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序論：在您撰寫智能交通系統(tǒng)的核心技術(shù)時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
一、有利于激發(fā)智障兒童的學習興趣
信息技術(shù)教學不僅可以根據(jù)學生的實際情況，提供生動有趣的畫面，大大調(diào)動學生學習數(shù)學的興趣，而且還能最大限度地發(fā)揮他們的優(yōu)勢及潛能。教師的激趣工作要從學生感興趣的方面入手，以學生喜歡的形式呈現(xiàn)。
智障學生的接受能力弱，思維能力低下，傳統(tǒng)的教學板書、繪圖等教學手段很難提高他們的學習興趣。專家指出，對他們進行數(shù)學教育，應(yīng)當多開展觸覺、聽覺、視覺以及肌肉感覺的活動或訓練。
如在教學《4的認識》一節(jié)時，先讓學生看課件，3只小鳥在樹上跳來跳去，讓大家回答是幾只小鳥。接下來點擊電腦，又一只小鳥飛來了。此時，配合著電腦播放的悅耳音樂提問：“小朋友，現(xiàn)在有幾只小鳥？”此時，學生的注意力被色彩鮮艷的畫面和悅耳的聲音所吸引，學習的積極性大大提高了。這不僅使學生獲得數(shù)學知識，也促進了他們在審美、說話以及熱愛生活等能力的整合發(fā)展。緊接著，學習“4”的書寫。為幫助學生較好地掌握4的字形，電腦中出現(xiàn)了一面迎風飄揚國旗，然后利用電腦課件的閃動功能，抽象出4的字形，配合順口溜“4像國旗空中飄”來幫助記憶，這一生動有趣的教學過程，不僅使學生學習了知識，還學習了語言。
二、有利于提高智障兒童的思維能力
由于數(shù)學具有抽象性和邏輯性，而智障兒童思維發(fā)展滯后，因此在數(shù)學教學中可利用多媒體，以直觀感知開始逐步向抽象認識發(fā)展。例如：在講解10以內(nèi)數(shù)字的加減法時，為了讓智障兒童理解加法的含義，筆者充分利用多媒體制作了課件：先出示1只小鴨在水中游，又游過來1只，問水中一共有幾只小鴨？學生很快回答：2只。這樣，在學生的大腦中就留下了增多了的印象，對“加法”有了初步的概念，再理解連加就容易多了。在教學中，筆者利用多媒體制作的課件：先出示5只小馬在草地上跑，又跑過來1只，列式就是“5+1”，問學生是幾只，學生很快回答6只。再跑過來1只，就是在“5+1的基礎(chǔ)上再加上1只，列式就是“5+1+1”，一共加了兩次，連加的含義很顯然就是連續(xù)相加。這樣，在教師細致地編排及帶領(lǐng)下，學生在不知不覺中愉悅地消化和吸收了新知識，并且每名學生在學習上都獲得了一種成功的體驗，樹立了信心，提高了興趣。
三、有利于再現(xiàn)生活畫面，創(chuàng)設(shè)問題情境
數(shù)學源于生活，是高度濃縮的抽象知識。而現(xiàn)行的培智數(shù)學素材陳舊，缺乏生活性、時代性，很難讓學生在數(shù)學與生活間建立聯(lián)系，也極大地削弱了學生學習數(shù)學的興趣。因此，在教學中必須向?qū)W生提供生活化的學習素材，讓學習更貼近生活實際，感受生活化數(shù)學的魅力。在實踐中，筆者巧用多媒體再現(xiàn)生活情景，展現(xiàn)了逼真的數(shù)學問題情境，幫助學生正確剝離數(shù)學知識，有效地發(fā)展了學生的數(shù)學能力。
關(guān)鍵詞：智能交通系統(tǒng)； 多傳感器信息融合； MPEG-7； 視頻語義描述
中圖分類號：TN911-34； TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1004-373X(2011)24-0082-05
Semantic Description of Intelligent Traffic Information Based on Multi-sensor Information Fusion
ZHU Jian1,2, CAO Hong-bing2, XU Hua-an2, LIU Hai-tao1,2
(1. Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology, CAS, Shanghai 200050, China;
2. Wuxi SensingNet Industrialization Research Institute, Wuxi 214135, China)
Abstract： Considering the problems that when cameras are used to acquire traffic information their performance may be affected by environment and the information acquired is incomplete, a multi-sensor information fusion framework for intelligent transportation system (ITS) is proposed to fuse information gathered by different kinds of traffic sensors and cameras. On the other side, because the amount of information acquired by cameras is huge and most of the data is concerned with low-level visual information, a semantic description framework is proposed to describe the traffic information coming from traffic sensors and cameras for information retrieval of users. The results of experiments show that the fusion of the information collected by multiple sensors can improve the information acquisition accuracy and the semantic description for traffic video information can provide immense convenience for users to retrieve their interested information.
Keywords： intelligent transportation system (ITS); multi-sensor information fusion; MPEG-7; video semantic description
收稿日期：2011-08-26
基金項目：國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃資助(2011CB302901)；國家重大科技專項：面向民用機場周界防入侵監(jiān)視的新一代傳感器網(wǎng)絡(luò)研發(fā)與應(yīng)用驗證(2010ZX03006-004)
0 引 言
攝像頭作為監(jiān)控、采集交通信息的有效手段被廣泛應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)中。然而攝像頭由于其光學特性極易受到周圍環(huán)境的干擾，例如強光照射、雨雪霧等惡劣的氣候條件都會對攝像頭的正常工作產(chǎn)生很大的影響，因而僅僅通過攝像頭這一單一信息采集手段獲得的交通信息往往是不夠完整的，有時甚至是不可靠的。另外攝像頭采集到的視頻信息，信息量龐大，毫無結(jié)構(gòu)性［1］，用戶如果希望在如此海量信息中檢索感興趣的內(nèi)容，例如用戶想查看某段黑色轎車闖紅燈的視頻，目前通常的做法是一幀幀地線性瀏覽整個視頻，顯然這個過程效率極其低下。
基于以上問題，本文首先提出了一個多傳感器信息融合框架，通過將攝像頭采集到的視頻信息與多種智能交通傳感器采集到的信息進行融合以彌補攝像頭作為單一信息采集手段的不足。然后在此基礎(chǔ)上提出了一個對攝像頭所采集的視頻信息和智能交通傳感器信息進行語義描述的框架，為用戶對交通信息進行高效檢索提供鋪墊。
1 智能交通多傳感器信息檢測與融合
1.1 多傳感器信息融合理論
多傳感器信息融合理論最早應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，這一方面的研究首先起始于1973年的美國［2］。20世紀80年代，隨著傳感器技術(shù)的進步，多傳感器信息融合理論開始飛速發(fā)展，其在非軍事領(lǐng)域的應(yīng)用也大規(guī)模展開，工業(yè)控制系統(tǒng)、智能交通、氣象監(jiān)測、資源探測、醫(yī)療診斷等多個領(lǐng)域都在朝著多傳感器方向發(fā)展［2］。國內(nèi)多傳感器信息融合的研究也于20世紀90年代達到，涌現(xiàn)了諸多理論和工程實踐成果［2］。
多傳感器信息融合就是充分利用多個傳感器的資源，通過對多種傳感器信息按照某優(yōu)化規(guī)則進行組合處理，有效地提高各個傳感器信息之間的互補性，同時剔除不必要的冗余信息，提高整個系統(tǒng)的有效性。多傳感器信息融合按照信息處理層次可分為數(shù)據(jù)層信息融合、特征層信息融合、決策層信息融合。其中決策層信息融合是根據(jù)各個傳感器系統(tǒng)的判決進行優(yōu)化推理，做出最終的決策，靈活性高，通信負荷小，無需傳感器之間同質(zhì)，但同時也對觀測信息的預處理提出了很高的要求［3］。
1.2 智能交通多傳感器信息融合框架
智能交通傳感器種類繁多，功能各異。針對應(yīng)用場景以及結(jié)合前期的工程實踐，選擇磁敏傳感器、壓電式傳感器、微波雷達、RFID作為獲取交通信息的傳感器，這4種傳感器所采集的交通信息如表1所示。
此外，整個交通狀態(tài)會受到周圍環(huán)境的影響，因而需要根據(jù)環(huán)境變化調(diào)節(jié)多傳感器信息融合的策略，從而降低環(huán)境變化所帶來的影響。
到目前為止，需要進行信息融合的傳感器包括攝像頭、磁敏傳感器、壓電式傳感器、微波雷達、RFID。這5種傳感器彼此異質(zhì)，原始觀測數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)容差異巨大，例如攝像頭采集的是二維視頻信號，磁敏傳感器卻輸出一維模擬信號，而壓電式傳感器則輸出模擬脈沖信號。因此考慮在決策級對這幾種傳感器信息進行融合。每個傳感器節(jié)點對采集到的信息進行分析處理，其結(jié)果與視頻信息處理結(jié)果進行決策級融合，整個融合過程同時會受到氣象、光照條件的影響。多傳感器信息融合框架如圖1所示。
2 智能交通信息的語義描述
隨著多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，視頻信息量也呈現(xiàn)出爆炸性增長趨勢。面對如此海量的數(shù)據(jù)，用戶更關(guān)注如何才能高效地檢索到自己所感興趣的信息，即如何實現(xiàn)基于內(nèi)容的視頻信息查詢(Content-Based Visual Queries,CBVQ)。這一問題已引起了研究者的廣泛興趣，一些原型系統(tǒng)相繼問世，如IBM的QBIC系統(tǒng)［4］，哥倫比亞大學的Webseek系統(tǒng)［5］，清華大學的TV-FI系統(tǒng)等［6］。
圖1 智能交通多傳感器信息融合框架傳統(tǒng)視頻分析技術(shù)是對底層視覺信息進行分析處理，如顏色、紋理、輪廓。而用戶往往是從高層語義的角度理解整個視頻內(nèi)容，例如某段視頻出現(xiàn)了什么物體、發(fā)生了什么事情。這之間不可避免地存在著語義鴻溝(Semantic gaps)［7］。要實現(xiàn)視頻內(nèi)容查詢，首先需要在底層視覺信息和高層語義之間搭建起一座橋梁。目前學術(shù)界對于該問題的研究工作已廣泛開展起來，其中比較著名的是運動圖像專家組提出的MPEG-7標準，即多媒體內(nèi)容描述接口(Multimedia Content Description Interface)。MPEG-7標準的目標就是定義一套靈活的可擴展的描述框架。該框架能夠?qū)Χ嗝襟w內(nèi)容提供高效的、準確的并且具有互操作特性的語義描述，以便于進一步對多媒體信息內(nèi)容進行語義檢索［8］。MPEG-7對以下內(nèi)容標準化：描述符(Descriptors)、描述方案(Description Schemes)、描述定義語言(Description Definition Language)。其中描述定義語言基于XML語言，允許對描述符和描述方案進行靈活地定義和描述，并且具有極強的可擴展性［9］。
基于MPEG-7標準，提出智能交通信息語義描述框架，描述的信息包括攝像頭采集的視頻信息和智能交通傳感器信息?？傮w框架如圖2所示。
下面將闡述語義描述框架的各個組成成分：
2.1 Video_metadata
Video_metadata主要是對每一幀視頻做一般性描述，分為視覺元數(shù)據(jù)(Visual_metadata)和語義元數(shù)據(jù)(Semantic_metadata)。這部分數(shù)據(jù)并不包含視頻內(nèi)容本身。視覺元數(shù)據(jù)主要包括格式、大小、分辨率、顏色深度、壓縮方式，語義元數(shù)據(jù)主要包括文本標注、時間、地點、該視頻幀編號(Frame NO.)。
例如某一幀視頻的Visual_metadata描述如下：
AVI
320*240
RGB8bit
M-JPEG
圖2 智能交通信息語義描述框架2.2 Traffic_sensor_metadata
Traffic_sensor_metadata主要描述的是該路段所布設(shè)的智能交通傳感器的信息，包括布設(shè)了哪些傳感器，該傳感器所處的位置，傳感器的功能。這部分描述也不包含視頻本身的信息。加入這部分描述是為了將多傳感器的信息內(nèi)容整合起來，便于用戶查詢整個系統(tǒng)的信息。
例如對于磁敏傳感器信息描述如下：
Magnetic
Speed＼Flow＼Occupancy
2.3 Video_DS
Video_DS是對攝像頭采集到的某一幀視頻信息進行語義描述，這部分是整個語義描述框架的核心，直接影響到用戶的信息檢索。這部分的主要任務(wù)就是描述視頻中所出現(xiàn)的交通對象和視頻中出現(xiàn)的交通事件。其中Video_object_set表示的是視頻中所出現(xiàn)的所有交通對象的集合。在每一幀視頻中，提取的交通對象分為4類：車輛（各種機動車和非機動車）、行人、道路（單行道、雙行道、左拐車道、右拐車道）、交通標識（車道線、停車線、交通信號燈）。
Video_object_set中每個元素稱為Video_object，即交通對象。每個Video_object同時具有視覺特征(Visual Feature)和語義特征(Semantic Features)［10］。每類對象的視覺特征和語義特征如表2所示。
Video_event_set表示的是視頻事件集，這些事件包括車輛直行駛過、車輛左拐、車輛右拐、闖紅燈、變道、違章停車、行人走過等交通事件，每個事件被賦予一個ID。Object_node引用Video_object_set中的元素Video_object，這樣就避免了對象的重復定義。Object_relation表示的是對象(Video_object)之間的關(guān)系，這些關(guān)系通常如表3所示［10］。
對于每件交通事件將其描述成對象之間的關(guān)系。例如對于闖紅燈事件，涉及到的對象即為行駛中的車輛、變?yōu)榧t燈的交通信號燈和停車線，車和停車線之間的關(guān)系就是車越過停車線(Crosses)。對于違章停車事件，涉及到對象為某個不能停車的車道和靜止的車輛，它們之間的關(guān)系即為方位關(guān)系，即這輛車位于該車道之上(Top of)。
Sensor_status是當有交通事件出現(xiàn)時，相關(guān)的智能交通傳感器的檢測信息，當用戶需要讀取傳感器的信息時，可以直接讀出。這里的Traffic_sensor_node也需要引用Traffic_sensor_metadata中的Traffic_sensor，避免傳感器的重復定義。
2.4 Traffic_environment部分
這部分主要描述的是攝像頭監(jiān)控范圍內(nèi)的整個交通環(huán)境信息，包括該區(qū)域的天氣氣候情況、光照條件、該路段的總體交通信息。
3 智能交通多傳感器信息融合框架模型仿真
在此以車速檢測為例，對多種智能交通傳感器和攝像頭進行決策級融合，以驗證多傳感器信息融合框架的有效性。假設(shè)對于某一輛駛過的汽車，磁敏傳感器檢測到的車速為v1（單位：km/h），壓電式傳感器檢測到的車速為v2（單位：km/h），微波雷達檢測到的車速為v3（單位：km/h），攝像頭檢測到的車速為v4（單位：km/h），真實的車速為v（單位：km/h），則每個傳感器檢測車速的誤差為：Δv1=v1－v
(1)
Δv2=v2－v
(2)
Δv3=v3－v
(3)
Δv4=v4－v
(4) 根據(jù)工程實踐，磁敏傳感器、攝像頭檢測結(jié)果誤差的均值和方差都比較大，而微波雷達和壓電式傳感器則相對比較精確。假設(shè)誤差Δv1,Δv2,Δv3,Δv4分別滿足近似正態(tài)分布，且：Δv1~N(4,9)
(5)
Δv2~N(2,4)
(6)
Δv3~N(1,4)
(7)
Δv4~N(3,9)
(8) 對4種傳感器檢測的結(jié)果進行融合，這里采用加權(quán)平均的模型對檢測結(jié)果進行融合。4種傳感器所對應(yīng)的加權(quán)系數(shù)分別為w1,w2,w3,w4，且：w1+w2+w3+w4=4
(9)則融合結(jié)果為：
vf=w1×v1+w2×v2+w3×v3+w4×v44
(10)
融合誤差:Δvf=vf－v
(11) 將式(1)~(4)，(9)，(10)代入式(11)，得：Δvf=w1×Δv1+w2×Δv2+w3×Δv3+w4×Δv44
(12) 因為Δv1,Δv2,Δv3,Δv4獨立，所以Δvf也滿足正態(tài)分布，對以上過程進行仿真，結(jié)果如圖3所示。
從圖3中可以看出，經(jīng)過融合，融合結(jié)果的誤差Δvf的均值較小，動態(tài)范圍也大幅度減小，因而多傳感器信息融合能有效提高系統(tǒng)的檢測精度。
圖3 Δv1,Δv2,Δv3,Δv4,Δvf概率分布4 智能交通視頻語義描述實例
本文的基于智能交通信息語義描述框架對攝像頭采集到的某一幀視頻發(fā)生的事件進行描述，該幀如圖4所示。
圖4 攝像頭采集到的一幀交通視頻數(shù)據(jù)該幀視頻發(fā)生的事件是一輛黑色轎車正駛過人為所畫的一條虛擬的藍線。將黑色轎車和虛擬的藍色線條分別看作一個對象(Video_object)，對于黑色轎車的特征描述如下：
Black
92
73
Vehicle
Car
對于藍線的特征描述如下:
Blue
Traffic signs
Stop line
對于黑色轎車駛過藍線這一事件描述如下：
Crosses
顯然，基于提出的智能交通信息語義描述框架，能夠?qū)D4中的視頻信息從語義的角度描述出來，并可以同時生成相應(yīng)的文本文件。將這些視頻信息描述結(jié)果存入數(shù)據(jù)庫中，極大方便了用戶從語義的角度對視頻信息進行查詢。
5 結(jié) 語
本文首先提出了智能交通多傳感器信息融合的框架，并通過信息融合模型仿真驗證了該框架的有效性，結(jié)果表明經(jīng)過多傳感器信息融合，系統(tǒng)交通信息檢測精度得到有效提高。之后在此基礎(chǔ)上參考MPEG-7標準提出了智能交通信息語義描述框架。該框架能夠描述從底層視覺特征到高層語義特征的多層視頻信息，彌補語義鴻溝，最終方便用戶對海量視頻信息檢索，最后用一個交通視頻語義描述實例證實了這一點。后續(xù)將根據(jù)各種智能交通傳感器信息結(jié)構(gòu)特點對信息融合模型展開進一步研究，同時進一步提高智能交通信息語義描述框架的擴展性和兼容性，將更多的交通信息納入到整個描述框架中來。
參 考 文 獻
［1］ 熊華.視頻內(nèi)容結(jié)構(gòu)化技術(shù)研究與實現(xiàn)［D］.長沙：國防科學技術(shù)大學，2001.
［2］ 何友，王國宏，彭應(yīng)寧，等.多傳感器信息融合及應(yīng)用［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2007.
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我國智能交通科技創(chuàng)新發(fā)展歷程
2000年，我國成立了“全國智能運輸系統(tǒng)協(xié)調(diào)指導小組及辦公室”，并開展了智能交通系統(tǒng)發(fā)展戰(zhàn)略和標準規(guī)范的相關(guān)研究，形成了《中國智能運輸系統(tǒng)體系框架》、《中國智能交通系統(tǒng)標準體系》等重要成果，明確了我國智能交通系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展的總體技術(shù)方向。
“十五”期間，針對我國智能交通系統(tǒng)發(fā)展的迫切需求，國家科技計劃對智能交通系統(tǒng)共性關(guān)鍵技術(shù)研究進行了立項支持，在北京、上海、廣州等全國十二個城市進行了ITS示范工程建設(shè)。通過ITS規(guī)戈叭車載信息裝置、交通信息采集、專用短程通信、汽車安全輔助、交通共用信息平臺等方面的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、關(guān)鍵產(chǎn)品的開發(fā)和示范應(yīng)用，促進了以智能化交通管理為主的我國城市智能交通體系建設(shè)，為智能交通系統(tǒng)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
“十一五”期間，面向綜合交通運輸一體化發(fā)展趨勢和我國智能交通發(fā)展中的重大技術(shù)問題，以“提高交通運輸?shù)男屎桶踩睘橹笇枷耄瑖铱萍加媱潓C合交通運輸和服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與配置、智能化交通控制、綜合交通信息采集、處理及協(xié)同服務(wù)、交通安全等重點技術(shù)方向進行了持續(xù)立項研究支持，攻克了城市交通控制、交通誘導、電子收費、新一代空中交通管理等智能交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，形成了大批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的智能交通科技創(chuàng)新成果。
面向2008北京奧運會、2010上海世博會、2010廣州亞運會等重大活動的交通需求，“十一五”期間啟動實施了“國家綜合智能交通技術(shù)集成應(yīng)用示范”科技支撐計劃項目，支持建設(shè)了“北京奧運智能交通集成系統(tǒng)”、“上海世博智能交通技術(shù)綜合集成系統(tǒng)”、“廣州亞運智能交通綜合信息平臺系統(tǒng)”、“遠洋船舶及戰(zhàn)略物資運輸在線監(jiān)控系統(tǒng)”等，為大型國際活動提供了智能化交通管理和出行服務(wù)技術(shù)支撐，取得了顯著的成果，智能交通科技在一系列重大國際活動的交通保障中發(fā)揮了重要的作用。
針對嚴峻的道路交通安全形勢，2008年，科技部、公安部和交通部聯(lián)合開展了國家道路交通安全行動計劃，國家科技計劃部署了“重特大道路交通事故綜合預防、處置集成技術(shù)開發(fā)與示范應(yīng)用”支撐計劃項目，跨部委聯(lián)合、多單位協(xié)同攻關(guān)、研究與示范緊密結(jié)合，對公路安全保障、高速公路安全控制、營運車輛運行安全、全民交通行為安全提升、路網(wǎng)安全態(tài)勢監(jiān)測、交通安全執(zhí)法等交通安全重點關(guān)鍵技術(shù)進行了攻關(guān)研究和示范應(yīng)用，為提高我國道路交通安全水平產(chǎn)生了深遠的影響。
我國在推進智能化交通管理技術(shù)發(fā)展的同時，也十分重視推動智能化交通服務(wù)技術(shù)的發(fā)展，對事關(guān)民生的公共交通、公眾便捷出行、交通安全等技術(shù)開展了研究和應(yīng)用。過去的十年中，公共交通管理運營智能化、快速公交、公交信號優(yōu)先、出租車智能化運營、交通信息智能化服務(wù)等面向民生的智能交通技術(shù)得到大力發(fā)展和廣泛應(yīng)用，方便了公眾交通出行。國家科技計劃支持的“國家高速公路聯(lián)網(wǎng)不停車收費和服務(wù)系統(tǒng)”，建設(shè)了京津冀和長三角區(qū)域國家高速公路聯(lián)網(wǎng)不停車收費示范工程，通過科技攻關(guān)和示范工程形成了比較完整的技術(shù)體系和標準規(guī)范體系，取得了良好的實施效果。成為我國第一個有統(tǒng)一標準、在全國范圍大面積應(yīng)用并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的智能交通項目。
進入“十二五”，我國智能交通科技創(chuàng)新圍繞綜合交通運輸系統(tǒng)效能與服務(wù)提升、智能化交通管控、車路協(xié)同與安全三條主線，在“863”計劃、科技支撐計劃等國家科技項目中，相繼部署了“大城市區(qū)域交通協(xié)同聯(lián)動控制關(guān)鍵技術(shù)”、“智能車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)研究”、“交通狀態(tài)感知與交互處理關(guān)鍵技術(shù)”、“綜合交通樞紐智能管控關(guān)鍵技術(shù)”、“環(huán)境友好型智能交通控制技術(shù)”、“多模式地面公交網(wǎng)絡(luò)高效協(xié)同控制大城市交通主動防控關(guān)鍵技術(shù)及示范”、“城市道路交通智能聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控技術(shù)集成及示范”等一系列項目，對我國智能交通系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)進行研究，創(chuàng)新成果將對我國智能交通系統(tǒng)建設(shè)發(fā)展提供強有力的技術(shù)支撐。
我國智能交通科技創(chuàng)新成就
十幾年來，我國智能交通科技創(chuàng)新取得了豐碩的成果，突破了大批核心關(guān)鍵技術(shù)，組織實施了多項具有重大影響的智能交通系統(tǒng)示范工程建設(shè)?？萍家I(lǐng)和推動我國智能交通系統(tǒng)的建設(shè)和發(fā)展后來居上，成為世界智能交通系統(tǒng)發(fā)展格局中的重要構(gòu)成，發(fā)展成就為世界矚目，部分自主創(chuàng)新科技成果和應(yīng)用躋身世界先進水平。在我國智能交通系統(tǒng)建設(shè)和發(fā)展的實踐中，國家科技計劃的實施，結(jié)合實際應(yīng)用需求，在城市交通運行智能化監(jiān)測、道路交通信息采集處理、重大活動交通運行組織保障、大容量快速公交、區(qū)域聯(lián)網(wǎng)不停車收費等技術(shù)領(lǐng)域形成了許多具有國際先進水平的智能交通科技創(chuàng)新成果。
(1)交通信息化水平顯著提升，交通狀態(tài)綜合檢測、網(wǎng)絡(luò)化電子收費等核心關(guān)鍵技術(shù)取得突破并廣泛應(yīng)用。建成了全國機動車和駕駛員管理信息系統(tǒng)、全國鐵路聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng);綜合交通信息采集、處理及協(xié)同服務(wù)技術(shù)取得突破;交通綜合監(jiān)測技術(shù)與設(shè)備廣泛應(yīng)用，基于移動終端的狀態(tài)獲取和集成應(yīng)用技術(shù)達到國際先進水平;網(wǎng)絡(luò)化電子收費(ETC)技術(shù)實現(xiàn)了跨越式發(fā)展，已在全國26個省市推廣應(yīng)用。
(2)城市智能交通技術(shù)綜合集成與應(yīng)用總體達到國際先進水平。結(jié)合重大應(yīng)用需求，攻克了大批關(guān)鍵技術(shù)，建設(shè)了示范工程，形成一批行業(yè)技術(shù)規(guī)范和國家標準，對重大國際活動交通保障作用突出，推動我國智能交通技術(shù)應(yīng)用水平取得顯著提升。北京奧運會、上海世博會和廣州亞運會交通保障對智能交通技術(shù)進行了大范圍集成應(yīng)用;科技支撐全國城市“暢通工程建設(shè)”;公交智能化、BRT形成了成套技術(shù)裝備;公交一卡通實現(xiàn)了城市間聯(lián)網(wǎng)通用。
⑶新一代空中交通管理技術(shù)取得重大技術(shù)突破，建立了我國新一代空中交通管理系統(tǒng)核心技術(shù)框架。突破了高精度航空導航、協(xié)同式航空綜合監(jiān)視、空管運行控制和民航空管信息服務(wù)平臺等關(guān)鍵技術(shù)，核心裝備和關(guān)鍵系統(tǒng)實現(xiàn)自主研制，達到國際同期先進水平。中國民航新一代空中交通服務(wù)平臺已經(jīng)在空管、航空公司等部門獲得了成功應(yīng)用，在提升空域利用、減少延誤等方面成效明顯，為我國從民航大國向民航強國邁進奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
(4)智能汽車技術(shù)取得重要突破，部分成果達到國際先進水平。無人駕駛智能汽車實現(xiàn)了實際道路運行測試，達到國際先進水平。汽車駕駛輔助技術(shù)領(lǐng)域趕上了國際研發(fā)進程，駕駛?cè)诵袨楸O(jiān)控預警技術(shù)研究躋身國際先進行列。
(5)智能交通支撐道路交通安全水平提升。人因安全研究顯著提升了交通安全執(zhí)法科技能力和監(jiān)管水平，安全執(zhí)法與安全保障技術(shù)及應(yīng)用，提高了道路交通安全總體水平。攻克了一批交通基礎(chǔ)設(shè)施安全相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)，形成了適合我國公路交通特點的基礎(chǔ)設(shè)施安全技術(shù)體系。建成了以交通事故快速救援為核心的一體化交通應(yīng)急保障系統(tǒng)，為交通應(yīng)急指揮和管理能力提升提供了核心技術(shù)支撐。
(6)科技創(chuàng)新推動我國智能交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展初具規(guī)模。智能交通領(lǐng)域項目建設(shè)主要技術(shù)和設(shè)備多數(shù)為我國企業(yè)自主創(chuàng)新產(chǎn)品。城市智能交通系統(tǒng)建設(shè)市場逐年提升，2013年度主要項目市場規(guī)模超過200億元。高速公路收費、通信、監(jiān)控系統(tǒng)以及公路交通信息化和智能化項目市場規(guī)模近百億元。智能交通領(lǐng)域的上市企業(yè)近10家。
目前，我國智能交通科技支撐體系基本建立，智能交通標準體系不斷完善，智能交通已經(jīng)成為我國交通運輸現(xiàn)代化發(fā)展的重要構(gòu)成。自主創(chuàng)新、產(chǎn)學研結(jié)合、智能交通科技創(chuàng)新培育和推動了我國智能交通產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展，智能交通產(chǎn)業(yè)已成為我國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的重要內(nèi)容和新的經(jīng)濟増長點。智能交通產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，帶動了信息、通信、傳感等高技術(shù)領(lǐng)域新技術(shù)成果的應(yīng)用，促進了信息服務(wù)、現(xiàn)代物流等現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的提升和發(fā)展。
智能交通科技創(chuàng)新發(fā)展趨勢
適應(yīng)我國社會經(jīng)濟發(fā)展的要求，順應(yīng)國際高新技術(shù)發(fā)展趨勢，智能交通科技創(chuàng)新發(fā)展面臨新的挑戰(zhàn)和要求，也呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢。
日益嚴重的城市交通擁堵、居高不下的道路交通安全事故、通待提升的綜合交通服務(wù)水平，是智能交通科技創(chuàng)新發(fā)展始終面對的挑戰(zhàn)。我國社會城鎮(zhèn)化進程的加速和智慧城市建設(shè)，要求我們必須謹慎思考未來城市交通模式，構(gòu)建綜合交通體系，倡導綠色出行理念。
未來我國智能交通的科技創(chuàng)新發(fā)展將重點圍繞以下方面：
綜合交通運輸協(xié)同與效能提升;以服務(wù)為導向，注重ITS的公眾服務(wù)和綜合應(yīng)用服務(wù);不斷采用新技術(shù)提高交通管理和服務(wù)的智能化水平;重視道路交通安全保障和安全水平的提升;關(guān)注交通環(huán)境改善和交通的可持續(xù)發(fā)展;車路協(xié)同系統(tǒng)受到普遍關(guān)注。具體技術(shù)方面，新技術(shù)環(huán)境下交通信息精確感知與動態(tài)交互、交通需求辨識與交通態(tài)勢分析、動態(tài)交通仿真與智能化決策支持、交通運行智能化控制與節(jié)能減排、人車路協(xié)同主動安全與智能駕駛、綜合交通系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化與協(xié)同服務(wù)、公路智能運輸與綜合服務(wù)、大型綜合樞紐協(xié)同運營與高效服務(wù)、智能化綜合交通信息服務(wù)等都將成為創(chuàng)新發(fā)展的重要方向。
據(jù)分析機構(gòu)調(diào)查統(tǒng)計，到2012年，我國智能交通整體市場規(guī)模已超過1000億元，市場增長率保持在10%以上。清科研究中心的數(shù)據(jù)顯示，智能交通的快速發(fā)展也吸引了資本市場的關(guān)注，物聯(lián)網(wǎng)、高清監(jiān)控系統(tǒng)等更是成為了智能交通領(lǐng)域的“新寵”。
智能交通大戰(zhàn)略下涌現(xiàn)投資機會
2008年奧運會期間，如何保證“鳥巢”周邊的交通暢通？“北京奧運交通設(shè)施GIS”項目在諸多競標者中脫穎而出，擔負起大任。雖然是第一次試驗，但該項目在奧運期間成功運作，不僅有效幫助了北京市交管局根據(jù)車流情況及時布置場館附近的路標、指示線等奧運交通設(shè)施，并且通過優(yōu)化路口、路段的放行時間，優(yōu)化車輛在道路空間的分布，實現(xiàn)自動定位警力。
該項目中運用的GIS技術(shù)正是北大千方的核心技術(shù)。北大千方科技有限公司常務(wù)副總裁黃丹俠介紹，在北京奧運會之后這套系統(tǒng)被推廣到北京全市，而北大千方參與設(shè)計的北京奧運綜合交通信息服務(wù)平臺也被投入使用。
“智能交通”是智慧城市建設(shè)的重要組成部分，通過改進地面公交調(diào)度和信息服務(wù)、出租車綜合信息服務(wù)、軌道交通換乘信息服務(wù)和交通樞紐綜合信息服務(wù)等，能夠幫助出行者選擇更好的出行方式，由“盲目”出行轉(zhuǎn)變成“有序”和“可靠”出行。近年來，各地都在不遺余力地推進智能交通的建設(shè)，并將它作為發(fā)展智慧城市的重要目標。
據(jù)了解，北京市“十二五”期間規(guī)劃投資56億元，用于提升智能交通。按照規(guī)劃，北京將建成交通運行協(xié)調(diào)指揮中心（TOCC）和路網(wǎng)運行、運輸監(jiān)管、公交安保三個分中心，形成一體化、智能化綜合交通指揮支撐體系，成為數(shù)據(jù)共享交換中樞、綜合運輸協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)中樞、信息中心，緊急情況下可作為交通安全應(yīng)急指揮中心。這意味著，市民將可以通過網(wǎng)站、熱線、手機、車載導航等多種形式，實時掌握路況信息，提前安排出行。同時，自行車租賃也有望實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化服務(wù)。
上海近年來在智能交通建設(shè)方面將不斷完善交通綜合信息平臺和世博信息服務(wù)應(yīng)用平臺，實現(xiàn)與閔行、虹橋等區(qū)域交通綜合信息平臺的互聯(lián)互通。上海還將在完善道路交通采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建設(shè)智能公交系統(tǒng)，改進多種交通方式的換乘信息服務(wù)，建設(shè)完善交通狀態(tài)指數(shù)采集系統(tǒng)，多渠道為市民提供全面的、動態(tài)的交通綜合信息服務(wù)。
為了發(fā)展智能交通體系，江西省依托長三角區(qū)域高速公路聯(lián)網(wǎng)電子不停車收費示范工程，大力推進電子不停車收費系統(tǒng)（ETC）建設(shè)，實現(xiàn)了滬蘇皖贛三省一市高速公路電子不停車收費系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。其他的地方城市也在不斷公布各自的智能交通規(guī)劃和投資規(guī)模。
巨大的市場空間也引來了投資者和創(chuàng)業(yè)者的熱情，目前中國從事智能交通的企業(yè)約2000家，主要集中在數(shù)據(jù)采集監(jiān)控、高速公路收費、導航系統(tǒng)和系統(tǒng)集成等環(huán)節(jié)。相比海外超過千億美元的市場規(guī)模，中國的智能交通應(yīng)用還處于起步階段，發(fā)展前景和空間顯著。2010年中國智能交通系統(tǒng)（控股）有限公司在香港主板上市，其背后有多家著名PE機構(gòu)的身影。同時專注于導航電子地圖內(nèi)容和位置服務(wù)解決方案的高德軟件也在美國納斯達克市場成功亮相，凱鵬華盈、聯(lián)想投資、紅杉資本等機構(gòu)早前共同出資4000萬美元入駐，VC和PE機構(gòu)對該行業(yè)的看好可見一斑。
在此之前，北大千方作為帶有北大字頭的企業(yè)在資本市場也受到了廣泛的關(guān)注。其業(yè)務(wù)涉及了國土資源勘察、數(shù)字城市、智能交通等多個領(lǐng)域。尤其在專注于交通信息化領(lǐng)域之后，一場撬動中國交通市場的極速大賽得以上演。北大千方的長遠目標是做信息服務(wù)，公司前期的業(yè)務(wù)將是形成對城市交通信息資源的有效整合，在達到一定的積累之后，將為政府、企業(yè)、公眾提供全方位的信息服務(wù)。在智能交通的龐大產(chǎn)業(yè)鏈中，北大千方避開了競爭激烈甚至尚有些無序的電子地圖、導航終端設(shè)備環(huán)節(jié)，而專注于信息的采集、處理與。
技術(shù)熱點凸顯
清科研究中心分析師趙一鍥撰文分析，物聯(lián)網(wǎng)已成為智能交通投資中的一大亮點。按照服務(wù)對象的不同，我國智能交通系統(tǒng)市場主要可以分成高速公路智能交通系統(tǒng)、鐵路智能交通系統(tǒng)、城市智能交通系統(tǒng)和水上智能交通系統(tǒng)四大類，其中城市智能交通系統(tǒng)又可以分成城市道路智能交通系統(tǒng)和軌道交通智能交通系統(tǒng)。
趙一鍥對記者表示，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，對推動智能交通的發(fā)展有著巨大的幫助，從發(fā)展的趨勢來看，物聯(lián)網(wǎng)和智能交通的結(jié)合將是必然的選擇，物聯(lián)網(wǎng)、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù)處理能力將成為未來智能交通發(fā)展的核心技術(shù)。而根據(jù)智能交通不同細分市場自身特點的不同，對物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用的也提出了不同的要求，需要對各細分市場提供相應(yīng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
以高速公路智能交通系統(tǒng)為例，物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用將集中在通信系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)和收費系統(tǒng)三大塊，利用RFID、傳感網(wǎng)絡(luò)以及先進的信息處理技術(shù)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)分別通過提升信息收集、信息傳輸、信息處理的效率以及利用智能化、自動化的計算機系統(tǒng)來幫助高速公路管理部門、運營商更加高效、便捷的實現(xiàn)對高速公路的智能化監(jiān)控和管理，幫助高速公路司機和乘客更好地享受在高速公路上的旅行。
本文通過對云計算以及4G網(wǎng)絡(luò)的定義和特點進行分析，提出了在4G移動網(wǎng)絡(luò)平臺上采用云計算技術(shù)處理城市智能交通系統(tǒng)中的大數(shù)據(jù)問題，主要是結(jié)合二者的優(yōu)勢分析智能交通系統(tǒng)的功能，并加以實現(xiàn)，這將給緩解交通壓力、提高行車效率等提供便利。最后對未來智能交通系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用進行展望。
關(guān)鍵詞：4G網(wǎng)絡(luò)；大數(shù)據(jù)；云計算；智能交通；交通云
隨著人們生活水平的提高，汽車逐漸進入到普通家庭，這無疑對道路交通的要求也越來越高，為提高道路行車效率，迫切需要建設(shè)一個高性能的智能交通系統(tǒng)（IntelligentTransportationSystems，ITS），以滿足大家的需求。
1智能交通系統(tǒng)的概念
智能交通系統(tǒng)（IntelligentTransportationSystems，ITS）指的是建立在較完善的基礎(chǔ)設(shè)施之上，將先進的信息技術(shù)、計算機處理技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)及電子控制技術(shù)等有效組合在一起，并運用于整個交通運輸管理體系中，從而能夠在大范圍、全天候發(fā)揮作用，建立起的一種準確、實時、高效的綜合運輸和管理系統(tǒng)[1]。依據(jù)智能交通系統(tǒng)的概念，我們可以看出，為了解決社會不斷增加的交通需求與有限的道路資源之間的矛盾，使有限的道路資源能被充分利用，提高人們的出行效率，保障人們出行安全，智能交通系統(tǒng)作為信息、通信、傳感與控制技術(shù)綜合運用的產(chǎn)物，能給人們帶來便捷。但目前，我國城市交通仍面臨著許多嚴重問題，如成都，作為西南地區(qū)的一個大型城市，雖然其承載能力越來越強，路網(wǎng)體系也日趨完善，但隨著汽車保有量的強勁增長，道路供需關(guān)系依然非常嚴峻。據(jù)成都市交管局數(shù)據(jù)顯示，截至2014年3月，成都地區(qū)的汽車保有量突破268.59萬輛大關(guān)，中心城區(qū)突破114.18萬輛，這個數(shù)據(jù)僅次于北京。而且成都已月均增2萬新車，并持續(xù)了62個月。一天就會產(chǎn)生數(shù)百億條GPS數(shù)據(jù)，而車牌識別信息、交通監(jiān)控視頻信息等數(shù)據(jù)量更大，交通相關(guān)的數(shù)據(jù)量也早以從TB級躍升到PB級[2]，因此，如果要實現(xiàn)對城市道路的交通流量信息、交通狀況、交通違法行為等的全面監(jiān)測，特別是承擔在交通高峰期采集、處理及分析大量的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的工作，整個平臺的運行壓力將會非常巨大，大數(shù)據(jù)（bigdata）就此產(chǎn)生，大數(shù)據(jù)分析交通除了流量及車輛的相關(guān)信息外，還必須包括路面情況、天氣、突況、周邊環(huán)境等諸多因素，傳統(tǒng)的交通數(shù)據(jù)分析法已很難有效處理如此龐大的數(shù)據(jù)的問題。城市智能交通應(yīng)具備的特點和需求分析如下。
1.1數(shù)據(jù)信息海量化
整個城市的交通行為主體作為城市智能交通的分析對象，海量數(shù)據(jù)必然成為固有特性。
1.2應(yīng)用負載變化大
城市交通流特性呈現(xiàn)出區(qū)域關(guān)聯(lián)性強，隨時間變化大的特點，系統(tǒng)需要根據(jù)實時的交通流數(shù)據(jù)，做出全面采集、分析、處理等。而傳統(tǒng)的智能交通方案由于無法在全局上統(tǒng)籌，往往會因此陷入彼此孤立的情形。
1.3高穩(wěn)定性和高可用性
只有要求城市智能交通系統(tǒng)具有高可用性和高穩(wěn)定性，才能更好地、更快捷地提供暢通、安全、高品質(zhì)的行程服務(wù)，以保障交通運輸?shù)母甙踩⒏邥r效和高準確性，讓政府、社會和公眾感覺到方便。而目前的很多方案中，由于各生產(chǎn)廠商繁雜、設(shè)備類型眾多、質(zhì)量參差不齊，而國內(nèi)也缺乏統(tǒng)一的標準，這樣不僅系統(tǒng)維護成本高，而且也很難做到保持智能交通系統(tǒng)的高穩(wěn)定性。
1.4數(shù)據(jù)共享需求
目前，正在建設(shè)中的智能城市交通系統(tǒng)，大量的終端設(shè)備出自不同的廠商或不同平臺，這樣就形成了許許多多的信息孤島，彼此間很難實現(xiàn)共享數(shù)據(jù)。這在很大程度上影響了系統(tǒng)功能的充分實現(xiàn)，智能交通系統(tǒng)在硬件、接口上應(yīng)做的統(tǒng)一，從而使行業(yè)信息資源的全面整合與共享成為智能交通發(fā)揮整體方案優(yōu)勢、整體統(tǒng)籌資源、統(tǒng)一協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)。
1.5信息實時處理性能要求高
隨著城市交通的擁堵日趨嚴重，人們在出行時要求能隨時隨地通過熟悉的方式獲取所需的出行計劃和實時的出行信息，因此，未來的智能交通需要滿足高效性、實時性的要求。
2大數(shù)據(jù)與云計算技術(shù)對智能交通系統(tǒng)的影響與應(yīng)用
云計算（cloudcomputing）是將計算任務(wù)分布在大量互聯(lián)的計算機構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取存儲空間、計算力和各種軟件服務(wù)，該資源池被稱為“云”?！霸啤笔侵敢恍┛梢宰晕夜芾砗途S護的虛擬計算資源，通常包括寬帶資源、計算服務(wù)器、存儲服務(wù)器等大型服務(wù)器集群[3]。而云計算（cloudcomputing）是一種基于互聯(lián)網(wǎng)平臺的計算方式，為計算資源提供全新的計算模式，其服務(wù)方式可動態(tài)、伸縮且虛擬化，云計算技術(shù)還會將所有的計算資源匯集在一起，并通過軟件實現(xiàn)對資源的自動高效管理。這使用戶能更加專注于自己的業(yè)務(wù)，無需為繁瑣的處理細節(jié)感到煩惱。云計算技術(shù)之所以能有效處理和應(yīng)對交通數(shù)據(jù)量大、可用性高、穩(wěn)定性要求高、信息實時處理要求高、應(yīng)用負載波動大、數(shù)據(jù)共享需求大等問題，并能實現(xiàn)應(yīng)用的靈活性，高效整合資源，降低運維成本和總能耗，很大程度上是源于其自身的高可靠性、彈性擴容性好、快速部署及按需服務(wù)的特性。云計算技術(shù)以其高度的信息部署、優(yōu)異的擴展性以及自動化IT資源調(diào)度，成為解決智能交通面臨的問題的關(guān)鍵技術(shù)手段，成為一種全新概念的信息服務(wù)模式，有助于智能交通系統(tǒng)的快速實現(xiàn)。建設(shè)基于“云計算”的智能交通系統(tǒng)，要實現(xiàn)交通信息的動態(tài)采集、分析、處理及，并及時向用戶提交動態(tài)交通信息，報告路況動態(tài)變化信息，指導用戶出行計劃，規(guī)劃用戶行車線路，從而有效提前進行分流擁堵流量，從而提高交通通行效率[4]。其具體應(yīng)用如下。
（1）城市中的車、人或設(shè)備等每個交通終端節(jié)點，均可以實時地通過交通云得到基于整個城市交通信息智能分析后提供的服務(wù)。
（2）通過綜合整個城區(qū)的交通流信息及汽車的運行計劃信息，每個交通信號燈都得到高效控制，并在面控、立體多維的基礎(chǔ)上進行相關(guān)預測；城市交通引導系統(tǒng)也可以與交通信息個性化服務(wù)進行無縫結(jié)合。
（3）為了更智能地提高交通運行效率，拓展一個智能交通信息服務(wù)市場，運營商要相應(yīng)地通過手機基站定位，向用戶提供實時的交通信息服務(wù)，這些信息與交通控制、引導相結(jié)合。隨著移動通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，從早期的2G網(wǎng)絡(luò)到3G網(wǎng)絡(luò)，再發(fā)展到當前的4G移動通信網(wǎng)絡(luò)，4G網(wǎng)絡(luò)使圖像視頻傳輸更加穩(wěn)定，決策也更具有時效性，并為智能交通系統(tǒng)提供了更多應(yīng)用的可能，移動網(wǎng)絡(luò)在智能化交通信息系統(tǒng)中的運用日趨嫻熟、準確，使智能交通系統(tǒng)真正、全面、高效地服務(wù)于社會，為緩減交通壓力做出了更大的貢獻。移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)還有效地為智能交通系統(tǒng)的發(fā)展提供了新的發(fā)展思路。
34G移動網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的核心技術(shù)及優(yōu)點
3.14G移動網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的核心技術(shù)
4G移動網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)從下往上可分為物理網(wǎng)絡(luò)層、中間環(huán)境層、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)層。正交頻分復用（OFDM）技術(shù)是這一代移動通信網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)，該技術(shù)可以為用戶提供速率高、時延小的數(shù)據(jù)交換服務(wù)，能達到下行50Mbit/s與上行100Mbit/s的峰值速率。OFDM技術(shù)特點包括：具有良好的抗噪聲性能及抗多信道干擾能力，可擴展網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
3.24G移動網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點
3.2.1通信速度高、靈活性好4G移動通信系統(tǒng)速率可以高達到l00Mbps，甚至是150Mbps。由于4G網(wǎng)絡(luò)不僅是面向手機，還面向智能手表、控制器、眼鏡等移動智能終端設(shè)備，這些終端設(shè)備極大豐富了人們的生活，使通信變得更加靈活多樣。
3.2.2系統(tǒng)兼容性好未來的4G移動網(wǎng)絡(luò)要面向全球發(fā)展，可以預測4G移動網(wǎng)絡(luò)一定會開放出更多標準化的接口，并與全世界各種網(wǎng)絡(luò)進行高速通訊、互聯(lián)。
3.2.3網(wǎng)絡(luò)采用寬頻譜4G移動網(wǎng)絡(luò)的每個信道會占有100MHz的頻譜，是3G移動網(wǎng)絡(luò)的20倍左右。
3.2.4通訊費用低目前，很多3G移動網(wǎng)絡(luò)用戶之所以能方便地過渡到4G移動網(wǎng)絡(luò)進行通信，是因為4G移動網(wǎng)絡(luò)與3G移動網(wǎng)絡(luò)的兼容性較好，且4G移動網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)采用靈活的操作方式。在加上4G移動網(wǎng)絡(luò)通訊費用相對較低，為4G移動網(wǎng)絡(luò)的快速部署創(chuàng)造了條件。
3.2.5網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量高4G移動網(wǎng)絡(luò)通信時代是高質(zhì)量通信的時代，與3G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)相比，4G移動網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)將在很大程度上提升大數(shù)據(jù)的交互、處理能力，特別是跟云計算技術(shù)的結(jié)合，大大提高了效率，4G移動網(wǎng)絡(luò)讓廣大人們擁有了前所未有的、便捷的移動網(wǎng)絡(luò)交互體驗，面對越來越復雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，通信質(zhì)量也得到了較好的保障，4G移動網(wǎng)絡(luò)通信也能滿足3G移動網(wǎng)絡(luò)通信尚不能覆蓋的區(qū)域。
4基于云計算的智能交通的關(guān)鍵技術(shù)
上述的需求，使大數(shù)據(jù)與云計算技術(shù)成為城市智能交通系統(tǒng)的重要支撐。為了有效地將云計算技術(shù)與跟4G網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，提升信息傳遞的準確性和可達性，還需解決以下幾個主要技術(shù)問題。
4.1最優(yōu)路徑規(guī)劃問題
云計算技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的另一個重要應(yīng)用是智能交通系統(tǒng)中的最優(yōu)路徑規(guī)劃，它在各類應(yīng)急系統(tǒng)及車輛路徑導航系統(tǒng)中具有重要作用。智能交通最優(yōu)路徑規(guī)劃是以交通運行數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在云計算數(shù)據(jù)中心對各交通影響因素進行分析、處理和判斷后，再通過短訊、車載終端、GIS電子地圖等各類終端幫助信息，為道路的使用人員提供最優(yōu)路徑，引導信息及各類實時交通幫助服務(wù)信息，以提高車輛的通行效率及行車安全。
4.2智能交通流預測與出行引導問題
基于云計算的智能交通流預測與出行引導可通過物聯(lián)網(wǎng)對交通流量數(shù)據(jù)進行實時采集，對這些數(shù)據(jù)進行分析和快速處理，以便對道路交通流進行實時動態(tài)判別和準確預測，從而正確指導用戶出行，這樣必須建立起智能交通流量采集數(shù)據(jù)庫及非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)庫。
4.3智能交通事故預警處理問題
道路交通中的突發(fā)事故嚴重影響城市道路交通運行的安全性和可靠性，因此，面對突發(fā)事故，必須快速做出反應(yīng)，提出處理預案，然后對其進行有效、及時地處置?；诖髷?shù)據(jù)分析的交通事故應(yīng)急處置方案的形成，是通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速采集和分析交通突發(fā)事件及整個道路流量信息，迅速地進行事故故障處理，并及時發(fā)出預警信息，提前、有效和安全地疏散車流，達到不影響交通正常運行的目的。
5我國智能交通系統(tǒng)發(fā)展趨勢
眾所周知，我國4G移動網(wǎng)絡(luò)牌照已經(jīng)發(fā)放，圍繞4G移動網(wǎng)絡(luò)的各項業(yè)務(wù)也快速展開，但目前，網(wǎng)絡(luò)通訊費用并沒有下降，這對基于4G移動網(wǎng)絡(luò)智能交通系統(tǒng)的開發(fā)與使用具有較大影響，相信隨著4G網(wǎng)絡(luò)的普及、通信環(huán)境的改善、資費的下調(diào)，大數(shù)據(jù)的交互平臺將有望在許多移動設(shè)備（如手機、平板電腦）上實現(xiàn)，云計算技術(shù)也將得到更廣泛的應(yīng)用。例如，未來的智能交通系統(tǒng)將會出現(xiàn)自動駕駛系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)與智能交通、生態(tài)智能交通系統(tǒng)、移動互聯(lián)網(wǎng)與智能交通等。近年來，基于移動網(wǎng)絡(luò)智能終端的與交通相關(guān)的APP得到飛速發(fā)展，因而，移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在人們出行中的作用將越來越大。
6結(jié)語
基于4G移動網(wǎng)絡(luò)的大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)的智能交通系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng)工程，它涵蓋了網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建、信息采集、系統(tǒng)集成及應(yīng)用開發(fā)等多方面內(nèi)容，同時也涉及城市交通運行管理中的許多領(lǐng)域。要在4G移動網(wǎng)絡(luò)平臺上加快推進大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)在城市智能交通系統(tǒng)中的研究及應(yīng)用，必須不斷加強技術(shù)革新、保障云安全、完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，并將政府構(gòu)建的基礎(chǔ)性開放平臺與引導科研機構(gòu)、高校、企業(yè)參與應(yīng)用研發(fā)相結(jié)合。
參考文獻
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關(guān)鍵詞：智能交通；智能交通系統(tǒng)；物聯(lián)網(wǎng)；
【分類號】：TG333.2
一、引言
隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，“以車代步”已成為一種普遍的社會觀念，因此一個國家的道路建設(shè)速度永遠趕不上汽車的增長速度，交通擁堵越來越嚴重?，F(xiàn)行的限購、限號等政策，不能夠從根本上解決問題，伴隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的興起，可以用物聯(lián)網(wǎng)下的智能交通系統(tǒng)的構(gòu)建來解決。有效解決目前交通擁堵的關(guān)鍵是實現(xiàn)道路利用率的最大化，這就需要對現(xiàn)有路況下的人、車、路進行有效的監(jiān)控。因此，智能交通應(yīng)運而生。
二、物聯(lián)網(wǎng)和智能交通系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1.物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
目前，全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還處于初級階段。全球物聯(lián)網(wǎng)仍處于概念、論證與試驗階段，處于攻克關(guān)鍵技術(shù)、制定標準規(guī)范與研究應(yīng)用的初級階段，但已具備較好的基礎(chǔ)。未來幾年，全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將出現(xiàn)快速增長，據(jù)相關(guān)分析報告，2007年全球市場規(guī)模達到700億美元，2008年達到780億美元，到2015年全球市場規(guī)模將接近3500億美元，年增長率接近25%，未來十年物聯(lián)網(wǎng)將實現(xiàn)大規(guī)模普及。西方發(fā)達國家對物聯(lián)網(wǎng)高度重視，并將其作為未來發(fā)展的重要內(nèi)容。以物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用為核心的“智慧地球”計劃也得到了奧巴馬政府的積極回應(yīng)和支持，其經(jīng)濟刺激方案將投資110億美元用于智能電網(wǎng)及相關(guān)項目。
“智慧地球”是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個愿景，M2M是目前重點發(fā)展領(lǐng)域和物聯(lián)網(wǎng)的主要表現(xiàn)形式。M2M是“機器對機器（Machine to Machine）通信”的簡稱，即通過通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)機器之間的互聯(lián)、互通。M2M既是物聯(lián)網(wǎng)四大支撐技術(shù)之一，也是物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)階段的最普遍應(yīng)用形式，在歐洲、美國、韓國、日本等國家實現(xiàn)了商業(yè)化應(yīng)用，例如安全監(jiān)測、機械服務(wù)和維修業(yè)務(wù)、公共交通系統(tǒng)、車隊管理、城市信息化等領(lǐng)域。
2.智能交通系統(tǒng)及其發(fā)展現(xiàn)狀
智能交通系統(tǒng)是在較完善的道路設(shè)施基礎(chǔ)上，將先進的電子技術(shù)、信息技術(shù)、傳感器技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)集成應(yīng)用于地面集團交通管理所建立的一種實時、準確、高效、大范圍、全方位發(fā)揮作用的交通運輸管理系統(tǒng)它具有以下作用：充分發(fā)揮現(xiàn)有交通基礎(chǔ)設(shè)施的潛力，提高運輸效率，保障交通安全，緩解交通擁擠，改善環(huán)境保護。
我國現(xiàn)有的智能交通管理系統(tǒng)還處在初級起步階段，多以人工干預和管理為主，路面上的信息采集點較少，車輛的管理不夠集中，系統(tǒng)獨立運作，缺乏統(tǒng)籌規(guī)劃和技術(shù)手段落后是造成上述現(xiàn)象的主要原因所在。
三、面向智能交通系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)
智能交通系統(tǒng)與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，實際上是構(gòu)建了一種全新的智能化交通系統(tǒng)。兩者結(jié)合可以將以物聯(lián)網(wǎng)為代表的智能傳感技術(shù)、信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信傳輸技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)等有效的集成，并應(yīng)用到整個的交通系統(tǒng)中。可以提高交通系統(tǒng)的運行效率，減少交通事故，降低環(huán)境污染，促進交通管理及出行服務(wù)系統(tǒng)建設(shè)的信息化、智能化、社會化、人性化水平。未來的智能交通系統(tǒng)應(yīng)包含交通管理與規(guī)劃、出行者信息服務(wù)、車輛運營管理、電子收費、智能車輛、緊急事件與安全、綜合運輸、自動公路、汽車移動物聯(lián)網(wǎng)這9大領(lǐng)域。但這9大領(lǐng)域中，每一個都與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)息息相關(guān)，下面只將一部分領(lǐng)域中應(yīng)用的物聯(lián)網(wǎng)知識作簡要介紹。
交通管理與規(guī)劃領(lǐng)域的建設(shè)應(yīng)包括先進的交通管理系統(tǒng)、交通基礎(chǔ)設(shè)施智能監(jiān)控系統(tǒng)、交通運輸規(guī)劃決策支持系統(tǒng)，這三部分內(nèi)容。而這三部分內(nèi)容又分別包括全方位的交通信息采集與路網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)控、在大量的交通基礎(chǔ)設(shè)施上部署各類先進的傳感設(shè)備實時獲取狀態(tài)信息、將基于智能交通系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中獲取的大量信息資源提供給規(guī)劃人員等。汽車移動物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在交通領(lǐng)域的具體應(yīng)用。在物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)背景下，交通系統(tǒng)中的人、車、路等組成要素的泛在感知能力將逐漸成為現(xiàn)實，這相當于提供了覆蓋率極高的信息采集和終端。在物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境中，以汽車移動計算平臺為核心，利用泛在感知能力可以對現(xiàn)有的幾乎所有智能交通系統(tǒng)進行升級強化，建設(shè)基于物聯(lián)網(wǎng)的路網(wǎng)車輛狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、基于物聯(lián)網(wǎng)的交通控制系統(tǒng)以及基于物聯(lián)網(wǎng)的信息服務(wù)系統(tǒng)等。
車聯(lián)網(wǎng)利用車載電子、標準信源、傳感網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)手段實現(xiàn)車輛的信息采集，利用無線射頻識別（RFID）、專用短程通信（DSRC）、廣域無線通信等技術(shù)實現(xiàn)車輛的信息互聯(lián)，基于信息網(wǎng)絡(luò)平成對車輛的靜態(tài)、動態(tài)信息的深度挖掘與綜合利用，并根據(jù)不同的功能需求實現(xiàn)車輛的合信息服務(wù)和監(jiān)管。通過在物體上植入各種微型芯片，使物體變的智能化，變的可感知和識別，甚至具有主動或被動、單方向或雙方向的信息交流能力，然后借助無線通信技術(shù)實現(xiàn)人和物體、物體和物體之間的相互交流。車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)與智能交通系統(tǒng)相結(jié)合的產(chǎn)物，通過安裝必要的車載設(shè)備，使車輛具備信息交流的能力，通過無線互聯(lián)技術(shù)充分利用車輛的身份、屬性、位置和行駛狀態(tài)等信息，發(fā)現(xiàn)其中的應(yīng)用價值，并以此來滿足車聯(lián)網(wǎng)參與各方的需求。通過車聯(lián)網(wǎng)，汽車具備了高度智能的車載信息系統(tǒng)，進而能夠隨時獲得即時資訊，做出與交通出行有關(guān)的明智決定。
面向智能交通系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，在邏輯上劃分為硬件、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件三個層次。各個環(huán)節(jié)分別在各個層次上有著不同的體現(xiàn)。在硬件平臺層，包含了數(shù)據(jù)中心所需的強大的電源支持設(shè)備、大量數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、高性能的計算芯片等，數(shù)據(jù)處理和信號處理也是其中的一部分。在系統(tǒng)軟件層，包含了數(shù)據(jù)中心所需的滿足高可靠要求的服務(wù)器操作系統(tǒng)軟件、高效的系統(tǒng)管理軟件、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)軟件、通信管理軟件、系統(tǒng)診斷程序等，也包含了車載設(shè)備、路側(cè)設(shè)備上使用的實時操作系統(tǒng)、專用的圖像接口、語音功能組件等。在應(yīng)用軟件層，覆蓋的內(nèi)容更加的豐富多彩，在與車輛相關(guān)的智能交通領(lǐng)域，包含編隊行駛控制軟件、商業(yè)管理軟件、道路管理軟件、智能化交通控制軟件、車輛導航軟件等。
面向智能交通系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)體系的實現(xiàn)需要多種關(guān)鍵技術(shù)的綜合應(yīng)用，包括標準信源技術(shù)、傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、專用短程無線通信技術(shù)、廣域無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，而在我國部分關(guān)鍵技術(shù)還有待突破。車輛傳感網(wǎng)絡(luò)和道路傳感網(wǎng)絡(luò)，共同實現(xiàn)車輛、道路、交通、環(huán)境狀態(tài)的全面感知，在與之相關(guān)的傳感器技術(shù)領(lǐng)域，很多核心技術(shù)都還沒有掌握。眾所周知，我國的通信網(wǎng)絡(luò)帶寬在世界主要國家中處于落后水平，目前的3G網(wǎng)絡(luò)帶寬并不能滿足為來對圖像和流媒體的傳輸需求，同時我國的通信服務(wù)性價比較低，較高的通信成本同樣有可能成為面向智能交通系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的商業(yè)瓶頸。
（河北金融學院，河北 保定 071051）
摘 要：我省保定市的交通信息服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)建設(shè)已初步形成，但普遍面臨著整和利用交通信息來服務(wù)于交通管理和出行者的問題。如何對海量的交通信息進行處理、分析、挖掘和利用，將是未來交通信息服務(wù)的關(guān)鍵問題，本文以云計算技術(shù)以其自動化IT資源調(diào)度和快速部署以及優(yōu)異的擴展性等優(yōu)勢，云計算必將成為解決這一問題的重要技術(shù)手段。
關(guān)鍵詞 ：云計算；海量數(shù)據(jù)；智能交通
中圖分類號：G354.4文獻標志碼：A文章編號：1000-8772（2015）10-0216-01
收稿日期：2015-03-20
作者簡介：龐靈（1982-），女，河北定州人，講師，計算機測控技術(shù)。封二英（1985-），女，河北石家莊人，碩士，助教，自然語言處理。
引言
智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation System，ITS）作為電子信息技術(shù)與交通運輸部門融合的產(chǎn)物，是解決城市交通擁堵、改善行車安全性、提高車輛運行效率的最佳途徑之一。如何充分發(fā)揮現(xiàn)代高速信息網(wǎng)絡(luò)和強大的計算機信息處理能力，實施高效的交通系統(tǒng)控制和物流運輸，是交通工程領(lǐng)域和計算機信息處理領(lǐng)域所共同面臨的重大課[1]。加快發(fā)展云計算技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的發(fā)展應(yīng)用，對于提升城市綜合交通信息化處理、推動產(chǎn)業(yè)優(yōu)化結(jié)構(gòu)升級、促進經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變具有積極性意義，市場應(yīng)用前景廣闊。
1.云計算
1.1云計算
按照云計算的功能來說，其可以理解為是一種以互聯(lián)網(wǎng)為中心的超級計算模式。它包含了互聯(lián)網(wǎng)上的各種應(yīng)用服務(wù)及提供這些服務(wù)的硬件設(shè)施，并對這些服務(wù)及硬件設(shè)施進行統(tǒng)一的協(xié)作與管理。 云計算基于其公開的標準和服務(wù)，為用戶提供安全、便捷、高效的網(wǎng)絡(luò)計算服務(wù)與數(shù)據(jù)存儲服務(wù)，使互聯(lián)網(wǎng)這片“云”成為使用者的計算中心與數(shù)據(jù)中心[2]。云計算以一種簡化的方式向用戶提供服務(wù)，使用戶即使在沒有相關(guān)的理論背景知識及設(shè)備操作能力的情況下，也可以通過云平臺來方便的獲取其所需要的服務(wù)與應(yīng)用。
2.云技術(shù)
2.1云的交付模式及核心技術(shù)
云計算采用面向服務(wù)架構(gòu)（SOA），按照交付模式，云計算可分為如下3 種：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（LaaS）平臺即服務(wù)（PaaS）軟件即服務(wù)（SaaS）。清晰的闡述了云計算的交付模式及云服務(wù)的分層。
2.1交通信息云
交通信息云是由云計算和交通信息云服務(wù)構(gòu)成的信息全過程，是一種交通信息采集、處理和應(yīng)用的工作。海量的交通信息如道路網(wǎng)路連通信息、車牌自動識別信息、車輛GPRS 定位信息、信號燈倒計時信息，通過無通信存儲到網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)成交通信息云，由于其特定的性質(zhì)，它的存儲和計算能力不會受到限制，也可以進行交通信息的交換，為用戶提供計算基礎(chǔ)設(shè)施、計算平臺和交通基礎(chǔ)數(shù)據(jù)[1]。
3.云計算引入到智能交通的可行性
（1）數(shù)據(jù)量大：交通服務(wù)要提供全面的路況，需組成多維、立體的交通綜合監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對城市道路交通狀況、交通流信息、交通違法行為等的全面監(jiān)測，特別是在交通高峰期需要采集、處理及分析大量的實時監(jiān)測的數(shù)據(jù)。
（2）應(yīng)用負載波動大：隨著城市機動車水平不斷提高，城市道路交通狀況日趨復雜化，交通流特性呈現(xiàn)隨時間變化大，區(qū)域關(guān)聯(lián)性強的特點，需要根據(jù)實時的交通流數(shù)據(jù)及時全面采集、處理、分析等[4]。
（3）信息實時處理要求性高：市民對公眾出行服務(wù)的主要需求之一就是對交通信息的時效性要求高，需將準確的信息及時提供給不同需求的主體。
（4）數(shù)據(jù)共享需求：交通行業(yè)信息資源的全面整合與共享，是智能交通系統(tǒng)高效運行的基本前提，智能交通相關(guān)子系統(tǒng)的信息處理、決策分析和信息服務(wù)是建立在全面、準確、及時的信息資源基礎(chǔ)之上[5]。
4.云計算應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)
智能交通云的整體設(shè)計主要包括定位服務(wù)、管理上傳、查詢下載和存儲四個模塊如圖1所示：（1）“定位服務(wù)”模塊主要是對出租車、公共汽車和商業(yè)車輛等的定位服務(wù)，以滿足大眾的出行需求；（2）“管理上傳”模塊主要是分別面向公眾和管理者將路況和反饋信息長傳到相關(guān)模塊；（3）“查詢下載”模塊主要是可查詢路況信息、公路事實信息及相關(guān)管理政策信息[3]；（4）“存儲模塊”主要是將車輛信息、路況信息、公路設(shè)施等保存到云端的存儲服務(wù)器中。
5.結(jié)束語
通過對智能交通系統(tǒng)的需求以及核心技術(shù)特征分析，及將云計算技術(shù)引入到智能交通中的必要性，結(jié)合當前保定市交通信息服務(wù)系統(tǒng)中的問題，給出云計算在智能交通系統(tǒng)中的服務(wù)架構(gòu)，體現(xiàn)了基于云計算技術(shù)的應(yīng)用系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)處理效率高、資源利用率高、計算能力強等諸多優(yōu)勢。
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