智能运输系统概论第2章

智能运输系统概论第2章第1页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论目目 录录n第第1 1章章 绪论绪论n第第2 2章章 智能运输系统的体系框架智能运输系统的体系框架n第第3 3章章 智能运输系统的理论基础智能运输系统的理论基础n第第4 4章章 交通信息采集与处理技术交通信息采集与处理技术n第第5 5章章 通信技术通信技术n第第6 6章章 车辆定位技术车辆定位技术n第第7 7章章 网络技术网络技术n第第8 8章章 数据库技术数据库技术n第第9 9章章 新技术在智能运输系统中的应用新技术在智能运输系统中的应用n第第1010章章 交通信息服务系统交通信息服务系统第2页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论第第2 2章章 智能运输系统的体系框架智能运输系统的体系框架 概述概述2.1美国智能运输系统体系框架美国智能运输系统体系框架2.2 日本智能运输系统体系框架日本智能运输系统体系框架2.3 欧洲智能运输系统体系框架欧洲智能运输系统体系框架2.4 中国智能运输系统体系框架中国智能运输系统体系框架2.5第3页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论智智能能运运输输系系统统（ITSITS）是是一一个个跨跨行行业业、跨跨部部门门、多多主主体体、由由互互相相连连通通的的多多个个应应用用系系统统组组成成的的复复杂杂大大系系统统，全全面面建建成成需需要要一一个个长长期期的的过过程程，“统统筹筹规规划划、分分步步实实施施、突出重点、全面推进突出重点、全面推进”是建设实施是建设实施ITSITS的必然选择。的必然选择。2.1 概述概述因因而而在在ITSITS建建设设中中，迫迫切切需需要要一一个个纲纲领领性性和和宏宏观观指指导导性性的的技技术术文文件件，以以保保证证ITSITS各各阶阶段段的的建建设设内内容容能能够够在在统统一一的的框框架架下下有有效效集集成成，使使得得ITSITS的的各各个个组组成成部部分分之之间间、乃乃至至不不同同地地区区的的ITSITS间能够间能够互联互通互联互通、信息共享信息共享。对对于于ITSITS体体系系框框架架逐逐步步产产生生了了迫迫切切的的需需求求，世世界界各各国国提提出出并制定了并制定了ITSITS体系框架的具体解决方案体系框架的具体解决方案。第4页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.1.1 ITS体系框架的意义与功能体系框架的意义与功能从从19931993年年开开始始，美美、日日、欧欧开开始始了了ITSITS体体系系框框架架的的研研究究工工作作，到到19991999年年为为止止这这些些国国家家都都形形成成了了各各自自的的ITSITS体系框架体系框架，对，对ITSITS的发展起到了很好的指导和促进作用。的发展起到了很好的指导和促进作用。随随后后，世世界界上上很很多多国国家家和和地地区区都都进进行行了了各各自自的的ITSITS体体系系框框架架研研究究工工作作，如如新新加加坡坡、韩韩国国、香香港港等等，并并且且在在其其指指导导下下进进行行ITSITS研究工作。研究工作。我我国国于于20002000年年也也开开始始了了中中国国ITSITS系系统统框框架架的的研研究究，并并且且于于20012001年年正正式式出出版版了了中中国国智智能能运运输输系系统统体体系系框框架架研研究究总总报报告告，来指导我国的，来指导我国的ITSITS研究工作的开展。研究工作的开展。第5页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.1.1 ITS体系框架的意义与功能体系框架的意义与功能在在研研究究开开发发智智能能运运输输系系统统的的初初级级阶阶段段，开开展展系系统统体体系系框框架架的的研研究究工工作作是是系系统统全全面面发发展展必必不不可可少少的的基基础础研研究究。它它是是发发展展智智能能运运输输系系统统的的指指导导性性框框架架，主主要要用用于于明明确确智智能能运运输输系系统统的的开开发发目目标标，为为标标准准研研究究工工作作提提供供参参考考，避避免免重重复复研研究究和和无无计计划划开开发发，便便于于研研究究成成果果的的大范围应用大范围应用和和ITSITS技术的发展以及技术的发展以及产业化产业化的实现。的实现。科科技技人人员员可可利利用用其其来来设设计计、研研制制和和管管理理ITSITS，根根据据实实际际需求提出新的需求提出新的服务功能服务功能。ITSITS体体系系框框架架为为政政府府机机关关制制定定发发展展规规划划提提供供基基本本原原则则，为为建建设设实实施施者者提提供供实实施施依依据据，为为规规划划提提供供支支持持，为为综综合合的的ITSITS项目提供基本原理。项目提供基本原理。第6页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.1.1 ITS体系框架的意义与功能体系框架的意义与功能概括起来，概括起来，ITSITS体系框架的意义体系框架的意义主要表现在以下方面：主要表现在以下方面：为为ITSITS的的发发展展提提供供宏宏观观指指导导性性和和纲纲领领性性技技术术文文件件，勾勾画画出出ITSITS的未来蓝图和总体框架；的未来蓝图和总体框架；为为ITSITS的的规规划划和和建建设设提提供供依依据据和和宏宏观观指指导导，保保证证ITSITS系系统统规规划与设计的划与设计的合理性合理性和和科学性科学性；为为实实现现ITSITS各各应应用用系系统统的的信信息息共共享享与与有有效效整整合合打打好好基基础础，为为ITSITS各各组组成成部部分分间间的的互互联联互互通通以以及及各各地地区区ITSITS的的全全面面兼兼容容提提供保证；供保证；从根本上有效保证从根本上有效保证ITSITS的的规范规范、健康健康、协调协调、可持续可持续发展；发展；为为服服务务和和设设备备制制造造提提供供一一个个开开放放的的市市场场，从从而而可可以以提提供供兼兼容容的子系统；的子系统；提提供供一一个个公公开开的的市市场场环环境境，使使设设备备制制造造商商可可以以以以较较小小的的风风险提供产品。险提供产品。第7页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.1.2 ITS体系框架的组成部分体系框架的组成部分ITSITS体体系系框框架架主主要要由由以以下下部部分分组组成成：用用户户服服务务、逻逻辑辑框框架架、物物理理框框架架、通通信信体体系系结结构构、ITSITS标标准准化化、费费用用效益评价效益评价和和实施措施实施措施。（1 1）用户服务用户服务从从用用户户的的角角度度来来描描述述ITSITS的的系系统统功功能能，对对用用户户要要求求进进一一步步细细化化。用用户户主主体体是是服服务务面面对对的的主主要要用用户户，也也是是在在某某服服务务领领域域指指定定需需求求的的承承受受主主体体；服服务务主主体体是是指指服服务务的的提提供供商商，与与用用户主体是服务与被服务的关系。户主体是服务与被服务的关系。用用户户服服务务是是ITSITS体体系系框框架架开开发发的的基基础础，用用户户服服务务需需求求是是ITSITS标准结构的标准结构的基本需求基本需求。第8页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.1.2 ITS体系框架的组成部分体系框架的组成部分（2 2）逻辑框架逻辑框架也也称称功功能能体体系系框框架架，定定义义和和确确定定为为满满足足用用户户需需求求ITSITS所所必必须须提提供供的的一一系系列列功功能能。详详细细描描述述智智能能运运输输系系统统各各个个子子系系统统的的逻逻辑辑体体系系结结构构，定定义义了了子子系系统统的的功功能能及及他他们们之之间间的的数数据据流流。通通常常以以一一系系列列功功能能领领域域的的方方式式描描述述逻逻辑辑体体系系结结构构，每每个个功功能能领领域域都都定定义义了了功功能能及及数数据据库库，数数据据库库通通过过数数据据流流与与终终端端相相联联系系。逻逻辑辑体体系系框框架架为为每每个个功功能能领领域域开开发发了了数数据据流流图图，显显示示各各功功能能是是如如何何通通过过数数据据流流相相互互联联系系在在一一起起，又又如如何与不同的何与不同的数据库数据库联系在一起，以及如何与联系在一起，以及如何与终端终端联系在一起。联系在一起。第9页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.1.2 ITS体系框架的组成部分体系框架的组成部分（3 3）物理框架物理框架是是ITSITS的的物物理理视视图图，制制定定系系统统具具体体实实施施策策略略的的基基础础，是是将将逻逻辑辑框框架架中中的的功功能能实实体体化化、模模型型化化，把把功功能能结结构构相相近近的的实实体体（物物理理模模型型）归归结结成成直直观观的的系系统统和和子子系系统统，这这些些系系统统将将由由硬件硬件或或软硬件软硬件来承载。来承载。还还需需对对服服务务端端加加以以明明确确。服服务务端端是是指指存存在在于于系系统统之之外外，但但与与系系统统有有信信息息交交互互关关系系的的实实体体，通通常常被被划划分分成成三三种种类类型型：用户型用户型、系统型系统型和和环境型环境型。子子系系统统间间及及子子系系统统与与服服务务端端间间的的信信息息传传递递关关系系由由框框架架流流表表示示，每每条条框框架架流流一一般般对对应应于于逻逻辑辑结结构构中中的的一一条条或或若若干条干条数据流数据流。第10页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.1.2 ITS体系框架的组成部分体系框架的组成部分物理框架与逻辑框架对应关系示意图物理框架与逻辑框架对应关系示意图第11页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.1.2 ITS体系框架的组成部分体系框架的组成部分（4 4）通信体系框架通信体系框架描描述述支支持持在在不不同同系系统统部部分分之之间间进进行行信信息息交交换换的的机机制制。信信息息交交换换包括两部分：包括两部分：可可以以使使数数据据从从一一个个点点传传到到另另一一个个点点的的机机制制及及从从费费用用、准准确确率率和和延延误误方面考虑的适应性；方面考虑的适应性；确确保保正正确确地地解解释释从从另另外外一一个个点点传传来来的的信信息息。通通信信体体系系框框架架也也描描述述了了用户的用户的通信需求通信需求。（5 5）标准化标准化负负责责提提出出ITSITS所所需需关关键键技技术术的的标标准准需需求求。“标标准准”是是指指已已被被认认可可的的、能够用来指导数据传输的能够用来指导数据传输的技术规定技术规定或或准则准则的文件。的文件。物物理理体体系系框框架架中中所所定定义义的的子子系系统统之之间间是是相相互互独独立立的的，为为了了确确保保子子系系统统间间的的整整合合性性，就就必必须须使使接接口口标标准准化化，推推荐荐目目前前成成熟熟的的技技术术标标准准或或提出标准需求提出标准需求。第12页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.1.2 ITS体系框架的组成部分体系框架的组成部分（6 6）费用效益分析评价费用效益分析评价 对对ITSITS项项目目实实施施进进行行效效益益分分析析评评价价是是ITSITS研研究究和和应应用用中中的的关关键键组组成成部部分分之之一一。通通过过对对项项目目的的经经济济合合理理性性、技技术术可可行行性性、经经济济效效益益、社社会会与与环环境境影影响响以以及及项项目目风风险险做做出出评评价价，为为ITSITS项项目目的的可可行行性性研研究究、方方案案比比选选、实实施施效效果果分分析析以以及及为为已已有有的的系系统统运运行行优优化化和和未未来来项目的投资项目的投资提供科学依据。提供科学依据。（7 7）实施措施及策略实施措施及策略目目前前交交通通运运输输的的组组织织管管理理部部门门众众多多，在在管管理理体体制制上上存存在在一一定定的的弊弊端端，为为了了确确保保系系统统顺顺利利实实施施，必必须须在在体体系系框框架架中中包包括括ITSITS建建设设的的组组织体系织体系和和发展策略发展策略，作为以后实施时的建议或参考。，作为以后实施时的建议或参考。第13页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.1.3 ITS体系框架的开发方法体系框架的开发方法ITSITS体体系系框框架架的的开开发发包包括括：用用户户服服务务、逻逻辑辑框框架架、物物理理框框架架、指指导导ITSITS建建设设、框框架架修修订订和和完完善善。其其对对应应关关系系如如图图所所示。示。软件开发软件开发需求分析需求分析功能设计功能设计系统设计系统设计系统实现系统实现系统维护系统维护ITSITS体系框架开发体系框架开发用户服务用户服务逻辑框架逻辑框架物理框架物理框架指导指导ITSITS建设建设框架修订和完善框架修订和完善第14页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.1.3 ITS体系框架的开发方法体系框架的开发方法ITSITS体体系系框框架架主主要要有有两两种种开开发发方方法法：面面向向过过程程和和面面向向对对象象的的方方法法。前前者者典典型型代代表表为为美美国国和和欧欧洲洲的的ITSITS体体系系框框架架，后后者者的典型代表为的典型代表为日本日本和和澳大利亚澳大利亚的的ITSITS体系框架。体系框架。面向过程面向过程的方法的方法即即结结构构化化设设计计开开发发方方法法，集集中中考考虑虑系系统统所所需需要要维维护护的的信信息息，以以信信息息处处理理过过程程为为中中心心进进行行功功能能组组合合。利利用用抽抽象象模模型型的的概概念念，按按照照系系统统内内部部信信息息传传递递、变变换换的的关关系系，以以数数据据为为中中心心，把把系系统统分分解解为为过过程程，产产生生自自上上而而下下、结结构构清清晰晰的的系系统统结结构构。主主要要使使用用数数据据流流图图、数数据据流流描描述述表表、系系统统结结构构图图、框框架架流流描描述述表表、实实体体关关系系图图等对等对ITSITS体系框架加以描述。体系框架加以描述。第15页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.1.3 ITS体系框架的开发方法体系框架的开发方法面向过程面向过程的方法的方法 明确用户和服务；明确用户和服务；明确需求；明确需求；建立需求模型；建立需求模型；建立体系框架模型。建立体系框架模型。面向对象面向对象的方法的方法实实质质是是从从系系统统的的组组成成上上来来进进行行建建模模，利利用用UMLUML建建模模语语 言言 来来 描描 述述 系系 统统 模模 型型。UMLUML（Unified Unified Modeling Modeling languagelanguage，统统一一建建模模语语言言）是是面面向向对对象象的的标标准准建建模模语语言言，可可通通过过统统一一的的语语义义和和符符号号表表示示，使使各各种种方方法法的的建建模过程和表示统一起来。模过程和表示统一起来。第16页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.1.3 ITS体系框架的开发方法体系框架的开发方法面向对象面向对象的方法的方法 同同时时考考虑虑信信息息和和功功能能，并并封封装装在在对对象象内内，通通过过信信息息隐隐蔽蔽（即即封封装装原原理理），实实现现对对象象与与外外部部的的隔隔离离；以以用用户户信信息息为为中中心心，并并将将用用户户信信息息按按用用户户归归类类，实实现现对对象象化化。主主要要使使用用对对象象模模型型图图、数数据据词词典典、动动态态模模型型图图、功能模型图功能模型图等对等对ITSITS体系框架加以描述。体系框架加以描述。基本基本过程过程：确定对象（实体）群及其之间的确定对象（实体）群及其之间的关系关系；确定对象的确定对象的功能功能；围绕数据形成围绕数据形成关联视图关联视图。第17页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.1.3 ITS体系框架的开发方法体系框架的开发方法比较方面比较方面面向过程面向过程方法方法面向对象面向对象方法方法思维方式思维方式从从功功能能任任务务的的角角度度对对ITSITS各各项项服服务务进进行行分分析析，认认为为ITSITS由由各各功功能能共共同同作用完成；作用完成；分析起来较为简单；分析起来较为简单；从从ITSITS设设计计对对象象的的角角度度分分析析，认认为为ITSITS系系统统可可由由对对象象及及其其间间关系组成；关系组成；比比较较符符合合人人们们认认知知世世界界的的习惯；习惯；更新维护更新维护当当修修改改、新新增增服服务务时时，需需要要按按照照框框架架开开发发步步骤骤重重新新进进行行一一遍遍才才做做，并要与已有内容相融合；并要与已有内容相融合；更更新新需需要要设设计计整整个个框框架架内内容容的的更更新，容易遗漏；新，容易遗漏；当当修修改改、新新增增服服务务时时，找找出出相相关关的的对对象象类类，对对其其中中的的内内容进行修改；容进行修改；更更新新时时针针对对相相关关的的对对象象类类更改相关的内容；更改相关的内容；逻辑框架逻辑框架部分建模的部分建模的简易程度简易程度主主要要通通过过数数据据流流图图表表示示逻逻辑辑功功能能元素及其关系；元素及其关系；比较简单；比较简单；需需要要建建立立对对象象模模型型和和功功能能模模型型才才可可描描述述清清楚楚逻逻辑辑功功能能元元素；素；逻辑建模相对复杂；逻辑建模相对复杂；模块化便模块化便利性利性针针对对层层次次清清晰晰的的逻逻辑辑功功能能元元素素进进行行评评价价时时，需需要要考考虑虑所所对对应应的的用用户户服务；服务；针针对对每每项项用用户户服服务务对对应应的的逻逻辑辑功功能能元元素素进进行行分分析析，分分析析量大。量大。两种两种ITSITS框架设计方法的框架设计方法的比较比较第18页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论第第2 2章章 智能运输系统的体系框架智能运输系统的体系框架美国智能运输系统体系框架美国智能运输系统体系框架2.2 概述概述2.1 日本智能运输系统体系框架日本智能运输系统体系框架2.3 欧洲智能运输系统体系框架欧洲智能运输系统体系框架2.4 中国智能运输系统体系框架中国智能运输系统体系框架2.5第19页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.2 美国智能运输系统体系框架美国智能运输系统体系框架美美国国ITSITS体体系系框框架架的的设设计计原原则则是是建建立立一一个个开开放放、公公平平、适适应应多多层层次次系系统统集集成成的的体体系系结结构构，同同时时提提出出一一个个能能为为用用户户提提供供多多种种性性能能价价格格比比选选择择，保保护护用用户户隐隐私私，并并最最大大限限度度地地增增强强互互操操作作性性和和降降低低市市场场风风险险的的系系统统架架构方案。构方案。19961996年年6 6月月建建立立国国家家级级系系统统架架构构的的最最初初版版本本。19971997年年1 1月月美美国国运运输输部部公公布布了了美美国国国国家家ITSITS体体系系框框架架第第一一版版，19981998年年9 9月月公公布布了了修修订订后后的的国国家家ITSITS体体系系框框架架（第第二二版版），19991999年年1212月月推推出出了了第第三三版版，20042004年年4 4月月1 1日日颁颁布布第第五五版版，目目前前已已经经推推出第出第七七版。版。第20页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论采采用用面面向向过过程程的的设设计计方方法法。初初版版开开发发分分为为两两个个步步骤骤，第第一一步步称称为为“思思路路竞竞争争”阶阶段段，4 4个个开开发发小小组组采采用用不不同同的的技技术术方方案案，而而且且都都有有能能力力单单独独完完成成体体系系框框架架的的开开发发，在第一步展开在第一步展开竞争竞争，增加体系框架的，增加体系框架的可接受性可接受性。19941994年年1010月月，4 4个个小小组组都都完完成成了了体体系系框框架架的的初初步步方方案案，经经过过评评审审和和比比较较，两两个个开开发发小小组组获获准准进进入入第第二二阶阶段段，由由Loral Loral Federal Federal SystemsSystems公公司司和和RockwellRockwell公公司司领领导导。第第二二步步开开始始于于19951995年年2 2月月，2 2个个开开发发小小组组不不再再是是竞竞争争关关系系，而而是是合合作作开开发发统统一一的的美美国国国国家家ITSITS体体系系框框架架（The The National ITS ArchitectureNational ITS Architecture）。）。2.2.1 开发方法与开发步骤开发方法与开发步骤第21页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.2.2 体系框架构成体系框架构成美美国国ITSITS体体系系框框架架分分为为三三个个层层次次，分分别别是是制制度度层层、运输层运输层和和通信层通信层。制制度度层层包包括括保保证证智智能能运运输输系系统统有有效效实实施施、操操作作和和维维护护所所需需要要的的机机构构、政政策策、融融资资机机制制和和流流程程，是是体体系系框框架架的的底底层层，良良好好的的制制度度支支持持和和有有效效的的决决策策是是ITSITS项项目目顺顺利利进进行行的的先决条件先决条件。运运输输层层定定义义了了运运输输服服务务的的子子系系统统、接接口口以以及及每每个个子子系系统统的基本功能和数据，是体系框架的的基本功能和数据，是体系框架的核心层核心层。通通信信层层从从整整体体上上描描述述了了ITSITS的的通通信信服服务务和和技技术术支支持持，为为各各系统之间的集成提供有效的系统之间的集成提供有效的通信保障通信保障。第22页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.2.2 体系框架构成体系框架构成美美国国ITSITS体体系系框框架架主主要要包包括括七七部部分分，分分别别是是用用户户服服务务、逻逻辑辑框框架架、物物理理框框架架、安安全全、服服务务组组件件、标标准准和和体体系系应应用用。美国美国ITSITS体系结构视图体系结构视图第23页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.2.2 体系框架构成体系框架构成1 1）用户服务（）用户服务（User ServicesUser Services）已已经经确确定定用用户户服服务务内内容容共共有有8 8个个领领域域，共共3333项项用用户户服服务务。8 8个个领领域域分分别别是是：出出行行信信息息与与交交通通管管理理、公公共共交交通通管管理理、电电子子支支付付、商商业业车车辆辆运运营营、紧紧急急事事件件管管理理、先先进进的的车车辆辆安安全系统全系统、信息管理信息管理、维护与建设管理维护与建设管理。服务领域服务领域服务名称服务名称1.1.出出行行信信息息与与 交交 通通 管管 理理（Travel Travel And And Traffic Traffic ManagementManagement）1.1 1.1 出行前出行信息服务（出行前出行信息服务（Pre-trip Travel InformationPre-trip Travel Information）1.2 1.2 途中驾驶员信息服务（途中驾驶员信息服务（En-route Driver InformationEn-route Driver Information）1.3 1.3 路径引导（路径引导（Route GuidanceRoute Guidance）1.4 1.4 路径匹配与预测（路径匹配与预测（Ride Matching And ReservationRide Matching And Reservation）1.5 1.5 出行者信息服务（出行者信息服务（Ride Matching And ReservationRide Matching And Reservation）1.6 1.6 交通控制（交通控制（Traffic ControlTraffic Control）1.7 1.7 事故管理（事故管理（Incident ManagementIncident Management）1.8 1.8 出行需求管理（出行需求管理（Travel Demand ManagementTravel Demand Management）1.9 1.9 排放监测与改善（排放监测与改善（Emissions Testing And MitigationEmissions Testing And Mitigation）1.10 1.10 公路铁路交叉口（公路铁路交叉口（Highway Rail IntersectionHighway Rail Intersection）第24页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.2.2 体系框架构成体系框架构成服务领域服务领域服务名称服务名称2 2.公共交通管理公共交通管理（Public Public Transportation Transportation ManagementManagement）2.1 2.1 公共运输管理（公共运输管理（Public Transportation ManagementPublic Transportation Management）2.2 2.2 途中换乘信息服务（途中换乘信息服务（En-route Transit InformationEn-route Transit Information）2.3 2.3 个性化公共交通（个性化公共交通（Personalized Public TransitPersonalized Public Transit）2.4 2.4 公交运行安全（公交运行安全（Public Travel SecurityPublic Travel Security）3.3.电子支付电子支付（Electronic Electronic PaymentPayment）3.1 3.1 电子收费（电子收费（Electronic Toll CollectionElectronic Toll Collection）3.2 3.2 电子票据收集（电子票据收集（Electronic Fare CollectionElectronic Fare Collection）3.3 3.3 停车费用支付停车费用支付Electronic Parking PaymentElectronic Parking Payment3.4 3.4 电电 子子 支支 付付 服服 务务 集集 成成（Electronic Electronic Payment Payment Services Services IntegrationIntegration）4.4.商业车辆运营商业车辆运营（Commercial Commercial Vehicle Vehicle OperationsOperations）4.1 4.1 商商用用车车辆辆电电子子通通关关（Commercial Commercial Vehicle Vehicle Electronic Electronic ClearanceClearance）4.2 4.2 自自 动动 化化 路路 侧侧 安安 检检（Automated Automated Roadside Roadside Safety Safety InspectionInspection）4.3 4.3 车车 载载 安安 全全 监监 控控（On-board On-board Safety Safety And And Security Security MonitoringMonitoring）4.4 4.4 商商用用车车辆辆管管理理流流程程（Commercial Commercial Vehicle Vehicle Administrative Administrative ProcessesProcesses）4.5 4.5 危危险险品品安安全全与与事事件件响响应应（Hazardous Hazardous Materials Materials Security Security And Incident ResponseAnd Incident Response）4.6 4.6 商用车辆交通信息系统（商用车辆交通信息系统（Freight MobilityFreight Mobility）第25页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.2.2 体系框架构成体系框架构成服务领域服务领域服务名称服务名称5.5.紧急事件管理紧急事件管理（Emergency Emergency ManagementManagement）5.1 5.1 紧紧急急事事件件通通知知与与个个人人安安全全（Emergency Emergency Notification Notification And And Personal SecurityPersonal Security）5.2 5.2 紧急车辆管理（紧急车辆管理（Emergency Vehicle ManagementEmergency Vehicle Management）5.3 5.3 灾害响应与疏散（灾害响应与疏散（Disaster Response And EvacuationDisaster Response And Evacuation）6.6.先进的车辆安先进的车辆安全系统全系统（Advanced Advanced Vehicle Safety Vehicle Safety SystemsSystems）6.1 6.1 纵向碰撞预防系统（纵向碰撞预防系统（Longitudinal Collision AvoidanceLongitudinal Collision Avoidance）6.2 6.2 横向碰撞预防系统（横向碰撞预防系统（Lateral Collision AvoidanceLateral Collision Avoidance）6.3 6.3 路口碰撞预防系统（路口碰撞预防系统（Intersection Collision AvoidanceIntersection Collision Avoidance）6.4 6.4 视视觉觉强强化化碰碰撞撞预预防防系系统统（Vision Vision Enhancement Enhancement For For Crash Crash AvoidanceAvoidance）6.5 6.5 安全准备（安全准备（Safety ReadinessSafety Readiness）6.6 6.6 碰撞前安全防护（碰撞前安全防护（Pre-crash Restraint DeploymentPre-crash Restraint Deployment）6.7 6.7 自动车辆驾驶（自动车辆驾驶（Automated Vehicle OperationAutomated Vehicle Operation）7.7.信息管理信息管理（Information Information ManagementManagement）7.1 7.1 归档数据管理（归档数据管理（Archived DataArchived Data）8.8.维护与建设管维护与建设管理理（Maintenance Maintenance And And Construction Construction ManagementManagement）8.1 8.1 维维 护护 和和 建建 设设 运运 营营（Maintenance Maintenance And And Construction Construction OperationsOperations）第26页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.2.2 体系框架构成体系框架构成2 2）逻辑框架（）逻辑框架（Logical ArchitectureLogical Architecture）以以面面向向过过程程开开发发方方法法为为指指导导，定定义义了了满满足足用用户户服服务务所所需的需的功能功能。逻辑框架由逻辑框架由流程定义流程定义、数据流数据流、终端终端和和数据存储数据存储组成。组成。数数据据流流图图展展示示各各功功能能之之间间信信息息共共享享的的过过程程，包包含含四四个个基基本本成成分分：数数据据流流（用用箭箭头头表表示示）、功功能能（用用圆圆圈圈表表示示）、文件文件（用直线段表示）、（用直线段表示）、外部实体外部实体（用方框表示）。（用方框表示）。美美国国国国家家ITSITS体体系系框框架架定定义义了了一一套套与与用用户户服服务务相相对对应应的的功功能能和和数数据据流流，并并用用数数据据词词典典和和说说明明对对其其进进行行详详细细描描述述。逻辑框架顶层数据流图逻辑框架顶层数据流图如图所示。如图所示。美国美国ITSITS体系框架逻辑框架顶层图体系框架逻辑框架顶层图第27页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.2.2 体系框架构成体系框架构成3 3）物理框架（）物理框架（Physical ArchitecturePhysical Architecture）物物理理框框架架将将ITSITS划划分分为为1919个个子子系系统统。鉴鉴于于各各个个子子系系统统在在应用及管理上的特性，将其划分为应用及管理上的特性，将其划分为4 4类类：u 中中心心型型子子系系统统：空空间间独独立立性性，空空间间位位置置选选择择不不受受交交通通基础设施基础设施的制约。与其他子系统联络通常依赖于的制约。与其他子系统联络通常依赖于有线通信有线通信。u 外外场场设设备备子子系系统统：通通常常需需要要进进入入路路边边的的某某些些具具体体位位置置来来安安装装或或维维护护诸诸如如检检测测器器、信信号号灯灯、可可程程控控信信息息板板等等设设施施。一一般般要要与与一一个个或或多多个个中中心心型型子子系系统统以以有有线线方方式式连连接接，同同时时还需要与通过其部署路段的还需要与通过其部署路段的车辆车辆进行进行信息交互信息交互。u 出出行行者者子子系系统统：以以旅旅行行者者或或旅旅行行服服务务业业经经营营者者为为服服务务对对象象，运运用用ITSITS有有关关功功能能实实现现对对多多式式联联运运旅旅行行（Multimodal Multimodal TravelingTraveling）的）的有效支持有效支持。第28页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.2.2 体系框架构成体系框架构成u 车车载载子子系系统统：安安装装在在车车辆辆上上。可可根根据据需需要要与与中中心心型型子子系系统统、外外场场设设备备子子系系统统及及出出行行者者子子系系统统进进行行无无线线通通信信，也可与其他也可与其他载体车辆载体车辆进行进行车辆间通信车辆间通信。每每种种类类型型的的子子系系统统通通常常共共享享通通信信单单元元。作作为为子子系系统统间间信信息息渠渠道道（Interconnect Interconnect ChannelChannel）的的一一个个构构成成部部分分，通通信信单单元元所所起起的的作作用用仅仅仅仅是是传传递递信信息息，不不参参与与智智能能运运输输系统的信息加工和处理。系统的信息加工和处理。子子系系统统间间通通过过三三种种通通信信方方式式相相互互连连接接以以便便于于数数据据和和信信息息的的交交换换，包包括括有有线线通通信信、广广域域无无线线通通信信和和短短程程无无线线通通信信。顶层物理框架如图所示。顶层物理框架如图所示。3 3）物理框架（）物理框架（Physical ArchitecturePhysical Architecture）第29页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.2.2 体系框架构成体系框架构成美国美国ITSITS顶层物理框架示意图顶层物理框架示意图第30页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.2.2 体系框架构成体系框架构成系系统统不不应应对对操操作作者者和和使使用用者者造造成成损损害害，例例如如ITSITS中中最最常常见见的的信信息息服服务务，就就需需要要保保证证不不能能提提供供不不确确定定的的信信息息或或错错误误的信息，防止使用者的利益受损。的信息，防止使用者的利益受损。还还要要保保障障系系统统自自身身的的安安全全，包包括括数数据据安安全全、设设备备安安全全、供电供电安全等。安全等。4 4）安全（）安全（SecuritySecurity）完完成成特特定定服服务务的的物物理理框框架架中中多多个个组组成成部部分分的的集集成成，例例如如交交通通控控制制服服务务包包。服服务务包包将将不不同同的的子子系系统统、设设备备包包、终终端端、信息流信息流等组合到一起，提供等组合到一起，提供特定的服务特定的服务。5 5）服务包（）服务包（Service PackagesService Packages）第31页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.2.2 体系框架构成体系框架构成为为了了协协助助工工程程人人员员选选择择与与其其计计划划进进行行部部署署的的ITSITS服服务务最最相相关关的的ITSITS标标准准，需需对对标标准准进进行行分分类类，分分成成的的类类别别被被称称为为应用领域应用领域。由由于于每每个个应应用用程程序序区区域域地地址址对对应应一一个个接接口口类类型型，工工程程人员经常是组合多个应用程序来提供一个人员经常是组合多个应用程序来提供一个ITSITS服务。服务。6 6）应用领域（）应用领域（Application AreasApplication Areas）每每个个服服务务包包都都有有各各自自的的理理论论支支持持，对对每每个个组组件件如如何何提提供供服务进行描述。服务进行描述。5 5）服务包（）服务包（Service PackagesService Packages）第32页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论第第2 2章章 智能运输系统的体系框架智能运输系统的体系框架美国智能运输系统体系框架美国智能运输系统体系框架2.2 概述概述2.1 日本智能运输系统体系框架日本智能运输系统体系框架2.3 欧洲智能运输系统体系框架欧洲智能运输系统体系框架2.4 中国智能运输系统体系框架中国智能运输系统体系框架2.5第33页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.3 日本智能运输系统体系框架日本智能运输系统体系框架日日 本本 于于 19981998年年 1 1月月 着着 手手 开开 发发 国国 家家 ITSITS体体 系系 框框 架架（National National System System Architecture Architecture for for ITSITS），并并于于19991999年年1111月完成。月完成。研研究究主主张张：高高效效地地发发展展一一个个完完整整的的智智能能运运输输系系统统，保保证证各各子子系系统统之之间间协协同同工工作作，并并通通过过系系统统之之间间的的协协调调统统一一，方方便便系系统统的的扩扩展展，同同时时帮帮助助发发展展国国家家ITSITS标标准准和和国国际际ITSITS标标准准。最最大大的的特特点点是是强强调调ITSITS信信息息的的交交互互和和共共享享，整整个个ITSITS建建设是设是社会信息化社会信息化（e-Japane-Japan）的一部分。）的一部分。第34页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论日日本本采采用用面面向向对对象象的的方方法法来来建建立立ITSITS体体系系的的逻逻辑辑框框架架与与物物理理框框架架，通通过过对对ITSITS的的抽抽象象，建建立立信信息息模模型型描描述述ITSITS涉涉及及的的各各对对象象间间的的信信息息关关系系（如如继继承承等等关关系系），通通过过建建立立控制模型控制模型实现各项用户服务。实现各项用户服务。2.3.1 开发方法与开发步骤开发方法与开发步骤 日日本本在在进进行行智智能能运运输输系系统统（ITSITS）体体系系框框架架开开发发的的过程中，主要遵循以下过程中，主要遵循以下四个步骤四个步骤：定义定义用户服务用户服务 建立建立逻辑框架逻辑框架 建立建立物理框架物理框架 系统系统标准化标准化第35页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.3.2 体系框架构成体系框架构成在在最最新新的的框框架架中中，共共9 9个个开开发发领领域域，划划分分出出2121项项用用户户服服务务，5656项特定用户服务项特定用户服务，172172项子服务项子服务。开开发发领领域域：先先进进的的导导航航系系统统、电电子子收收费费系系统统、辅辅助助安安全全驾驾驶驶、交交通通管管理理优优化化、提提高高道道路路管管理理效效率率、公公交交支支持持、提高商用车辆运营效率提高商用车辆运营效率、行人支持行人支持、应急车辆运行支持应急车辆运行支持。1 1）用户服务）用户服务开发领域开发领域用户服务用户服务1.1.先进的导航系统先进的导航系统1.1 1.1 路线导航信息提供路线导航信息提供1.2 1.2 目的地信息提供目的地信息提供2.2.电子收费系统电子收费系统2.1 2.1 电子自动收费电子自动收费3.3.辅助安全驾驶辅助安全驾驶3.1 3.1 驾驶与道路信息提供驾驶与道路信息提供3.2 3.2 危险预警危险预警第36页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.3.2 体系框架构成体系框架构成 开发领域开发领域 用户服务用户服务3.3.辅助安全驾驶辅助安全驾驶3.3 3.3 辅助驾驶辅助驾驶3.4 3.4 自动化高速公路系统自动化高速公路系统4.4.交通管理优化交通管理优化4.1 4.1 交通流优化交通流优化4.2 4.2 交通事故管制信息提供交通事故管制信息提供5.5.提高道路管理效率提高道路管理效率5.1 5.1 维护管理水平提高维护管理水平提高5.2 5.2 特许商用车辆管理特许商用车辆管理5.3 5.3 道路危险信息提供道路危险信息提供6.6.公交支持公交支持6.1 6.1 公共交通信息提供公共交通信息提供6.2 6.2 公交运行与运行管理支持公交运行与运行管理支持7.7.提高商用车辆运营效率提高商用车辆运营效率7.1 7.1 商用车辆运行管理商用车辆运行管理7.2 7.2 商用车辆自动跟车行驶商用车辆自动跟车行驶8.8.行人支持行人支持8.1 8.1 人行道线路引导人行道线路引导8.2 8.2 车辆行人事故预防车辆行人事故预防9.9.应急车辆运行支持应急车辆运行支持9.1 9.1 应急车辆运行支持应急车辆运行支持9.2 9.2 应急车辆诱导与紧急救援支持应急车辆诱导与紧急救援支持9.3 9.3 先进信息与通信系统先进信息与通信系统第37页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.3.2 体系框架构成体系框架构成建建立立详详细细的的对对象象模模型型，包包括括整整体体模模型型（针针对对整整体体ITSITS或或者者几几个个服服务务领领域域共共有有的的内内容容而而言言）、详详细细模模型型（针针对对单单个个服服务务而而言言），其其中中分分别别从从总总体体和和动动态态两两个个视视角角进进行行分分析析，给出对应于整体模型和详细模型的给出对应于整体模型和详细模型的核心模型核心模型、细节模型细节模型。核核心心模模型型（总总体体）给给出出服服务务中中涉涉及及的的对对象象类类间间的的关关系系，细细节节模模型型（总总体体）针针对对核核心心模模型型中中对对象象类类分分别别进进行行详详细细分分析析，给给出出每每种种对对象象类类的的对对象象间间属属性性的的继继承承等等关关系系。细细节节模模型型是对核心模型中对象类的深化。是对核心模型中对象类的深化。核核心心模模型型（动动态态）建建立立有有动动态态信信息息需需求求的的对对象象类类间间的的信信息息交交互互模模型型，细细节节模模型型（动动态态）是是针针对对核核心心模模型型（动动态态）中对象类的深化。中对象类的深化。2 2）逻辑框架）逻辑框架第38页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.3.2 体系框架构成体系框架构成3 3）物理框架）物理框架包包括括：高高层层子子系系统统、子子系系统统、底底层层子子系系统统、单单个个独独立立的的物理模型物理模型、整体物理模型整体物理模型以及以及框架流框架流。高高层层子子系系统统以以领领域域为为划划分分标标准准；底底层层子子系系统统以以逻逻辑辑框框架架中中的的控控制制模模型型为为基基础础，针针对对每每一一个个控控制制模模块块给给出出一一个个独独立立的的底底层层子子系系统统。通通过过方方法法选选择择表表完完成成ITSITS体体系系框框架架中中172172项项子子服服务务所所对对应应的的逻逻辑辑功功能能并并实实现现领领域域的的匹匹配配，即即完完成成底底层层子子系系统统在在高高层层子子系系统统中中的的定定位位。物物理理模模型型是是针针对对用用户户服服务提出的，由务提出的，由底层子系统底层子系统为基本单位组合而成。为基本单位组合而成。高高层层子子系系统统和和框框架架流流一一起起组组合合成成整整体体物物理理模模型型，底底层层子系统子系统和和框架流框架流一起组合成一起组合成单个独立单个独立的物理模型。的物理模型。第39页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论第第2 2章章 智能运输系统的体系框架智能运输系统的体系框架美国智能运输系统体系框架美国智能运输系统体系框架2.2 概述概述2.1 日本智能运输系统体系框架日本智能运输系统体系框架2.3 欧洲智能运输系统体系框架欧洲智能运输系统体系框架2.4 中国智能运输系统体系框架中国智能运输系统体系框架2.5第40页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.4 欧洲智能运输系统体系框架欧洲智能运输系统体系框架欧欧盟盟于于19981998年年4 4月月开开始始代代号号为为KARENKAREN（Keystone Keystone Architecture Architecture Required Required for for European European NetworksNetworks，简简称称KARENKAREN）的的项项目目，奠奠定定了了开开发发欧欧盟盟ITSITS体体系系框框架架的的基基础。础。19991999年年8 8月月和和1010月月，先先后后完完成成了了逻逻辑辑框框架架和和物物理理框框架架，此此后后陆陆续续补补充充完完善善其其他他部部分分的的内内容容，形形成成了了欧欧盟盟整整体体的的ITSITS框架框架。与与包包罗罗万万象象、内内容容覆覆盖盖全全面面的的美美国国ITSITS体体系系框框架架相相比比，欧欧盟盟ITSITS体体系系框框架架在在内内容容上上选选取取典典型型系系统统进进行行详详细细分分析析，并非以并非以“全全”为目的。为目的。第41页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.4.1 开发方法与开发步骤开发方法与开发步骤采用了采用了面向过程面向过程的开发方法，遵循以下的开发方法，遵循以下步骤步骤：建立建立ITSITS系统系统用户需求用户需求 模型模型开发开发 系统接口系统接口开发开发 逻辑框架逻辑框架开发开发 物理框架物理框架开发开发 通信体系框架通信体系框架开发开发 组织体系框架组织体系框架开发开发 实施策略实施策略研究和研究和费用效益费用效益研究研究 风险分析风险分析第42页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.4.2 体系框架构成体系框架构成覆盖覆盖框架体系结构框架体系结构和最终和最终ITSITS运行效果运行效果的不同方面：的不同方面：对对框框架架体体系系结结构构的的需需求求：必必须须独独立立于于目目前前的的其其它它技技术术，以以便便适适应应未未来来的的技技术术发发展展；必必须须从从全全欧欧洲洲的的角角度度出出发发而而不不应应局局限限于于一一个个组组织织或或一一个个地地区区；必必须须便便于于标标准准系系统统的的建建立立，适适用用于于各各种种服服务务商商的的服服务务和和制制造造商商的的设备。设备。1 1）用户需求）用户需求与与美美国国相相似似，主主要要由由用用户户需需求求、逻逻辑辑体体系系结结构构、物理体系结构物理体系结构、通信体系结通信体系结构和构和标准标准五部分组成。五部分组成。第43页，共67页。智能运输系统概论智能运输系统概论2.4.2 体系框架构成体系框架构成对对ITSITS设设施施和和服服务务的的兼兼容容性性、质质量量以以及及安安全全性性的的需需求求：信信息息、设设备备和和基基础础设设施施的的兼兼容容性