时间：2023-06-02 09:02:36
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【关键词】智能交通 图像处理技术 概述 应用
我国经济目前处于快速的发展过程中，交通事业及其机动化水平也得到了迅速的发展，但在此背景下我国的交通发展存在很多问题，很多城市的交通流量都在与日俱增，交通堵塞、事故等经常发生。为了解决当下交通事业发展的困难局面，我国有些城市已经开始建立和应用智能化交通系统，以此实现城市交通的顺畅运行。在智能交通系统的应用中，图像处理技术应用比较广泛，具有重要的现实意义及广阔的发展前景。
1 智能交通的概述
智能交通系统，目前在全球很多国家得到了广泛的应用，是很多国家发展交通事业及运输事业过程中的重点关注对象。我国目前经济发展速度较快，相关的科学技术也在不断深化发展的过程中，在此背景之下，智能交通系统在我国也处于快速发展的趋势下，在很多城市得到了较好的应用，具有极强的应用前景。智能交通系统，是基于完善道路设计建设的基础上发展而来的，该系统主要应用了信息技术、智能技术、电子技术、地理技术、图像处理技术、传感器技术等多种不同的先进技术。其中，图像处理技术在智能交通系统中的应用最为广泛，也最具重要价值。这些先进技术的应用，使得智能交通系统成为了一种先进、准确、实时的交通系统，可以带动交通事业与运输事业向智能化方向发展。
智能交通系统的发展与应用，不仅可以提高地面交通的效率，还可以使现有的交通基础设施得到最为广泛和高效地应用，也能保证交通安全。应用智能交通系统之后，人力、物力、财力投入都会出现明显的下降，与传统模式的交通系统相比，具有较好的社会价值与经济意义。此外，应用智能交通系统，还可以实现对车辆运动状态下的行为分析，保证分析工作的准确性，对于交通部门的工作也有积极的促进作用。
2 图像处理技术在智能交通中的应用
笔者在上文已经提到，智能交通系统在具体的应用过程中，需要很多先进技术给予支撑，其中，图像处理技术的应用最为广泛，是智能交通系统应用的所有技术中最为关键的技术之一。下面将对图像处理技术在智能交通中的应用作简要分析：
2.1 车牌识别
在智能交通系统中，图像处理技术的应用首先就体现在车牌识别中。车牌识别是智能交通系统的主要构成，可以帮助车辆管理部门对车辆进行合理、高效的管理，提高工作人员的具体效率。目前，车牌识别主要应用于停车场管理、小区管理、高速公路系统等主要方面。
车牌识别，主要是对路面运行的车辆进行监控拍摄，提取其车牌的主要信息，如汉字字符、英文字符、颜色、数字等。在对这些信息进行处理的过程中，需要对图像进行采集、预处理、最终识别。车牌识别的应用，需要相关的部门安装数字设备、摄像系统、计算机系统等，在此基础之上对车辆进行图像信息采集，之后对采集到的信息进行预处理，找出车牌在图像中存在的具置，将所有信息进行提取，并分析信息中的所有要素，最终识别出车牌的真实信息及真实号码。
车牌识别在具体的应用过程中，图像、照片的质量会受到很多外界因素的影响，如日照因素、降雨、车辆运行速度等。在这些不同的外界因素影响下，车牌识别系统所采集到的车牌信息经常会出现模糊、看不清、重叠等问题，对于后续的识别工作有严重的负面影响。因此，在进行正式的车牌识别工作之前，工作人员应当着重对车牌图像进行预处理，如对图像进行灰化、二值化、校正等，保证车牌识别的准确程度。我国目前虽然也应用图像处理技术进行车牌识别工作，但是我国车牌的格式相对繁多，背景也比较复杂，缺少较好的统一性，因此存在识别不清等问题，需要有关部门对此进行进一步合理改善。
2.2 信息采集
在智能交通的发展与应用过程中，工作人员还可以利用图像处理技术进行信息采集，以保证智能交通系统得到高效、稳定的运行。
某市交通部门在开发智能交通系统之后，利用图像处理技术对交通信息进行合理的采集。工作人员通过对该技术的具体操作，获取道路交通运行过程中方方面面的运行信息，如具体的车流量、车辆运行速度、车辆类型、道路交通密度等。图像处理技术在采集这些相关信息之后，就将图像立即传回到工作人员及分析人员的电脑上，分析人员就可以据此获取交通运行的确切信息与实际状况，从而保证交通管理部门对道理交通进行合理、高效的管理，并及时发出预警信息与诱导信息，对道路交通运行中的车流进行调节与疏导，避免交通出现严重拥堵，实现道理交通的顺畅运行。该市交通部门发现，在应用图像处理技术进行信息采集与分析之后，道路交通管理部门的工作效率得到了明显的提高，该市的交通拥堵问题也得到了合理解决。
2.3 车辆检测
图像处理技术在智能交通中的应用，除了车牌识别之外，还可用于车辆检测工作。目前，车辆检测的主要方法有背景差检测法、边缘检测法、帧差法、模型法等。这四种检测方法都可用于进行车辆检测，并具有较好的检测效果。目前，在智能交通的应用与发展过程中，图像处理技术的一个主要的应用方向便是被用于车辆检测。
智能交通应用图像处理技术进行车辆检测，在某种程度上是基于车牌识别工作才得以进行的。智能交通系统在采集到车辆信息之后，图像处理技术就可以通过对车牌等车辆的主要信息进行合理、高效的识别，以此实现对车辆的实时检测。
2.4 在电子警察中的应用
图像处理技术在智能交通中的应用，还可以体现在电子警察的应用方面。电子警察是智能交通系统的重要组成部分，可以在某种程度上代替警察进行工作，不仅可以保证工作的高效性，还可以提高工作的合理性。图像处理技术在电子警察中的应用，主要可以分为以下几个方面：图像滤波技术、图像编码、图像识别、图像加密等。
图像滤波技术主要指的就是图像处理技术可以将拍摄到的视频画面中的噪声等严重的干扰源进行合理清除，在此基础上将视频图像中的有效信息进行高校提取。视频编码，主要就是利用相应的编码技术对智能交通系统拍摄到的视频图像进行二次编码，以此保证图像可以满足具体的通信需求。图像加密，主要用于对视频图像进行密码，也可以添加其它的保密手段，保证视频图像的安全性。
某市交通部门在开发和利用了智能交通系统以后，将电子警察与智能交通系统相结合。该市的电子警察，由于应用了比较先进、关键的图像处理技术，因此不仅可以做到对车辆、行人进行视频拍摄，还可以对拍摄好的视频进行分析、加密、编码等。该市交通部门的管理者发现，电子警察在应用图像处理技术之后，工作效率得到了明显提高，对于该市的交通事业发展起到了积极的促进作用，也带动了该市智能交通系统在未来的深化发展。
2.5 障碍物检测
除了上述几种应用方向之外，图像处理技术在智能交通中的应用，还包括了障碍物检测这一主要内容。在交通系统中，障碍物主要包括了车辆行驶过程中前方道路的行人、自行车、电动车、其它机动车及交通标识等。图像处理技术在障碍物检测中的应用，主要是利用了立体视觉检测、背景运动检测分析、光流检测等主要方法。在进行检测的过程中，图像处理技术主要是基于对摄像头拍摄到的视频画面等进行细致分析，看道路前方何处存在障碍，并及时将障碍情况提示给司机等人。目前，这几种主要的障碍物检测方法在智能交通系统中都得到了相对较好的应用，效果也比较理想，对于图像处理技术的深化革新及智能交通系统的再发展可以起到强有力的推动作用。
3 结语
智能交通的发展与应用，不仅可以解决现存的交通问题，更可以带动我国交通事业在未来的发展。在智能交通的应用过程中，图像处理技术得到了比较广泛的应用，可以用于车牌识别、字符分割等。图像处理技术的应用，不仅给予智能交通发展应有的支持，也提高了智能交通的应用效率，保证智能交通的应用收到实际效果。相关部门及人员若想保证智能交通得到深化发展，就一定要重视图像处理技术的应用效果及其应用质量。
参考文献
[1]谢海斌.智能交通中图像处理技术应用的研究[J].电子技术与软件工程，2015（19）.
[2]崔立岩.智能交通中图像处理技术应用的研究[J].通讯世界，2014（08）.
[3]陈宁宁，尹乾，周媛，高丽娜.数字图像处理技术在智能交通中的应用[J].电子设计工程，2013（03）.
[4]姜旭，朱灿焰.视频处理技术在智能交通系统的应用[J].通信技术，2010（01）.
[5]张利峰.面向智能交通的图像处理技术与应用[J].金陵科技学院学报，2010（04）.
作者简介
纪老平（1974-），女，山西省太原市人。大学本科学历。现为太原警官职业学院讲师。研究方向为图像处理、数字水印。
1.1智能物流
现在的物流管理有着明显的信息化发展，随着物联网技术的发展特别是物联网技术与物联网与卫星定位技术、GSM/GPRS/CDMA移动通讯技术、GIS地理信息系统相结合，使物流管理的每一个流程都被准确无误的感知和掌握，GIS与GPS与感知信息的结合，构成了物流信息一张强大的网。
1.2智能医疗
自动识别技术为医疗领域提供了方便，最典型的代表是RFID自动识别技术，RFID技术与医院信息系统（HIS）及药品物流系统的融合，是医疗信息化的必然趋势，智能医疗能够帮助医生实现对病人全方位的监控，达到会诊记录，病情记录等关键信息的共享，还有对病人医疗器械和病人病情发展的追踪，这种智能医疗必然会得到更大的推广。
1.3智能交通
物联网在智能交通上的应用也非常普遍，最典型的例子莫过于乘坐公交车时IC卡的使用，物联网技术与公交系统的融合，统筹运用GIS和GPS等手段，达到调度，发配，收费等管理于一体，同时还有智能化的停车，系统调配红绿灯，及时查看路况信息等交通控制调配等手段，都体现了物物相连的物联网对于交通的帮助，还有公路、桥梁、交通的智能检测，都体现了智能交通的作用。
1.4智能农业
智能工业。智能农业与智能工业最主要的体现上是在对于数字的实时监控上，从生产、加工、运输、分销、零售上，企业信息管理系统，从生产监控系统，信息管理系统，质量管理系统，信息服务系统，到信息跟踪，事故追溯系统，质量评估系统，统计分析系统，信息门户系统等，使农业和工作都达到智能化的水平，方便生产。
1.5智能安保
智能安保体现在传感节点的利用上，利用传感节点的覆盖全面性，来防治翻越，偷渡，恐怖袭击等威胁安全的入侵，这种智能安保已经应用到世博会当中。2.6智能家庭物联网对于智能家庭，数字家庭的建设有着非常广阔的发展前景，智能家庭不是简单地将家中的电子产品结合到一个遥控装置当中去，这样做只是一个简单的电子设备相连，物联网所要达到的智能家庭，数字家庭的目的，是通过物联网建立外部联系，让服务与设备之间产生联系，达到互动效果，一个最理想的例子就是在工作的过程中，在办公室里就可以指挥家用电器的工作，在下班回来的途中各个家用电器已经各司其职，回家时就享受自动化的成果与便利。
2物联网通信技术的发展
物联网是推动世界发展的重要动力，有人把它比作是继计算机和互联网之后的第三次革命，这样的比喻一点也不为过，1990年的施乐公司可乐售饭机可以被看作是物联网技术的最早实践，1999年麻省理工学院Auto-ID中心在美国统一代码委员会的支持下提出了PC（ElectronicProductCode）的概念．比尔盖茨1995年在书中提及了物联网的概念，1999年美国麻省理工学院阐明了物联网的含义，但随着物联网的发展这种含义也产生了变化，再随后的时间段内，各国开始提高了对物联网的认识，并把物联网当作一项国家战略来发展，目前的物联网当中有三项关键的技术，分别是传感器技术、RFID标签、嵌入式系统技术；所涉及的四大关键领域分别是：RFID；传感网；M2M；两化融合，随着各国对于物联网技术的重视，一些关于物联网发展的战略也相继被提出，如日本的u-Japan计划，韩国确立了u-Korea计划，欧盟执委会发表了欧洲物联网行动计划，美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点，智慧地球被提出并引起强烈反响。2009年8月，总理的感知中国讲话和建立的感知中国研究中心将中国的物联网信息技术推向了一个新的高度，物联网被正式列为国家五大新兴战略性产业之一。
3总结
十几年来，随着我国城市化进程的提速、汽车数量的爆炸式增长，城市拥堵问题也日益严重，与此相伴的是频繁的交通事故、噪声污染和空气污染，使城市承载能力与社会运行效率受到了严峻挑战。因此，如何破解城市发展速度与社会效率的矛盾成了全社会普遍关注的问题。智能交通设备通过信息技术将人、车和路有机地联系在一起，能够提高既有有交通基础设施的运行效率、提高城市承载能力。特别的是，在国家实施新型城镇战略的大背景下，智能交通行业的个股有望迎来战略发展机遇期，相关上市公司有望从中受益。
智能交通处于快速发展期
目前，政府层面的监管要求是推动我国智能交通发展的主要力量，比如，随处可见的电子眼、集成交通指挥平台系统等。最近几年来，政府投资于智能交通的步伐开始加快，年均增速超过了20%，主要原因有以下三个方面：一是政府对智能交通的重视；二是城市道路和交通拥堵所带来的问题日益严重，比如，北京因拥堵十分严重被戏称为“首堵”；第三，西方发达国家的实践证明了智能交通能够在一定程度上有效缓解城市拥堵问题。
从行业规模来看，我国智能交通行业尚不足400亿，而美国智能交通行业的收入已达到1118亿美元，即便是面积与人口远少于我国的日本，智能交通行业的市场份额也达到了377亿美元，是我国的6倍。而从智能交通的发展特征来看，我国以硬件投入为主，占投入总金额的80%以上，而欧美发达国家的智能交通投入主要集中于软件与服务方面，两者发展水平的高低显现无疑。未来，我国智能交通行业也必然会向纵深阶段发展，北京、上海等经济实力雄厚的大城市已经开始布局车路协作系统和出行服务。中金公司认为，2015年，智能交通行业是量变向质变转换的关键时间点，“十二五”末期，市场规模有望达到1000亿。
行业成长性优良
据了解，我国从事智能交通行业的企业约有2000多家，主要集中于道路监控、收费站、GPS，以及系统集成等环节。统计数据显示，2011年千万级智能交通项目数量为195项，同比增长了129%，项目金额合计57.9亿元，同比增长了180%，目前行业规模约在120亿左右。湘财证券该行业研究员朱程辉认为，未来3-5年，智能交通行业有望保持年均20-30%的增长，5年后有望形成千亿级别的市场规模。
由于需求旺盛，在过去几年内，智能交通行业的相关上市公司的营业收入和利润均实现了高增长，龙头公司甚至达到了30%的复合增长。与此同时，行业整体毛利率普遍高达25%-50%，整体净利率也有20%左右（参见图1），体现了良好的竞争格局和较强的议价能力。
细分龙头显著受益
智能交通行业产业链不长，主要涉及硬件、软件、系统集成和服务扩展几个方面。其中，硬件方面涉及采集、传输和自动化等；软件应用到控制、管理、导航等；系统集成由于硬件再与软件组成，涉及城市ITS和城际ITS；系统集成为服务扩展提供支持。在这条产业链上，各个环节的参与者数量众多，相关细分行业龙头（参见表1）。
从海外发达国家智能交通行业的发展历程及我国的实际情况来看，硬件及系统集成有望受益最大。
大华股份（002236）：公司是智能交通行业的硬件采集商，近几年来来受益于政府支持，获得了高速发展。财务数据显示，公司2010年、2011年的净利润增幅分别为122.11%与45.21%，2012年的净利润增幅在60%-100%之间。同时，公司近三年来的销售毛利率均稳定在42%以上，净资产收益率也在20%以上。成长性与盈利能力均居高该板块前列。
未来，随着监控设备从标清向高清发展，公司作为行业龙头，将会充分享受设备更新换代带来的市场机会，市场份额有望进一步扩大。近两年来，公司在二级市场上表现也堪称大牛股，反映了资金对公司未来发展前景的看好。
生活在大都市的人对道路交通的状况都深有体会，用一个字来形容就是：堵，尤其是当你有急事的时候，堵得你坐立不安，堵得你心急如焚。城市居民的生活秩序和生活质量已经在一定程度上因为堵车而受到了影响，尽管路越修越宽，像北京从三环扩到四环，从四环拓到五环，现在又开始向六环发展，但堵车的情况并未见有太多的改观。那究竟是什么原因造成堵车情况如此严重呢？
道路交通因何而堵？
不同城市的道路交通拥堵情况具有不同的特点，但总体来看以下几个方面是共同的原因。
（1）汽车交通发展失控，道路建设难以适应车辆超常增长的需求。这个问题对于很多城市来说都存在，道路扩充的速度远远赶不上汽车的增长速度，尤其是在市区，道路扩充的余地是很有限的，车路之间的矛盾日趋尖锐，道路超负荷运转。例如在天津市，由于道路、停车场等交通设施受土地和空间资源配置的制约，道路与交通管理设施建设滞后于车辆和交通流量的发展，城市车均道路面积呈明显的下降趋势，根据统计数据，天津市市内机动车行驶速度1996年平均为26.96公里/小时，比1989年下降了35％，高峰时段，市中心干道路段的机动车平均时速仅为10公里/小时。
（2）停车难的静态问题直接影响交通拥堵的动态问题。这是许多大城市普遍存在的问题，停车场的建设远远满足不了车辆发展的需要，路边乱停乱放现象严重，既影响了交通也影响市容。随着城市车辆保有量的迅速增长、外来车辆的大量增加、公共停车设施的严重滞后，以及停车设施多头分散管理、相互脱钩、缺乏联系与协调，使目前车辆停放愈加困难，尤其是城市中心商务区的停车难问题日益突出，成为亟待解决的社会问题。例如青岛市路内（包括路边和路上）停车位占公共停车泊位的比例约为73％左右，且公交车公共停车泊位万人拥有率很低。
（3）政府用于市政基建的资金有限。这一点在很多城市（例如广州市和青岛市等）都有体现，由于政府用于市政基建投资资金的限制，加上法规、管理措施不配套等各方面的原因，制约了主城路外公共设施的开发建设速度。北京的这一问题还不是很明显，但也存在城市交通投资主体单一的问题，如果一直这样下去就会难以适应当前和未来发展的需要。
（4）对公共交通的重视不够和投资不足。要解决城市的交通拥堵问题，大力发展公共交通才是出路，北京、上海、广州等特大城市尤其如此。目前国内的公交系统信息化应用还比较落后，很多公交公司的车辆调度仍然依靠人工进行，不仅效率低，而且很容易造成车站的拥堵。目前智能公交调度系统在国内基本处于空白阶段，也是方案商可以重点发展的领域。以广州为例，与广州市的经济发展程度和GDP相比，广州市在公共交通建设上的投入却很有限，公共交通投入低于广州市财政收入的增长速度，市财政逐年增长，对公共交通的补贴却逐年减少，同时广州对公交专用车道的认识也需要进一步提高，2010年亚运会的召开将使广州公共交通面临比较大的压力。
除此之外，其他原因如道路功能的战略规划失当、城市道路资源利用率低下、城市中心区土地开发强度与其交通环境最大允许容量的矛盾日益突出、出租车空驶率仍然比较高等问题，也增加了无效交通量，导致拥堵产生或严重化。
中国智能交通
既然道路的扩充有限度，而机动车又在不断地高速增长，车路的供求矛盾如此尖锐，什么办法能使道路交通的拥堵情况得到改观呢？这时候很多人想到了智能交通。
智能交通要解决的问题其实就是两个字――秩序。既然汽车数量在不断增加，道路快速扩充又不现实，那么解决车辆行驶的秩序问题就显得尤为重要。所谓智能交通系统（Intelligent Transport System，简称为ITS），是一种集信息技术（IT）、人工智能（AI）、电子控制、地理信息（GIS）、全球定位（GPS）、影像、计算机处理、有线/无线通信等多种技术在一起的交通运输管理系统，能对各种运输方式进行现代化、科学化的智能管理。
在一些发达国家，例如日本、欧美国家，一些技术在智能交通领域的应用已经比较成熟，智能交通的应用成效也日益显著，中国政府从上世纪90年代后期也开始重视职能交通领域技术的发展。2000年初，科技部会同国家计委、经贸委、公安部、铁道部、交通部等几十个部、委、局联合建立了发展ITS的政府协调领导机构――全国智能运输系统协调领导小组及办公室，并成立了ITS专家咨询委员会，交通部、建设部和公安部已先后成立了智能运输系统工程研究中心。中国在全国智能运输系统协调小组及办公室的直接指导下，通过产、学、研相结合的方式开展研发和推广应用。全国智能运输系统协调领导小组及办公室负责组织研究制定中国智能运输系统发展的总体战略、技术政策和技术标准，以及相关的扶持政策，积极支持有关部委、地方、企业及科研单位，根据行业、地区特点开展ITS关键技术研究与应用示范，促进产业化。
“十五”期间，中国政府非常重视ITS的共性和关键技术的研究，并在“十五”科技攻关重大专项中安排了“智能交通系统关键技术开发和示范工程”项目。在共性基础研究和关键技术研究中，国家安排了10个项目对全社会进行招标，项目实际投入经费总额超过15.89亿元人民币，其中，中央划拨经费5000万元人民币。同时，“十五”期间，在“智能交通系统关键技术开发和示范工程”重大专项中，北京、上海、广州、深圳、中山、重庆、天津、青岛、济南、杭州十个城市成为智能交通系统应用试点示范城市，为了配合奥运会的筹备，同时还在国家项目的基础上又在10个城市安排了11个项目开展了更加广泛的工作。
智能交通的作用领域及范围
智能交通所涉及的领域，以及这些领域对缓解交通拥堵能起到的作用，主要有以下方面。
（1）智能交通信号控制系统。这是智能交通的重要组成部分，可以对交通信号实行智能化控制，根据车流量的大小来决定红绿灯时间的长短，也可以在一定程度上缓解交通拥堵情况。目前，北京的智能交通信号控制系统在284个路口、17条道路、114处信号灯已实现。未来五年内，北京市还计划将90%的信号灯纳入智能交通控制系统，到那时十字路口的车辆等待时间会相对缩短。
（2）交通流信息采集处理/分析、系统。这一系统的作用，和行进中的车辆进行道路选择有着直接的关系，也因此直接关联到交通疏导能力。就中国各城市而言，北京在这方面做得比较好，上海、广州、宁波、大连等其他几个城市在该领域也有所尝试。北京市的实时动态交通流信息采集、处理／分析、系统示范工程已经完成，系统按照使用对象的不同可分为对内显示子系统和对外子系统，对内显示子系统的用户为交通管理者，系统信息作为管理和决策依据；对外子系统的用户为出行者，系统将有关的交通信息通过交通广播电台和电视台以及显示大屏等形式，供出行者参考。
（3）公交智能调度系统。在这一领域，青岛市走在了前列。青岛的公交智能调度平台经过多年的建设已经相对比较完善，已经开始为青岛的道路畅通做出了贡献。北京这几年在这方面也加强了投入，已经建立起来的系统包括客运枢纽站运营调度管理与乘客信息服务系统、公共电汽车区域运营组织与调度系统、南中轴路大容量快速公交智能调度系统和公交车救援调度系统等子系统。例如北京的公共电汽车区域运营组织与调度系统，通过对区域内公交车进行统一组织和调度，提高公交线路的调配和服务能力，实现区域人员集中管理、车辆集中停放、计划统一编制、调度统一指挥，人力、运力资源在更大范围内的动态优化配置，降低公交运营成本，提高调度应变能力和乘客服务水平。并且，作为示范工程的11条线路也已于2005年完成。这些系统可以使公共交通实现合理调度，合理运营，为乘客出行提供了很大的方便。
（4）停车诱导系统。这也是国内主要城市近几年大力投入的一部分。北京的停车诱导系统目前在西单商业街建成，未来在金融街、中关村等地区也将建设停车诱导系统；广州市的一些繁华商业中心地区也建起了交通诱导系统。随着车辆的增加，停车的静态问题会直接影响到交通的动态问题，停车诱导系统可以对出行者的停车事先进行提示，减少车辆在道路上无效停留的时间。
（5）出租车智能指挥调度系统。在这一领域，广州市做得比较好，交通指挥中心的总平台已经与多个大型出租汽车公司的平台整合起来，可以实现全市范围的统一调度、统一指挥，提高运行效率，减少出租车的空驶率等。
（6）综合信息平台。综合信息平台可以说是几大系统中最重要的部分，就是将上述系统统一起来，建成一个大的平台进行综合管理，然后将采集来的交通方面的信息向政府、企业、公众公布，目前，诸多城市，例如北京、广州、青岛等，都在建设这个平台。无论是交通的管理者还是出行者，如果对实时的道路交通信息都能做到心中有数，那出行的效率就会大大提高。例如北京的交通综合信息平台，已经成为北京市智能交通系统的支撑层，是连接其他应用系统的枢纽，负责全市综合交通运输系统信息的存贮、处理和，是北京市智能交通系统的核心建设内容。该平台将于2007年之前完成一期工程建设，可以实现向政府交通管理部门提供决策支持，向社会公众提供多方式、全方位的交通信息服务，为2008年奥运会的成功举办创造条件。
其他，货运调度系统、物流信息系统等也会影响城市交通。在智能交通系统的建设中，上述系统的应用对缓解交通拥堵可以起到相当的作用，相信随着应用的逐渐成熟，智能交通系统所发挥的效能将会越来越大。
市场规模可观但挖掘不够
智能交通是一个市场前景看好的市场，中国的智能交通市场已经进入了成长期，对于在智能交通中扮演最重要角色的IT 系统集成来说，这属于名副其实的朝阳产业。计世资讯的研究结果显示，2006年中国智能交通的投资额将会达到91.94亿元人民币，比2005年增长23%（见图）。
图 2005-2006年中国智能交通建设投资规模
智能交通市场增长的动力，首先来自国家和政府对ITS建设的重视程度越来越高；其次，2008年奥运会在中国的举办，也将带动北京及相关城市ITS的发展；第三，城市道路和交通问题的日益严重，企业和个人对出行效率更加关注，使ITS的发展迫在眉睫；此外，信息技术的迅速发展，也将带动智能交通的发展。
智能交通尽管市场前景光明，但是目前来看，对商机的挖掘远远不足。究其原因是多方面的，除了产业链不成熟、基础技术薄弱、产品产业化水平低、软件投入过少等原因外，最重要的原因是，在系统设计阶段没有充分考虑到城市交通的实际需求，例如作为智能交通重要服务领域之一的VMS（可变信息情报板）系统在北京、上海、宁波、大连等很多城市都已投入使用，但是实际效果却大不相同。
从技术角度而言，不同城市的VMS系统采用的信息技术都基本相同，排除各城市交通状况等客观因素影响，应用水平的巨大差异，最主要的因素在于系统设计时，是否认真考虑了城市的实际交通需求，并从这种需求出发合理设计VMS系统所需具备的功能。一些城市在功能需求定位上的误差，直接导致了系统最终的实施效果差强人意。
智能交通的核心问题是解决交通的规划、调度、监控和服务。作为一门新兴的应用科学，智能交通研究和使用的重点都应该集中于交通需求的本身，从实际出发，找到问题，分析问题，从而确定解决问题的方法和手段。智能交通系统是否能发挥应有的作用，取决于其系统规划和设计的内涵。国内有大量的智能交通项目，购买了大量的先进设备，上马了大量的先进系统，可是实施后发现对改善交通毫无用处，甚至根本就无法投入使用。究其根本，就在于没有遵循智能交通的客观规律，没有从交通需求实际出发，盲目投入，导致资源的极大浪费。
道路信息采集和系统最具发展前景
既然道路信息采集和系统是智能交通的一个重点应用领域，同时也被当做是智能交通中最具成长性的领域，那么，道路信息采集和系统的市场前景为什么如此被看好呢？以下是我们分析的几个主要原因。
（1）国家和政府的高度重视给信息采集和系统的发展带来了良好的政策环境。
交通部表示，“十一五”期间我国将建设国家公路基础设施信息采集网络等五大系统。这“五大系统”包括：
a. 建设国家公路基础设施信息采集网络；
b. 建设交通信息和共享网络；
c. 建设由我国自行或合作开发运营的位置信息服务系统；
d. 进一步开发和应用高速公路监控管理系统；
e. 在国家高速公路网、国家干线公路网上逐步建立交通监控、交通信号、交通诱导等手段先进的交通管理系统。
从“十一五”的重点规划，就可以看出交通信息采集和共享已被提到了相当的高度。
此外，公众出行交通信息服务系统作为交通部2006年的三项信息化建设示范工程之一，也在2006年初正式启动。“公众出行交通信息服务系统”是依托公路信息资源整合系统和客运站场管理信息系统的信息资源，通过互联网、呼叫中心、手机、PDA等移动终端、交通广播、路侧广播、图文电视、车载终端、可变情报板、警示标志、车载滚动显示屏，以及分布在公共场所内的大屏幕、触摸屏等显示装置，为出行者提供较为完善的出行信息服务。
（2）用户需求是信息采集和系统成长的主要驱动力。
无论是个人用户还是企业用户，对道路信息采集和的需求都越来越明显。目前主要城市的私家车数量越来越多，交通拥堵情况严重，用户对于出行效率越来越看重，对道路交通信息的依赖程度越来越高。
与个人用户需求相比，针对单位的信息应用模式会先成熟起来。目前针对单位的信息应用模式应该更快一些发展，单位的采购比较集中，同时消防局、救护车、警车等特殊行业对时间和效率要求非常高，在特殊情况下成本考虑退居次位，对道路交通信息的需求也很大。
（3）目前各种基础数据资源已经具备，这使得信息采集和的应用普及成为可能。
目前各种道路基础数据资源已经具备，有待整合利用。不少城市的基础数据都已可迅速收集，但对资源进行整合分析和综合利用的能力还相当缺乏。一些城市在信息采集和方面甚至已经走在了前列，如北京、上海、宁波等。从全国范围来看，北京的道路交通信息采集系统还是比较领先的，目前在北京的环路，如二、三、四环都已经实现了数据采集的无缝覆盖，大概每隔800～1000米就有一个数据采集点，数据采集方式主要是采用微波、超声波和视频探头；在一些主要路口，还设置了感应线圈。
从2006年3月开始，北京市民在出门前就可以在网络上查询目的地的路况信息，以及实时的交通状况；同时，还可以加装车载的引导系统，通过GPS可以接收到最新的路况信息，根据自己的需要选择最佳路线。
2006年4月6日，北京市第一个面向公众出行服务的综合交通信息服务网站――“北京公众出行网”（省略、省略）正式开通，该网站作为北京市公众出行信息服务示范工程的一部分，可以为公众提供动态交通信息、交通基础设施信息、客运信息、交通黄页、出行常识等5类信息服务。系统的建成为广大公众提供了全面、综合的交通信息服务，对提高北京市公众出行交通信息服务的水平具有很好的示范作用。
（4）未来智能交通需要重点解决的问题就是信息的采集和。
ITS中心主任王笑京表示：“未来智能交通需要重点解决的就是信息采集和的问题。”相比较而言，中国现在的信息采集系统已经较为全面，而信息系统还没有跟上，这也是现在智能交通建设最需要解决的问题。王笑京还认为，“目前存在的主要问题就是缺乏信息的有效利用，各种手段有利有弊。”
道路交通信息采集和的主要问题是信息没有有效利用、缺少提供手段、数量和实效都有限。国内的手段基本以免费的方式为主，例如网站、路边电子显示屏、电视、广播等，发达国家基本上也采取类似的方式，每种方法都各有利弊。目前，车载终端被看做是最好的信息手段，但是由于成本过高，每个车载终端要上万元钱，且车载终端是属于消费者消费行为，让消费者买单不太现实。
除了北京之外，其他城市在道路信息采集和方面也做了许多尝试。
广州出租车实现车载装置诱导功能，既是信息发出者，又是信息受益者。广州智能交通系统（ITS）公用信息平台目前已经完成一期工程，只要车辆安装了该系统车载终端，就能与智能交通系统联网，从而实现车辆行驶状态分析、道路拥堵实时状态分析、线路优选、行车诱导等功能。广州目前已有1万辆“卫星的士”安装了这种可以用于定位、通信、刷卡消费的车载终端系统，系统内的信息每隔数十秒会不断更新。
其他城市也有各自的新尝试。2006年一种新型的交通流量信息牌在杭州街头出现，智能交通信息流量牌能准确为行人导航，在红绿灯变换时可及时提醒行人是否绕道走；宁波的城市实时交通信息与动态导航系统采取最新的探测车技术；2006年初全国第一个道路交通信息车载实时系统在大连市正式开通，大连市的车辆只要安装了车载导航仪，就可在行驶中随时知道道路交通是否拥堵；上海手机发短信可查线路变动，上海市民只需用手机发送短信，便可查询到上海公交线路变动，因为18000辆公交车将在2007年之前全部安装GPS定位仪，而一个囊括上海公交、出租、轨道交通、长途客运等交通出行方式的智能交通信息平台已在建设中，其中的城市交通信息监控中心有望于今年底完成建设并试运营。
在国家信息化 发展 战略和产业化方向的目标下，gps技术在智能 交通 系统中得到广泛的 应用 与发展。在我国智能交通系统体系框架的43种用户服务中就有二十几种需要知道车辆的实时位置，从而实现监控、调度、导航等功能。gps在智能交通系统中的应用，与无线移动通信技术、智能导航终端、 电子 地图密切相关。
无线移动通信技术： 目前 ，为了取得广泛的覆盖范围和降低系统投入成本，gps系统普遍采用成熟的公共移动通信网作为通信通道。当前gps可用的较先进的通信网为gprs网和cdma1x。基于gprs网的传输速度 理论 可以达到100kbps以上，而2003年正式开通的cdma1x 网络 ，由于采用了反向相干解调、前向快速功率控制等技术，理论带宽可达300kb/s，目前实际应用带宽在100kb/s左右(双向对称传输)，传输速率高于gprs，可提供更多的中高速率业务。神州数码、安华北斗、奥星等公司最近推出了基于cdma1x无线通信方式的智能交通系统，支持实时gps车辆定位、监控、行车信息采集(如车辆id、车辆速度、定位点经纬度、方向等)。日后，随着2.5g的cdma1x/gprs向3g网络过渡，频谱效率越来越高，支持的速率也将越来越高，增加到3g初期的几百kbps,再到3g增强型的几mbps，然后到3g进一步增强型的几十mbps乃至上百mbps，再到超3g(b3g)的上百mbps~1gbps，gps将可以实现更多视频新业务。
智能导航终端：在发达国家，车载导航已经非常成熟。日本的车载导航发展是全球领先的，目前超过80%的 新车装有车载导航，附带覆盖全国的电子地图。特有的准3g无线通信网络使驾车人可以在车上实现宽带上网，日本已经实现了几乎全部城市的道路信息实时。由于巨大的市场潜力和不可估量的发展前景，日本几乎所有的汽车生产厂家都参加了这一高 科技 角逐，如宏达、尼桑、本田、 马自达、三菱以及松下、先锋、阿尔派、健伍等公司都已开发出自己的车载导航产品。世界其它发达国家如美国、德国、荷兰也不甘落后。在美国，高档车上原厂配备导航设备，中档车型的用户可以选装或者购车后自行安装，附带的电子地图可以覆盖整个北美地区和欧盟地区。在欧洲，由飞利浦、西门子开发的车载导航系统1995年已在雷诺、菲亚特等大众化民用车辆上使用。
在国内，安华北斗、奥星等公司最近推出了支持cdma1x通信功能的gps导航设备，与国外导航设备功能大致相当，能够实现导航功能、电子地图、转向语音提示功能、定位功能、测速功能、显示航迹。值得期待的是，传统厂商新科最新研发的新科gps卫星导航器有六大特点：拥有欧美及全
关键词：智能交通；物联网；交通管理模式
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 （2012） 20-0000-02
物联网作为新一代信息技术的代表，它是全球技术发展的方向，物联网是信息化与工业化融合的重要途径和载体，也是信息产业发展的第三次浪潮。而智能交通作为国家“十二五”期间重点扶持的新兴产业之一，同时也是最迫切需要融合物联网相关技术的领域之一，面临着巨大的发展机遇。很显然，ITS（智能交通）离不开各类传感器对交通数据的采集，离不开局域、网络的交通信息共享，离不开智能系统的监控和管理。物联网具“信息、和智能”两大特征，其在城市智能交通领域的应用，必将引领城市交通的管理和服务发生革命性的变革。智能交通行业中利用物联网技术、网络和设备来实现交通运输的智能化，智能交通系统与物联网的相互融合，必能促进中国智能交通系统的大发展。
智能交通系统着眼于提高交通基础设施运行效率，立足解决交通拥堵、交通事故以及与交通运输业密切相关的能源和环境等问题，借助于电子信息以及科技等领域的优势，综合运用各种高新技术实现对人、车辆、道路以及交通与运输的智能化监控与管理，实现感知道路的各种信息（交通拥堵、重大事件、公交、停车信息、环境（尾气）与天气等；采用互联网、广播电视网、3G天线网络等三网融合的数据传输系统实现任何时间、地点的实时道路状况及数据的交互与传输；充分发挥数据信息有效价值，将数据信息分层分类及时发送到相应的部门和用户群体；为机动车驾驶员和市民提供最佳的出行路线；为政府及有关职能部门应对突发事件和交通道路指挥及未来发展提供决策参考与依据。
1 基于物联网的智能交通体系框架的研究
传统的交通信息采集方式落后并且手段单一，不能实现24小时的实时提供现场信息的实际情况以及道路拥堵疏通和突发交通事件的实时处置能力有有限的情况下，我们采用基于物联网架构的智能交通体系，采用多种交通信息采集手段，结合出租车和公交以及其车辆的日常运营，采用搭载车载定位装置和无线通讯系统的浮动车检测技术，实现对交通信息要素的全天候实时获取。通过路网流量分析预测和交通状况研判，为路网建设和交通控制策略调整及相关交通规划提供辅助决策和反馈。
智能交通体系框架下的智能交通体系通过实时全天候采集和智能分析并结合车载无线定位装置等多种通讯方式，实现了车辆路径规划、动态诱导和区域路网交通管控，能够使整个交通信息系统进行整合，为交通指挥中心信息平台提供实时信息。为情报分析和指挥决策提供数据支持。在目前智能交通体系中车辆信息采集方式有固定式采集和浮动车式采集。固定式采集方式通过安装检测设备，从而对机动车信息进行检测。而浮动车将采集所得的位置和时间数据上传给数据数据处理中心，由数据处理中心对数据进行存储、预处理，然后利用相关模型算法将数据匹配到电子地图上，计算或预测车辆行驶速度、旅行时间等参数，对路网和车辆实现“可视化”管控。浮动车采集技术是固定点采集技术的重要和有益的补充，它实现全流程的信息采集，结合固定点式采集，能够为路网数学模型的建立提供更全面丰富的数据。
2 基于物联网的智能交通诱导系统的应用研究
智能交通诱导系统主要利用屏信息，对驾驶员提供诱导。驾驶员通过信息板实时对应交通节点下游的部分路网交通状态，来选择交通行驶路线。并能够对交通管理措施提供跟踪反馈。交通诱导屏信息子系统主要功能包括：
2.1 提供在线车辆诱导、紧急事件的通告信息。交通诱导信息包括道路拥堵信息、快速路出口匝道拥堵信息、以及根据天气状况、路面及路面设施检修状况、特殊情况需要封闭道路等各种交通警示信息等，即时通知驾驶员，以提高其警觉性，实现车流的合理导向，缓解车流分配不均对交通造成的影响，保障车辆的安全行驶。
2.2 智能交通诱导系统的控制模式。智能交通诱导系统包括自动和手动两种控制模式，系统可以自由的在自动和手动之间切换。诱导系统在自动情况下，系统自动向交通诱导屏发出显示道路交通状况的信息，红色表示堵塞、黄色表示拥堵、绿色表示畅通。在手动的情况下，系统自动向交通诱导屏发出显示道路交通状况的信息需经操作员手工确认方可，同时操作员可手工向交通诱导屏发送文字信息。
2.3 可变动态文字警示信息显示。智能交通诱导系统中的信息标志牌不应该固定不变的文字信息，应该重要的路况信息、警示信息，以便提高交通诱导屏的可读性。
3 基于物联网的智能交通车联网系统应用
城市交通的发展涉及多个部门，需要建立统一高效的协调机制。物联网目前处于概念设计期，希望政府、研究机构、高校、企业里能够重视对这项技术的研究，这是一次非常难得的创新机会；RFID是物联网得以实现最为重要的核心技术之一，城市交通领域应用潜力巨大；车联网将成为城市智能交通发展的核心。国家发改委已经先期启动基于物联网的城市（广州）智能交通试点示范，这些工作的开展必将带动我国相关产业的发展。
“车联网”是面向物联网的城市智能交通发展的一条创新之路。汽车具有数量大、机动性强等特点，一直是城市交通管理的重点和难点。车与车、车与人、车与道路的协调一致是智慧城市的重要体现。车联网作为物联网最具有发展前景的典型应用，是物联网以及智能汽车两大领域的重要交集，是战略性新兴产业之一，也是未来智能交通拓展的方向。“车联网”更具体、更容易落地实施；车联网的构成不仅仅是汽车，还包括道路、行人等，涉及整个城市交通系统。
3.1 车联网的几大特性。所有车辆都是具有独立身份和独立思考能力的智能体，就像一个智能机器人，能自动判断路况，不需人驾驶；所有车辆都可以实时感知自身、以及与其相关的物体的身份和状态，借助无线通讯，城市内车与车之间，车与建筑物之间，以及车与城市基础设施之间实现互联互通；所有车辆所在的系统呈现出物体协同运作、系统状态最优的自组织运行模式，车辆如深海中的鱼群快速地游动却彼此永不相撞。
3.2 车联网面临的四大挑战。（1）规模。与汽车保有量的迅猛增长相对应的是，汽车相关的信息采集的种类也从单一的车辆身份信息逐步拓展至汽车的身份信息、运行信息、状态信息和事件信息等，数据规模将突破几十甚至几百PB级，迫切需要海量信息的传输、存储和处理技术。车联网将依托汽车智能平台实现节点级的海计算分层自组织形成局部智能，解决90%的感知数据处理。车联网先导试验阶段将支持百万级车辆的联网应用。（2）性能。汽车具有数量众多、个体分散、机动性强、牵涉面广等特点，需要支持复杂应用场景、高速移动状态下的信息感知技术。（3）安全。从互联网的虚拟空间拓展到车联网的物理空间，通过网络就可能实现对现实世界车辆的攻击，信息安全和危机处置将面临的更大的挑战。（4）隐私。车联网可使每辆车成为一个节点。海量的涉车信息自动进入网络，一切都将越来越“透明”，信息管理的权限设定将涉及基本的法律问题，甚至道德伦理问题，需要信息分级权限技术、隐私保护技术。
参考文献：
[1]杨铁军.智能技术在交通物联网中的应用和探讨[J]，2011.
[2]张莉莉，史鹏飞，陈剑.物联网在智能交通中的应用研究[J]，2010.
[3]张毅，唐红.重庆邮电大学通信与信息学院：物联网综述[J].数字通信，2010.
【关键词】智能交通 物联网 车辆通信网络 V2V
中图分类号： TP391.9 文献标志码：A
引言
随着城市现代化的快速发展，汽车拥有量的急剧猛增，公路规划建设的不配套，加之交通管理手段的滞后，“城市交通拥堵”问题，无疑是现代城市管理的一大难题。物联网技术是一个跨学科的专业领域，将大量来自完全不同专业领域的技术综合到一起[1]。智能交通与物联网的融合将是今后智能交通的发展趋势。随着智能交通系统的发展，车辆通信网络已经成为该领域的热门网络通信技术，有着广泛的发展前景，路由协议是车辆通信网络中关键的环节之一。
1 移动自组网中――Ad Hoc网络简介
1.1 Ad Hoc网络的基本特点
通过移动IP协议，用户可以在移动的情况下依然保持网络的连接，这种网络的运行要基于预先架设好的网络设施，在全球覆盖范围内采用外地价格昂贵，并且外地经常会有信号衰减和干扰而无法使用[2]。为了减少外地的数量而保持网络的覆盖范围，以及不能依赖预先架设的网络设施的场合仍然能实现临时快速自动组网，Ad Hoc网络（简称MANET）应运而生。
一个MANET网络由一组移动主机组成，这些主机不需要依赖已建立好的基础设施，进行集中控制就可以进行通信。一般利用天线就可以建立主机之间的无线链路从而完成通信。考虑到无线电波的能量限制和频道利用率等情况，一台移动主机不能只以单一跳数的形式直接和其他移动主机进行通信。在这种情况下，必须采用多跳的通信方式[3]。MANET中的每一台移动主机就相当于一台路由器。
1.2 Ad Hoc网络的特点
由于使用无线通信技术，Ad Hoc网络具有无线通信系统的链路质量低、节点通信距离有限、带宽受限制等特点，所以也具有带宽优化、传输质量增强和能量控制等问题。Ad Hoc网络与传统的蜂窝移动通信系统不同，是一种无中心的网络，要求其中的节点通过运行分布式算法来协调它们的行为，如信道接入、路由等。由于使用多跳的通信方式，Ad Hoc网络也面临新问题，如网络配置情况广播、发现和维护路由等[4]。
车辆通信网络是传统的移动自组织网络（MANET）在交通道路上的应用，是一种特殊的移动自组织网络。车辆通信网络作为智能交通系统（Intelligent Transportation System，ITS）的重要组成部分，已经得到学术界和工业界越来越多的重视。其最重要的特点是能进行车与车之间（vehicle-to-vehicle，V2V）和车与路之间（Vehicle-to-Infrastructure，V2I）的信息交换，从而达到车辆与车辆之间、车辆与路边的基础设施之间的实时通信，利用这些信息来提高道路交通的安全与管理效率[5]。
2 车辆通信网络的路由技术
在单跳网络中不存在路由问题，当数据跨过几个节点传输数据时，必须使用路由协议功能[6]。路由是网络层的功能，它为分组传输指定源节点到目的节点的路径。针对移动自组网已经开发出多种基于不同策略的路由协议，将移动自组网分为以下四种两两相对的类型：（1）预选型和随选型；（2）平面型和层次型；（3）GPS辅助型和非GPS辅助型；（4）单路径型和多路径型[7]。本文根据不同的路由策略主要讨论预选型和随选型路由协议。
2.1 预选型路由协议
预选型路由协议也称为主动型路由协议或前应式路由协议。预选型路由协议是表驱动的，需要在每一个节点维护一个或多个路由表。每个节点定期向网络广播拓扑信息，维护路由表的最新路由信息，采用不同数量和内容的路由表和不同的广播策略，形成不同的路由协议：DSDV、WRP、FSR和OLSR等。
2.2 随选型路由协议
随选型路由协议也称为反应式路由协议、按需路由协议、是专门针对移动自组网提出的。随选型路由协议并不事先生成路由，仅在源节点需要时才生成路由。分为路由发现和路由维护两个阶段。该路由协议有：AODV、DSR、TORA和SSA等。
（1）AODV（Ad Hoc On Demand Distance Vector）是采用基于距离矢量算法的一种路由协议，AODV中两个重要协议过程：路由发现和路由维护。在自组网中当一个节点发送数据包给一个目的节点时，采用路由发现过程来动态决定这条路径。AODV的重要特点是每个节点都维持一个基于时间的每一个路由表项利用率的状态信息；AODV通过扩展环方法控制在路由发现规程中RREQ的泛洪式发送。
（2）DSR允许网络节点动态发现经过多条路径的路由，重要的特点是利用了源路由。DSR不使用周期性的路由广播消息，有效减少网络带宽的开销，该协议的所有操作都是按需的，与AODV相似，DSR协议也包含路由发现和路由维护两个重要协议过程。DSR的路由发现过程是一个寻找从源节点到目的节点之间的源路由的过程。
3 车辆通信网络的建模与仿真
利用 OPNET Modeler 仿真平台，建立一个由 9个车辆节点组成的车间通信网络模型。车辆通信网络路由协议的仿真分析比较如下。
（1）图1显示的是两种协议的吞吐量的比较，从图中可以看出AODV协议的吞吐量高于DSR协议。因为AODV协议实现了DSR和DSDV协议的组合，因此与采用源路由的DSR协议相比，AODV协议提高了网络带宽的利用率，在吞吐量特性方面要优于DSR。
（2）图2显示DSR协议的负载明显小于AODV协议，这是由于DSR协议路由负载主要是RREP与RERR分组，用来建立多条到目的节点路由。DSR协议使用了缓存技术和混杂接受方式侦听路由请求分组，从而最大程度地降低了路由负载。而AODV协议路由负载主要是RREQ分组。
（3）图3显示在丢包率方面，开始AODV比DSR的丢包率小，随着仿真时间的变化，AODV和DSR都是稳定维持在一个小的范围内，DSR协议的性能始终保持在一个比较稳定的范围内，而AODV则随着仿真时间的增加而出现明显的增大。
从以上仿真结果分析可以看出，对于车间通信V2V网络，AODV 路由协议在吞吐量、路由负载、丢包率等性能上都比DSR路由协议更适合实际网络的通信要求。
结语
文章建立了智能交通系统多跳场景V2V的无线数据通信场景，使用OPNET Modeler软件进行建模和仿真，对V2V场景的无线网络的总体性能进行了评估。但是，用OPNET Modeler软件来仿真车辆通信网络是理想状况，与实际车辆仿真还是有差距的，未来的研究应该向实地实验发展。
参考文献
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[2]吴娇蓉，辛飞飞.交通系统仿真及应用[M].上海：同济大学出版社，2012.
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[4]陈敏.OPNET 网络仿真[M].北京：清华大学出版，2004.3.
[5]曹秀英，耿嘉，沈平.无线局域网安全系统[M].北京：电子工业出版社，2004.3.
2009年底，中国工程院启动了重大咨询项目――“物联网及其在重要领域的应用”，在湖南大学主办了“物联网在交通运输领域的应用”高层研讨会⑦。李海峰⑧⑨认为交通运输行业发展物联网的三个重点是构建交通要素身份认证体系、构建交通要素信息精准获取体系、搭建交通运输物联网平台。利用IC卡、RFID电子标签，结合GPS和通信技术组建成简单的物联网已经在危险品运输、集装箱管理系统、甩挂运输等方面得到了应用。有专家预测，未来物联网的发展将经历四个阶段：2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领域，2010－2015年物体互联，2015－2020年物体进入半智能化，2020年之后物体进入全智能化。总体上说，物联网理念自提出到现在，其发展潜力、对经济的拉动作用、对人们生活方式和各个领域的影响等方面已被世界各国达成共识。各个领域都在着手基于物联网技术建立新的管理模型、新的管理系统。在公路网络管理领域，包括人、车、路、环境四个要素，车联网技术由于受到汽车厂商的推动而发展较快。相比之下，关于道路的物联网、关于交通工程设施的物联网发展较慢。国外对物联网涉及的RFID技术、云计算技术等走在了我国前列。在这些关键技术没有取得突破的情况下，国内基本达成以应用拉动物联网技术发展和产业发展的技术途径，公路网络管理是物联网应用的重要领域。目前，国外一些公司进入了我国，主要涉及汽车远程通信、定位、求助功能。在其他的基于物联网的公路网络管理领域，国内处于概念框架、模型建立探索阶段。开展路网脆弱性分析和协同技术研究的意义在于提高路网的鲁棒性，提高运输效率、减少交通拥挤、降低尾气排放、进而减缓全球变暖的速度、减少出现极端天气的可能性。这构成了一个畅通、高效、绿色的正循环。新一代智能交通管理系统是在物联网背景下，研究公路网络脆弱性分析和协同技术，旨在突破路网脆弱性分析模型、部分路段通行能力降级后路网容量分析模型和车辆间协同运行技术，从而对所有的路段进行重要度排序，确定出网络中哪些路段是关键组成部分，哪些设施应该给予优先的维护和管理，为公路网络管理提供决策依据。研究车辆间协同运行技术可以改善交通流运行模式，减少或消除不良的驾驶行为给交通流带来的干扰，提升运输效率。
物联网技术
物联网（IoT，InternetofThings）的概念由美国麻省理工学院（MIT）的KevinAshton1999年提出，是通过射频识别（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，进行信息交换和共享，用以实现智能化识别和管理的一种网络。具体地说，就是把传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道以及各类重大设施和装备等各种物体中，然后与现有的互联网结合，实现人类社会与物理系统的整合，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。物联网具有全面感知、可靠传递、智能处理的特点，在各个领域都有广泛应用前景，被称为继计算机、互联网、移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，是下一个具有万亿元级规模的战略性新兴产业。物联网涉及制造业、物流业、服务业、电信业和广播电视业等多个行业，具有重大的经济价值和市场前景。赛迪顾问研究显示，中国物联网产业在公众业务领域以及平安家居、电力安全、公共安全、健康监测、智能交通、重要区域防入侵、环保等诸多行业的市场规模均超过百亿甚至千亿元。物联网技术包括范围很广，目前主要是传感技术、通信技术和网络技术相互融合和促进的综合体，而且以传感网为主，因此物联网有时候又称为传感网。随着对物联网技术和应用研究的不断深入，物联网的概念和内涵必将得到进一步发展，并会在环境、电力、物流、交通等领域和行业出现众多物联网应用的典型案例。智能交通系统，是指将先进的传感器技术、信息技术、网络技术、自动控制技术、计算机处理技术等应用于整个交通运输管理体系，从而形成的一种信息化、智能化、社会化的交通运输综合管理和控制系统。这个系统中的传感、信息和网络等技术都包涵在物联网技术中，是物联网技术应用的一个重要方面。借助当前物联网技术飞速发展的势头，基于物联网的智能交通系统必能使各种交通基础设施发挥最大效能。
基于物联网的新一代智能交通管理系统技术架构
基于物联网的新一代交通管理系统应具有以下特点：环保———大幅降低碳排放量、能源消耗和各种污染物排放，提高生活质量；便捷———通过移动通信提供最佳路线信息和一次性支付各种方式的交通费用，增强出行者体验；安全———检测危险并及时通知相关部门；高效———实时进行跨网络交通数据分析和预测，可避免不必要的浪费，而且还可以最大化交通流量，提升运输效率；可视———将所有物流配送车辆、公共交通车辆和私家车整合到一个数据库，提供单个网络状态视图；可预测———持续进行数据分析和建模，改善交通流量和基础设施规划。为实现上述目标，根本的问题包括两个方面：一是基于物联网技术，在考虑部分道路通行能力降级、路网饱和度变化的情况下，识别路网脆弱性，对路网中各条路段的重要度进行排序，将路网中脆弱性比较大的路段、重要度比较高的路段这两类路段管理好，整个路网的可靠性就能够得到保证；二是基于物联网技术，尤其是车联网技术，建立新的车辆运行模型，减少或消除不良驾驶行为对车流运行的扰动，提升车流运行效率。具体包括以下几个方面：（一）智能交通管理中的物联网技术要实现智能交通管理，首先必须对交通的实时状况进行准确、及时、有效的监控，各种传感技术在这个过程中起到举足轻重的作用。智能交通行业的传感技术成熟度和行业市场成熟度都较高，而且政府扶持力度大，在建设“数字城市”和“智慧城市”方针的指引下，智能交通系统在许多城市已经开始规模化应用，市场前景广阔，投资潜力巨大，将成为未来几年物联网产业发展的重点领域。特别是随着物联网技术的发展，物联网的优势将在智能交通领域得到充分发挥，传感器和车载传感设备能够更加实时监控交通流量和车辆状态，并通过网络将信息传送至智能交通管理系统中心，通过科学管理和合理调度提高对道路设施的利用水平，提高安全性并最大化交通网络流量，尤其是车辆可以靠自己的智能在道路上安全行驶，公路可以靠自身的智能将交通流量控制和调整至最佳状态。同时，系统还能为旅途中的人们提供全方位的信息咨询和娱乐服务，提高人们旅行质量，管理人员通过系统能及时准确地掌握道路和车辆的安全状况，提升了道路交通安全水平。（二）基于物联网技术的路网容量分析技术路网容量是指在受交通控制的道路某点或断面处，在给定的时间范围内，车辆或行人能合理地通过的最大数量。路网容量不仅与路网的拓扑结构有关，而且与交通流量、交通流动力学、驾驶员的驾驶行为等有密切关系，是公路网络管理的一个难点。在实际路网中，经常出现道路流量远远小于道路通行能力的情况，导致现有基础设施不能得到有效利用。因此，人们常常会自问“路网到底能够容纳多少车辆通行？”交通流理论中的研究成果表明：如交通拥堵、临界密度处的流量雪崩等现象都会造成道路通行能力急剧下降，这是由交通流特性所决定的。德国交通科学家Kerner将交通流划分为三种状态：自由流、同步流、宽幅运动阻塞流，在这三种不同的交通流模式下，路网容量具有显著差别。但是，利用目前的交通流模型推算路网容量具有较大的误差，在物联网环境下，可以充分利用交通状态和车辆状态的实时数据（每个车辆上传的速度、加速度数据和道路上传的流量、速度、密度数据），并在车辆和管理系统之间双向传输，即车辆在行驶过程中可以通过向系统上报发送一些路况和车辆本身的信息，同时中心系统也可以向车辆发送一些预告信息、或者给出相关建议，因而可以充分利用路网容量，提高指挥使用的效率，改善交通秩序，为人们的生活创造有序和安全的交通保障。本部分可建立基于物联网实时数据的交通状态估计模型，在此基础上建立路网容量的动态分析模型。（三）基于物联网技术的路网脆弱性分析技术路网脆弱性是指路网在受到随机事件影响的情况下，网络性能或服务水平下降，进而失去部分或全部连通能力的性质。物联网技术的先进性表现在将物理基础设施和IT基础设施整合为统一的基础设施，两者合二为一，物联网技术为管理系统全方位提供信息来源，交通基础设施为物联网提供应用环境和平台。在此背景下，道路、车辆、交通工程设施都具备感知、计算、通信的能力，因此道路设施能够将路面完好情况、摩擦系数、温度、气象条件等性能参数和流量、速度、密度等交通状态参数实时地发送给公路网络管理中心，车辆能够将车辆的速度、加速度等运行参数实时地发送给公路网络管理中心，交通工程设施将控制设施的状态实时传送给公路网络管理中心。本部分可在物联网具备的透彻且全方位感知数据的基础上，融合管理科学、复杂网络理论等学科技术，建立基于动态数据的路网脆弱性分析的新一代模型和软件，计算出路网脆弱性指标值和路段重要度，为道路管理部门确定路段脆弱度和采取各种控制策略提供依据，以预防和减轻破坏性事件所造成的影响，增强管理部门对灾难事件和应急事件的预防能力和应对能力。（四）基于物联网技术的路网广义费用优化技术节能减排是我国当前的一项重要任务，需要在各个行业中加以实施。交通运输是我国的耗能大户，加强公路网络管理，提高车辆运行效率，对于节约燃油消耗、减少尾气排放有着重要的贡献意义。因此，在进行公路网络管理时，要以出行距离、出行时间、燃油消耗、尾气排放构成的广义费用为优化目标。路网广义费用的测算是一个非常复杂的问题，它与车型、行驶里程、道路等级、行车速度、测量折旧费、燃料的消耗、通行费及物价等众多因素相关。在物联网背景下，这些信息都可以通过各种渠道实时获得，每个车辆能够实时检测出车辆的燃油消耗量和尾气排放量，同时还可以依据路网拓扑关系，结合道路交通各网络元素的实时数据，对路网和车辆的性能特征进行多方面的分析计算。特别是分析路网规划方案的经济性，即在能满足运输需求的前提下，规划方案所消耗的费用最低，则该规划方案就最优。本部分主要根据物联网提供的信息，应用经济分析的方法，构建基于物联网的路网广义费用分析模块，并建立相关模型和算法，特别是最小费用模型和优化算法，在部分道路或桥梁通行能力降级的情况下，建立优化目标为路网广义费用的动态交通分配模型，为驾驶员路线选择、出行引导提供理论支撑，实现路网广义费用最佳化。（五）基于车联网的车辆间协同运行技术车联网是物联网在汽车领域的一个细分应用，是指车与车、车与路、车与人、车与传感设备等交互，实现车辆与公众网络通信的动态移动通信系统。它可以通过车与车、车与人、车与路互联互通实现信息共享，收集车辆、道路和环境的信息，并在信息网络平台上对多源采集的信息进行加工、计算、共享和安全，根据不同的功能需求对车辆进行有效的引导与监管，以及提供专业的多媒体与移动互联网应用服务。公路网络管理的一个难题是有人参与，驾驶员的驾驶行为特点差异很大，如鲁莽型、保守型。驾驶行为差异大带来的主要问题是车流中的扰动增多，当交通流处于临界密度时，这些扰动就会诱发拥挤的产生，而且拥挤波会在公路上快速传播，从而诱发更多的拥挤。车联网目前受到通用等大的汽车厂商的推进，有望比道路设施的物联网、交通工程设施的物联网提早实现。车联网在智能交通的发展中可以起到引领作用，它可以把许多传统汽车产业和智能交通连接起来，并让移动互联网、IT业、服务业等在智能交通中找到新的用途。在车联网背景下，本部分可建立车辆纵向跟随控制模型，实现车辆在车队自动驾驶的过程中，保持较小的安全车间距，通过自动化减少人的因素带来的复杂影响。（六）基于物联网的智能交通应用子系统物联网系统中存在大量的实时信息，对于综合决策而言，这些信息都是有用信息，但对于某一些具体的应用而言，就仅仅只需要其中的部分信息，比如电子警察、电子车牌、智能公交、车队管理和停车场管理等具体应用场景和应用子系统，这些较为完备的应用子系统的合集，构成了新一代的智能交通管理系统。在这些子系统的开发完善过程中，需要做的事情很多也很有挑战性。比如，研发基于物联网技术的交通指挥中心，充分利用各渠道获得的交通信息，并完善功能，使指挥中心信息载体呈现多元化；研发具有电子识别、防伪、防盗等信息化管理功能的系统，同时实现对车辆的自动识别、检测、定位和档案管理，提高交通管理业务信息化水平；研发基于物联网技术的安全辅助驾驶系统，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，改变交通事故预防方式，变被动预防为主动预防。因此要在物联网和智能交通大背景下，分别构建、充实和完善各种不同种类的专门的智能交通应用子系统，并共享其信息，为系统中其他应用和路网管理提供支持，进而能构建基于物联网的新一代智能交通管理系统，保障人、车辆和路网的安全。
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