智慧交通系统研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了八篇智慧交通系统研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

智慧交通系统研究范文第1篇

【关键词】 物联网 智能公交 策略分析

一、引言

物联网具有整合感知识别、传输互联和计算处理等功能，是对新一代信息技术的高度集成和综合运用。随着技术的不断发展和物联网内涵的不断拓宽及“智慧城市”建设的需要，智能公共交通已成为了物联网建设系统中必不可少的项目。智能公交系统基于全球定位技术、无线通信技术、地理信息技术等技术的综合运用，可实现公交车辆运营调度的智能化，公交车辆运行的信息化和可视化，实现面向乘客的完善信息服务，通过建立电脑营运管理系统和连接各停车场站的智能终端信息网络，加强对运营车辆的指挥调度，有力推动了智慧交通与低碳城市的建设。无锡市于2008年至2011年底已全面启动公交智能化项目建设与运行。本文以无锡智能公交系统为例，试图运用SWOT分析法，就如何加快和有效推进智能公交系统的未来发展提出了意见和建议。

二、无锡智能公交系统发展的现状分析

无锡公交智能化项目，是基于动态公共交通信息实时调度理论和实时信息技术，利用先进的GPS定位技术、GPRS/CDMA无线通信技术、GIS地理信息系统技术、计算机网络和数据库技术、互联网技术构建的计算机综合信息系统。该项目以主动服务市民乘客和内部员工为导向，主要由营运调度系统、ERP系统和电子服务信息系统三个核心平台组成。对外，确保市民乘客出行的安全、方便、有序；对内，减轻驾驶员的劳动强度，为车辆运行提供安全保障，促进内部管理科学化、人性化，提高工作效率。

为全面地反映市民对智能公交系统的认知度和满意度，我们对智能公交的用户进行了问卷调查。本次调查共发放问卷150份，有效回复率为96.6%，其中学生占25%，老人比例是25%，普通市民的比例为50%。

从图1可知，在150份问卷中，认为智能公交使出行更有效率化的比例最多，为36.09%，说明智能公交为超过1/3的人带来了便捷的出行。而选择智能公交节约出行时间、舒适人性化的比例很接近，分别为30.92%和28.86%，觉得方便换乘的占3.61%，说明有接近2/3的人切实感受到了智能公交所带来的美好变化。认为智能公交并没有带来变化的仅占0.52%。

表1是我们通过对无锡公交公司的实地调研，就智能公交建设后对传统公交管理与运行带来的巨大变化进行的简单梳理。

通过对比我们不难发现，在运调组织上，智能调度能有效降低公交公司的运营成本，提高运营效率；在服务管理上，公交车违章现象得到有效遏制，市民有责投诉率同比下降98%；在安全管控上，管理手段有效丰富，管控效果明显，事故频率、事故数量等同比下降37%以上；在营运管理上，营运秩序持续改善，首末班车发车准点率达到100%，车辆全天运行准点率达96%以上；在节能减排上，均衡运行给企业带来了直接效益，2011年全年节油443万升，同比增加2.25个百分点，车辆完好率99.1%，同比上升1.4%；在经营决策上，营运数据资源高度整合，已经逐步形成有效的数据库，为公交线网优化、管理创新、决策分析等奠定了科学基础与依据。

三、无锡智能公交发展的SWOT分析

自公交智能化项目实施以来，公交公司的服务能力、服务效率得到了显著提升。方便、快捷的智能公交服务系统无疑在一定程度上提升了无锡公交公司的经济与社会效益。但是在项目的实施过程中，也存在着利润低、技术不够成熟等问题。

通过对无锡智能公交系统深入地调研和分析，我们就其优劣势和面临的机遇及挑战进行SWOT分析，具体如表2所示。

四、我国智能公交未来发展的战略思考

1、营造良好的产业发展环境，完善产业监管体系

相关部门应该针对当地物联网的现状以及发展所遇到的问题，并结合“十二五”规划的发展纲要，制定相关的法律法规与实施措施，为产业的发展提供坚实的安全保障；在财政、税收、市场进入、收入分配和人才等方面，制定相关的促进政策；打破行业和地区的壁垒，营造开放的、数据资源共享的良好环境；充分利用自身的优势，集中力量突破物联网的技术瓶颈，并大力推广；重视发展以社会公共服务为主要载体的公共服务体系，为社会公共提供更加高效、人性化的服务。

2、做好统筹规划与科学管理

当前，政府在促进智能公交产业发展的关键是“统筹规划与科学管理”，控制简单重复性项目的数量，支持和培育领示性强的重点创新应用示范项目、创新示范路线，发展能满足刚性需求且公众接受度高的应用项目。对近期可实现、满足市场需求的应用给予政策上的便利，对于远期规划应用则以国家示范项目的形式通过资金和政策上的支持吸引相关企业和研究所参与。合规规划物联网产业的规划和布局，避免恶性竞争和资源的浪费。

3、加强标准体系的建立与核心技术的突破

目前国内的物联网产业仍处于起步阶段，缺乏统一的物联网标准体系，且在核心技术上受制于国外发达国家，严重影响了我国物联网产业的长足发展。政府应该全面统筹，加强与国际间的交流与合作，积极参与和学习相关国际标准的制定。同时加快在跨行业、跨领域的标准化协作机制的建设，鼓励有能力的企业参与到国际标准化的工作中，积极推动并完善自主标准化体系。在核心技术的研究和开发方面，政府要从各方面支持专业的研究所和公交公司之间的合作和交流，充分调动各方面的积极力量，推动技术创新和自主知识产权的开发与应用，推进自主产品的产业化和规模化生产。此外，相关部门也应通过政策支持、项目资助和专项资金等手段，提升我国物联网的核心竞争力。

4、把握国家政策方向，关注市场需求的发展

公交公司和相关产业要抓住机遇，准确把握国家政策的方向，灵活运用相关措施，特别是针对物联网的十二五规划和地方政府的配套政策。在国家政策的扶持下，获取发展先机。同时要把握当前以及未来的市场需求，积极调整企业的发展策略，使其与市场发展的趋势相吻合。优化产业结构，注重以节能环保、信息技术、新能源、新材料为主题的重点技术的开发与推广。发挥市场的能动性，强化企业创新能力的建设。

5、物联网应用模式的创新

成熟的商业模式应以市场为主导、政策为支持。而现阶段，我国物联网应用总体上缺乏市场化机制，仍以政府为主导。目前已有的发展模式的实践主要有：政府主导模式、创新增收模式、企业BOT模式、差额补贴模式、运营商模式和第三方广告运营模式。这几种商业模式中，政府主导模式占据了绝大多数的应用选择；创新增收模式可以为企业带来新的发展空间和思路；企业BOT模式适用于前期投资较大的运用；差额补贴模式适合于中小企业的创新应用，在夹缝中寻求发展的空间；运营商模式初期不大强调盈利，主要是以合理的价格培育用户使用习惯，对企业的资金实力有要求；第三方广告运营模式对于客户的压力较小。适宜的商业模式对于企业的发展来说至关重要，企业应用需要根据自身实际，考虑发展规模、发展领域以及资金实力等多种情况，适时适当地调整发展模式。

6、优化企业内部结构，促其健康发展

推动性的政策制度为企业的发展提供了良好的外部条件，企业要想获得更好的发展还必须优化公司的内部结构，适应市场经济的发展。公交公司是具有社会福利性的企业，其盈利水平有限，需要政府的大力补助。然而市场经济的发展，要求政府不要过多的介入，企业要有自己的发展体系才能长足发展，因此必须优化内部结构。合理调整企业的内部结构，提高员工的办事效率；全面应用现有的资源，以广告招商、合作经营等方式增加企业收入；充分借用政府的应用公共平台，为公司的发展节约成本，创造发展的空间。

7、企业以服务社会为载体，增加社会性效益

在物联网经济趋势的推动下，智能化、人性化的发展已深入普通百姓的生活。技术发展的最终目的是要为社会公众提供更加高效、便捷的服务。企业一方面要积极面对机遇与挑战，另一方面也要以服务社会为标榜，无论是智能公交还是智慧城市的建设，都要求企业为社会公众的生活贡献一份力量。

（注：本论文为江南大学2012年大学生创新训练项目的阶段性成果，课题组成员：王少帅、郭琳、刘熠达、王铎。）

【参考文献】

[1] 武根友、李江、李晓辉等：基于物联网的智能公交系统研究[J].河北省科学院学报，2011，28（3）.

[2] 张艳敏：物联网的发展前景[J].佳木斯教育学院学报，2011，2（2）.

[3] 赛迪：中国物联网产业发展现状及未来趋势[J].通讯世界，2012（3）.

[4] 赵勋：物联网技术发展与商业模式研究[J].工程技术，2012（1）.

[5] 唐熠来：公交信息智能化管理系统框架与关键技术探究[J].信息技术，2012（5）.

[6] 杨兆升、胡坚明：中国智能公共交通系统框架与实施方案研究[J].交通运输系统工程与信息，2001（2）.

智慧交通系统研究范文第2篇

关键词：智能交通；无线网；准入控制；路由寻找阶段；路由回复阶段

DOIDOI：10.11907/rjdk.151324

中图分类号：TP311

文献标识码：A 文章编号：16727800（2015）006006504

基金项目基金项目：国家自然科学基金项目（61170277）；上海市教委科研创新重点项目（12zz137）；上海市一流学科建设项目（S1201YLXK）

作者简介作者简介：潘海龙（ 1988- ） ， 男，上海人，上海理工大学光电信息与计算机工程学院硕士研究生，研究方向为无线网络、P2P；陈世平（1964-），男， 浙江绍兴人，博士，上海理工大学光电信息与计算机工程学院教授，研究方向为计算机网络通信、数据库与知识库、信息系统研究和开发。

1 问题提出

随着科技与经济的发展，减少交通拥堵是各国政府致力解决的难题之一。智能交通能在多方面增强交通基础设施，如利用每个交叉路口的传感器接收信息并建立实时交通图，驾驶员通过此信息可以找到通往目的地的最佳路径。智能交通的智慧节点与交通灯结合，通过优化交通灯工作状态，提高道路车辆吞吐量。因智能交通需在所有交叉路口设置智能节点，如果用有线技术传输实时数据需要大规模开挖路面，铺设通信光缆以及连接交叉路口至控制室的各种设备，成本过大，因此，需在智能交通中采用无线网技术[1]。在无线网技术中任何一个节点发送数据都会竞争信道，从而影响其它节点的正常通信。为防止新的数据流消耗过多资源影响到正常通信，引入了准入控制，然而，智能交通的独特性给无线网中的准入控制带来了挑战。

挑战一：智能交通因需要覆盖整个城市，无线拓扑非常广，无线结点众多，这对于通过单纯广播方式完成准入控制代价是巨大的。假设结点传输范围R为传输范围内的结点密度，传统的准入控制规定每一结点收到路由寻找消息后，要将此消息再次转发给其传输范围内的所有节点，以此类推到经过n跳到达目标结点时会收到路由寻找信息，因此在整个路由寻找阶段，路由寻找信息将被发送n次。由此可发现，仅通过单纯广播来实现路由寻找的通信代价是巨大的；挑战二：早晚高峰时间交通状况较复杂，数据突况多，这时多个发送结点同时分享相同资源节点和目标节点可能性增大，不同数据流在相同结点进行准入控制以及资源预留的时间间隔变短，这时如果较低优先级的数据流通过了准入控制并产生了资源预留，高优先级的却因资源已被预留而被拒绝准入，这将对服务质量产生极大影响。

为解决上述问题，本文通过改进路由寻找阶段和路由回复阶段的准入控制，来适应智能交通系统对无线网的新要求。

2 文献综述

目前在准入控制算法中最常用的是DSR动态路由寻找，见参考文献[34]，[6]，[89]，[11]。它采用单纯的广播方法发送路由寻找请求，但是在传输范围广的情况下传输代价很大，这显然不适合智能交通。在路由回复阶段，带宽预测有3种不同的研究：①用空闲的带宽作为评估可用带宽的标准，这个方法不支持优先级[23]。然而在智能交通中，通信数据拥有优先级，比如交通指示灯数据比实时视频数据重要，需要优先保证其通信[47]；②通过估计信道的访问时间来估计可用带宽数，然而在新数据流还没到达前可用带宽的预估数是大于实际的[810，12]；③根据本地通信状况如竞争窗口大小、帧大小以及网络拥塞忍耐状况确定可用带宽[11]。这个方法的好处在于它权衡了本地通信状况以及对邻居节点的影响，给出了可用带宽预估方法。但是，这几种方法都忽视了数据突况下资源预留对可用资源预估的影响，这种缺陷对于具有数据突发特性的智能交通来说是致命的。为解决以上问题，本文提出了FACP算法。

3 FACP算法

无线准入控制由路由寻找和路由回应两部分组成。传统的无线准入控制在路由寻找过程中都采用了DSR动态路由算法。此路由算法是：发送者广播路由寻找请求，传输范围内的所有接受者收到请求信息并检测自身是否为目标节点，不是则将地址放入路由记录并再次广播，直至到达目标节点。由于智能交通智慧节点多且覆盖范围广，仅靠广播方式寻找路由通信代价是巨大的。

传统路由在回应阶段忽视了数据突况下对可用带宽预估的改变因素，数据突况下多个发送节点几乎同时分享相同资源点和目标节点间的路径和节点可能性增大，低优先级因比高优先级早到一点点时间通过准入控制并将资源预留，然而早到时间不足以发送完低优先级数据流，此时高优先级数据流却因资源已被低优先级预留而被大大延迟，降低了服务质量。本文提出的FACP算法在路由寻找和路由回应阶段分别采用初级筛选功能和预留淘汰的准入控制方法。

3.1 路由寻找阶段

路由寻找的目标是找到发送节点与目标节点间拥有足够资源的路由提供给数据流。作为拓扑结构复杂且拓扑范围广的智能道路，需要查找更准确代价更低的路由寻找方法。FACP在路由寻找阶段通过初级准入控制完成了筛选功能，解决了传统准入控制在路由阶段的不足。初级准入控制指为了减少不必要的广播转发，淘汰不符合初级准入条件的节点，以达到准确查找节点且代价更低的目的。新数据流对网络的负载预估Unew与节点数n有关（即Unew=nRnew，Rnew是新数据流要求速率），n为该结点传输范围内满足路由路径上的结点数量，公式表示为n=Total∩Route。Total表示的传输范围内节点总数量，Route表示的传输范围内新数据流路由经过的节点数量。因在路由阶段路由路径还未确定，n保守地设为1，即Unew=Rnew，此时对数据流负载的初期预估比实际要小，淘汰那些连初期负载预估都满足不了的资源节点，以避免这些节点作无谓的广播，按照这种预估作为准入控制的标准称为初级准入控制。在路由寻找阶段，每个节点通过广播方式已经收集到邻居节点通信状况信息，其中包括WXi竞争窗口大小、LXi帧大小、RXi数据速率、η*r拥塞忍耐状况等，这些数据都保存在节点的缓存中，当周围节点通信状况发生变化时才更新。当收集完邻居节点的通信后，节点根据这些信息预估出可用资源。参考文献[11]算法可以在路由寻找信息到达节点之前就完成可用资源预估Anew=C（1-ni=rRXiLXi[]C-1[]η*rr-1i=1LXi[]WXi），发送节点广播路由寻找信息，信息包括新数据流要求速率、路由信息等，节点收到路由寻找信息后，比较可用资源预测信息是否大于新数据流负载的初期预估，满足条件则将路由地址加入路由信息并继续广播路由寻找信息，以此类推直至达到目标节点。当不能满足要求时，则直接丢弃路由寻找信息。初级准入控制通过淘汰一些节点来实现减少路由广播次数、减少数据传播代价、加快路由寻找速度的目的。

3.2 路由回复阶段

路由寻找信息到达目标节点后，标志着路由寻找阶段的结束和路由回复阶段的开始。目标节点根据先前路由寻找阶段确定的路由，发送路由回复信息，其中包含路由信息、新数据流速率、数据流的优先级等。路由结点收到信息后，开始进行准入控制。由于此阶段路由已经确定，因此此时新数据流对网络负载预估是准确的。将可用资源的预估与流量对网络负载预估进行对比，进行准入控制，使新数据流不影响到比它优先级高的数据流正常通信。

这个关于x的不等式能满足新数据流的负载预估保留的最低资源预留优先级。当最低资源预留优先级x∈[1，k]，说明新数据流的加入需要淘汰优先级比自己高的资源预留才能通过准入控制，这将导致流经该节点的高优先级数据流阻塞，影响到服务质量，因此该新数据流不满足准入控制需要，该路由回复信息要丢弃。当最低预留优先级x=k时，表明新数据流的加入需要淘汰该节点预留优先级比它低的k+1至n的数据流。当x∈（k，n），说明只需淘汰x+1至n的数据流预留就能通过准入控制，不需要淘汰所有比新数据流优先级低的资源预留，达到充分利用节点资源的目的。当x∈（n，+∞），说明该节点通过准入控制并且节点有充分的带宽资源，不需要淘汰任何资源预留。资源预留淘汰机制过程如下：当确定好需要淘汰的预留资源时，节点根据这些数据流的路由信息发送节点撤销指令，并要求过一段时间之后重新进行准入控制。为保证资源预留的实时准确性，通过准入控制的新数据流，更新该节点的资源预留Uk=Uk+Unew，并继续根据路由信息进行转发直至到达发送节点，完成整个准入控制。图1为整个准入控制的工序流程。

4 模拟与分析

模拟数据如下：有100～300个结点随意分配在10×10至1 000×1 000的范围内，通信范围为300m，载波监听范围为600m，信道带宽为4mbps。本文通过以下3个方面检测FACP算法的优势与性能：①通过节点数量固定拓扑范围变化检测；②拓扑范围固定增加节点密度检测；③通过相同时刻数据流突发变化检测FACP的优势。

实验一：将FACP与传统的DSR在控制开销比率上进行对比。控制开销比例是整个准入控制中通信开销大小与数据流对网络的负载大小之比。从图2可以看出，当节点拓扑范围10×10时，控制开销几乎可以忽略。因为这时发送节点和目标节点距离很近，只需要一跳就能完成，所以此时FACP与传统DSR寻找路由的准入控制效果是一样的。然而随着拓扑范围越来越大，跳数增加导致转发次数增加最终引起的控制开销也明显增大。FACP在路由寻找过程中筛选不必要跳数的优势也就愈加明显。

实验二：考察不同节点密度下，控制信息的变化数。由图3可看出，随着节点密度的增加，控制信息转发的次数也不断增多，相较于传统DSR寻找路由，采用FACP算法的控制信息发送次数则大大减少，这是因为FACP在路由寻找过程中筛选出了不符合初级准入控制的结点，减少了控制信息发送的次数。

实验三：通过与MPARC[10]和CACP算法[11]进行对比，考察相同时刻数据流突发程度变化对PDR影响的程度。由图4可以看出，网络中同时产生的数据流条数为0～40时，CACP、MPARC和FACP的数据到达率都是相同的，这是因为网络未饱和时准入控制的效果未显现。而到40条数据流以后，网络开始出现一定拥塞，CACP数据到达率下降最快，这是因为CACP估算信道时对数据流优先级一视同仁，这时FACP与MPRARC数据到达率一样，因为这时数据流并未足够的多。而到60条数据流时，数据突发随之开始，FACP效果开始显现，FACP算法的数据到达率具有较好的稳定性。

5 结语

拓扑范围广、数据突发性高是目前无线网络在智能交通应用时所面临的难题。本文通过在路由寻找阶段增加初级准入控制，致使不满足初级数据流要求的结点淘汰，以此解决拓扑范围广引起的控制开销大的问题。本文还通过路由回复阶段将资源预留淘汰功能放入准入控制中，使数据突况下节点的可用带宽被低优先级数据流预留的情况得以解决。实验表明，采用控制开销比率、控制信息数量和数据到达率的方式，使FACP在拓扑范围广和数据突况下表现优异。

参考文献：

[1]U S. Department of Transportation.ITS Overview[EB/OL]. http：//its.dot.gov/its verview.htm， 2008.

[2]MICHAEL G BARRY， ANDREWT.Distributed control algorithm for service differentiation in wireless packet networks[J].IEEE INFOCOM ，2001，26（10）：439502.

[3]D MALTZ. Resource management in multihop Ad hoc networks[J].Technical Report CMU CS 00150，2000，623（8）：123231.

[4]AGRAWAL S，CHAPORKAR P UDWANI .All admission control for realtime applications in wireless network [J]. IEEEINFOCOM，2013，45（7）：330334 .

[5]AIKTUAN LEE，GERLA M.Performance evaluation of wireless network coding in TDMA networks[J].IEEE INFROCOM ，2012 ， 9（3）：1 6 .

[6]BRUHADESHWAR B.A fully dynamic and selfstabilizing TDMA scheme for wireless Adhoc networks advanced information networking and applications （AINA）[C].24th IEEE International Conference ，2010：706812.

[7]QING JIN ZENG.A crosslayer based TDMA protocol for wireless biomedical sensor networks biomedical engineering and informatics （BMEI）[C].5th International Conference ，2012：340456.

[8]MANTHOS KZANTZIDIS， MARIO GERLA， SUNGJU LEE.Permissible network feedback for adaptive multimedia in aodvmanets[C].IEEE Conference ，2001：56123.

[9]HONG PENG WANG.Nodetonode available bandwidth estimation in ad hoc networks computer and electrical engineering[C].International Conference，2008：701705.

[10]CABELLOS APARICIO A.A novel available bandwidth estimation and tracking algorithm[C].IEEE International Conference 2008 ， 8（7）：8794.

[11]YALING YANG.Throughput guarantees for multipriority traffic in Ad hoc networks[J].IEEE International Conference on Mobile Adhoc and Sensor Systems， 2004，30（1）：410500.

[12]PENGZHAO. Rateadaptive admission control for bandwidth assurance in multirate wireless mesh networks[J].IEEE International Conference on， 2010：659663.