摘要:智能交通系統(tǒng)與以往交通拉制的本質(zhì)區(qū)別是信息技術(shù)成為支撐智能交通系統(tǒng)的技術(shù)群中的核心技術(shù)。本文首先介紹了長(zhǎng)沙智能交通系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和快速原型系統(tǒng)在其基礎(chǔ)上的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，然后著重介紹其中的關(guān)鍵部件——數(shù)據(jù)處理中心的設(shè)計(jì)。

　　智能交通系統(tǒng)(Intelligent Transport System，縮寫(xiě)ITS),是在系統(tǒng)綜合集成思想的指導(dǎo)下將先進(jìn)的信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)、自動(dòng)控制理論、運(yùn)籌學(xué)、人工智能等有效地綜合運(yùn)用于整個(gè)交通管理體系，建立起來(lái)的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸綜合管理系統(tǒng)。ITS與以往交通控制的本質(zhì)區(qū)別是信息技術(shù)(Information Technology，縮寫(xiě)IT)成為支撐ITS的技術(shù)群中的核心技術(shù)，除了大量實(shí)時(shí)性交通的信息采集、信息整合、信息傳輸、信息匯總、信息融合、信息的深度發(fā)掘和利用、信息存儲(chǔ)和發(fā)布外，還增加了大量的“人、車(chē)、路、管”的信息交互與共享，加強(qiáng)了人、道路、車(chē)輛駕駛和系統(tǒng)管理的一體化運(yùn)作。

　　美國(guó)、歐盟和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家從70年代開(kāi)始ITS技術(shù)的研究，并投入巨資將其應(yīng)用于實(shí)際交通運(yùn)輸綜合管理當(dāng)中，對(duì)緩解各種交通問(wèn)題起到了積極的作用。并由此直接或間接帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。我國(guó)開(kāi)展智能交通系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)工作還剛剛起步，許多科研院所都開(kāi)展了這方面的研究，政府機(jī)構(gòu)對(duì)ITS在中國(guó)的作用的認(rèn)識(shí)也越來(lái)越深刻，我國(guó)也舉辦了第四屆亞太地區(qū)的ITS大會(huì)，很多城市也在籌劃開(kāi)展這一方面的建設(shè)，做得比較好的除北京外還有上海、深圳、重慶和大連等。

　　1.長(zhǎng)沙智能交通系統(tǒng)模型

　　長(zhǎng)沙ITS的建設(shè)首先必須根據(jù)長(zhǎng)沙城市交通現(xiàn)狀和特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)外發(fā)展的有效經(jīng)驗(yàn)，確立具有長(zhǎng)沙特色的智能交通系統(tǒng)的體系框架?？紤]到長(zhǎng)沙的實(shí)際情況和系統(tǒng)以后的可擴(kuò)展性.

　　整個(gè)系統(tǒng)可分為四大部分:

　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
　　這部分主要由各種自動(dòng)采集設(shè)各和人工輸入設(shè)備組成。如圖1中所示，信標(biāo)數(shù)據(jù)、信號(hào)燈數(shù)據(jù)、監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)都屬于自動(dòng)采集數(shù)據(jù)，報(bào)警事故點(diǎn)則屬于人工輸入數(shù)據(jù)。此外留可供擴(kuò)展的其他數(shù)據(jù)輸入接口。

　　數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)
　　數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)負(fù)責(zé)將采集到的數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)處理中心，并將經(jīng)數(shù)據(jù)處理中心處理好的數(shù)據(jù)分發(fā)到各個(gè)前端應(yīng)用系統(tǒng)。這里的通信方式將采用光纖通信和無(wú)線通信兩種方式。

　　數(shù)據(jù)處理中心
　　A討數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)種類(lèi)繁多，可以是文本、數(shù)字、圖像、甚至可以是視頻。即使是同一種數(shù)據(jù)，由于來(lái)源不同，數(shù)據(jù)格式也是多種多樣。數(shù)據(jù)中心要識(shí)別不同來(lái)源不同格式的數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)換成規(guī)范化形式，并進(jìn)行統(tǒng)一的處理。處理的結(jié)果按要求發(fā)送到各前端應(yīng)用系統(tǒng)。

　　前端應(yīng)用系統(tǒng)
　　前端應(yīng)用系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)中心的各種數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)相關(guān)的應(yīng)用需求。數(shù)據(jù)中心按應(yīng)用系統(tǒng)要求分發(fā)已加工處理好的數(shù)據(jù)。例如:對(duì)交通管理指揮中心來(lái)說(shuō)，關(guān)b的是道路流量狀況、違章檢測(cè)、信號(hào)燈狀態(tài)等，而公交調(diào)度指揮中心關(guān)心的則是道路流量狀況、公交車(chē)運(yùn)行情況，滿(mǎn)客率等。

　　從上述介紹可以看出，整個(gè)模型結(jié)構(gòu)己以數(shù)據(jù)處理中心為核心，增加和減少數(shù)據(jù)源和前端應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)目，不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)作產(chǎn)生影響。

　　2.長(zhǎng)沙智能交通快速原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　長(zhǎng)沙智能交通快速原型系統(tǒng)是對(duì)長(zhǎng)沙智能交通系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)CSITS)模型的簡(jiǎn)化和模擬，它主要用來(lái)驗(yàn)證CSITS模型的可行性。在原型系統(tǒng)中數(shù)據(jù)源采用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬產(chǎn)生。而前端應(yīng)用系統(tǒng)只以“交通管理指揮中心”和“公交調(diào)度指揮中心”為例。

　　系統(tǒng)包括運(yùn)行在獨(dú)立三臺(tái)微機(jī)上的三維場(chǎng)景顯示系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理中心系統(tǒng)以及二維系統(tǒng)。如圖所示。二維快速原型系統(tǒng)包括指揮控制系統(tǒng)、公交調(diào)度系統(tǒng)和車(chē)載服務(wù)系統(tǒng)。指揮控制系統(tǒng)是對(duì)“交通管理指揮中心”的模擬，公交調(diào)度系統(tǒng)是A“公交調(diào)度指揮中心”的模擬，車(chē)載服務(wù)系統(tǒng)是對(duì)交管指揮部分信息的發(fā)布，相當(dāng)于交管信息的一個(gè)子集。

　　而三維場(chǎng)景顯示系統(tǒng)是對(duì)現(xiàn)實(shí)交通狀況的模擬仿真。同時(shí)產(chǎn)生模擬交通情況的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中心，經(jīng)數(shù)據(jù)中心處理后，發(fā)送到二維系統(tǒng);同時(shí)，二維系統(tǒng)的控制信息發(fā)送到數(shù)據(jù)中心后，解釋為具體的控制指令，控制三維場(chǎng)景的生成。例如:三維系統(tǒng)中的公交調(diào)度系統(tǒng)調(diào)撥一輛公車(chē)，三維系統(tǒng)就應(yīng)有相應(yīng)的顯示。

　　3.數(shù)據(jù)處理中心設(shè)計(jì)

　　數(shù)據(jù)處理中心無(wú)論是在長(zhǎng)沙智能交通系統(tǒng)中還是快速原型系統(tǒng)中都處于一個(gè)樞紐的位置，在快速原型系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理中心的任務(wù)主要包括以下幾點(diǎn):

　　數(shù)據(jù)采集
　　數(shù)據(jù)采集包括從三維系統(tǒng)中獲取交通信號(hào)數(shù)據(jù)，從二維系統(tǒng)中獲取指揮控制信息。整個(gè)數(shù)據(jù)采集過(guò)程屬于一對(duì)多的過(guò)程(一個(gè)數(shù)據(jù)處理中心對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)源端)。在這種結(jié)構(gòu)的采集過(guò)程中有兩種方式可供選擇:服務(wù)器(數(shù)據(jù)處理中心)監(jiān)聽(tīng)和客戶(hù)端(發(fā)送數(shù)據(jù)端)監(jiān)聽(tīng)。服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)是服務(wù)器處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)客戶(hù)端有數(shù)據(jù)要發(fā)送，則接收;而客戶(hù)端監(jiān)聽(tīng)，則是每個(gè)客戶(hù)端處于監(jiān)聽(tīng)狀態(tài)據(jù)。由上述，服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)的優(yōu)點(diǎn)主要有兩條:其一是將數(shù)據(jù)處理的工作集中于一臺(tái)專(zhuān)門(mén)的機(jī)器，其二是可以保證數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。
　　因此，本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集采用服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)方式，即在數(shù)據(jù)處理中心記錄一下各數(shù)據(jù)來(lái)源機(jī)器的IP地址，對(duì)各機(jī)器的數(shù)據(jù)發(fā)送情況進(jìn)行監(jiān)視，一旦監(jiān)測(cè)到有發(fā)往自己的數(shù)據(jù)，立刻進(jìn)行接收。

　　信息加工
　　采集到的原始數(shù)據(jù)并不能直接被各前端應(yīng)用系統(tǒng)使用，必須要進(jìn)行一定的加工。

　　1、數(shù)據(jù)預(yù)處理
預(yù)處理是對(duì)采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的分析、計(jì)算和處理，轉(zhuǎn)化為可供數(shù)據(jù)處理中心后續(xù)處理的數(shù)據(jù)形式。例如:假設(shè)在某一時(shí)刻從三維系統(tǒng)得到的每輛車(chē)的車(chē)速為Vij（i代表車(chē)輛現(xiàn)所在車(chē)道的編號(hào)，j表示車(chē)輛編號(hào))，可計(jì)算得到某一時(shí)刻在某一車(chē)道的平均車(chē)速：∑Vij/mi，其中∑Vij表示對(duì)在i車(chē)道的所有車(chē)輛求和，mi代表在i車(chē)道上的車(chē)輛總數(shù)。而由此每個(gè)車(chē)道某一時(shí)刻的平均車(chē)速才可作為這一時(shí)刻此車(chē)道流量狀況的依據(jù)。

　　2、信息融合
　　這里的信息融合主要是指將通過(guò)預(yù)處理得到的實(shí)時(shí)信息與靜態(tài)庫(kù)中的靜態(tài)信息相結(jié)合。采集到的原始數(shù)據(jù)中很多信息都是經(jīng)過(guò)了簡(jiǎn)化的。例如，采集到的公交車(chē)實(shí)時(shí)信息只有該車(chē)的ID號(hào)、滿(mǎn)客率和位置(x，Y)信息，通過(guò)ID號(hào)可在靜態(tài)信息庫(kù)的車(chē)輛數(shù)據(jù)庫(kù)中查到該車(chē)的詳細(xì)信息(包括車(chē)牌、車(chē)型、駕駛司機(jī)名字、所屬單位等).通過(guò)位置信息可在地名表中查到公交車(chē)所在地名及該地方的一些基本情況。經(jīng)過(guò)這樣類(lèi)似處理后的數(shù)據(jù)才能為前端應(yīng)用系統(tǒng)直接使用。

　　3、動(dòng)態(tài)庫(kù)
　　動(dòng)態(tài)庫(kù)中保存的是實(shí)時(shí)結(jié)果數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以根據(jù)需要部分或全部發(fā)送給各前端應(yīng)用系統(tǒng)。動(dòng)態(tài)庫(kù)中只保存當(dāng)前的最新數(shù)據(jù)，以前時(shí)刻的數(shù)據(jù)將在歷史信息庫(kù)中保存。這樣，當(dāng)需要以前的交通態(tài)勢(shì)時(shí)，可以方便的進(jìn)行歷史回放。

　　4、信息分發(fā)
　　動(dòng)態(tài)庫(kù)中存放著經(jīng)過(guò)加工處理后當(dāng)前最新的所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而各個(gè)前端應(yīng)用子系統(tǒng)需要的是所有這些數(shù)據(jù)中的不同部分，因此，對(duì)于前端應(yīng)用子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)需求，必須對(duì)動(dòng)態(tài)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行不同的封裝和打包，分別發(fā)送，這就是信息分發(fā)的過(guò)程。

　　4.結(jié)束語(yǔ)
　　智能交通系統(tǒng)目前己成為工程技術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，而數(shù)據(jù)處理是智能交通系統(tǒng)中的一個(gè)重要問(wèn)題。本文所述的數(shù)據(jù)處理中心目前雖然只用于快速原型系統(tǒng)，但其設(shè)計(jì)原則和方法可以推廣應(yīng)用到智能交通系統(tǒng)。