【文章內(nèi)容簡介】 BM 公司提出的 “智慧 地球 ” 項目得到 了 政府的肯定，被列為振興美國經(jīng)濟確立領(lǐng)先優(yōu)勢的關(guān)鍵戰(zhàn)略 。 該項目利用傳感器 、 電子標(biāo)簽和實時信息處理軟件，把美國的鐵路 、 銀行 、 醫(yī)療 、 城市電 力、交通、商業(yè)零售等基礎(chǔ)設(shè)施聯(lián)系起來，其核心是利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)信息通信技術(shù)實現(xiàn)對美國未來的產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式和結(jié)構(gòu)的改變，實現(xiàn)政府 企業(yè)與人們交互方 式的改變，從而提高工作效率 獲得較高的靈活性和較快的響應(yīng)速度。智慧地球云計算和物聯(lián)網(wǎng)的提出是美國希望繼續(xù)成為新一輪技術(shù)革命領(lǐng)頭羊的有力證明。 第一章 緒論 4 在時間上歐盟發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)先于美國，其圍繞物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)研究與應(yīng)用做了大量工作，取得了不少的成果。目前已經(jīng)覆蓋整個物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，開發(fā)出了微型標(biāo)簽、低功耗讀寫器、智能物理系統(tǒng)等軟硬件產(chǎn)品，并在藥品防偽供應(yīng)鏈管理，制造過程管理等方面實行了深入的應(yīng)用。 2020 年 11 月，在北京召開的全球物聯(lián)網(wǎng)會議上，歐盟專家介紹了歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動計劃，其目的也是希望在物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展上引領(lǐng)世界。 日本也 提出了在 2020 年前將日本建設(shè)成為一個隨時隨地任何物品任何人都可以接入網(wǎng)絡(luò)的社會，并從 2020 年就開始致力于物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)建設(shè) 韓國也早在 2020 年就提出了與大力發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)的 IT839 戰(zhàn)略，在戰(zhàn)略中涵蓋了物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)信息產(chǎn)業(yè)服務(wù)等內(nèi)容。 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)交通系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀 到目前為止 ,智能交通系統(tǒng) (ITS) 是 基于 物聯(lián)網(wǎng) 交通 最廣泛的應(yīng)用之一。智能交通系統(tǒng)的應(yīng)用范圍包括機場與車站旅客疏導(dǎo)系統(tǒng) ,城市交通調(diào)度系統(tǒng) ,高速公路調(diào)度系統(tǒng) ,運營車輛調(diào)度管理系統(tǒng) ,自動控制系統(tǒng)等。智能交通系統(tǒng)由三大部分組成 :交通信息采集系統(tǒng) ,信息處理分析系統(tǒng)與信息發(fā)布系統(tǒng)。交通信息采集系統(tǒng)包括人工輸入、 GPS 車載導(dǎo)航儀器、 GPS 導(dǎo)航手機、車輛通行電子信息卡、紅外雷達檢測器等。信息處理分析系統(tǒng)含有信息服務(wù)器、專家系統(tǒng)、 GIS 應(yīng)用系統(tǒng)、人工決策。信息發(fā)布系統(tǒng)具有互聯(lián)網(wǎng)、手機、車載終端、廣播。 智能交通的重點內(nèi)容的體系可以由一個共享平臺，七個應(yīng)用領(lǐng)域來做概括。一個共享平臺就是交通綜合的信息共享平臺。七個重點領(lǐng)域包括公共交通、交通管理、應(yīng)急指揮、電子商務(wù)、貨物運輸、還有包括特種車輛、危險品的運輸、電子收費、公共服務(wù)。 目前世界上應(yīng)用 智能交通系統(tǒng)最為廣泛的是日本 ,其次美國、歐洲等地區(qū)。其中在美國的應(yīng)用率達到 80%以上 , 到 2020 年市場規(guī)模達到 500 億美元。我國在 ITS 領(lǐng)域的研究起步較晚 , 但隨著全球范圍智能交通系統(tǒng)研究的興起 , 進入 20 世紀(jì) 90 年代 , 我國明顯加快了對智能交通技術(shù)研究的步伐。國家科技部于 1999 年 11 月批準(zhǔn)成立了國家智能交通系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心。 2020 年一季度 ,我國智能交通項目數(shù)量 825 個 ， 市場規(guī)模76 億元。 其中城市智能交通市場項目數(shù)量 621 個 ， 市場規(guī)模 億元 ,， 同比增長%， 高出 2020 年平均增長率一倍。目前 , 北京、上海等地也已廣泛使用該系統(tǒng)。 世博會已 經(jīng)使上海市智能交通系統(tǒng)的總體發(fā)展水平接近發(fā)達國家中心城市的水平 ， 部分領(lǐng) 第一章 緒論 5 域世界領(lǐng)先。 第二章 基于物聯(lián)網(wǎng)的交通系統(tǒng) 6 第 2 章 基于物聯(lián)網(wǎng)的交通 系 統(tǒng) 物聯(lián)網(wǎng) 交通 的基本概念 物聯(lián)網(wǎng)的基本概念 物聯(lián)網(wǎng)的定義就是通過射頻識別裝置（ RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備按照約定的協(xié)議可將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接，來進行信息 交換和通信。以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的 一種網(wǎng)絡(luò)。 物聯(lián)網(wǎng)主要通過傳感器、射頻識別器、全球定位系統(tǒng)等技術(shù)來實現(xiàn)實時采集需要監(jiān)控、連接和互動的物體或過程，包括聲、光、熱、力、電、化學(xué)、生物位置等各種需要信息，然后通過各類網(wǎng)絡(luò)接入，進行物與物、物與人的泛在鏈接。實現(xiàn)對物品和過程的智能化感知、識別和管理。 物聯(lián)網(wǎng)物聯(lián)就是指以計算機技術(shù)為基礎(chǔ) ,把各種事物相互聯(lián)系起來的互聯(lián)網(wǎng)。但不同 的人就會有不同的看法 ,有的人認(rèn)為傳感網(wǎng)絡(luò)就是物聯(lián)網(wǎng) ,有的認(rèn)為各個實物能實現(xiàn)智能控制以及相互傳輸信息的就是互聯(lián)網(wǎng)。不同的說法 都有它特定的角度與看法。在中國 ,也有相當(dāng)多的通信學(xué)術(shù)界泰斗給過自己的看法 ,如鄧中翰院士認(rèn)為 :物聯(lián)網(wǎng)只是把過去很多區(qū)域化的專門應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)再進一步滲透、連接起來 ,是很多新一代增值服務(wù)在更廣泛的網(wǎng)絡(luò)平 臺上的集合。 不應(yīng)將物聯(lián)網(wǎng)僅當(dāng)作 一個技術(shù)熱點來看 ,因為物聯(lián)網(wǎng)不是一個獨立的網(wǎng)絡(luò) ,它是對現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)進一步發(fā)展、泛在的一種形式。從技術(shù)手段上來說 ,它將傳感器、傳感器網(wǎng)絡(luò)及 RFID(射頻識別 )等感知技術(shù)、通信網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智能運算技術(shù)等融為一體 , 實現(xiàn)全面感知、可靠傳送、智能處理 , 是連接物理世界的網(wǎng)絡(luò) “智能化 ”、“高清”等將成為物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵詞。雖然大家縱說紛紜 ,但是這些過程來看 , 物聯(lián)網(wǎng)的提出 ,既有人們對物品信息網(wǎng)絡(luò)化的需要 , 也有當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的推動 ,但最終還是振興經(jīng)濟這個大旗使物聯(lián)網(wǎng)得到廣泛追捧。 國際電信聯(lián)盟 (ITU)在 2020 年的年度報告中對物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵進行了擴展，指出信息與通信技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)已經(jīng)從任何時間、任何地點連接任何人，發(fā)展到連接任何物品的階段，萬物的連接形成了物聯(lián)網(wǎng)。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為交通信息資源整合提供了新的可供參考的模式。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是綜合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感技術(shù)、射頻標(biāo)簽、人工智能、無線數(shù)據(jù)通 信等，用于構(gòu)造實現(xiàn)物品（商 第二章 基于物聯(lián)網(wǎng)的交通系統(tǒng) 7 品）能夠彼此進行“交流”的分布式計算 網(wǎng)絡(luò) 環(huán)境，實現(xiàn)物品（商品）的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。物聯(lián)網(wǎng)概念將改變?nèi)藗冮L期以來所形成的對于物理基礎(chǔ)設(shè)施和 I T 基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) 的 難以協(xié)調(diào) 和 不同種類 IT 基礎(chǔ)設(shè)施資源難以整合和共享的觀念和現(xiàn)狀。 具體所示為物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)原理圖，如下： 圖 1 物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)原理圖 物聯(lián)網(wǎng)交通的含義與基本特征 將先進的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通信傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)及計算機軟件處理技術(shù)等有效的集成運用整個陸路、 海上、航空、管道交通管理系統(tǒng)而建立的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的高效、便捷、安全、環(huán)保、舒適、實時、準(zhǔn)確的綜合交通運輸管理系統(tǒng)，是一個系統(tǒng)工程 。 目前的交通車輛調(diào)度系統(tǒng)中 ,依靠大量的經(jīng)驗策略對交通遠(yuǎn)程圖像觀察后制定規(guī)則 ,存在數(shù)據(jù)采集混亂 ,調(diào)度主觀性強 ,調(diào)度效率低下的問題。將物聯(lián)網(wǎng)的思想引入到大型交通車輛調(diào)度中 ,首先 ,使用物聯(lián)網(wǎng)中的 RFID 技術(shù)改造信息采集模塊 ,配合 GPS 全球定位 技術(shù)對大型交通車輛實現(xiàn)自動遠(yuǎn)距離、實時的數(shù)據(jù)采集 ,保證調(diào)度策略中的數(shù)據(jù)來源的充足與準(zhǔn)確 。在軟件設(shè)計中 ,引入一種模糊函數(shù)制定車輛調(diào) 度優(yōu)化的評估模型 ,解決了傳統(tǒng)交通調(diào)度非線性強 ,無精確模型評定的缺陷 。 我國汽車工業(yè)的發(fā)展和城市化進程的加快 ,汽車已經(jīng)進入尋常百姓家庭 ,隨之帶來的城市交通問題也日益突現(xiàn)出來 ,交通擁擠 ,車流不暢 ,大大影響了人們的出行速度 ,進而降低了生產(chǎn)和工作效率。因此 ,城市交通擁擠問題成為當(dāng)今我國城市發(fā)展的重要問題。實踐證明 ,解決城市交通問題的有效方法是在現(xiàn)有交通基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)上 ,提高交通管理水平 ,達到從根本上解決問題的目的。先進的交通管理系統(tǒng) (ATMSAdvanced Traffic 第二章 基于物聯(lián)網(wǎng)的交通系統(tǒng) 8 Management Systems)可以有效提高城市現(xiàn)代化交通的有效利用率和交通流量 ,減少道路的交通擁擠程度、交通事故的發(fā)生率以及由于交通擁擠、事故等造成的出行延誤。城市智能交通管理系統(tǒng)正是通過對 物聯(lián)網(wǎng) 高科技、高水平的技術(shù)的應(yīng)用 ,來提高交通管理系統(tǒng)的工作效率 ,達到改變城市交通混亂的局面的目的。 物聯(lián)網(wǎng)交通的基本特征就是交通信息的快速傳遞性、智能導(dǎo)向性和信息的及時交互。它的主要特征有： 第一，它是各種感知技術(shù)的廣泛應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)上部署了海量的多種類型傳感器，每個傳感器都是一個信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內(nèi)容和信息格式不同。傳感器獲得的數(shù)據(jù) 具有實時性，按一定的頻率周期性的采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)。 第二，它是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要基礎(chǔ)和核心仍舊是互聯(lián)網(wǎng)，通過各種有線和無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)融合，將物體的信息實時準(zhǔn)確地傳遞出去。在物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器定時采集的信息需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，由于其數(shù)量極其龐大，形成了海量信息，在傳輸過程中，為了保障數(shù)據(jù)的正確性和及時性，必須適應(yīng)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。 第三，物聯(lián)網(wǎng)不僅僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實施智能控制。物聯(lián)網(wǎng)將傳感器和智能處理相結(jié)合，利用云計算、模式 識別等各種智能技術(shù)，擴充其應(yīng)用領(lǐng)域。從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理出有意義的數(shù)據(jù)，以適應(yīng)不同用戶的不同需求，發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用模式。 物聯(lián)網(wǎng)用于交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 射頻識別技術(shù)（ RFID） 射頻識別（ RFID， Radio Frequency Identification），又稱電子標(biāo)簽、無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電訊號識別特定目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)，而無需識別系統(tǒng)與特定目標(biāo)之間建立機械或光學(xué)接觸。 RFID 是構(gòu)成物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。 RFID 的基本組成部 分包括標(biāo)簽（ Tag）、閱讀器（ Reader）、天線（ Antenna）組成。其中，標(biāo)簽由耦合元件及芯片組成，每個標(biāo)簽具有唯一的電子編碼，附著在物體上標(biāo)識目標(biāo)對象；閱讀器讀?。ㄓ袝r還可以寫入）標(biāo)簽信息的設(shè)備，可設(shè)計為手持式或固定式；天線在標(biāo)簽和讀取器間傳遞射頻信號。 目前， RFID 技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于物流系統(tǒng)、電子收費系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、供應(yīng)鏈系統(tǒng)、車輛識別系統(tǒng)等各個行業(yè)。 也是該交通系統(tǒng)中的最為關(guān)鍵的技術(shù)。 第二章 基于物聯(lián)網(wǎng)的交通系統(tǒng) 9 車輛識別技術(shù) 車牌識別 (Vehicle License Plate Recognition， VLPR) 是通過計算機的視頻及模式識別功能，對車輛擁有的唯一車牌號進行定位識別的系統(tǒng)技術(shù)。該技術(shù)主要應(yīng)用于停車場收費管理，交通流量控制 指標(biāo)測量等交通自動化相關(guān)領(lǐng)域。技術(shù)的基本步驟包括：牌照定位、 字符分割、牌照字符識別。 全球定位技術(shù) 全球定位系統(tǒng)（ Global Positioning System， GPS）是獲取物體空間位置信息的主要應(yīng)用技術(shù)，它是美國軍方在 20 世 紀(jì) 70 年代研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，由覆蓋全球的 24 顆通信衛(wèi)星組成。 GPS 具有高精度、高效率和操作簡便的優(yōu)點。 GPS 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)由三部分組成：（ 1）空間部分 —— 衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到 4 顆以上的衛(wèi)星，并能在衛(wèi)星中預(yù)存導(dǎo)航信息；（ 2）地面控制部分—— 負(fù)責(zé)收集由衛(wèi)星傳回 訊息，并計算衛(wèi)星星歷、相對距離，大氣校正等數(shù)據(jù)；（ 3）用戶設(shè)備部分 —— GPS 信號接收機?；蛘?，中國國家自主的北斗衛(wèi)星通信全球定位系統(tǒng)。 區(qū)域需求分析技術(shù) 該技術(shù)沒有特定的標(biāo)準(zhǔn)，可根據(jù) 各地各個城市不同的交通情況事先做好調(diào)查，比如，一些大的商圈，超市，工作區(qū)域，在不同的時間點，不同的地點的交通情況，然后做一個計算機分析，或者使用分析軟件進行區(qū)域需求的分析 ， 合理的分配交通運輸資源。 或者在一些車站采用視頻采集技術(shù)，通過安裝攝像頭的方式判斷分析出該區(qū)域的人員流動情況和對交通資源的需求狀況。 第三章 基于物聯(lián)網(wǎng)的交通信息系統(tǒng) 10 第 3 章 基于物聯(lián)網(wǎng)的交通信息 系 統(tǒng) 基于物聯(lián)網(wǎng)交通信息需求及其特征 交通信息的需求分析 先進的交通信息服務(wù)系統(tǒng) (ATIS) 是建立在完 善的信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的。交通參與者通過裝備在道路上、車上、換乘站上、停車場上以及氣象中心的傳感器和傳輸設(shè)備，向交通信息中心提供各地的實時交通信息； ATIS 得到這些信息并通過處理后，實時向交通參與者或者車輛提供道路交通信息、公共交通信息、換乘信息、交通氣象信息、停車場信息以及與出行相關(guān)的其他信息；出行者根據(jù)這些信息確定自己的出行方式、選擇路線。更進一步，當(dāng)車上裝備了自動定位和導(dǎo)航系統(tǒng)時，該系統(tǒng)可以幫助駕駛員自動選擇行駛路線