基于物联网的交通(编辑修改稿)

基于物联网的交通(编辑修改稿)内容摘要：

BM 公司提出的 “智慧 地球 ” 项目得到 了 政府的肯定，被列为振兴美国经济确立领先优势的关键战略。 该项目利用传感器 、 电子标签和实时信息处理软件，把美国的铁路 、 银行 、 医疗 、 城市电 力、交通、商业零售等基础设施联系起来，其核心是利用物联网技术信息通信技术实现对美国未来的产业发展模式和结构的改变，实现政府 企业与人们交互方 式的改变，从而提高工作效率 获得较高的灵活性和较快的响应速度。 智慧地球云计算和物联网的提出是美国希望继续成为新一轮技术革命领头羊的有力证明。 第一章 绪论 4 在时间上欧盟发展物联网先于美国，其围绕物联网的技术研究与应用做了大量工作，取得了不少的成果。 目前已经覆盖整个物联网产业链，开发出了微型标签、低功耗读写器、智能物理系统等软硬件产品，并在药品防伪供应链管理，制造过程管理等方面实行了深入的应用。 2020 年 11 月，在北京召开的全球物联网会议上，欧盟专家介绍了欧盟物联网行动计划，其目的也是希望在物联网的发展上引领世界。 日本也 提出了在 2020 年前将日本建设成为一个随时随地任何物品任何人都可以接入网络的社会，并从 2020 年就开始致力于物联网的基础建设 韩国也早在 2020 年就提出了与大力发展物联网有关的 IT839 战略，在战略中涵盖了物联网基础设施建设信息产业服务等内容。 基于物联网技术交通系统的应用现状 到目前为止 ,智能交通系统 (ITS) 是 基于 物联网 交通 最广泛的应用之一。 智能交通系统的应用范围包括机场与车站旅客疏导系统 ,城市交通调度系统 ,高速公路调度系统 ,运营车辆调度管理系统 ,自动控制系统等。 智能交通系统由三大部分组成 :交通信息采集系统 ,信息处理分析系统与信息发布系统。 交通信息采集系统包括人工输入、 GPS 车载导航仪器、 GPS 导航手机、车辆通行电子信息卡、红外雷达检测器等。 信息处理分析系统含有信息服务器、专家系统、 GIS 应用系统、人工决策。 信息发布系统具有互联网、手机、车载终端、广播。 智能交通的重点内容的体系可以由一个共享平台，七个应用领域来做概括。 一个共享平台就是交通综合的信息共享平台。 七个重点领域包括公共交通、交通管理、应急指挥、电子商务、货物运输、还有包括特种车辆、危险品的运输、电子收费、公共服务。 目前世界上应用 智能交通系统最为广泛的是日本 ,其次美国、欧洲等地区。 其中在美国的应用率达到 80%以上 , 到 2020 年市场规模达到 500 亿美元。 我国在 ITS 领域的研究起步较晚 , 但随着全球范围智能交通系统研究的兴起 , 进入 20 世纪 90 年代 , 我国明显加快了对智能交通技术研究的步伐。 国家科技部于 1999 年 11 月批准成立了国家智能交通系统工程技术研究中心。 2020 年一季度 ,我国智能交通项目数量 825 个 ， 市场规模76 亿元。 其中城市智能交通市场项目数量 621 个 ， 市场规模 亿元 ,， 同比增长%， 高出 2020 年平均增长率一倍。 目前 , 北京、上海等地也已广泛使用该系统。 世博会已 经使上海市智能交通系统的总体发展水平接近发达国家中心城市的水平 ， 部分领 第一章 绪论 5 域世界领先。 第二章 基于物联网的交通系统 6 第 2 章 基于物联网的交通 系 统 物联网 交通 的基本概念 物联网的基本概念 物联网的定义就是通过射频识别装置（ RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备按照约定的协议可将任何物品与互联网连接，来进行信息 交换和通信。 以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的 一种网络。 物联网主要通过传感器、射频识别器、全球定位系统等技术来实现实时采集需要监控、连接和互动的物体或过程，包括声、光、热、力、电、化学、生物位置等各种需要信息，然后通过各类网络接入，进行物与物、物与人的泛在链接。 实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。 物联网物联就是指以计算机技术为基础 ,把各种事物相互联系起来的互联网。 但不同 的人就会有不同的看法 ,有的人认为传感网络就是物联网 ,有的认为各个实物能实现智能控制以及相互传输信息的就是互联网。 不同的说法 都有它特定的角度与看法。 在中国 ,也有相当多的通信学术界泰斗给过自己的看法 ,如邓中翰院士认为 :物联网只是把过去很多区域化的专门应用的网络和互联网再进一步渗透、连接起来 ,是很多新一代增值服务在更广泛的网络平 台上的集合。 不应将物联网仅当作 一个技术热点来看 ,因为物联网不是一个独立的网络 ,它是对现在的互联网进一步发展、泛在的一种形式。 从技术手段上来说 ,它将传感器、传感器网络及 RFID(射频识别 )等感知技术、通信网与互联网技术、智能运算技术等融为一体 , 实现全面感知、可靠传送、智能处理 , 是连接物理世界的网络 “智能化 ”、“高清”等将成为物联网的关键词。 虽然大家纵说纷纭 ,但是这些过程来看 , 物联网的提出 ,既有人们对物品信息网络化的需要 , 也有当前技术发展的推动 ,但最终还是振兴经济这个大旗使物联网得到广泛追捧。 国际电信联盟 (ITU)在 2020 年的年度报告中对物联网的内涵进行了扩展，指出信息与通信技术发展的目标已经从任何时间、任何地点连接任何人，发展到连接任何物品的阶段，万物的连接形成了物联网。 物联网技术为交通信息资源整合提供了新的可供参考的模式。 物联网技术是综合互联网技术、传感技术、射频标签、人工智能、无线数据通 信等，用于构造实现物品（商 第二章 基于物联网的交通系统 7 品）能够彼此进行“交流”的分布式计算 网络 环境，实现物品（商品）的自动识别和信息的互联与共享。 物联网概念将改变人们长期以来所形成的对于物理基础设施和 I T 基础设施建设 的 难以协调 和 不同种类 IT 基础设施资源难以整合和共享的观念和现状。 具体所示为物联网实现原理图，如下： 图 1 物联网实现原理图 物联网交通的含义与基本特征 将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子传感技术及计算机软件处理技术等有效的集成运用整个陆路、 海上、航空、管道交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的高效、便捷、安全、环保、舒适、实时、准确的综合交通运输管理系统，是一个系统工程。 目前的交通车辆调度系统中 ,依靠大量的经验策略对交通远程图像观察后制定规则 ,存在数据采集混乱 ,调度主观性强 ,调度效率低下的问题。 将物联网的思想引入到大型交通车辆调度中 ,首先 ,使用物联网中的 RFID 技术改造信息采集模块 ,配合 GPS 全球定位 技术对大型交通车辆实现自动远距离、实时的数据采集 ,保证调度策略中的数据来源的充足与准确。 在软件设计中 ,引入一种模糊函数制定车辆调 度优化的评估模型 ,解决了传统交通调度非线性强 ,无精确模型评定的缺陷。 我国汽车工业的发展和城市化进程的加快 ,汽车已经进入寻常百姓家庭 ,随之带来的城市交通问题也日益突现出来 ,交通拥挤 ,车流不畅 ,大大影响了人们的出行速度 ,进而降低了生产和工作效率。 因此 ,城市交通拥挤问题成为当今我国城市发展的重要问题。 实践证明 ,解决城市交通问题的有效方法是在现有交通基础设施的基础上 ,提高交通管理水平 ,达到从根本上解决问题的目的。 先进的交通管理系统 (ATMSAdvanced Traffic 第二章 基于物联网的交通系统 8 Management Systems)可以有效提高城市现代化交通的有效利用率和交通流量 ,减少道路的交通拥挤程度、交通事故的发生率以及由于交通拥挤、事故等造成的出行延误。 城市智能交通管理系统正是通过对 物联网 高科技、高水平的技术的应用 ,来提高交通管理系统的工作效率 ,达到改变城市交通混乱的局面的目的。 物联网交通的基本特征就是交通信息的快速传递性、智能导向性和信息的及时交互。 它的主要特征有： 第一，它是各种感知技术的广泛应用。 物联网上部署了海量的多种类型传感器，每个传感器都是一个信息源，不同类别的传感器所捕获的信息内容和信息格式不同。 传感器获得的数据 具有实时性，按一定的频率周期性的采集环境信息，不断更新数据。 第二，它是一种建立在互联网上的泛在网络。 物联网技术的重要基础和核心仍旧是互联网，通过各种有线和无线网络与互联网融合，将物体的信息实时准确地传递出去。 在物联网上的传感器定时采集的信息需要通过网络传输，由于其数量极其庞大，形成了海量信息，在传输过程中，为了保障数据的正确性和及时性，必须适应各种异构网络和协议。 第三，物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。 物联网将传感器和智能处理相结合，利用云计算、模式 识别等各种智能技术，扩充其应用领域。 从传感器获得的海量信息中分析、加工和处理出有意义的数据，以适应不同用户的不同需求，发现新的应用领域和应用模式。 物联网用于交通系统的关键技术 射频识别技术（ RFID） 射频识别（ RFID， Radio Frequency Identification），又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。 RFID 是构成物联网的关键技术之一。 RFID 的基本组成部 分包括标签（ Tag）、阅读器（ Reader）、天线（ Antenna）组成。 其中，标签由耦合元件及芯片组成，每个标签具有唯一的电子编码，附着在物体上标识目标对象；阅读器读取（有时还可以写入）标签信息的设备，可设计为手持式或固定式；天线在标签和读取器间传递射频信号。 目前， RFID 技术已经被广泛应用于物流系统、电子收费系统、安防系统、供应链系统、车辆识别系统等各个行业。 也是该交通系统中的最为关键的技术。 第二章 基于物联网的交通系统 9 车辆识别技术 车牌识别 (Vehicle License Plate Recognition， VLPR) 是通过计算机的视频及模式识别功能，对车辆拥有的唯一车牌号进行定位识别的系统技术。 该技术主要应用于停车场收费管理，交通流量控制 指标测量等交通自动化相关领域。 技术的基本步骤包括：牌照定位、 字符分割、牌照字符识别。 全球定位技术 全球定位系统（ Global Positioning System， GPS）是获取物体空间位置信息的主要应用技术，它是美国军方在 20 世 纪 70 年代研制的新一代空间卫星导航定位系统，由覆盖全球的 24 颗通信卫星组成。 GPS 具有高精度、高效率和操作简便的优点。 GPS 全球卫星定位系统由三部分组成：（ 1）空间部分 —— 卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到 4 颗以上的卫星，并能在卫星中预存导航信息；（ 2）地面控制部分—— 负责收集由卫星传回 讯息，并计算卫星星历、相对距离，大气校正等数据；（ 3）用户设备部分 —— GPS 信号接收机。 或者，中国国家自主的北斗卫星通信全球定位系统。 区域需求分析技术 该技术没有特定的标准，可根据 各地各个城市不同的交通情况事先做好调查，比如，一些大的商圈，超市，工作区域，在不同的时间点，不同的地点的交通情况，然后做一个计算机分析，或者使用分析软件进行区域需求的分析 ， 合理的分配交通运输资源。 或者在一些车站采用视频采集技术，通过安装摄像头的方式判断分析出该区域的人员流动情况和对交通资源的需求状况。 第三章 基于物联网的交通信息系统 10 第 3 章 基于物联网的交通信息 系 统 基于物联网交通信息需求及其特征 交通信息的需求分析 先进的交通信息服务系统 (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，向交通信息中心提供各地的实时交通信息； ATIS 得到这些信息并通过处理后，实时向交通参与者或者车辆提供道路交通信息、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。