一世相伴论文网 2023-08-12 02:10
交通信息与安全论文篇1
关键词：VSM；静态标志；协调设置
中图分类号：U284文献标识码： A
0 引言
VMS按照所传递信息的状态有静态与动态之分。静态标志所依据的条件是不变的,具有一定的局限性。VMS在动态的交通条件下信息来提升道路的服务水平,提高交通运输效率，弥补了静态交通标志信息内容固定不变的不足。但是VMS设置的随意性不仅使其发挥不到应有的功能，更影响了静态标志功能的发挥。因此，深入分析VMS和静态标志的作用、区别及互补性，提出科学合理的协调设置方法是很重要的。
1 VMS和静态标志概述
1.1 VMS
VMS是交通诱导系统中实现公众信息服务的重要工具和手段，它通过显示图形或文字来提供道路交通状况和气象信息以及服务区的设置情况，以改善交通流，使之均匀稳定，提高道路运用效率，为驾驶提供实时交通信息，确保行车安全。在交通条件对于驾驶人是未知的情况下VMS信息的作用尤其明显，它可以帮助驾驶人选择合适的路径以避开交通堵塞和减少驾驶员的焦虑。
1.2 静态交通标志
静态交通标志是通过预先装载于标志牌面上的一组特定信息，即一组特定的图形、符号或文字，向道路交通使用者传递交通信息，以保障车辆安全、畅通行驶。
1.3 VMS和静态标志互补性分析
图形式VMS实际上还具有指路标志的功能，与某些静态交通标志如立交图形指路标志信息相似。这种相似性通常会造成一定的信息重复和冗余。在夜间阴雨天雾天等因光线不好，静态标志的可视性降低，由于VMS具有自动发光、亮度自动调节等特点，使得静态标志信息的部分失效得到一定的弥补，体现了一定的互补性。
2 VMS和静态标志协调设置方法
通过以上对VMS与静态标志的相似性和互补性分析，再结合道路交通标志设置的一般原则，得到VMS与静态标志协调设置的一般方法和途径。
2.1 VMS和静态标志的协调设置原则
（1）VMS与静态标志的统一、完整性原则。
（2）尽量使用静态标志的原则。
（3）突出功能实效的原则。
（4）VMS和静态标志互不干扰的原则。
2.2 VMS与静态标志的整体协调设置
VMS的设置首先应该从道路网系统的整体出发，保证VMS信息的系统性、连续性与完整性。在整个城市道路网络交通流顺畅要求下，VMS标志系统的设置思路可以采取面线点的渐进模式来完成。
如果发现有静态标志设置不完整的情况，应及时提出补充的方案。如果发现VMS标志信息与静态标志重复的情况，则应考虑合并设置的方案。而在设图形VMS的地方，指路标志的设置数量在不影响信息完备性和连续性的前提下可酌情减少。
2.3 VMS与静态标志的局部协调设置
VMS与静态标志的局部协调设置主要指具体位置的协调。由于驾驶人视觉及驾驶行为特性具有相同的空间几何规律，有可能计算出的VMS位置与静态标志的位置相重合，在实际设置中需考虑将二者的距离拉开。VMS与静态交通标志的局部协调设置还有一种需要考虑的就是限速标志与可变限速标志的协调。可变限速标志主要用于雨雪天的限速，而普通限速标志则用于正常情况下特殊路段的限速。协调的方法是在可变限速标志的下方以辅助标志加以说明。
3 实例分析
北京三环共有VMS34处，其中南三环已经设置和正在设置的VMS共11处。按信息显示分类，有文字式2个，半可变图形式5个，图形和文字交替显的图文混合式3个，图形和文字并同显示的图文混合式1个。按支撑方式分类，有门架式3个，悬臂式8个。
3.1 VMS和静态标志的整体协调设置评价
南三环11处VMS中纯文字式只有2处，其余均为图形式和图文混合式VMS，图形信息均以红色表示拥堵，黄色表示行驶缓慢，绿色表示畅通来为交通参与者提供道路实时交通状况，实现交通流的诱导。11处可变信息中有9处图形式和图文混合式VMS，也就是说大部分VMS除了具有对交通流的诱导功能外，同时兼具指路的功能，VMS在进行交通诱导的同时代替了静态指路标志，大大避免了静态指路标志与可变标志共同设置造成的信息复杂和冗余。
3.2 VMS和静态标志的局部协调设置评价
除2处纯文字VMS外，南三环其它VMS实施交通诱导的同时兼具指路功能，在这些可变标志旁均未再设有信息重复的静态指路标志，这符合交通信息传达简明不冗余的要求。在图中描述了1号和10号VMS附近的静态标志设置情况，这两处VMS本身存在前置距离不足的问题，若由于客观条件限制不能改变位置，则应考虑是否能与附近的静态标志合并设置。综合考虑应该合理地把静态标志与VMS合并设置，使VMS与其它静态标志布局整齐明了，易于驾驶人接收，或是将两者的距离拉开， 避免互相遮挡和信息过多驾驶人难于接收的问题。所以1号VMS可以考虑与前方3 m处的旅游区标志合并设置，10号VMS可以考虑与并排的指示标志合并设置。
4 结论
VMS和静态标志的协调设置对交通信息的统一性、连续性、完备性意义重大，两者的协调统一体现在整体和局部两方面。整体协调要求两者分工协作，共同满足驾驶人的交通信息需求，保障交通信息的连续性、完备性。局部协调要求两者设置位置合理，互不干扰，信息互不矛盾，不冗余。两者的协调设置应体现“保障安全、提供服务、利于管理”的理念。
参考文献：
[1] 朱松坚．VMS设计研究[D].北京：北京工业大学硕士学位论文．2007.5
[2] 刘伟铭，李雯．高速公路VMS的一些问题研究[J]．长沙交通学院学报．2011.14（1）
[3] 王建军，董刚．VMS设置原则探讨[J].中国交通信息产业．2010.4
[4] 孙晓峰．基于信息的驾驶员路径选择行为研究[D]．北京：北京交通大学硕士论文，2006
交通信息与安全论文篇2
关键词:交通监控;交通流;IPv6
中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2010)04-0953-03
Research on Traffic Monitoring System Based on IPv6 Networks
WU Yan
(School of Software Engineering, Tongji University, Shanghai 201804, China)
Abstract: The model researched in this paper is a traffic monitoring system based on IPv6 networks. Using the infinite address space IPv6 offered, all monitors in this system own its IP address. By researching the system, prove the advantage of IPv6 networks, and provide the evidence for the city traffic monitoring system transit from traditional networks to IPv6 networks in the future.
Key words: traffic monitoring; traffic flow; IPv6
智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)是解决日益严重的交通运输问题的有效途径,交通监控系统是ITS的一个重要子系统。它的信息来源多,监控机分布广,所以它需要运用先进的控制技术,信息处理技术与管理技术来实现。
在原有基于IPv4网络或其他通信网络的交通监控系统上,开发基于IPv6网络的交通监控子系统,能够有效的改善在IPv4网络协议下构建的网络体系的弊端。交通监控能够通过IPv6网络实现对路口通信机等交通设备的监控,这就使得每一台路口监控机拥有自己的IP地址成为可能,能够实时、全面和准确地采集交通信息,实现城市交通的智能化。
1 IPv6介绍
1.1 IPv6标准概述
IPv6指的是网络协议版本6。目前使用最为广泛的网络协议是网络协议版本4。Ipv4有32位地址长度,理论上能编址1600万个网络、40亿台主机。但采用A、B、C三类编址方式后,可用的网络地址和主机地址的数目大打折扣,以至目前的IP地址近乎枯竭。 IPv6将把地址长度扩展至128位,共计约3.4×1038个地址,是IPv4地址空间的近1600亿倍。
IPv6可提供大量的IP地址,使得与互联网相联的每台电脑均被赋予一个IP地址。
IPv6在以下方面有所改进:
1) IPv6有比IPv4更长的地址,解决了IPv6最初要解决的问题。
2) IPv6对头部进行了简化,它只包含了7个域(IPv4有13个域)。这使得路由器可以更快的进行分组,从而提高了路由器的吞吐量,并缩短了延迟。
3) IPv6更好的支持选项。因为以前那些必需的域现在变成可选的,而且,选项的表示方式也有所不同,这使得路由器可以非常简单的跳过那些与它无关的选项,加快处理速度。
4) IPv6在安全方面有所改进,认证和隐私是关键的特征,并致力于提高服务质量。
1.2 IPv6主头部
IPv6的头部如图1所示。对于IPv6,版本(Version)域总是6。在从IPv4到IPv6的迁移过程中,路由器通过检查该域来确定分组的类型。
流量类别(Traffic class)域的用途的,按照各种不同的实时递交需求将分组区分开。实际上现在只有少数路由器实现了这个域。
流标签(Flow label)是实验性的,它的目的是通过该域,源端和目的端可以建立一个具有特殊属性和需求的伪连接。
净荷长度(Payload length)指明紧跟在图1所示的40字节之后还有多少字节数。
下一个头(Next header)是IPv6的关键,它之所以能够得以简化的原因是它可以由附加的扩展头。该域指明了如果当前头之后还有扩展头的话,该扩展头是哪一种扩展头。如果它是最后一个IP头,那么Next header域指定了该分组将被传递给哪一个传输协议处理器(如TCP,UDP)。
跳数限制(Hop limit)避免分组永远在网络中。
源地址和目标地址选用16字节。为了书写16字节的地址,IETF设计了一种新的标记法。16个字节被分为8组来书写,每一组4个十六进制数字,组之间用冒号隔开,由于许多地址内部可能有很多的0,16个0构成的一个或多个组用一对冒号代替,同一个组内的前导的0可以省略。
调用:①ipv6 install ② ipconfig 两条指令,获得本机的地址如下所示:
fe80::5efe:192.168.36.76%2
2 系统总体方案设计
智能交通监控系统的总体目标是:能够处理来自交通监控机的交通信息,统计分析后传输至服务器并存入数据库,为信息查询者提供道路信息的历史查询。同时基于监控的目的,系统也提供用户可以根据需要改变已有的监控机的当前状态。
2.1 需求建模
根据系统需求,系统分为4大功能模块:
1) 实时数据采集与处理模块:包括数据预处理,数据传输暂存,实时监测的功能。
2) 信息存储与查询模块:所有的交通数据信息都存储在交通信息数据库中,用户通过填写查询条件,可以实现对各个路口的交通信息的历史查询(如平均车速,平均车流密度,总车流量)。
3) 数据传输模块:实现监控机与服务器的数据传输,同时,服务器在接受到数据后,立即将数据存入交通信息数据库。
4) 监控机控制模块:可以选择查看已有的监控机的当前存在状态(开启或关闭),当前的采集频率(高频,中频和低频),并根据用户需求改变所选的监控机的状态。
2.2 体系结构的设计
2.2.1 逻辑结构
交通监控系统的逻辑结构描述了系统功能模块的划分,功能模块的定义和彼此的联系。分为实时数据采集与处理模块,信息存储与查询模块,数据传输模块和监控机控制四大功能模块。
实时数据采集与处理模块要完成数据预处理,数据传输暂存,实时监测的功能。信息存储与处理模块完成控制响应,信息查询与信息显示的功能。数据传输模块完成控制响应,连接信息,和数据传输的功能。监控机控制模块完成控制响应,信息查询,信息显示和状态更改的功能。同时实时数据采集与处理引擎包括数据预处理,数据传输暂存,实时监测的功能。信息存储与处理引擎主要是信息查询。数据传输引擎主要是数据传输。监控机控制引擎主要是信息查询与状态更改。
2.2.2物理结构
交通监控系统采用C/S结构,它的物理结构分为以下4层,传感器层(检测点),分布式服务器层(处理单元),全局服务器层(交通信息数据库),客户端层(应用程序,用户登陆界面)。层次结构如图2所示。
1) 传感器:定时采集需要的交通流量信息,并将信息传入分布式服务器。
2) 分布式服务器:对采集到的信息按照一定的算法进行处理,得到能直观反映交通状况的有效信息,并把处理后的交通信息传输给全局服务器。
3) 实时数据库:当有多个分布式服务器同时向服务器提出传输请求时,服务器会按照预先设定的规则来依次处理这些连接传输请求。当本分布式服务器请求未得到响应,同时又不断有新的交通信息来自传感器等待处理时,我们把这些还未传输的数据暂时先放入实时数据库中,一直到服务器响应本次连接传输,从实时数据库中读取传输。
4) 全局服务器:接受来自各分布式服务器所处理好的数据,并立即存入交通信息数据库。
5) 客户端:为客户提供一个应用程序,根据用户提供的查询条件搜索数据库,将查询得到的交通历史信息以表格和曲线图的形式显示给用户,使用户可以直观的看到交通状况的变化。同时,本系统不仅能够查询显示来自监控机的信息,也能对监控机进行控制。用户可以选择改变已有的各个监控机的状态。
2.3 数据传输
本系统研究以基于IPv6网络为目标,但在具体实现时,因为不可能在IPv6网络上运行,所以我们是模拟一个IPv6的环境,使在这个环境中的任何监控机,服务器都拥有用IPv6编址的IP地址,具体编址方法在1.2中有详细介绍。使用IPv6,使我们不用再担心是否会因为监控机的增加而造成网络地址不够用的尴尬,因为它能有效地提供一个几乎无限的Internet地址的空间。对IPv6网络的使用作一下比较。比如使用IPv6网络前,因为考虑到地址问题,所以在一个路口建立一个路口检测机,根据监控机的物理构造,内部线圈等通过电流感应来测算通过的车流量,车流密度和速度这些交通信息。这样得出的交通数据必定是不准确的。并且,我们在研究某一路口交通情况的时候,也不仅仅满足于知道这个路口的总的交通情况,往往需要研究路口每个方向的交通流量情况,这个问题在使用IPv6网络后能得到解决。
在IPv6网络中,由于不存在地址的考虑,我们在路口的四个方向上也分别设置一个监控机。通过这些监控机可以比较准确地监测出自己路段的交通信息。在这样的网络中,路口的监控机似乎没有什么检测作用,它的作用就在于采集各个方向的流量数据,通过计算处理后即为路口的流量数据。这样的优势在于,不仅可以获取某一路口的交通数据,同时也可以具体到某一路段的交通数据,这样的数据采集比较准确,具有更高的研究分析价值。
由以上对比可以得知,建立在IPv6网络中的交通监控系统能够获得比传统网络更准确地交通数据,并且由于IPv6是对IPv4的改进,使得建立在IPv6网络上的数据传输也能比传统网络速度快,延迟时间短。
2.4 监控机控制模块
系统列出所有的监控机供用户选择进行操作,当用户选定某一监控机时,系统自动根据获得的监控机的ID号对监控机状态数据库进行查询操作,将监控机的当前状态反映给用户。用户得知监控机的状态后,可以根据实际需要对该监控机进行控制操作。
系统反映给用户的状态主要是该监控机是开启还是关闭,当前的监测频率是高还是低。由2.3节可知,系统中的既有监测路口的监控机,又有检测路段的监控机。如果按照传统的监控机设计,一个监控机控制不止一条道路的交通信息,那么对它进行操作直接影响四个路段的信息采集。而现在使用IPv6网络后,每个路段都有自己的监控机,若需要对某一监控机进行关闭操作,则不会影响其它路段的采集信息。并且,对于不同的道路信息,用户所关心的程度不同。对于比较重要的道路,采集数据的频率就要求比较高,这样能更好的了解交通信息的变化情况,而对于一些比较偏僻的道路,也许只要知道大致情况即可。要解决这个数据需求不同的问题,就可以对监控机的采集频率进行设置。设置了其中某一路段的采集频率,对其它路段没有影响,可路口监控机仍能根据自己的频率从其四个道路监控机中获得数据。唯一有改变的是被操作的监控机所传给数据库的数据量可能增加或者减少。
由此可以看到采用IPv6网络的另一个优势就是可以准确地对监控机进行操作控制。
3 结束语
以IPv6技术为代表的下一代互联网是网络发展趋势,开发基于IPv6网络的交通监控系统将是IPv6技术应用的一大热点。IPv6网络在本系统的优势体现在:
1) 地址空间的扩大使得每个需要监控的路段的监控机都有自己的IP地址,随着监控机的增加,获取的交通信息更加准确;
2) 因为每台监控机都有自己的地址,使得对监控机的控制只与该监控机所处的道路有关,不会影响到其他的监控机的数据采集,对监控机的控制可以根据实际研究需要更改,控制更加到位自由。
本论文基本实现了理论要求,基于IPv6网络的交通监控系统能解决传统网络中存在的问题,能更加有效的实现监控目的。
参考文献:
[1] 万加富,张文斐,张占松.网络监控系统原理与应用[M].北京:机械工业出版社,2003.
[2] 张云勇.基于IPv6的下一代互联网[M].北京:电子工业出版社,2004,7.
[3] Tanewbaum,A.S.计算机网络[M].潘爱民,译.北京:清华大学出版社,2004,8:394-399.
[4] 苏景岳.基于GIS的智能交通信息分析系统[D].天津:南开大学,2004.
交通信息与安全论文篇3
关键词：全球定位系统 车载终端 无线数据链路 电子地图
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2013）03-0148-01
1 引言
GPS系统自从建立以来，在测量、海空导航、车辆引行、导弹制导、精密定位、动态观测、时间传递、速度测量等方面，显示出强大功能及无比的优越性。它具有使用方便，观测简单，定位精度高，经济效益好等优点。随着城市建设在我国规模的扩大，车辆越来越多，交通管理和合理的调度、指挥和警察车辆安全管理已经成为在公安和交通系统中一个重要的问题。交通发展如GPS定位技术的出现为车辆导航和定位提供了特定的实时定位功能。通过GPS接收器允许司机知道他在任何时间的位置。通过车载电台将GPS定位信息传到指挥调度中心，调度指挥中心可以及时掌握每辆车的位置，并在大屏幕显示电子地图。
2 GPS基本概念
全球定位系统（GPS）是美国自1970年代以来，持续了20年耗资200亿美元，在1994年完成的，利用导航卫星测量和测距，在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位的新一代卫星导航与定位系统。这是阿波罗航天飞机登月计划后美国第三大太空工程。今天，全球定位系统已经成为一个最实际的，也是应用最广泛应用的全球精密导航、指挥和调度系统。
3 GPS技术特点
（1）定位精度高；（2）观测时间短；（3）测站间无须通视；（4）可提供三维坐标；（5）操作简便；（6）全天候作业；（7）功能多、应用广。
4 系统功能
系统主要功能有：（1）监控功能；（2）管理功能；（3）报警功能；（4）电子地图显示功能；（5）终端显示系统显示功能。
5 GPS车辆监控系统原理
安装在车辆上的GPS接收机根据接收到的卫星信息计算出车辆的当前位置，通信控制器从GPS接收机来提取所需的位置、速度和时间信息，结合车辆识别信息形成数据包，然后通过无线信道发送到控制中心。控制中心的主要接收站发送数据，并提取定位信息，主要根据汽车数量和组数的车辆，并在监控中心的电子地图显示。同时，在控制中心的系统管理员可以查询车辆的运行状态，根据汽车的数量合理调度车辆。
6 电子地图操作GIS
（1）根据监测目标、内容、性质、范围和其他需求分层，根据工厂，如公路、加油站、政府信息显示。
（2）缩放地图，使用矢量数字地图可以任意放大、缩小、移动，并能根据用户需要形成地图。
（3）属性查询，系统支持公路、地理、标记等多种查询方法，包括任何区域指定查询，指定的实体图形查询、数据库逻辑查询相关的数据项。提供用户指定的区域查询，例如查询根据地名、行政部门、用户查询等在指定区域屏幕上显示。
（4）层编辑器，系统提供了强大的图形编辑功能。可能有错误的输入或混乱的原始数据编辑，也可以修改图形、设计线条、色彩、符号、笔记等，还可以结合复杂地形建立拓扑关系，用户可以添加新的道路。
（5）自动漫游，在一个移动的车辆可以更新屏幕窗口，可以将监控目标在某一窗口显示，实现自动跟踪和实时监控。
（6）测量：可以测量地图上任意两点间的距离和任意多边形区域的面积。
7 车载GPS智能终端系统
交通信息采集部分，包括车辆调度控制、电子收费系统和交通信息服务。这要求参与车载终端每个部分参与交通信息采集，需要车载终端提供精确定位车辆信息和车辆运行状态信息。在车辆调度控制部分，车载终端作为接收机控制，负责接收其指挥调度信息中心的信息；电子收费系统需要车载终端和收费站完成支付交易；车载终端或交通信息服务平台给服务端接收司机和乘客请求。因此，车载终端是系统的重要组成部分。
8 结语
本文基于GPS车辆监控和调度系统研究，有效地解决了道路和车辆发生的问题数量，在GPS卫星定位技术、无线数据通信平台的帮助下，巴士公司、出租车公司、长途客运公司得到了全面的信息，系统运营商实现了更加健壮的管理模式。同时提供了高效的操作效率，减少空载运行和交通拥堵现象，同时可以提高汽车防盗，提升了综合安全性能。
参考文献
[1]陆建，王炜.城市出租车拥有量确定方法[J].交通运输工程学报，2004.
[2]刘前刚.GPS定位算法及其在智能公交中的应用[D].湖南大学硕士学位论文，2009.
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