編者語:因此,作為國民經濟建設的基礎性行業——交通運輸行業,建設具有中國特色的智能交通、提高綜合效率、改善交通環境、降低運營成本以及便利人們的生活等工作,有著非常深遠的意義
隨著我國城市化進程的推進,交通在社會生活中的重要地位日漸凸出,它是整個社會經濟生活的基礎和重要保障。然而,經濟的發展也帶動了機動車輛的劇增,給城市交通帶來了巨大的壓力,交通堵塞和交通事故困擾著交通管理和人們的日常生活。解決交通問題不能單純依賴道路的建設,更重要的是如何更合理、有效地利用現有的道路交通資源。因此,作為國民經濟建設的基礎性行業——交通運輸行業,建設具有中國特色的智能交通、提高綜合效率、改善交通環境、降低運營成本以及便利人們的生活等工作,有著非常深遠的意義。
一些大型城市,如上海,城市交通管理系統的建設提供了信息化實時監管手段,以提高工作效率和管理水平。然而,目前大部分交通信息資源是孤立的,要實現的交通管理系統,首先必須實現全局系統信息聯網,通信網絡在整個智能交通管理系統中起著重要的作用,是智能交通管理系統的基礎。通信網絡必須為智能交通管理系統即時、可靠、安全和多樣的信息傳輸提供強有力的保障。
智能交通管理系統涉及到大量的交通設備、交通管理設備和車輛,還涉及到交通管理部門、部門、公交調度部門等。這些通信實體涉及的信息點眾多,類型復雜。IPv6可以滿足智能交通管理系統對IP地址空間的需求,實現端到端的通信,從而解決節點間的互訪問題。
CNGI在傳輸速率上的優勢,使之可以承擔這種通信任務。盡管帶寬并非IPv6的固有特點,但是CNGI的建設使主干帶寬大大提高;另一方面,IPv6基本報頭結構比IPv4有了很大簡化,如增加了流標識字段,減少了中間節點對報頭附加字段的處理。這就減輕了路由器處理的負擔,使IPv4互聯網在路由器上的瓶頸得以改善。
IPv6對移動IP提供了強有力的支持,可以實現網絡的平滑切換,可以大限度降低數據傳輸丟包率。通過采用移動IPv6技術,移動節點就可以與Internet上任何一個靜止或移動的通信節點進行持續的雙向通信。移動IPv6技術有力地支持了智能交通管理系統對移動交通設備的與管理。
針對上述技術狀況的分析,同濟大學研制并開發利用IPv6無線寬帶和傳感器網絡技術解決了智能交通管理系統的網絡瓶頸問題。同時以智能交通的示范應用來推進下一代互聯網絡的發展。
多源交通信息的采集和傳輸
同濟大學智能交通管理系統的交通信息來源于流動車輛的GPS(全球定位系統)信息、路面傳感器信息和視頻信息等。傳感器信息來源于鋪設在上海南北高架路和內環高架路上的感應線圈采集的數據,實時反映了高架路上車輛的平均速度、流量、車頭距,飽和度等信息。流動車輛信息來源于分布于上海市的2000多輛出租車和150多輛公交車的車載GPS傳回的信息。GPS信息反映了車輛的即時速度,所在路段的即時路況。視頻信息來源于位于北京市榮華東路和榮京東街交叉口,通過視頻采集窗口顯示的視頻流質量評估,視頻采集流的質量屬于優質,能夠清晰、準確地顯示出路口的交通流狀況。
交通路況生成
由數據采集設備采集的原始數據經過網絡傳送至信息處理中心,信息處理中心提取并加工這些數據,生成對應到電子地圖上的路況信息,在地圖上以不同的顏色標記每一條路,來區分堵塞、擁擠和暢通狀態。同時將生成的信息保存到數據庫,用于歷史路況的點播發布以及對道路的分析評估。
交通狀態分析
歷史數據分析由用戶定制服務請求,發送至處理中心,系統將根據用戶提出的請求,計算相應時間內道路的通暢率、流量等信息,再通過網頁以圖表方式傳給用戶。交通狀態分析可以提供同一條道路工作日與非工作日的路況變化,也可以得到整個高架路的全年通暢率信息等。
交通信息點播和發布
交通信息點播是本系統面向出行用戶服務的部分,包括手機、PDA用戶點播服務,Web用戶點播服務,以及車載移動設備的點播服務。用戶利用手中的訪問設備通過IPv4或IPv6網絡發送信息點播請求,系統以計算出的路況信息為依據,以的計算為手段,為用戶提供可靠的出行信息和路況信息。通過對PDA的實際測試,用戶得到的出行信息指導基本上是實際中的佳方案,而且對于出行時間的估計也相當準確。
公交車到站時間預測
系統根據裝在公交車上的GPS設備發回的信息,對照實時路況為用戶提供準確的公交到站預測信息服務。上海的71路和72路兩條公交線路上的觸摸屏上展示動態交通信息和優動態出行路線等服務。
通過實地測試,系統預測的到站時間與實際到站時間相比,誤差控制在1分鐘之內。
路口信號機
在原有基于IPv4網絡或其他通信網絡的交通系統上,開發基于IPv6網絡的交通子系統。交通子系統能夠通過IPv6網絡獲取路口的實時流量信息以及路口的視頻數據,從而實現對路口通信機等交通設施的實時。路口的檢測線圈以及CCTV通過轉換器接入IPv6環境的智能交通專網,通過專網將交通流量數據和視頻數據傳輸至數據庫服務器。交通子系統訪問數據庫服務器,即可獲得對各類交通設施的實時。
選擇位于北京市經濟技術開發區亦莊的五個連續路口。這五個路口為榮京東街與榮華中路、宏達北路、永昌北路、同濟北路和東環北路的交界路口。系統實現了在北京示范區域的5個交叉路口上,遠端控制中心通過IPv6網絡對路口信號機、路口信號燈等各類交通設施的。
系統的未來
基于CNGI的智能交通管理系統以下一代互聯網絡作為智能交通系統的信息服務網絡,充分利用了IPv6在地址資源豐富、服務質量可控、安全性等方面的優勢,提升了信息采集、分布式數據存儲、信息服務等方面的應用水平。這一系統成功地將對城市智能交通管理系統從傳統網絡過渡到下一代互聯網。同時,智能交通系統作為重大的基礎應用推動了IPv6技術本身的發展。(作者:蔣昌俊 單位為同濟大學嵌入式系統與服務計算教育部重點實驗室)