，继续检测下一辆车。系统是利用两组传感器来判断车辆行驶的方向。最后，采集到的交通信息经处理后传输至收发单元，收发单元再将信号发送给无线传感器汇聚节点。最后，采集到的交通信息经处理后传输至收发单元，收发单元再将信号发送给无线传感器汇聚节点。利用安装在道路边上的无线传感器节点，我们不止可以对车道上行经的车辆进行实时检测，还可以实时检测停留在车道上的排队车辆长度。传感器节点将监测到的这些信息实时的发送给无线传感器汇聚节点。无线传感器汇聚节点最终综合以上信息，对交通信号进行控制。收发单元则使用无线射频模块，利用高频电磁波进行远距离传输。

结论

本系统实现了数据采集、处理，以及由交通信号灯显示控制结果等基本的功能于一体的传感器智能化设计，具有良好可拓展性。我们选用的巨磁阻传感器具有环境适应性强、成本低、精度高、故障率低等优点。但本论文的设计研究只是一个开端，在系统的设计过程中，还存在很多不足，有待于今后进一步研究。

参考文献：

朱劲松.发展我国智能交通系统的思考[J].科技创业月刊,2005,12(07):66-67.

尤三伟.高速公路常用车辆检测器的性能比较.甘肃科技,2008,24(l):83-85

孙利民,李建中,陈渝等.无线传感器网络[M].北京:清华大学出版社,2005.5

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【摘要】随着社会经济的不断发展和交通运输量的持续增长，利用智能交通系统(ITS)来提高道路的利用率、道路交通的安全程度和道路使用的舒适性，已成为未来交通运输的发展方向。本文介绍了ITS在道路交通中的应用。

【关键字】道路 交通智能交通

【正文】

今天，道路运输已经成为超越铁路的最重要的地面运输方式，在国民经济和社会发展中起着举足轻重的作用。但是随着汽车的普及、交通需求的急剧增长，进入80年代以来，道路运输所带来的交通拥堵、交通事故和环境污染等负面效应也日益突出，逐步成为经济和社会发展中的全球性共同问题。

解决车和路的矛盾，常用的有两个办法：一是控制需求，最直接的办法就是限制车辆的增加；二是增加供给，也就是修路。但是这两个办法都有其局限性。交通是社会发展和人民生活水平提高的基本条件，经济的发展必然带来出行的增加，而且在我国汽车工业正处在起步阶段的时期，因此限制车辆的增加不是解决问题的好办法。而采取增加供给，即大量修筑道路基础设施的办法，在资源、环境矛盾越来越突出的今天，面对越来越拥挤的交通、有限的资源和财力以及环境的压力，也将受到限制。这就需要依靠除限制需求和提供道路设施之外的其它方法来满足日益增长的交通需求。智能交通系统正是解决这一矛盾的途径之一。［本站论文由中国收集整理，转载请注明出处中国］

一、ITS的主要功能

智能交通系统实质上就是利用高新技术对传统的运输系统进行改造而形成的一种信息化、智能化、社会化的新型运输系统。它能使交通基础设施发挥出最大的效能，提高服务质量；同时使社会能够高效地使用交通设施和能源，从而获得巨大的社会经济效益。它不但有可能解决交通的拥堵，而且对交通安全、交通事故的处理与救援、客货运输管理、道路收费系统等方面都会产生巨大的影响。

1、 顺畅功能

ITS可以提高车辆和行人的通行效率；提高道路、设施的使用效率；提高汽车运输生产率和经济效益。

据统计，仅美国每年因交通拥挤而造成的燃油和时间浪费就超过720亿美元。而智能交通系统（ITS）将大幅度提高运输效率，从而大大减少浪费，减少损失。

日本每年因交通堵塞造成的经济损失达12兆日元，时间损失达56亿人小时，给社会和经济带来沉重的负担。如此的交通堵塞还直接导致沿路生态环境恶化、增加大气污染、增大能源消耗等深刻的问题。虽然个人因ITS技术而节省的汽油钱并不多，但缩短每天的行车时间、降低人们的紧张程度却在改善人们的生活质量方面有着重要的社会意义。另外，ITS技术的应用将提高道路上的文明礼貌程度。

就ITS使往返交通更容易的程度而言，该技术可能加快近郊化和远郊化的趋势，人们将住得离城市和工作地点越来越远。［本站论文由中国收集整理，转载请注明出处中国］

2、 安全功能

自动化汽车和自动化公路的普及将有益于因不能再开车而活动范围受到限制的老年人，以前赋闲在家的年长者可以重返工作岗位或更积极地参加社区生活。

3、 环保功能

二、ITS的主要技术

1、智能汽车

主要是在汽车上加入更多的电子控制系统，大大提高驾驶的安全性和效率。日本最近推出ITS的概念车HSR—VI，该车既可以手动驾驶，也可以完全自动驾驶。在自动驾驶状态下，车载电脑搜集来自激光雷达、立体图像传感器、多用途通讯系统以及交通管理方面发出的各种信息，以操纵汽车的行驶。这些装置还可以将外部的情况提供给驾驶员以避免发生交通意外，如果驾驶员未能及时刹车、误入禁行区、超速行驶或是其它操作错误，汽车的自动信号系统会发出警告，并自动采取相应的措施，如变换车道等；电子制动系统则可以避免因紧急情况而惊慌失措可能带来的不良后果。

2、自动化公路系统(AHS)

美国正在对自动化公路系统进行由计算机控制的驾驶试验，并将很快投入实用。加州大学伯克利分校“高级公路和交通研究计划”已经建成了未来可供无需驾驶员驾驶的汽车行驶的公路原型，并在1997年8月进行了实用成果的演示。这种思路是通过提高现有道路的利用率，而不是修建更多道路的办法来满通对道路的需求。具体工作是开辟专用车道，利用专门敷设在路面下的磁体来引导汽车的行驶，并确定汽车在公路上的位置；用高效雷达来控制车速，并保持与其它车及障碍物的间距。汽车在其上自动行驶，全无人为干预。目前汽车制造商们也在考虑给所生产的汽车装上计算机导航系统，以适应情况更加复杂的道路。研究人员已经证明，在这种公路上汽车可以高速行驶，即使在转弯处车速也可以高达100km/h以上，而且汽车的间距可以很小。所有汽车都以同样的速度行驶，因此不会增加交通事故，大大提高了道路的通过能力。

4、 交通信息服务系统（ATIS）

ATIS是建立在完善的信息网络基础上的，交通参与者通过装备在道路上、车上、换乘站上、停车场上以及气象中心的传感器和传输设备，可以向交通信息中心提供各地的实时交通信息；该系统得到这些信息并通过处理后，实时向交通参与者提供道路交通信息、公共交通信息、换乘信息、交通气象信息、停车场信息以及与出行相关的其他信息；出行者根据这些信息确定自己的出行方式、选择路线。更进一步，当车上装备了自动定位和导航系统时，该系统可以帮助驾驶员自动选择行驶路线。

随着信息网络技术的发展，科学家们已经提出将ATIS建立在因特网上，并采用多媒体技术，这将使ATIS的服务功能大大加强，汽车将成为移动的信息中心和办公室。

5、 交通管理系统（ATMS）

这个系统有一部分与ATIS共用信息采集、处理和传输系统，但是ATMS主要是给交通管理者使用的，它将对道路系统中的交通状况、交通事故、气象状况和交通环境进行实时的监视，根据收集到的信息，对交通进行控制，如：信号灯、诱导信息、道路管制、事故处理与救援等。

6、 公共交通系统（APTS）

这个系统的主要目的是改善公共交通的效率（包括：公共汽车、地铁、轻轨交通、城郊铁路和城市间的长途公共汽车），使公交系统实现安全便捷、经济、运量大的目标。

7、车辆控制系统（AVCS）

AVCS目前还处于研究试验阶段，从当前的发展看，可以分为两个层次：

一是车辆辅助安全驾驶系统，该系统有以下几个部分：车载传感器（微波雷达、激光雷达、摄像机、其他形式的传感器等）、车载计算机和控制执行机构等，行驶中的车辆通过车载的传感器测定出与前车、周围车辆以及与道路设施的距离和其他情况，车载计算机进行处理，对驾驶员提出警告，在紧急情况下，强制车辆制动。

二是自动驾驶系统，装备了这种系统的汽车也称为智能汽车，它在行驶中可以做到自动导向，自动检测和回避障碍物，在智能公路上，能够在较高的速度下自动保持与前车的距离。必须指出的是，智能汽车在智能公路上使用才能发挥出全部功能，如果在普通公路上使用，它仅仅是一辆装备了辅助安全驾驶系统的汽车。

8、货运管理系统

这里的货运管理系统是指以高速道路网和信息管理系统为基础，利用物流理论进行管理的智能化的物流管理系统。综合利用卫星定位、地理信息系统、物流信息及网络技术有效组织货物运输，提高货运效率。

9、 电子收费系统（ETC）

道路收取通行费，是道路建设资金回收的重要渠道之一，但是随着交通量的增加，收费站开始成为道路上新的瓶颈。电子收费系统就是为解决这个问题而开发的，使用者在市场购买车载的电子收费装置，经政府指定的部门加装安全模块后即可安装在自己的车上，然后向高速公路公司或银行预交一笔通行费，领到一张内部装有芯片的通行卡（即IC卡），将其安装在自己汽车的指定位置，这样当汽车通过收费站的不停车收费车道时，该车道上安装的读取设备与车上的卡进行相互通信，自动在预交帐户上将本次通行费扣除。

不停车收费系统是目前世界上最先进的路桥收费方式。通过安装在车辆挡风玻璃上的车载器与在收费站ETC车道上的微波天线之间的微波专用短程通讯，利用计算机联网技术与银行进行后台结算处理，从而达到车辆通过路桥收费站不需停车而能交纳路桥费的目的，且所交纳的费用经过后台处理后清分给相关的收益业主。在现有的车道上安装电子不停车收费系统，可以使车道的通行能力提高3-5倍。

10、 紧急救援系统（EMS）

紧急救援系统是一个特殊的系统，它的基础是ATIS、ATMS和有关的救援机构和设施，通过ATIS和ATMS将交通监控中心与职业的救援机构联成有机的整体，为道路使用者提供车辆故障现场紧急处置、拖车、现场救护、排除事故车辆等服务。

三、结语

中国既是当今世界上道路等基础设施建设速度最快的国家，又是交通需求增长最快的国家。根据我国的《国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》，未来的十年，这种趋势将不会改变。这一期间正是智能交通系统在世界主要国家进入全面实施的阶段，因此，中国也迫切需要根据中国道路交通的实际需求尽早启动在运输网中应用智能交通系统来提高运输效率、保障安全和保护环境的工程，以实现道路交通运输的可持续发展目标。

随着研究的不断深入，相信智能交通系统的功能将会扩展到道路交通运输的全过程及其有关服务部门，发展成为带动整个道路交通运输现代化的智能交通系统。

【 1. 陆化普,史其信. 智能交通系统研究发展动向与启示. 科技导报；

2. 史其信. 中国道路交通的现状与ITS研究展望；

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1 引言

随着道路拥挤的剧增，日益膨胀的道路交通越来越需要一种智能化的控制。智能交通技术是一项综合运用检测、通信、计算机、控制等现代高新技术，提高交通基础设施和运输装备的利用效率、减少交通公害的新兴技术。为了缓解经济发展带来的交通运输方面的压力，各国都加大了对智能交通系统的研究和建设的力度。

智能交通系统（Intelligent Transportation System）的概念是从70年代开始发展起来的，它是指将RFID技术、传感器技术、通信与网络等技术应用于交通运输系统，对交通信息进行加工处理，运用运筹学、人工智能和自动控制技术对交通运输进行控制和信息服务，促进车、路、人之间的互动和协同运作，最终使交通运输服务和管理智能化、安全化和高效化。

智能交通系统的主要功能体现在以下：顺畅功能：提高交通网络的通行能力，增加交通的机动性，提高运营效率；调控交通需求；安全功能：提高交通的安全水平，降低事故的可能性，防止灾后危险扩大化；环境功能：减轻堵塞，降低汽车运输对环境的影响。

2 智能交通系统的发展现状

目前，交通拥挤造成了巨大的时间浪费和经济损失，为了缓解经济发展带来的交通运输压力，世界各国都加大了对智能交通系统的研究和建设的力度。

2.1 国外发展现状

美国、日本等发达国家竞相投入大量资金和人力，进行道路交通运输智能化的研究试验。目前，美、日等发达国家在推动智能交通系统研发和试点应用的同时，从拓展产业经济视角，不断促进智能交通系统产业形成，注重国际层面竞争，大规模应用研发成果。如美国，参与智能交通系统研发公司达600多家，其中半数以上为美国大型公司，包括航空和国防工业公司。日本在四省一厅联合推动智能交通系统研发活动后，一直在加速智能交通系统实际应用进程，积极推动如车辆信息通信系统 （VICS）、电子收费系统（ETC）等应用。

2.2 国内发展现状

我国交通运输基础设施短缺，各级交通部门充分发挥“后起国”优势，通过技术引进和自主创新，一些先进技术逐渐在中国部分大城市交通部门得到应用。2000年，国家交通部、建设部、公安部联合全国各大科研院所和多家高校制定了符合我国国情的《国家智能交通系统体系框架》规定我国智能交通系统发展主要集中在不停车收费、出行者信息服务、城市交通管理、公共交通系统、智能公路系统等9个方面。此外，国家“十五”科技攻关重大专项“智能交通系统关键技术开发和示范工程”确定了包括杭州、深圳、上海、北京、广州等在内的国内10个示范城市。

3 城市市智能交通建设的方案设计

3.1 智能交通系统方案需求分析

根据城市社会经济、交通运输领域的发展现状，其智能交通系统建设目标与经济发展相适应，与环境发展相协调，以提高人流与物流的移动效率。从基础信息采集、信息融合以及信息三个方面来说，具体包括：

⑴建成覆盖全市的多方式交通信息采集系统。在全城范围覆盖内，采用地埋式线圈、红外线探测、雷达探测等定点，微波、视频检测，浮动车采集技术以及今后基于移动终端的动态采集技术进行信息采集。只有强大的信息采集系统，才能进一步实现公用信息平台的建立和完善，实现信息处理的功能，将大量的基础数据提炼成有用的信息，并最终提升到知识层面和应用层面，满足智能交通系统各个层面的需求。

⑵完善城市交通信息共享平台，准确的融合所有信息。利用多媒体电子的空间基础信息，逐步完善城市智能交通公用信息平台，它是与外部环境之间进行信息交换的重要通道；是信息汇集的中心和信息交换的枢纽，对各子系统起到支撑作用。各个信息系统的完整性确保了信息传播交换的顺畅，对提升城市交通运行效率和服务水平具有举足轻重的作用。

⑶建成多层次、多手段的交通信息体系，实现全市范围内交通信息诱导服务，提高出行效率。

3.2 智能交通系统体系构架

智能交通系统体系框架吸收了国外发达国家和地区智能交通系统体系框架的经验和成果，并结合中国交通特点，道路交通实际状况，确定了适合中国发展的智能交通系统体系框架，如图4.1所示，该框架中将整个智能交通系统按照信息的流动和存在形式分为三层：信息基础设施、公用信息平台和应用服务。体系框架中的主体是信息基础设施、公用信息平台、交通仿真和应用服务。其资金、体制、人力和技术等保障措施也是框架不可缺少的部分。

3.3 智能交通系统功能分解

智能交通系统所包含的的功能很多，主要的功能发挥先进的导航系统作用、自动收费、协助安全驾驶、交通管理优化、道路管理效率化、协助公交车辆运营、商用车效率化、协助行人、协助紧急运营等，如图4.2所示。

不同国家和地区道路交通现状不同，对于智能交通系统 功能的具体选择和运用上也有所不同，2004年1月，我国智能交通系统体系框架的修订工作在国家智能交通系统工程技术研究中心的组织下开始进行，主要涉及到用户服务、逻辑框架、物理框架及应用系统。

3.4 智能交通系统实施设计

智能交通系统是一个复杂的巨系统，内容庞大、结构复杂、技术含量高，需要多个领域、多个部门的长期合作，其研发、建设、管理均需充足的资金支持。因此，在实施过程中，必须制定一个总体策略，分阶段实施。具体表现为以下几个方面：

⑴根据交通发展现状，确定智能交通系统 的技术研究重点、应用建设重点、产品开发和产业化以及标准化方面。

⑵综合运用现有数字化公用平台，建立起能够支持智能交通发展的技术支撑体系；确定各相关部门工作内容，并进行全市范围内的普及应用；在已有的交通设施产品的基础上，开发出具有完全自主知识产权的各类交通信息采集、检测设备，车载装置、手持移动终端等，并实现批量化生产，逐步形成交通信息服务产业。

⑶继续加强对智能交通系统的建设与发展，使郑州市智能交通进入大规模服务应用期，不断扩展新的系统和功能来满足公众对智能交通系统的需求。

4 结束语

由于智能交通系统的发展日新月异，作用领域的范畴需要不断的更新。对于针对推动城市智能交通系统建设的发展所提出的一系列的设计方案应进行长期坚持不懈的探索。随着整个城市的建设，国家经济的不断发展，建设重点都会发生变化。因此，要想一次规划，终身受用是不现实的，也是不可能实现的，要全面考虑各种影响因素的综合模式还需进一步研究

另外，智能交通系统建设方案的规划相对来说还比较片面，在具体实施的过程中有一定的难度，虽然已有相应的很多城市建设可以借鉴，具体应用时难以确定。因此，还需进一步展开理论和实验研究。

[参考文献]

[1]冯晓，陈思龙.改善城市道路机动车排放污染的智能交通手段[J].交通运输工程学报，2002（2）.

[2]陈荣波.智能交通系统理论的研究与实现[D].长春市：吉林大学，2004.