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1、ITS主要技术主要技术学习重点：学习重点：l l传感技术、通信技术传感技术、通信技术要求：要求：l l基本概念、基本原理、典型方法、在基本概念、基本原理、典型方法、在ITS中中的应用的应用ITS主要技术主要技术信息采集技术（传感技术）信息采集技术（传感技术）本部分学习重点本部分学习重点环形线圈检测器、雷达检测器、超声波检测器、环形线圈检测器、雷达检测器、超声波检测器、环形线圈检测器、雷达检测器、超声波检测器、环形线圈检测器、雷达检测器、超声波检测器、红外检测器等工作原理和适用性红外检测器等工作原理和适用性红外检测器等工作原理和适用性红外检测器等工作原理和适用性 学习目的：学习目的：1、了解传感
2、器的一般组成、了解传感器的一般组成2、了解了解ITS中常用的传感器类别中常用的传感器类别3、了解在了解在ITS中常用的传感技术及其检测、控中常用的传感技术及其检测、控制原理制原理1.传感器的含义传感器的含义指能将各种非电量转化成电信号的部件。指能将各种非电量转化成电信号的部件。指能将各种非电量转化成电信号的部件。指能将各种非电量转化成电信号的部件。广义的广义的广义的广义的传感器传感器传感器传感器指能感知某一物理量（或化学量，生物指能感知某一物理量（或化学量，生物指能感知某一物理量（或化学量，生物指能感知某一物理量（或化学量，生物量，量，量，量，.）的信息，并能将它转化为有）的信息，并能将它转化
3、为有）的信息，并能将它转化为有）的信息，并能将它转化为有用的信息的装置。用的信息的装置。用的信息的装置。用的信息的装置。狭义的狭义的狭义的狭义的传感器传感器传感器传感器在大多数情况下，传感器是指狭义的传感器。在大多数情况下，传感器是指狭义的传感器。2.传感器的组成传感器的组成l l传感器传感器传感器传感器一般是利用物理、化学和生物等学科的某一般是利用物理、化学和生物等学科的某一般是利用物理、化学和生物等学科的某一般是利用物理、化学和生物等学科的某些效应或原理按照一定的制造工艺研制出来的。些效应或原理按照一定的制造工艺研制出来的。些效应或原理按照一定的制造工艺研制出来的。些效应或原理按照一定的制
4、造工艺研制出来的。因此，传感器的组成将随不同的情况而有较大差因此，传感器的组成将随不同的情况而有较大差因此，传感器的组成将随不同的情况而有较大差因此，传感器的组成将随不同的情况而有较大差异。但是，总的来说，传感器是由敏感元件、传异。但是，总的来说，传感器是由敏感元件、传异。但是，总的来说，传感器是由敏感元件、传异。但是，总的来说，传感器是由敏感元件、传感元件和其他辅助部件组成，如下图。感元件和其他辅助部件组成，如下图。感元件和其他辅助部件组成，如下图。感元件和其他辅助部件组成，如下图。3.传感器分类传感器分类按输入物理量按输入物理量按工作原理按工作原理按能量的关系按能量的关系按输出的信号性质按
5、输出的信号性质按输入物理量的性质进行分类，如速度按输入物理量的性质进行分类，如速度传感器、温度传感器、位移传感器等传感器、温度传感器、位移传感器等分类方法是以工作原理作为分类依据，分类方法是以工作原理作为分类依据，如电压式、电阻式、光电式、电感式等如电压式、电阻式、光电式、电感式等根据能量的观点分类，可将传感器分为根据能量的观点分类，可将传感器分为有源传感器和无源传感器有源传感器和无源传感器分为模拟式和数字式传感器，即传感器分为模拟式和数字式传感器，即传感器的输出量为模拟量或数字量的输出量为模拟量或数字量4.ITS中常用的传感器中常用的传感器l l（1）磁性传感器）磁性传感器磁性传感器主要根据
6、磁性物理量的变化磁性传感器主要根据磁性物理量的变化情况，通过对磁性标记的反应，来测量有情况，通过对磁性标记的反应，来测量有关的物理量。如通过埋设在路表的磁钉与关的物理量。如通过埋设在路表的磁钉与镶嵌在汽车底盘的磁性传感器相互作用力镶嵌在汽车底盘的磁性传感器相互作用力大小的测量可以检测出车辆对于车道中心大小的测量可以检测出车辆对于车道中心的偏移。的偏移。（2）图像传感器）图像传感器图像传感器主要是指有关的图像处理设备，用以图像传感器主要是指有关的图像处理设备，用以辨别道路的标线、检测前后的车辆和检测道路上的障辨别道路的标线、检测前后的车辆和检测道路上的障碍物等。如碍物等。如CCD摄像机就是一种图
7、像传感器，它将拍摄像机就是一种图像传感器，它将拍摄到的图像传输到图像处理中心，经过处理后，可得摄到的图像传输到图像处理中心，经过处理后，可得到车辆偏离程度和与前面车辆的距离等数据。到车辆偏离程度和与前面车辆的距离等数据。（3）雷达）雷达雷达是根据多普勒效应原理工作的。如安装在车雷达是根据多普勒效应原理工作的。如安装在车上或道路上的雷达检测器发射一微波束，当遇到车辆上或道路上的雷达检测器发射一微波束，当遇到车辆或其他障碍时，波束反射回天线，利用车辆进入检测或其他障碍时，波束反射回天线，利用车辆进入检测区和离开检测区时所产生的两个脉冲，即可换算成所区和离开检测区时所产生的两个脉冲，即可换算成所需的
8、交通参数，如车速、交通量等。需的交通参数，如车速、交通量等。（4）超声波传感器）超声波传感器超声波传感器的工作原理是这样的，首先由传感超声波传感器的工作原理是这样的，首先由传感器发射一束能量到检测区，然后接受反射回来的能器发射一束能量到检测区，然后接受反射回来的能量束，通过有关的换能装置，将能量束转换成所需量束，通过有关的换能装置，将能量束转换成所需的数据，依据此数据判别被检测物是否存在或与传的数据，依据此数据判别被检测物是否存在或与传感器的相对位置等。感器的相对位置等。（5）红外传感器）红外传感器红外传感器使用发射、接收器，发射光束并接红外传感器使用发射、接收器，发射光束并接收反射光束，通过
9、反射频率的变化进行对所需数据收反射光束，通过反射频率的变化进行对所需数据的检测。的检测。5.传感器在传感器在ITS中主要应用中主要应用l l（1）车辆检测）车辆检测 车辆检测传感器用来检测车辆的存在或通过。车辆检测传感器用来检测车辆的存在或通过。车辆检测传感器用来检测车辆的存在或通过。车辆检测传感器用来检测车辆的存在或通过。包括感应（环形）线圈检测器、磁性检包括感应（环形）线圈检测器、磁性检测器、地磁检测器、微型线圈检测器、测器、地磁检测器、微型线圈检测器、磁成像检测器和摩擦电检测器等磁成像检测器和摩擦电检测器等包括雷达（微波）检测器、超声波检测包括雷达（微波）检测器、超声波检测器、光电检测器
10、和红外检测器等器、光电检测器和红外检测器等由车辆检测技术、摄像机和计算机图像由车辆检测技术、摄像机和计算机图像处理技术结合构成的视频车辆检测系统处理技术结合构成的视频车辆检测系统磁频车辆磁频车辆检测器检测器波频车辆波频车辆检测器检测器视频车辆视频车辆检测器检测器常用车辆检测器简介：l l环形线圈检测器环形线圈检测器 是磁性检测器的一种变形是磁性检测器的一种变形是磁性检测器的一种变形是磁性检测器的一种变形应用，将一个或一组感应应用，将一个或一组感应应用，将一个或一组感应应用，将一个或一组感应线圈埋在路面层内，线圈线圈埋在路面层内，线圈线圈埋在路面层内，线圈线圈埋在路面层内，线圈内的电流产生磁场，
11、当有内的电流产生磁场，当有内的电流产生磁场，当有内的电流产生磁场，当有车辆通过时，车辆的金属车辆通过时，车辆的金属车辆通过时，车辆的金属车辆通过时，车辆的金属部件干扰磁场，由检测器部件干扰磁场，由检测器部件干扰磁场，由检测器部件干扰磁场，由检测器的电子装置进行检测。通的电子装置进行检测。通的电子装置进行检测。通的电子装置进行检测。通过多组环形线圈检测器的过多组环形线圈检测器的过多组环形线圈检测器的过多组环形线圈检测器的输出信号，就可以确定车输出信号，就可以确定车输出信号，就可以确定车输出信号，就可以确定车道的占有率、车速、交通道的占有率、车速、交通道的占有率、车速、交通道的占有率、车速、交通量
12、。量。量。量。根据传感器原理的不同可以分为以下两种根据传感器原理的不同可以分为以下两种：l l谐振电路感应线圈谐振电路感应线圈l l相移式感应线圈检测器相移式感应线圈检测器雷达检测器雷达检测器雷达检测器是根据多普勒效应原理来工作的，将雷达检测器是根据多普勒效应原理来工作的，将雷达检测器是根据多普勒效应原理来工作的，将雷达检测器是根据多普勒效应原理来工作的，将激光束以不同的形式照到流体或固体上，由于流激光束以不同的形式照到流体或固体上，由于流激光束以不同的形式照到流体或固体上，由于流激光束以不同的形式照到流体或固体上，由于流体或固体的运动产生多普勒效应，用光电检测器体或固体的运动产生多普勒效应，
13、用光电检测器体或固体的运动产生多普勒效应，用光电检测器体或固体的运动产生多普勒效应，用光电检测器测出多普勒频移，即可测出流体或固体的速度。测出多普勒频移，即可测出流体或固体的速度。测出多普勒频移，即可测出流体或固体的速度。测出多普勒频移，即可测出流体或固体的速度。当用雷达测车辆的速度时，发射激光并且遇到车当用雷达测车辆的速度时，发射激光并且遇到车当用雷达测车辆的速度时，发射激光并且遇到车当用雷达测车辆的速度时，发射激光并且遇到车辆后反射回来，发射波和反射波的频率差和车辆辆后反射回来，发射波和反射波的频率差和车辆辆后反射回来，发射波和反射波的频率差和车辆辆后反射回来，发射波和反射波的频率差和车辆
14、行驶的速度成正比，从而测得车辆的速度。行驶的速度成正比，从而测得车辆的速度。行驶的速度成正比，从而测得车辆的速度。行驶的速度成正比，从而测得车辆的速度。l l雷达发射电磁波和反射波的频率分别为雷达发射电磁波和反射波的频率分别为f和和f，车辆的速度为，车辆的速度为v，电磁波传播速度为，电磁波传播速度为c，电磁波和车辆运行方向之间的交角为电磁波和车辆运行方向之间的交角为，则，则频率差为：频率差为：测到这个频差后，从仪表上直接读到速度的值。测到这个频差后，从仪表上直接读到速度的值。测到这个频差后，从仪表上直接读到速度的值。测到这个频差后，从仪表上直接读到速度的值。分类：分类：l l 连续波雷达检测器
15、连续波雷达检测器连续波雷达检测器连续波雷达检测器原理是利用悬挂在车道上方一定距离的检测器，原理是利用悬挂在车道上方一定距离的检测器，原理是利用悬挂在车道上方一定距离的检测器，原理是利用悬挂在车道上方一定距离的检测器，向下方车道发射已知频率的无线电波并且接受反向下方车道发射已知频率的无线电波并且接受反向下方车道发射已知频率的无线电波并且接受反向下方车道发射已知频率的无线电波并且接受反射波，通过反射波和接受频率差异来检测通过的射波，通过反射波和接受频率差异来检测通过的射波，通过反射波和接受频率差异来检测通过的射波，通过反射波和接受频率差异来检测通过的车辆。车辆。车辆。车辆。l l导向型雷达检测器导
16、向型雷达检测器导向型雷达检测器导向型雷达检测器原理是把无线电波以一定的频率输送到埋置在车原理是把无线电波以一定的频率输送到埋置在车原理是把无线电波以一定的频率输送到埋置在车原理是把无线电波以一定的频率输送到埋置在车道下的传送线中，当上面有汽车通行时，检测器道下的传送线中，当上面有汽车通行时，检测器道下的传送线中，当上面有汽车通行时，检测器道下的传送线中，当上面有汽车通行时，检测器测出变化并且计数。测出变化并且计数。测出变化并且计数。测出变化并且计数。l l超声波检测器超声波检测器l l原理：原理：首先由传感器发射一束能量到检测区，然后接首先由传感器发射一束能量到检测区，然后接首先由传感器发射一
17、束能量到检测区，然后接首先由传感器发射一束能量到检测区，然后接受反射回来的能量束，通过有关的换能装置，受反射回来的能量束，通过有关的换能装置，受反射回来的能量束，通过有关的换能装置，受反射回来的能量束，通过有关的换能装置，将能量转换成所需要的数据，依据此数据判别将能量转换成所需要的数据，依据此数据判别将能量转换成所需要的数据，依据此数据判别将能量转换成所需要的数据，依据此数据判别被检测物是否存在或与传感器的位置。被检测物是否存在或与传感器的位置。被检测物是否存在或与传感器的位置。被检测物是否存在或与传感器的位置。l l有有有有脉冲型脉冲型脉冲型脉冲型、谐振型谐振型谐振型谐振型和和和和连续波型连
18、续波型连续波型连续波型超声检测器。超声检测器。超声检测器。超声检测器。脉冲式检测器脉冲式检测器谐振波型检测器谐振波型检测器连续波型超声检测器连续波型超声检测器悬挂在车道的上方，向车道下方发射悬挂在车道的上方，向车道下方发射超声波能的脉冲，并且接受回波。当超声波能的脉冲，并且接受回波。当有车辆从下方通过时，从车顶反射回有车辆从下方通过时，从车顶反射回波而不是从路面反射回波。波而不是从路面反射回波。在车道两边分别安装相向对立的发射在车道两边分别安装相向对立的发射器和接受器，从发射器发射谐振型超器和接受器，从发射器发射谐振型超声波，此超声波横越车道被车道对面声波，此超声波横越车道被车道对面的接受器接
19、受，当车辆通过时就截断的接受器接受，当车辆通过时就截断了波束，从而检测出车辆。了波束，从而检测出车辆。检测器发射一个连续的超声波能的波束检测器发射一个连续的超声波能的波束射向驶近的车辆，由于多普勒效应引起射向驶近的车辆，由于多普勒效应引起来车反射能频率的变化，于是就能检测来车反射能频率的变化，于是就能检测车辆的存在。车辆的存在。微波检测器的功能和作用微波检测器的功能和作用l l可精确检测各车道的交通流量、道路占用率、平可精确检测各车道的交通流量、道路占用率、平可精确检测各车道的交通流量、道路占用率、平可精确检测各车道的交通流量、道路占用率、平均速度和车流量以及排队状况等信息。均速度和车流量以及
20、排队状况等信息。均速度和车流量以及排队状况等信息。均速度和车流量以及排队状况等信息。l l检测器的输出信号与一般常见的检测器兼容，可检测器的输出信号与一般常见的检测器兼容，可检测器的输出信号与一般常见的检测器兼容，可检测器的输出信号与一般常见的检测器兼容，可通过数据接口与控制系统相连或直接代替传统的通过数据接口与控制系统相连或直接代替传统的通过数据接口与控制系统相连或直接代替传统的通过数据接口与控制系统相连或直接代替传统的多个感应线圈检测器。多个感应线圈检测器。多个感应线圈检测器。多个感应线圈检测器。l l监测器工作在微波波段，不中断交通安装、维护，监测器工作在微波波段，不中断交通安装、维护，
21、监测器工作在微波波段，不中断交通安装、维护，监测器工作在微波波段，不中断交通安装、维护，不受天气影响。不受天气影响。不受天气影响。不受天气影响。微波检测器的特点：微波检测器的特点：l l多道性多道性l l真实再现真实再现l l侧向安装侧向安装l l全天候全天候l l低价格低价格l l准确性准确性l l使用方便使用方便交通微波检测器的应用领域：交通微波检测器的应用领域：l l高速公路路段多车道监测与管理高速公路路段多车道监测与管理l l高速公路匝道或高速公路匝道或T型路口信号管理型路口信号管理l l远程交通量管理远程交通量管理l l侧向安装应用于多车道十字路口侧向安装应用于多车道十字路口l l违
22、章自动监测系统违章自动监测系统红外检测器红外检测器l l红外光的最大特点是具有光热效应，能辐射热量，红外光的最大特点是具有光热效应，能辐射热量，红外光的最大特点是具有光热效应，能辐射热量，红外光的最大特点是具有光热效应，能辐射热量，它是光谱中最大光热效应区。红外光和所有的电它是光谱中最大光热效应区。红外光和所有的电它是光谱中最大光热效应区。红外光和所有的电它是光谱中最大光热效应区。红外光和所有的电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉和吸收磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉和吸收磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉和吸收磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉和吸收等特性。红外光的热效应对不同的物
23、体是各不相等特性。红外光的热效应对不同的物体是各不相等特性。红外光的热效应对不同的物体是各不相等特性。红外光的热效应对不同的物体是各不相同的，热能强度也不一样。同的，热能强度也不一样。同的，热能强度也不一样。同的，热能强度也不一样。l l红外传感器是将红外辐射量变化转换成电量变化红外传感器是将红外辐射量变化转换成电量变化红外传感器是将红外辐射量变化转换成电量变化红外传感器是将红外辐射量变化转换成电量变化的装置，一般由光学系统、敏感元件、前置放大的装置，一般由光学系统、敏感元件、前置放大的装置，一般由光学系统、敏感元件、前置放大的装置，一般由光学系统、敏感元件、前置放大器和信号调节器组成。红外传
24、感器是根据热电效器和信号调节器组成。红外传感器是根据热电效器和信号调节器组成。红外传感器是根据热电效器和信号调节器组成。红外传感器是根据热电效应和光子效应制成的。应和光子效应制成的。应和光子效应制成的。应和光子效应制成的。在交通检测技术方面，一般分为主动式和被动式在交通检测技术方面，一般分为主动式和被动式:l l主动式主动式主动式主动式和光电检测器的原理相似，不过它使用半和光电检测器的原理相似，不过它使用半导体红外线发生器作为传感器。导体红外线发生器作为传感器。l l被动式被动式被动式被动式其原理是利用无车辆的路面的红外线能辐其原理是利用无车辆的路面的红外线能辐射强度与路上有汽车通过时的红外线
25、辐射射强度与路上有汽车通过时的红外线辐射强度的变化，由红外线接受器检测出来。强度的变化，由红外线接受器检测出来。光电检测器光电检测器l l物质在光的作用下释放电子的现象称为光物质在光的作用下释放电子的现象称为光电效应。被释放的电子称为光电子，光电电效应。被释放的电子称为光电子，光电子在外电场中运动所形成的电流称为光电子在外电场中运动所形成的电流称为光电流。流。l l光电传感器是一种将光量的变化转换为电光电传感器是一种将光量的变化转换为电量的变化的传感器，它的物理基础就是光量的变化的传感器，它的物理基础就是光电效应。电效应。应用在交通检测中的光电传感器可以分下面两种：应用在交通检测中的光电传感器
26、可以分下面两种：l l光束切断型光束切断型光束切断型光束切断型原理是发出一道光束穿过车行道射到光敏管（光原理是发出一道光束穿过车行道射到光敏管（光原理是发出一道光束穿过车行道射到光敏管（光原理是发出一道光束穿过车行道射到光敏管（光电管）上，当有汽车通过时就切断光束，光敏管电管）上，当有汽车通过时就切断光束，光敏管电管）上，当有汽车通过时就切断光束，光敏管电管）上，当有汽车通过时就切断光束，光敏管测出后即激发计数器计数。测出后即激发计数器计数。测出后即激发计数器计数。测出后即激发计数器计数。l l光束反射型光束反射型光束反射型光束反射型原理是一道光束从路面反射到光敏管上，当有汽原理是一道光束从路
27、面反射到光敏管上，当有汽原理是一道光束从路面反射到光敏管上，当有汽原理是一道光束从路面反射到光敏管上，当有汽车通过时，使光束从汽车上反射，这种特别的反车通过时，使光束从汽车上反射，这种特别的反车通过时，使光束从汽车上反射，这种特别的反车通过时，使光束从汽车上反射，这种特别的反光射在光敏管上被测出后，就激发计数器计数。光射在光敏管上被测出后，就激发计数器计数。光射在光敏管上被测出后，就激发计数器计数。光射在光敏管上被测出后，就激发计数器计数。视频图像检测器视频图像检测器l l视频图像检测器视频图像检测器利用电视图像摄利用电视图像摄像机提供图像信像机提供图像信息对交通状况进息对交通状况进行确认。右
28、图是行确认。右图是视频图像摄像机视频图像摄像机和视频图像检测和视频图像检测器示意图。器示意图。些常用的车辆检测器的特点归纳如下表些常用的车辆检测器的特点归纳如下表：传感器传感器传感器传感器 名称名称名称名称 检测原检测原检测原检测原理理理理 检测方式检测方式检测方式检测方式 检测检测检测检测 范围范围范围范围 信号信号信号信号处理处理处理处理难易难易难易难易 抗干抗干抗干抗干 扰性扰性扰性扰性 使用使用使用使用 寿命寿命寿命寿命 成成成成本本本本 存在存在存在存在 通过通过通过通过 光电光电光电光电 车体遮车体遮车体遮车体遮光光光光 线线线线 易易易易 差差差差 短短短短 中中中中 超声波超声
29、波超声波超声波 反射反射反射反射 点点点点 难难难难中中中中 长长长长 高高高高 电磁电磁电磁电磁 剩磁剩磁剩磁剩磁 点点点点 中中中中中中中中 低低低低 雷达雷达雷达雷达 多普勒多普勒多普勒多普勒效应效应效应效应 线线线线难难难难差差差差短短短短 中中中中红外红外红外红外 车体遮车体遮车体遮车体遮光光光光 线线线线中中中中差差差差短短短短 中中中中振动共轴振动共轴振动共轴振动共轴 电容式电容式电容式电容式 线线线线中中中中_ _长长长长_ _（2）车辆识别和分类）车辆识别和分类l l感应线圈车辆检测器和视频车辆检测感应线圈车辆检测器和视频车辆检测系统等用于车辆检测的传感器也可以系统等用于车辆
30、检测的传感器也可以应用于车辆的识别和分类。另外，用应用于车辆的识别和分类。另外，用于车辆识别的传感器还有光学式传感于车辆识别的传感器还有光学式传感器和平面音感微波式传感器等。器和平面音感微波式传感器等。（3）车辆控制）车辆控制l l车辆运行控制车辆运行控制车辆运行控制车辆运行控制包括变速器、制动器、发动机、包括变速器、制动器、发动机、包括变速器、制动器、发动机、包括变速器、制动器、发动机、驱动力矩、转向控制等用途的传感器，用以控制驱动力矩、转向控制等用途的传感器，用以控制驱动力矩、转向控制等用途的传感器，用以控制驱动力矩、转向控制等用途的传感器，用以控制车辆的运行。车辆的运行。车辆的运行。车辆
31、的运行。l l驾驶操纵控制驾驶操纵控制驾驶操纵控制驾驶操纵控制 包括转向、加速、制动等传感器，包括转向、加速、制动等传感器，包括转向、加速、制动等传感器，包括转向、加速、制动等传感器，用以检测操纵状态和完成驾驶员的操纵意志。用以检测操纵状态和完成驾驶员的操纵意志。用以检测操纵状态和完成驾驶员的操纵意志。用以检测操纵状态和完成驾驶员的操纵意志。l l车辆运动控制车辆运动控制车辆运动控制车辆运动控制 包括车速、加速度、角速度、减包括车速、加速度、角速度、减包括车速、加速度、角速度、减包括车速、加速度、角速度、减速度等传感器。用以检测各种车辆的控制输入，速度等传感器。用以检测各种车辆的控制输入，速度
32、等传感器。用以检测各种车辆的控制输入，速度等传感器。用以检测各种车辆的控制输入，也是辅助驾驶系统和各种信息提供辅助系统的重也是辅助驾驶系统和各种信息提供辅助系统的重也是辅助驾驶系统和各种信息提供辅助系统的重也是辅助驾驶系统和各种信息提供辅助系统的重要组成部分。要组成部分。要组成部分。要组成部分。l l异常状态检测异常状态检测异常状态检测异常状态检测 包括单侧车轮制动状态、燃油残包括单侧车轮制动状态、燃油残包括单侧车轮制动状态、燃油残包括单侧车轮制动状态、燃油残留量、轮胎气压等的传感器。留量、轮胎气压等的传感器。留量、轮胎气压等的传感器。留量、轮胎气压等的传感器。（4）环境信息检测）环境信息检测
33、l l这类传感器主要利用超声波、电波、光波这类传感器主要利用超声波、电波、光波等原理制成，用来检测车辆周围的车辆、等原理制成，用来检测车辆周围的车辆、行人、障碍物、路面形状和路面湿润状况行人、障碍物、路面形状和路面湿润状况等各种情况。等各种情况。l l其中，检测车辆周围环境和障碍物的激光其中，检测车辆周围环境和障碍物的激光传感器和磁性传感器是比较重要的两种传传感器和磁性传感器是比较重要的两种传感器，是进行图像处理的基础。感器，是进行图像处理的基础。（5）危险驾驶警告）危险驾驶警告l l判断驾驶员是否瞌睡时，通常利用传感器判断驾驶员是否瞌睡时，通常利用传感器检测驾驶员的眼球运动、体温、脑电波、检
34、测驾驶员的眼球运动、体温、脑电波、皮肤电位、心跳等来确定；判断驾驶员是皮肤电位、心跳等来确定；判断驾驶员是否饮酒否饮酒，通常利用传感器检测车内酒精含，通常利用传感器检测车内酒精含量是否超标来确定。量是否超标来确定。ITS主要技术通信技术学习重点：学习重点：l l1.了解通信系统的构成了解通信系统的构成l l2.了解数据通信和电信通信的概念和特点了解数据通信和电信通信的概念和特点l l3.了解固定通信和移动通信的概念和方式了解固定通信和移动通信的概念和方式l l4.了解重点通信技术了解重点通信技术l l5.了解通信技术在智能交通中的应用了解通信技术在智能交通中的应用学习目的：学习目的：l l1.
35、通信系统的构成通信系统的构成l l2.数字通信的概念和特点数字通信的概念和特点l l3.移动通信的概念和方式移动通信的概念和方式l l4.公共移动通信网和公共移动通信网和GSM网络的基本概念网络的基本概念l l5.主要的专用短程通信技术主要的专用短程通信技术2.1.1通信系统的构成通信系统的构成l l电通信系统是由完成通信任务的各种技术设备和电通信系统是由完成通信任务的各种技术设备和电通信系统是由完成通信任务的各种技术设备和电通信系统是由完成通信任务的各种技术设备和传输媒质构成的总体。电通信系统的一般模型如传输媒质构成的总体。电通信系统的一般模型如传输媒质构成的总体。电通信系统的一般模型如传输
36、媒质构成的总体。电通信系统的一般模型如图所示。图所示。图所示。图所示。信源信源信道信道信宿信宿设备分类设备分类2.2.1现代通信的主要业务现代通信的主要业务电信通信电信通信电信通信电信通信邮政通信邮政通信邮政通信邮政通信主要开办电话、电报及数主要开办电话、电报及数主要开办电话、电报及数主要开办电话、电报及数据通信据通信据通信据通信.主要有函件、包件、储汇主要有函件、包件、储汇主要有函件、包件、储汇主要有函件、包件、储汇和发行业务和发行业务和发行业务和发行业务.现现现现代代代代通通通通信信信信业业业业务务务务2.2.3数据通信数据通信l l它是把计算机与它控制和管理的对象（即它是把计算机与它控制
37、和管理的对象（即终端设备）通过通信线路连接起来，对计终端设备）通过通信线路连接起来，对计算机输入和输出的数据信息进行传输和交算机输入和输出的数据信息进行传输和交换，以实现远程终端设备与计算机或计算换，以实现远程终端设备与计算机或计算机与计算机之间的通信，使数据信息的传机与计算机之间的通信，使数据信息的传输与处理构成一个整体，目的是实现计算输与处理构成一个整体，目的是实现计算机资源与软件的共享，以及进行远程数据机资源与软件的共享，以及进行远程数据信息处理。信息处理。2.2.4电信通信电信通信按按按按传传传传送送送送信信信信号号号号的的的的形形形形式式式式分分分分模拟通信模拟通信模拟通信模拟通信数
38、字通信数字通信数字通信数字通信信源发出的是模拟信号，经过发送设信源发出的是模拟信号，经过发送设备变换成适合在媒质中传输的电信号，备变换成适合在媒质中传输的电信号，变换后的电信号仍然是随时间连续变变换后的电信号仍然是随时间连续变化的。化的。信源发出的是模拟信号，把它经过模信源发出的是模拟信号，把它经过模拟拟/数字交换数字化处理后，以数字数字交换数字化处理后，以数字信号的形式来传送。在该系统中可以信号的形式来传送。在该系统中可以使用数字和模拟两种传输方式使用数字和模拟两种传输方式。数字通信系统的模型数字通信系统的模型数字通信与模拟通信相比具有以下优点数字通信与模拟通信相比具有以下优点：l l抗噪声
39、性能好；抗噪声性能好；l l信道中传递的信息有话音、图像、文字、信道中传递的信息有话音、图像、文字、符号等；符号等；l l数字信号易于加密，便于实现保密通信数字信号易于加密，便于实现保密通信；l l数字电路易于集成化。数字电路易于集成化。2.2.5有线信道与无线信道有线信道与无线信道有线信道有线信道无线信道无线信道沿导体传播沿导体传播 沿自由空间传播沿自由空间传播有线信道有线信道有线信道有线信道传输媒质包括架空明线、对称（平衡）电传输媒质包括架空明线、对称（平衡）电缆、同轴电缆、光缆、波导管等。以适应缆、同轴电缆、光缆、波导管等。以适应各种不同的通信方式及不同容量的需要。各种不同的通信方式及不
40、同容量的需要。无线信道无线信道中长波段：工作颜率为中长波段：工作颜率为30kHz3000kHz短波波段：工作频率范围为短波波段：工作频率范围为3MHz30MHz超短波波段：工作频率范围为超短波波段：工作频率范围为30MHz300MHz 微波波段：工作频率范围为微波波段：工作频率范围为300MHz1000GHz 2.2.6固定通信固定通信l l1光纤通信光纤通信l l2卫星通信卫星通信l l3微波通信微波通信光纤通信技术l l以光波为载频，以光纤为传输媒介的新型通信方以光波为载频，以光纤为传输媒介的新型通信方以光波为载频，以光纤为传输媒介的新型通信方以光波为载频，以光纤为传输媒介的新型通信方式，
41、采用的载波位于电磁波普的近红外区，频率式，采用的载波位于电磁波普的近红外区，频率式，采用的载波位于电磁波普的近红外区，频率式，采用的载波位于电磁波普的近红外区，频率高，通信容量很大。高，通信容量很大。高，通信容量很大。高，通信容量很大。基本构成基本构成光发射机光发射机光纤光纤光接收机光接收机工作原理：工作原理：电信号处理电信号处理光发射机光发射机光发射机光发射机（将电信号转换成（将电信号转换成（将电信号转换成（将电信号转换成光信号）光信号）光信号）光信号）发发发发送送送送端端端端电电电电端端端端机机机机耦合耦合到光纤到光纤光接收机光接收机光接收机光接收机将光信号恢复到将光信号恢复到原来的电信号
42、原来的电信号接接接接收收收收端端端端电电电电端端端端机机机机光纤通信系统的三种不同结构光纤通信系统的三种不同结构l l点对点式：点对点式：简单，距离从几公里到上万公里，简单，距离从几公里到上万公里，简单，距离从几公里到上万公里，简单，距离从几公里到上万公里，长距离时需要对光纤损耗补偿，需采用中继器接长距离时需要对光纤损耗补偿，需采用中继器接长距离时需要对光纤损耗补偿，需采用中继器接长距离时需要对光纤损耗补偿，需采用中继器接力方式。力方式。力方式。力方式。l l光纤分配网：光纤分配网：传输信号并将信号分配给多个用传输信号并将信号分配给多个用传输信号并将信号分配给多个用传输信号并将信号分配给多个用
43、户，传输距离一般不长（户，传输距离一般不长（户，传输距离一般不长（户，传输距离一般不长（50km50km）。如市内电。如市内电。如市内电。如市内电话网络。话网络。话网络。话网络。l l光纤局域网：光纤局域网：利用光纤将相对位置较近（利用光纤将相对位置较近（利用光纤将相对位置较近（利用光纤将相对位置较近（10m10m）的许多用户连接起来，每个用户都能随）的许多用户连接起来，每个用户都能随）的许多用户连接起来，每个用户都能随）的许多用户连接起来，每个用户都能随机的向另一用户发送数据信息，如校园网。机的向另一用户发送数据信息，如校园网。机的向另一用户发送数据信息，如校园网。机的向另一用户发送数据信息
44、，如校园网。光纤通信系统的优点及应用光纤通信系统的优点及应用l l通信容量大；通信容量大；通信容量大；通信容量大；l l传输损耗低，通信距离长；传输损耗低，通信距离长；传输损耗低，通信距离长；传输损耗低，通信距离长；l l不受电磁干扰，通信质量高；不受电磁干扰，通信质量高；不受电磁干扰，通信质量高；不受电磁干扰，通信质量高；l l尺寸小、轻，便于施工运输；尺寸小、轻，便于施工运输；尺寸小、轻，便于施工运输；尺寸小、轻，便于施工运输；l l原料主要为原料主要为原料主要为原料主要为sio2sio2，蕴藏丰富。，蕴藏丰富。，蕴藏丰富。，蕴藏丰富。光纤通信系统的应用光纤通信系统的应用公用电信中：长途干
45、线网、局间中继网中公用电信中：长途干线网、局间中继网中公用电信中：长途干线网、局间中继网中公用电信中：长途干线网、局间中继网中特殊场合中的专用通信网中：计算机局域网中，特殊场合中的专用通信网中：计算机局域网中，特殊场合中的专用通信网中：计算机局域网中，特殊场合中的专用通信网中：计算机局域网中，有线电视干线网、电力油田等部门有线电视干线网、电力油田等部门有线电视干线网、电力油田等部门有线电视干线网、电力油田等部门卫星通信技术卫星通信技术l l利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电利用人造地球卫星作为中继站转发或反射无线电利用人造地球卫星作为中继站转发
46、或反射无线电波，在两个或国歌地球站之间进行通信。波，在两个或国歌地球站之间进行通信。波，在两个或国歌地球站之间进行通信。波，在两个或国歌地球站之间进行通信。l l是宇宙通信形式之一是宇宙通信形式之一是宇宙通信形式之一是宇宙通信形式之一宇宙通信宇宙通信三种形式三种形式地球站与宇宙站之间的通信。地球站与宇宙站之间的通信。宇宙站之间的通信。宇宙站之间的通信。通过宇宙站转发或发射的地球站之通过宇宙站转发或发射的地球站之间的通信。间的通信。构成：构成：l l空间分系统空间分系统空间分系统空间分系统 通信卫星通信卫星通信卫星通信卫星l l通信地球站通信地球站通信地球站通信地球站l l遥测跟踪及指令分系统跟
47、踪测量遥测跟踪及指令分系统跟踪测量遥测跟踪及指令分系统跟踪测量遥测跟踪及指令分系统跟踪测量l l监控管理分系统通信性能的检测和控制监控管理分系统通信性能的检测和控制监控管理分系统通信性能的检测和控制监控管理分系统通信性能的检测和控制卫星通信系统的特点以及应用卫星通信系统的特点以及应用l l通信距离远，费用与距离无关；通信距离远，费用与距离无关；通信距离远，费用与距离无关；通信距离远，费用与距离无关；l l覆盖面积大，便于实现多趾连接；覆盖面积大，便于实现多趾连接；覆盖面积大，便于实现多趾连接；覆盖面积大，便于实现多趾连接；l l通信频带宽，传输容量大，业务类型多；通信频带宽，传输容量大，业务类
48、型多；通信频带宽，传输容量大，业务类型多；通信频带宽，传输容量大，业务类型多；l l机动灵活；机动灵活；机动灵活；机动灵活；l l稳定可靠。稳定可靠。稳定可靠。稳定可靠。l l需要高可靠、长寿命的通信卫星；需要高可靠、长寿命的通信卫星；需要高可靠、长寿命的通信卫星；需要高可靠、长寿命的通信卫星；l l静止卫星的发射与控制技术比较复杂；静止卫星的发射与控制技术比较复杂；静止卫星的发射与控制技术比较复杂；静止卫星的发射与控制技术比较复杂；l l有较大的信号传输延迟和回声干扰；有较大的信号传输延迟和回声干扰；有较大的信号传输延迟和回声干扰；有较大的信号传输延迟和回声干扰；l l有星蚀和日凌中断现象。
49、有星蚀和日凌中断现象。有星蚀和日凌中断现象。有星蚀和日凌中断现象。微波通信微波通信l l微波是指频率为微波是指频率为0.3300GHz的电磁波。利的电磁波。利用特有的设备，并使用这个频段的频率构用特有的设备，并使用这个频段的频率构成的通信方式叫做微波通信。成的通信方式叫做微波通信。l l微波通信是长途、大容量通信的无线传输微波通信是长途、大容量通信的无线传输手段。手段。l l就微波通信的性能而论，数字微波通信的就微波通信的性能而论，数字微波通信的特点可概括为特点可概括为微波微波、多路多路、接力接力六个字。六个字。l l“微波微波”指通信频率是微波频段，又包括指通信频率是微波频段，又包括分米波、
50、厘米波和毫米波。分米波、厘米波和毫米波。l l“多路多路”指微波通信不但总的频段宽，传指微波通信不但总的频段宽，传输容量大，而且其通信设备的通频带也可输容量大，而且其通信设备的通频带也可以做得很宽。以做得很宽。l l“接力接力”因微波频段的电磁波在视距范围因微波频段的电磁波在视距范围内是沿直线传播的，通信距离一般为内是沿直线传播的，通信距离一般为4050km。考虑到地球表面的弯曲，在进。考虑到地球表面的弯曲，在进行长距离通信时，就必须采用接力的传播行长距离通信时，就必须采用接力的传播方式方式.2.2.7移动通信移动通信移动通信的移动通信的移动通信的移动通信的工作方式工作方式工作方式工作方式 单