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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流物联网技术在城市交通管理中的优化应用模式研究【精品文档】第 17 页物联网技术在城市交通管理中的优化应用模式研究第一章 绪论1.1 研究背景和意义网络深刻改变了人们的生活和生产方式，尤其进入21世纪以来随着感知识别技术的快速发展，信息从传统的人工合成的单通道模式转变为人工生成和自动生成的双通道模式。以传感器和智能识别终端为代表的信息自动生成设备可以实时准确的开展对物理世界的感知、测量和监控。目前世界上大约有50亿个具有通信能力的微处理器和微控制器，且这个数字还在不断的上升中。同时互联网的触角（网络终端和接入技术）不断延伸，深入到人们生产、生活的各个方面，
2、各种联网终端层出不穷，互联网随身化、便携化趋势进一步明显。近年来，全国道路交通管理部门综合应用智能交通技术、交通工程技术、在交通指挥中心应用、交通管理业务信息化和高科技装备配置等方面取得了长足的进步。一是交通指挥中心在全国各城市基本普及，智能化程度越来越高；二是交通管理主要业务流程已经实现信息化，建成了全国机动车和驾驶人资源库，运行了机动车登记、驾驶证管理等11个业务应用和查询系统；三是酒精检测器、测速仪、闯红灯记录仪、公路监控设备等高科技设备大规模应用，区域性公路监测和管控平台初步建成，对降低事故、保障交通安全起着重要的积极作用。尽管如此，从总体情况看，我国交通管理智能化水平仍然不高。一是交
3、通指挥中心的智能化水平不高。主要表现存道路交通信息采集手段单一、覆盖范围小，交通信息服务与发布的载体缺少多元化。二是交通管理业务信息化水平不高。主要表现在车辆牌证和驾驶证件的电子识别、防伪、防盗等缺乏信息化管理，现场违法信息的采集、录入等缺少技术手段，非现场违法信息告知途径单一，未实现自动电子支付罚款。三是科技装备智能化水平不高。主要表现在装备的管理和应用，缺少对科技装备的自动识别、检测、定位和档案管理。四是交通事故预防不够智能化。主要表现在缺少安全辅助驾驶系统，不能自动控制安全车速和车距，不能主动向车辆发送警告信息或危险信息。交通管理智能化水平迫切需要提高，而物联网的出现为实现这一目标提供了
4、契机。物联网技术可以夯实交通管理科技基础，伞面提升交通管理智能化水平。第一，物联网技术可以促进交通指挥中心功能完善。一方面，物联网技术可以丰富指挥中心信息采集手段，扩大交通信息采集的范围；另一方面，物联网技术可以使指挥中心信息发布载体呈现多元化。第二，物联网技术可以提高交通管理业务信息化水平。利用物联网技术，可实现电子识别、防伪、防盗等信息化管理功能，可将车辆、驾驶人现场违法信息自动录入到违法信息管理系统中，可将非现场违法信息在第一时间告知违法者，可实现自动电子支付罚款。第三，物联网技术可以增加交通管理科技装备的技术含量。利用物联网技术，可实现对科技装备的自动识别、检测、定位和档案管理。第四，
5、物联网技术可改变交通事故预防方式，变被动预防为主动预防。利用物联网技术，可实现安全辅助驾驶，自动控制安全车速和车距，主动向车辆发送警告信息或危险信息。1.2 研究方法、思路与目标1.2.1 研究目标本篇论文的研究目标主要有（1）物联网技术目前尚不成熟，我们通过系统的分析其在城市交通管理中的应用可以使物联网技术更加成熟，进一步明确物联网技术的应用领域及应用范围，从而形成系统性的研究理论；（2）提高交通管理效率是城市交通管理中的一个最重要的研究课题。所以通过分析物联网技术的崭新应用可以进一步改善城市交通管理，提高交通管理效率。这就需要我们结合交通管理的方方面面，探讨物联网技术的应用可能性及对交通管
6、理效率的提升促进作用；（3）信息社会里我们急切的需要应用信息技术改善生活的方方面面，改善生活中的不合理或不足的地方，物联网技术的应用提高了社会的信息化程度，为我们的未来生活提供了一个重要平台，将更加方便人们的生活；（4）形成系统的研究理论，包括通过整理资料归纳出物联网技术在城市交通管理中的应用现状，探讨有可能进行进一步优化的领域，总结优化的模式在实际中的应用可能性；（5）在研究过程中切实提高自己的理论研究水平，通过搜集物联网技术的资料，并将其加入自己的研究中，深化对该技术的理解和认识，锻炼自己的独立思考能力和归纳总结水平。1.2.2 研究方法本文的主要研究方法是探索性研究法，通过大量的搜集国内
7、外有关物联网技术在城市交通管理中的应用案例，归纳总结出一定的应用模式，并进行分析，以探索、创造新知识，即探讨城市交通管理中有可能进行进一步优化的领域，形成系统的理论。对于目前所有的应用模式，我们按一定的大类进行分析和描述，以求尽可能的展示一个明确清晰的应用模式。毕竟我们所有的优化模式只是理论中的叙述，其实际效果有待检验，所以我们理论上描述时将尽可能的运用经验总结法，以保证我们的研究成果有最大的现实意义。由于我们是将物联网技术联系到城市交通管理中进行分析，因此我们的研究涉及到了多学科的融合与贯通，我们既要分析物联网技术的应用特点并掌握城市交通管理的内容，又要对俩者的结合有个切入点进行把握。这样我
8、们的分析方法便集中在从物联网的技术特点出发探讨可能的优化应用模式。1.2.3 研究思路通过研读国内外相关文献和专著，学习物联网技术的内涵与应用；通过对国内外有关城市交通管理理论的学习和分析，尤其是物联网技术应用在城市交通管理中，了解目前研究现状和趋势；将城市交通管理的内容细化，从细化的分类中具体论述，讲述了一些具体的应用技术案例，为深刻研究物联网技术在城市交通管理的优化应用打下基础；同时最后也展望了未来物联网技术对交通管理领域所能做出的深刻巨大改变。用图来表示如下：图一第二章 物联网技术和城市交通管理发展简介2.1 物联网技术简介一方面是物理世界的联网需求，另一方面是信息世界的扩展需求。来自这
9、俩方面的需求催生了一类新型网络物联网，英文翻译是Internet of Things.物联网最初被描述成物品通过射频识别等信息传感设备与互联网联结起来，实现智能化识别和管理。其核心在于物与物之间广泛而普遍的互联。所以物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有最重要的三个特征：普遍对象设备化、自治终端互联化、普适服务智能化。2010年，我国的政府工作报告所附的注释中对物联网有如下说明：物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。相对
10、于已有的各种通信和服务网络，物联网技术和应用层面具有以下几个特点：1）感知识别普适化。作为物联网的末梢，自动识别和传感网技术近些年来发展迅猛，应用广泛，仔细观察就会发现人们的衣食住行都能折射出感知识别技术的发展。无所不在的感知与识别将物理世界信息化，对传统上分离的物理世界和信息世界实现高度融合。2）易构设备互联化。尽管硬件和软件平台千差万别，各种异构设备即不同型号和类别的RFID标签、传感器、手机和笔记本电脑等利用无线通信模块和标准通信协议，构建成自组织网络，在此基础上运行不同协议的异构网络之间通过网关互联互通，实现网络间信息共享及融合。3）联网终端规模化。物联网时代的一个重要特征是物品触网，
11、每一件物品均具有通信功能，成为网络终端，未来据预测联网终端的规模有望突破百亿大关。4）管理调控智能化。物联网将大规模数据高效、可靠的组织起来，为上层行业应用提供智能的平台，数据存储、组织及检索成为行业应用的重要基础设施。与此同时各种决策手段包括运筹学理论、机器学习、数据挖掘、专家系统等广泛应用于各行各业。5）应用服务链条化。链条化是物联网应用的重要特点。以工业生产为例物联网技术覆盖从原材料引进、生产调度、节能减排、仓储物流、到产品销售、售后服务等各个环节，成为提高企业整体信息化程度的有效途径，更进一步，物联网技术在一个行业的应用也将带动相关上下游产业，最终服务于整个产业链。6）经济发展跨越化。
12、经历过2008年金融危机的冲击越来越多的人认识到转变发展方式、调整经济结构的重要性，国民经济必须从劳动密集型向知识密集型转变，从资源浪费型向环境友好型转变。在这样的大背景下物联网技术有望成为引领经济跨越化发展的重要动力。2.2 城市交通管理的技术架构分析我们知道交通管理的主要内容就是对交通实施人为的控制。所以要想实现有效的交通智能管理控制，首先必须要对交通的实时状况进行准确、及时、有效的监控；其次，要对交通的信号的发出、传递、作用进行有效的控制；要对交通进行科学有效的组织优化和仿真，以获得科学的数据，建立起大型的数据库系统储存这些数据，并要对数据进行综合分析，提供有效的信息对交通有所帮助。所以
13、我们将主要的智能交通管理系统归纳为如下：交通综合监测系统、交通信号控制系统、实时交通信息服务与诱导系统、交通数据仿真分析与预报系统等四大系统。以下我们主要介绍这几种系统。2.2.1 交通综合监测系统由交通视频监控系统、交通流检测系统、交通违法监测系统组成。实现对快速路、主干路、主要路口交通状况的视频监控、事件检测、全程录像，实时掌握道路交通运行状况，为交通指挥调度、事故现场、突发事件的快速反应处置和社会化信息服务提供图像信息资源。这种系统的设施主要由五部分组成：传感检测设施；信号控制机；信息传输设施；信息中心、管理中心或控制中心计算机软硬件；信息显示终端设施。这五部分在整个系统的作用是：传感检
14、测设施主要是获取外界环境变化的信息，即交通状况变化的信息；信号控制机接受传感检测设施传来的信息，并将信息转到中心计算机；中心计算机软件判断信息传输设施传来的外界信息，并作出相应的反应，这反应指令再通过信息传输设施传输给信息显示设施；信息显示终端设施则显示计算机的输出和图像，语音和文字信息，或按计算机发出的操作指令改变信号灯的灯色、可变情报标志牌上的显示内容、控制车辆自动刹车、降速和避让。2.2.2 交通信号控制系统在道路上用来传送具有法定意义指挥交通流通行或停止的光声手势等都是交通信号。灯光信号通过交通信号灯的灯色来指挥交通；手势信号则是由交通管理人员通过法定的手臂动作姿势或指挥棒的指向来指挥
15、交通。手势信号仅在交通信号灯出现故障时或在无交通信号灯的地方使用。交通信号是在道路空间上无法实现分离原则的地方，主要是在平面交叉口上用来在实践上给交通流分配通行权的一种交通指挥措施。交通信号灯用轮流显示不同的灯色来指挥交通的通行或停止。我们有俩种交通信号控制系统分类方法：按照控制范围分类为单个交叉口的交通控制、干道交叉口信号协调控制、区域交通信号控制系统。单个交叉口的交通控制信号只按照该交叉口的交通情况独立运行，不与其临近交叉口的控制信号有任何联系的，称为单个交叉口交通控制，也称为单点信号控制，俗称点控制。这是交叉口交通信号控制的最基本形式。干道交叉口信号协调控制是把干道上若干连续交叉口的交通
16、信号通过一定的方式联结起来，同时对各交叉口的设计一种相互协调的配时方案，各交叉口的信号灯按此协调方案联合运行，使车辆通过这些交叉口时不至于经常遇上红灯；区域交通信号控制系统是以某个区域所有信号控制交叉口作为协调控制对象，称为区域交通信号控制系统，俗称面控制，所有的这个面内的交通都要受到交通控制中心的集中控制，对于较大区域可以分级控制。另一种是按照控制方法分类为定时控制、感应控制。前者是交叉口交通信号控制机均按事先设定的配时方案运行，也称定周期控制。一天只用一个配时方案的称为单段式定时控制；一天按照不同时段的交通量采用几个配时方案的称为多段式定时控制。后者是在交叉口进口道上设置车辆检测器，信号灯
17、配时方案由计算机或智能化信号控制机计算，可随检测器检测到的车流信息而随时改变的一种控制方式。感应控制的基本方式是单个交叉口的感应控制。单点感应控制随检测器设置方式的不同可分为半感应控制和全感应控制，分别是只在交叉口部分进口道上设置检测器的感应控制和在交叉口全部进口道上都设置检测器的感应控制。总的来说主要有八个内容：绿灯间隔时间、信号周期、右转相位与红灯准许右转、关于左转（主要有左转相位和禁左）、自适应控制、干路协调控制、微观仿真工具的应用。2.2.3 实时交通信息服务与诱导系统在交通综合信息采集、处理和分析的基础上，建立交通管理信息服务与诱导系统。通过交通实时信息诱导显示屏、车载导航、媒体播报
18、等形式对外发布信息。实时的交通信息服务是智能交通系统最重要的应用之一，能够为驾驶员提供实时的信息例如交通线路、交通事故、安全提示、天气情况以及前方道路修整工程等。2.2.4 交通指挥与调度系统以交通指挥调度应用为核心，在地理信息系统的基础平台上，综合集成勤务指挥、交通控制、应急保障、数据服务等各应用系统的信息和功能，实现全市交通指挥调度的智能化、可视化、扁平化，提高在常态交通下的道路管控能力以及应急事件状态下的快速处置、协调联动能力。有时这种系统甚至可以作为管理人员的业绩考核之用。下面是这个系统的基本功能图：基于交通时间的指挥调度系统 预案编辑 工作人员考核评价 准动态信息维护管理 交通事件决
19、策与应急分析处理 交通事件管理 交通实时状态监控 交通设备监控管理 地理信息平台 交通勤务管理 交通设备管理 交通秩序管理 交通事件应急指挥 事前决策 事后决策分析 监控当日警力分布监控交通流量 监控信号灯 监控交通事故 监控诱导大屏 视频监控 图二2.2.5 交通数据仿真分析与预报系统我们在这里将交通数据仿真分析与预报系统分解为科学交通组织优化与仿真系统、交通数据综合分析系统、交通信息数据预测与预报系统三大部分。科学交通组织优化与仿真系统是建立交通仿真模型，通过交通流数据分析与仿真，建立科学交通组织优化与仿真系统。再现交通流在时间和空间的变化规律，实现对拥堵路口、路段及整体路网的科学交通组织
20、优化渠化设计和量化评估分析。形成基于路网的宏观交通仿真平台。交通数据综合分析系统和预测预报系统是指依托交通管理数据中心，整合交通管理动、静态基础信息资源，进行深层次分析和挖掘。建立包括交通拥堵、交通事故、交通执法以及警力投入与投向统计等精确分析与预警工作机制。运用交通仿真系统得到的数据可以进行分析预测，为交通诱导等提供实时高效准确的数据，从而实现交通管理方式方法的优化。2.3 物联网技术在城市交通管理中的应用概述从物联网技术的特征我们可以看到物联网技术在城市交通管理中应用具有很大的可行性。这是因为：1）物联网技术的发展为城市交通管理提供了更透彻的感知。道路基础设施中的传感器和车载传感设备能够实
21、时监控交通流量和车辆状态信息，监测数据通过泛在移动通信网络传送至管理中心；2）物联网技术为城市交通管理提供了更全面的互联互通。遍布于道路基础设施和车辆中的无线和有线通信技术的有机整合为移动用户提供了泛在的网络服务，使人们在旅途中能够获得实时的道路和周边环境咨询，甚至收看在线电视节目；3）物联网技术为城市交通管理提供了更深入的智能化，智能化的交通管理和调度机制能够充分发挥道路设施的效能，最大化交通网络流量并提高安全性，优化出行体验。以信息技术应用为代表的物联网技术在城市交通管理中的应用不仅是可行的，而且是大有广阔前景的，这是因为首先信息系统与物理系统是融合的，而不是分立、分割和分别运行的，信息虚
22、拟世界与物理实体世界是联通的，互反馈的，人类完全获得了通过“虚拟世界”来全面感知并智慧(理智)地操控物理世界的能力，从而也使人类开始创造出了一个支撑其与自然和谐共处并可持续繁荣昌盛地创造财富的新体系。首先要完善城市交通管理设施的投资、建设和维护机制，使得物联网在交通管理中的优化应用设施投资有资金来源保证。建立健全交通管理信息系统，为以后的信息准确收集提供应有保证。要逐步提高城市交通管理设施的智能化程度，随着大城市高速公路初步形成网络。并与城市内部道路网络连成一体，对城市交通管理的时效性也提出了更高的要求。与之相适应的，大城市交通管理的智能程度也不断提高。其次要扩大智能交通管理系统的使用范围。利
23、用智能交通管理系统采集到的各种道路交通及各种服务信息，经过交通管理中心集中处理后传送到公路交通系统的各个用户，出行者可以进行实时的交通方式和交通路线的选择；交通管理部门可以自动进行交通疏导、控制和事故处理；运输部门可以随时掌握所属车辆的动态情况，进行合理调度。这样，路网上的交通经常处于最佳状态，能够改善交通拥挤，最大限度地提高路网的通行能力及机动性、安全性和生产效率。第三章 物联网技术在城市交通管理中的应用3.1 基于RFID技术的电子车牌系统的应用3.1.1 基本概念 RFID(Radio Frequency Identification的简称)，即射频识别，俗称电子标签。RFID射频识别是
24、一种非接触式的自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签，操作快捷方便。RFID是一种简单的无线系统，只有两个基本器件，该系统用于控制、检测和跟踪物体。系统由一个询问器（或阅读器）和很多应答器（或标签）组成。它利用无线射频方式在阅读器和射频卡之间进行非接触双向传输数据，已达到目标识别和数据交换的目的。最基本的RF系统由三部分组成：1、标签（Tag，即射频卡）：由耦合元件及芯片组成，标签含有内置天线，用于和射频天线间进行通信。2、阅读器：读取（在读写卡中还可以写入）标签信息的设备。3、
25、天线：在标签和读取器间传递射频信号。RFID技术在车辆交通管理上有重要的应用，如在车辆交通安全方面，世博会主办方将采用RFID技术的驾车安全管理系统，这套系统具有车辆和驾驶员电子证件双卡配对、过车自动检测、图像触发抓拍、车牌图像智能识别、自动放行、黑名单布控及即时报警等功能，为世博会区域车驾安全提供坚实保障。那么什么是智能电子车牌呢？智能电子车牌是将普通车牌与RFID技术相结合形成的一种新型电子车牌。一个智能电子车牌由普通车牌和电子车牌组成。电子车牌实际上是一个无线识别的电子标签。电子车牌中存储了经过加密处理的车辆数据。其数据只能由经过授权的无线识别器读取。同时在各交通干道架设监测基站（监测基
26、站由摄像机、射频读卡器和数据处理系统三部分构成），监测基站通过GPRS与中心服务器相连，通过WLAN与警用PDA相连。执法人员携带PDA，站在监测基站前方，车辆经过监测基站，摄像机会拍摄车辆的物理车牌，经监测基站图像识别系统处理后，得到物理车牌的车牌号码；与此同时，射频读卡器读取电子车牌中加密的车辆信息，经监测基站解密后，得到电子车牌的车牌号码。由于经过硬件设计、软件设计、数据加密后的电子车牌是不可能被仿制的，且每辆车只配备一个，如果是假套牌车辆，则物理车牌的车牌号码必然没有与之相对应的电子车牌的车牌号码，监测基站立即将物理车牌的车牌通过WLAN发送到前方的交警的PDA上，提示交警进行拦截。类
27、似的原理，智能车牌系统也可同时完成对黑名单车辆、非法营运车辆的识别。3.1.2 智能电子车牌系统构成（1）智能电子车牌：智能电子车牌是一种有源电子射频卡，它采用低功率集成线路，符合尺寸小、低功率性能设计，工作电流低。其超低功率的设计，使智能电子车牌在不影响传送距离的情况下，电池寿命长。（2）监测基站：a. 固定监测基站 固定监测基站由智能车牌识别器和天线组成。识别器采用高密度，成本低，体积小的设计，适用于各种射频识别方案，也可以进行各式网络布局。其天线为全向型设计，可对目标进行全方位识别与追踪。用户可根据实际需要，调整读写器的识别距离，以使识别范围更加精确。b. 移动监测基站移动监测基站是一个
28、识别只能车牌的移动迷你读写器，由有源RFID微型移动读写器及内置微型天线组成，其功耗低，体积小，通过USB接口可直接与PDA、笔记本或智能手机连接，完成对高速移动物品的快速识别、并生成时间记录。（3）车辆识别系统：安装在基站上，采集经过车辆车牌号码等信息，并进行数据分析，判断出假牌套牌、违章、非法营运等有问题车辆。（4）图像识别处理系统：安装在基站（AID GEEF）上，对摄像机采集到的车牌及营运标识进行图像处理，识别出车牌号码和营运信息。（5）指挥中心管理系统：安装在指挥中心更新基站中的黑名单；接收基站上传有问题车辆及经过车辆的信息；监测基站运行是否正常；对基站运行进行远程控制；对基站上传数
29、据进行数据分析，输出分析报表，供决策使用。（6）中心数据交换服务器：数据中转服务器，安装在指挥中心，连接指挥中心的软件系统与基站，进行数据交换。（7）智能电子车牌管理系统：安装在车管所，与公安部车辆信息系统、GEEF指挥中心系统相连，对电子车牌进行注册、初始化及年检管理。（8）PKI/CA认证系统：为合法用户签发数字证书和对签发的合法数字证书进行认证，保障系统的安全。3.1.3 智能电子车牌在交通管理中的应用 智能电子车牌技术在城市交通管理中具有重要的应用，主要体现在车辆车牌识别和年检业务、停车场业务管理、交通指挥管理等。 （1）车辆年检时候通过专用检测设备就可以读取该车的基本资料，检测通过后
30、就可以在该车的车牌IC卡上输入年检记录，减少了车主通过检测后再到车管窗口加盖年检章这道程序，提高了工作效率。电子车牌识别是将车辆信息与人们日常生活中的通信系统相结合,进而实现对车辆、道路安全等方面管理的一种具体的应用方案。由于目前使用的交通检测仪器的精度不高,特别是难以准确判断车型,而电子车牌识别系统可以又快捷,又准确地对交通流量进行实时统计。路侧基站可以实时准确地将车牌号、车型等信息提供给相关部门作为执法或管理的依据。此外,该系统还可以下发不同类型的黑名单,当检测车辆在黑名单之列时,系统会自动告警并上传有关部门同时更新电子车牌信息,告警类型可根据各管理部门的需求设置不同的级别,进而进入不同的
31、处理流程。图三 基于RFID技术的车辆识别原理简图（2）在停车场业务管理中，车辆进出停车场都可通过检测设备,记录该车的基本资料, 便于管理, 减少偷车、失车情况。工作流程描述如下：a当有车辆要进入停车场在压过入口处的第一个地面感应线圈时，阅读器开始工作，通过天线与电子车牌进行通信，阅读器接收到电子车牌发送的具有车牌数据信息的微波信号后经解调处理，得到车牌存储的ID号。通过计算机将ID号传输到本地数据服务器，且记录车辆的入场时间。通过网络将此ID号传送到交管部门的控制中心数据服务器并从中获取相符车辆的卡内金额等相关信息后，自动启动栏杆放行，当车辆压过第二个地感线圈后栏杆自动关闭。车辆进入停车场。
32、若金额不足，则语音提示，栏杆不会自动开启。b当有车辆要驶出停车场在压过出口处的第一个地面感应线圈时，阅读器开始工作。通过天线与电子车牌进行通信，得到车牌存储的ID号以及车辆出场时间。系统根据该车辆的入场时间和出场时间自动计算出停车时间并扣除停车费用。通过网络将此ID号及扣除停车费用后的剩余金额传送到交管部门的控制中心数据服务器后，自动抬起栏杆放行，并语音提示停车时间和消费金额。当车辆压过出口处的第二个地面感应线圈后，栏杆自动放下。车辆驶出停车场。如果用户剩余金额不足，则语音提示用户充值。智能电子车牌由于采用了电子标签与车号牌合二为一的电子车牌，比使用一般电子车牌的停车场管理系统更加高效，真正实
33、现了不停车收费，可以节约时问、提高车辆通行效率。这对于改善当今社会停车慢、停车难的现状，具有一定的推广意义。（3）在交管业务中, 当路面发生盗抢机动车或交通事故逃逸案时, 指挥中心接到报案后, 马上把被盗车辆或逃逸车辆的资料输入中央主计算机, 中央主计算机通过各路段上的计算机网络结点及检测设备锁定指定车辆, 当某一路段的检测设备检测到指定车辆后, 即通过计算机网络结点, 传输回中央主计算机, 指挥中心进行出警处理, 在指定路段进行拦截。将各种“电子警察”产品如冲红灯自动拍照仪、超速拍照仪等设备进行信息融合及设备融合后,“电子眼”摄录到某车辆违章后, 检测设备同时通过“电子车牌”检测到该车的基本
34、资料如单位、车型、颜色等, 这些资料和电子眼记录到的资料如违章图像、违章时间、地点等资料一起输送到中央主计算机进行存贮, 快捷、安全, 减少人为出错。图四 车辆管控系统框架图3.1.4 应用举例汽车数字化标准信源系统“汽车数字化标准信源”全称“汽车身份特征信息和管理基础信息的数字化的标准信源”，俗称：“电子车牌”。是一种工作于UHF频段（840MHz845MHz或920MHz925MHz）且具有多项应用特性的无源陶基型汽车专用RFID电子标签。它是一个建立在汽车数字化标准信源基础上的涉车涉驾数字化信息技术服务系统。这一信息技术服务系统以对汽车的“身份自动识别认证”功能为核心，向社会提供汽车的“
35、身份信息”、“路网信息”、“事件信息”等服务。它的体系结构分四层：运行管控服务层（后台系统）、信息传输网络层、基站集群层、信源层。汽车数字化标准信源系统功能：一是车辆道路行驶有效安全监管，对道路行驶的车辆进行身份识别，解决包括：车辆超速、被盗抢车辆追查、黑名单车辆布控、打击假牌车辆、套牌车辆、追查交通肇事逃逸、交通事故信息采集、无牌车辆管理等监管需求等。二是对道路车辆驾驶员有效监管的需求，车辆驾驶人员身份识别，它可以解决目前国内外对驾驶人员动态监管的空白状态，实现包括：无证驾驶、违反准驾规定驾驶机动车、驾驶员逾期年审或不年审、特种车辆驾驶人员准入等驾驶员安全监管的要求；三是满足涉车涉驾社会化服
36、务需求；四是提升我国道路涉车现代化管理技术水平的需求。汽车数字化标准信源系统的技术特点：一是标签内存容量大；二是具备全球唯一ID号；三是 UHF频段无源免维护电子标签；四是读写器外场工作抗干扰能力；五是利用跳频技术来保障无线射频通信安全可靠；六是汽车高速行驶状态下（180公里/小时）可靠读取；七是远距离（20米）识读；八是汽车数字化标准信源内信息安全控制；九是电子标签与汽车严格的唯一对应。3.2 基于GPS/GIS/GSM等技术的城市交通实时调度系统的应用 城市轨道交通系统快速、大运量的特点决定其必须可靠、稳定、高效和安全运转，任何迟滞和阻塞都会对城市交通体系造成极坏影响。轨道交通运行的安全性
37、和监控系统的可靠性与市民生命财产和社会秩序紧密相连。因此，充分利用现代信息技术、计算机技术、网络技术、智能决策技术、全球定位系统（GPS）和地理信息系统(GIS)等高科技手段，实施加强城市轨道交通的科学化和现代化管理，提高轨道交通管理的快速反应能力和综合协调控制能力，对提高城市轨道交通路网综合指挥调度效率和高效处理应急突发事件提供了有力的支持。首先介绍这几个概念：GPS(Global Positioning System),全称全球定位系统，是随着现代科学技术的发展建立起来的一个高精度、全天候和全球性的无线电导航定位、定时的多功能系统。它利用位于距地球2万多公里高、由24颗人造卫星组成的卫星网
38、，向地球不断发射定位信号。地球上的任何一个GPS接收机，均能接收到四颗以上的卫星发出的信号，计算后，可报出GPS接收机的位置(经、纬、高度)、时间和运动状态(速度、航向)。目前，没有任何一种传统的导航定位技术能够达到GPS高精度、高速度、全天候和全球性的性能。地理信息系统(GIS, Geographic Information System)是一种基于计算机的工具，它可以对在地球上存在的东西和发生的事件进行成图和分析。 GIS 技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一起。这种能力使 GIS与其他信息系统相区别，从而使其在广泛的公众和个人企事
39、业单位中解释事件、预测结果、规划战略等中具有实用价值。GSM是Global System of Mobile communication（全球移动通讯系统）的英文缩写，是当前应用最为广泛的移动电话标准。全球超过200个国家和地区超过10亿人正在使用GSM电话。所有用户可以在签署了漫游协定移动电话运营商之间自由漫游。GSM 较之它以前的标准最大的不同是它的信令和语音信道都是数字式的。监督控制与数据采集(SCADA)系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。当前应用的多为第3代SCA
40、DA系统，这一系统的特点是基于分布式计算机网络以及关系数据库技术，能够实现大范围联网运行。城市公共交通实时调度系统整合了GPS、GSM、计算机网络系统(Network)、GIS和计算机应用软件，它能对车辆进行实时监控、跟踪、调度和管理。整个城市公共交通实时调度系统可以分成3个部分：移动单元(车载终端)、中央控制单元和监控调度平台。运行图如下:图五 城市公共交通实时调度系统运行图其中，车载单元由GPS接收机和数据输入设置组成。车载单元既能实时读出GPS接收机的定位信息和GPS导航电文，向GPS接收机输出设置信息，又能对接收到的信息进行实时处理，并把数据处理后的GPS定位信息和人工输入的交通路况信
41、息通过GSM无线通信传送到控制调度中心的SCADA系统进行汇总处理。GSM无线通信系统借助于现有的公用数字化移动通信网提供短消息业务，可以满足调度系统数据传输的需要。使用移动通信网的短消息业务可以实现数据的调度指令、车辆信息及交通信息的传播。监控调度中心包括两部分：一部分是接受和分析无线电网络信息的接收设备；另一部分是控制调度服务器，负责移动目标定位数据、调度信息的存储和调用。在监控调度中心由数据库软件管理属性数据库、GIS软件管理空间数据库。通过对GIS软件的二次开发，使二者联系在一起并显示在电子地图上。这种数据的组织方法，对于经常变化的数据。具有更大的灵活性。监控调度中心一方面接收无线电通
42、信发送的信息，并把这些数据进行处理和分析。同时把车辆定位信息、与电子地图相匹配，并显示在电子地图；另一方面又根据车辆的运行状况和交通信息，调整调度计划，发送调度命令。而且监控调度中心可以存储车辆运行信息，以备查询。在SCADA系统中，我们可以及时了解到监控系统的实时数据，但是这些设备的空间属性无法直接清楚表达，特别是诸如各类统计分析、应急预案联动、路网各类设备、资源布置分析等面向应急处置和辅助决策的功能，不能非常直观地针对调度指挥人员实现，这就需要SCADA系统在综合利用上述几种技术的基础上，更进一步融合图形处理技术、进一步发展图形用户界面技术和空间分析处理技术。这些技术的运用带来的效果是不言
43、而喻的，主要体现在：利用GPSGSMGIS技术实施对高速公路交巡警车辆的勤务监控管理，公路交巡警车辆开始或结束巡逻时通过GSM向中心系统发出对应信号，中心系统能自动记录、自动跟踪、自动计算，在警车巡逻过程中如发生超出辖区范围、警车停留时间过长等巡逻违规情况时，系统能自动判别并给予相应处理，从而实现警车的勤务监控和管理；利用高速公路交巡警GPSGSM车载终端实现路况、警务、勤务数据的双向传输，在巡警车在高速公路巡逻过程中可以可通过GSM向中心系统上报发送一些路况信息，同时中心系统也可以向警车发送一些预告信息、或者下达调度指令要求警车直接完成警务或勤务任务，警车可以根据实际要求响应或拒绝指令，这些
44、信息系统均可以记录备案。同时利用自动化的监督和调度系统不仅可以节省了大量的人力物力，而且大大提高了指挥调度的效率，改善了交通秩序，为人们的生活创造了有序和安全的交通保障。3.3 一款基于数字广播技术的实时信息服务产品-新媒体机的应用新媒体机是基于为公众提供实时的服务信息为目的，运用多种信息技术，集多种信息服务功能于一身的终端设备产品。国内的新媒体机产品正在推出的过程中，主要有北京交通电台推出的1039新媒体机。1039新媒体机系列产品是集实时路况、智能导航、免费广播电视、免费信息资讯、上网、多媒体等诸多功能于一体的超级GPS导航仪，它采用高灵敏度的GPS全球定位模块，特点为定位精准、接收快速、
45、处理迅捷。配有灵图最新的汽车专用导航地图及人性化的导航软件，突出智能导航的理念。另外它还有内置DAB模块，能够接收高清的免费数字电视、数字广播外，还拥有每日新闻资讯接收功能，北京交通台采编中心通过DAB每日下发百条热门新闻、汽车、吃喝玩乐、天气等信息。在目前的新媒体机市场上是一个相对成熟的产品。新媒体机，得以实现“新媒体”的功能，主要在于其创新的，具有自主知识产权的数字广播数据服务综合管理平台。数字广播作为一种新生的传输平台技术，相比现今人们熟识的移动互联网而言，具有建设成本低、用户容量大等优势；相比移动通讯网络而言，具有使用费用低、用户容量大、带宽更宽等优势。数字广播在视频、音频信号传输方面
46、的技术已经非常成熟，因此，具有DAB功能的多种数码终端如雨后春笋般层出不穷，数字广播的应用逐渐走向普及。新媒体机的主要的特点，就是在传输方式及使用功能的整合上都进行了巨大创新。新媒体机使用数字广播DAB的传输通道，开发了数字广播数据服务管理平台；在功能的整合方面，实现了基于数字广播基础的“看电视、听广播、读信息、上网”的全新功能组合，从“读信息”的角度分析，其凭借实时路况信息与智能导航的整合，实现了全新的智能导航GPS功能，这种实时智能导航，凭借功能创新，及路况信息的权威，重新定义了“智能导航”的概念。所以从宏观上看，新媒体是一个发展中的概念与领域，它是计算机技术和通信技术相结合后的产物，是通
47、过数字技术、通信技术和多样化的输出设备和终端处理、传播和使用的媒介形态。它实现了内容的数字化，传播的网络化，服务的个性化和个人化，是传统媒体发展和延伸，随着新兴媒体的出现，所体现的传播理念更多的不在于媒介形态，而在于媒介内容本身。其努力的目标始终在于为公众提供实时有效的服务，城市交通信息服务是一个重要方面。新媒体的特点，包括了开放性，实时性 ，互动性 ，融合性 ，个性化 。新媒体可以面向更加细分的受众，它以广播技术、互联网技术、移动通讯技术为基础，以“内容”为核心，它以多种传播手段的融合，实现有效的社会服务功能是终极目标。新媒体机面世，以科技创新，为广大公众在交通中获取一种更新、更便捷、更丰富
48、的生活。在异彩纷呈的数字时代，数字广播技术正以轻快的步伐走进人们的生活。第四章 物联网技术在城市交通管理中的应用模式分析4.1 基于RFID技术的电子车牌系统功能基于RFID技术的电子车牌在城市交通管理中的主要功能有（1）机动车证照信息管理，电子车牌可以随时获取路面上的车牌信息以及对应的车辆的证照信息，如是否过期等；（2）移动式固定式路段车辆稽查，这种常态化的车辆稽查主要是执法人员为了保证路面上的车辆安全有序的行驶，确保行驶车辆有证合法驾驶，不超速不滞留；（3）不停车过路费收取，这主要是在省际道路收费站和高速公路收费站使用，主要是为了保证车辆快速完成收费通过；（4）自动停车场管理，包括停车收费和出入情况统计；(5）统计交通数据和车辆具体信息管理以实现违法监测和安全管理，提供城市道路、公路的准确交通流数据，为交通规划提供准确依据，从而保障道路交通的通畅有序；（6）酒驾监测和管理，主要是判断车辆行驶是否异常，在确认酒驾后对该