第十一章_语义网格在智能交通系统中的应用.doc

语义网格在智能交通系统中的应用 本章首先提出ITS）的信息服务共享平台的功能需求，接着重点描述基于语义网格的共享平台五层体系架构及其关键技术，最后介绍平台的两个应用“长三角”区域ITS信息共享平台，杭州城市实时交通信息发布和动态导航平台。 研究背景相关工作 11.1. 背景 随着社会经济的不断发展和人们生活水平的普遍提高，整个社会对交通运输的需求日益增加，交通运输问题已经在不同程度上制约着不同国家和地区的经济发展。作为中国最为繁荣的区域之一，长三角地区存在重大的交通运输问题。不断恶化的交通条件导致了污染的增加、生产力的下降，以及每年数以十亿计的支出。最近新增的高速公路和更多的道路缓解了相当一部分交通拥塞问题。然而再大的基础设施建设投入也跟不上轮子增加的速度，再宽的马路也摆脱不了拥挤的现状。而智能交通系统（Intelligent Transportation System, ITS）在综合应用先进的信息、网络、通讯和控制系统的基础上为我们提供了一个解决上述多种问题的方案。 智能交通系统是一个跨多领域、多学科和多部门的综合管理平台，通过把信息技术、通信技术、控制技术、传感器技术应用于交通领域，来缓解道路交通拥堵，减少交通事故，改善道路交通环境，节约交通能源，提升交通效率，加强驾驶舒适性，从而建立起一个智能化的、安全、便捷、高效、舒适、环保的综合交通运输平台，使交通运输产业发生根本性的变化，进而成为世界交通行业研究开发与技术应用的热点。 目前，各国普遍将ITS分为如下几个功能子系统：先进的交通信息服务系统（ATIS）、先进的交通管理系统（ATMS）、先进的公共交通系统（APTS）、先进的车辆控制系统（AVCS）、货运管理系统（CVO）、电子收费系统（ETC）和紧急救援系统（EMS）。ATIS通过可变信息指示牌、车载诱导系统和近年采用的全球卫星定位系统GPS对车辆进行实时路径诱导，实现交通需求和通行能力的空间匹配，包括车辆交通信息服务系统，社会交通信息服务系统。如高速公路路边设立的实时信息通告牌，城市道路边设置的人行道和交通信息通告牌等。ATMS源于传统的城市交通控制系统，其任务是通过自适应交通信号配时调整路网需求的发生时间，实现交通需求和通行能力的时间匹配，包括交通事故检测技术，路径诱导技术，路测通讯技术，交通预测技术，不停车收费技术和停车诱导技术。APTS着眼于公共交通系统的有效利用及运营管理，包括公交信息系统，公交智能调度系统，公交定位系统，公交票制电子车票系统，公交专用道系统，公交需求管理系统。AVCS的目的是开发帮助驾驶员实行车辆控制的各种技术，从而使汽车行驶安全高效，包括车辆自动驾驶系统，车辆防碰撞系统，对驾驶员进行警告帮助和障碍物避免的自动驾驶系统。CVOM的目的是利用ITS技术，例如车辆自动识别技术、车辆自动定位技术、车辆自动分类技术等，提高企业内部劳动生产率，增加安全度，改进对突发事件的反应能力，改善车辆管理和交通状况。 智能交通系统的思想已经被广泛接受和采用，越来越多的智能交通子系统、组件和服务被独立开发和部署，并投入到局域范围的实际应用中。为了提高ITS系统开发和部署的标准化程度，使得各系统之间具有良好的互操作能力和集成能力，各国政府从用户需求出发，集中力量研究制定国家智能交通系统体系框架（National ITS Architecture），旨在将本国各地区的ITS开发和部署纳入到这个统一的标准平台中来，提高各子系统的集成能力以及跨区智能交通系统之间的交互能力。智能交通系统平台框架决定了系统如何构成，确定了功能模块以及模块之间的通信协议和接口，它的设计必须包含实现用户服务功能的全部子系统的设计。如美国政府制定的智能交通系统平台框架涵盖了7大领域子系统，提供了30余项用户服务。日本政府的智能交通平台框架则覆盖了10个领域子系统，提供了20余项用户服务。我国智能交通平台框架则包括了8个领域子系统，提供了22项用户服务。 各国智能交通系统框架在指导各地区进行区域性ITS框架构建、ITS应用开发和部署、以及各子系统集成协作方面都具有基础性的作用。 然而，交通现代化建设的不断推进，使得各种数字化软硬件装备，如各种交通控制系统与数据库、车载信息系统、路面传感器、交通监视系统、地理信息系统、各种手持嵌入式设备等，在各大城市中大量部署和使用。而当前的智能交通系统框架并没有涉及ITS中的海量数据存储、交换和分析，异源信息的采集与共享以及系统服务的语义集成等关键问题。因此，如何将这些地域分散、功能复杂、数据密集、异质异构的ITS子系统、设备和服务进行无缝集成和信息共享，为ITS最终用户的使用和管理提供统一多样的综合服务平台是智能交通系统发展所面临的一大挑战。 语义网格的兴起为这一问题的解决带来契机。语义网格是一个迅速发展中的技术，