智能交通嵌入式交通管理技术 - 安防知识网

东京的机动车保有量早已超过800万辆，纽约更多，可是这些城市并没有发生这样严重的堵车。显而易见，智能交通在其中占有着很大的作有。

【安防知识网】东京的机动车保有量早已超过800万辆，纽约更多，可是这些城市并没有发生这样严重的堵车。显而易见，智能交通在其中占有着很大的作有。

　　智能交通的重要性

　　日本以一个东京的繁华路口作为样本，而中国则以北京西单的一个路口作为样本。之所以这样做，是因为北京和东京地理面积相差不多，而人口都是1000多万，可以互相比较。

　　当时东京的机动车保有量大约700万辆，北京100万辆，调查结果显示，虽然东京的车流量是北京的7倍，但是其路口的通行能力却比北京高十几倍，最终结果是东京的交通情况大大好于北京。

　　为何东京道路的通行能力比北京高十几倍?最终原因在于其实施和推广了智能交通系统(ITS，Intelligent Transportation Systems)。交通信号灯可以分为三种控制模式，一种是点控式的，一种是线控式的，还有一种是面控式的。

　　所谓点控式的信号灯，就是给路口的信号灯设置好灯亮时间，顶多按照交通高峰和低谷设置几种不同的时间。而线控式的信号灯则考虑到一条线路上多个信号灯之间的配合。即按照每两个相邻路口之间的距离、一般行车的车速来设置信号灯，以保证这条路线上通行的车辆在经过多个路口时都能遇到绿灯。面控式的信号灯，则会考虑一个地区内各条线路上的信号灯彼此之间的配合。

　　上世纪八九十年代，国内即已引进过国外非常成熟的“SCOOT”智能交通系统，但是一番运行之后，却发现和中国国情不合。

　　究其原因，国外的行人非常遵守交通规则，不会随便横穿马路，因此机动车的行驶速度比较容易精确算出。而国内机动车行驶受到的干扰很多，车速忽快忽慢，信号灯难以配合。另外，国外计算车流量时以每辆机动车作为单位，而国内车流量中夹杂着大量自行车甚至行人，计算模式难以符合中国国情。

　　发展到今天，北美、欧洲和日本的很多城市现在都在开始使用“自适应面控系统”，即面控的信号灯系统模式，而我们还主要停留在点控的信号灯系统模式上，可见差距巨大。我认为，国内应当对智能交通系统的基础——中国国情下的“车流量”如何计算投入研究，至少先实现一条线上四五个路口之间信号灯配合的线控系统模式。目前，包括北京在内的国内一些城市也正在试点这种模式。

　　另外，国外一些城市现在已经尝试对每辆车安装“黑匣子”，以此确定每辆车的位置，最终通过物流网技术来调节交通拥堵。这也是智能交通系统的一个重要方向，为了缓解未来更大的交通压力，国内也应当抓紧尝试这方面的研究。

　　不管怎样，可以明确的是，应用智能交通系统是发达国家大都市缓解交通拥堵的杀手锏。

[nextpage]　　智能交通嵌入式管理技术

　　智能交通系统对产品的要求比较严格，而嵌入式系统产品的各种优势都可以非常好地符合要求。对于嵌入式一体化的智能化产品在智能交通领域内的应用已得到越来越多的人的认同。

　　在智能交通的各类管理系统中，一般都要求系统能够在无人值守的状态下24小时不间断运行，对产品工作的稳定性要求很高，更不允许出现死机的现象，嵌入式产品的工作稳定特性正好适应其在这方面的严格的要求。

　　嵌入式系统一般都是一体化形式设计的，在结构设计、功能模块设计中都充分考虑了对环境的适应能力，结构简单、元器件数量少、封闭式设计都使其比微机甚至于高档工控机的环境适应能力强得多。这一特性在智能交通管理系统中也可以得到充分的发挥。智能交通管理系统中使用的绝大部分设备都运行在室外，甚至于野外环境中，必须考虑到设备在冬季严寒、夏季酷热、南方潮湿、西北尘沙等恶劣气候和环境下能否保证正常稳定地工作，环境适应能力强将是智能交通系统设备选型工作中首先必须考虑的重要因素之一。而这正是嵌入式一体化产品的特点之一。

　　嵌入式产品处理的是数字信号，可以毫无困难地与微机控制系统实现数据通讯，而且由于往往设计为一体化的形式，从外观和功能上都相当于一个可独立工作的“器件”，独立地完成某个环节的功能，与外界的数据交换仅仅通过数据传输协议进行，因此设备独立性、可更换性、通用性都非常好，可灵活装配、更换、升级。各地智能交通系统发展状况不一，有些地区发展较快，或者在新的道路上建造新的交通管理系统，有些地区发展较慢，只能尽可能地利用已有设备或系统，争取花费最小的代价对原有的系统进行功能升级或模块添加，对嵌入式一体化产品来说，其设备的独立性使其可以很灵活地嵌入到各类管理系统中，

　　作为其中的一个功能模块，对新系统来说大大减少了整个系统的耦合性，降低了其复杂性和故障发生概率，提高了系统的稳定性和易维护性，对旧系统改造和升级中，可以尽可能地利用原有系统或设备，添加或升级其中某一个功能模块，对整个系统也只需很小的改动(如接口部分等)，从整体上大大节约了投资，增加了系统效益。

　　ITS中的车辆监控系统、车载GPS导航产品、机顶盒电子地图等许多系统都使用的是嵌入式技术。

　　电子警察就是使用嵌入式系统，在该系统中，当车辆闯红灯时，地感线圈感应到车辆信号，检测器被触发，并给嵌入式系统发出一个信号，由信号灯控制器发出“红灯”信号同时也给计算机发出另一信号，两者同时具备时，嵌入式系统给摄像机发出一个控制信号。照相机动作，拍摄违章车辆图像。车辆经过检测线圈时，嵌入式系统检测车速，同时记录闯红灯时间。由于嵌入式系统处理器运行速度高，他能满足高速处理图像数据的要求。嵌入式系统可以根据数字化后的车辆灰度图像，对车辆颜色进行提取和识别，对车牌类型进行分类，对车辆字符进行识别。车辆字符识别系统包括图像二值转换，图像差分、滤波与平滑，车牌定位与旋转，字符切割，字符识别，车牌颜色提取与识别和车牌分类等功能模块。违章车辆速度和颜色、闯红灯时间、违章车辆类型和经过识别的车牌字符等信息，由嵌入式系统以数据信号形式发送给无线接入装置。无线接入装置把这些数据传给lnternet，Internet再把这些数据传给交通管理系统数据中心。交通管理系统可以及时得到违章车辆信息，从而更好地对交通系统进行管理，更好地保证交通管理系统正常运作。

　　GPS(Global Positioning System，全球卫星定位系统)在ITS整个系统中应用较为广泛，像运输车队遥控指挥系统、最佳运行路线的调整、公交车辆的调度与管理、特种车辆实时跟踪等工程中，都用到GPS系统。GPS车辆监控系统的拓扑结构如图4所示，各移动车辆的组成与功能均相同，监控中心兼有地理信息显示部分，提供信息查询和可视化监控。中心和移动车辆都具有基本相同的通信控制器，形成系统工作的时序逻辑及数据结构。按照功能划分系统主要有3部分：定位子系统、通信子系统和监控子系统。

　　GPS车辆监控系统基于无线通信正常工作，通信子系统在中心站和各子站之间提供传输信息的必要条件。各子站配备的GPS接收机用以获取自己当前的位置、时间等信息，经差分修正后通过通信链路时向中心站发送状态和位置等信息;在中心站，系统配备的GPS接收机(基准GPS接收机)用以求解关于一定区域的差分修正信息并在指定时间发送给子站，无线接收机定时接收各子系统的位置信息，并通过通信控制器送往电子地图(监控子系统是由基于电子地图的监控软件构成)，显示各子站的运动轨迹。系统由监控软件实现对各子站的状态监控，并可利用无线通信对各子站进行调度指挥。这样就实现了对各子站的监控管理。在监控中心可以采取两种工作方式：主动查询方式和被动显示车辆信息方式，在查询方式下，子站只在查询时发送自身的数据;被动显示方式下，中心站定时接收各子站的位置及状态等相关信息。因此，此系统在ITS系统中的应用使整个交通系统的通行能力将大有提高，也减少了车辆的堵塞时间，节省了能源，减少了交通造成的污染，该系统无疑对交通系统是一个巨大贡献。