智能交通系统的基本工作原理

（2）路侧单元 RSU指安装车道旁边或车道上方的通信及计算机设备， 其功能是与OBU完成实时高速通信，实施车辆自动识 别、特定目标检测及图像抓拍等，它通常由设备控制 器、天线、抓拍系统、计算机系统及其他辅助设备等 组成。 （3）专用通信链路 下行链路：从RSU到OBU，采用ASK调制，NRZI编码 方式．数据通信速率50OKbit/s。 上行链路：从OBU到RSU，RSU天线不断向OBU发射 5.8GHz连续波，其中一部分作为OBU载波，将数据进 行BPSK调制后又反射回RSU。上行数据本身也是
专用短程通信技术
• DSRC结构体系
DSRC有车载单元(OBU, On Board Unit)、路旁单元(RSU, Roadside Unit)、专 用短程通信协议及后台计算机组成。
（1）车载单元
目前国际上使用OBU种类很多，主要差异集中通信方式和通信频段不同。 主要应用电子自动收费系统，OBU从最初单片式电子标签，发展到了目前 双片式IC卡 加CPU单元，IC卡存储帐号、余额、交易记录和出入口编号等 信息，CPU单元存储车主、车型等有关车辆物理参数并为OBU和RSU之间 高速数据交换提供保障。
（以窄带数字技术为主，如GSM、IS54-DAMPS和IS95-CDMA）和正日趋统
一成熟的第三代移动通信系统IMT-2000 。
阶段
代表技术
技术特点
功能实现
1代
AMPS
模拟技术
模拟话音
频分复用
2代
GSM
数字蜂窝 时分复用
数据率：9。6Kb/s HSCSD可实现57Kb/s
2．5代
GPRS
通用分组 数字蜂窝
当前面车辆检测到障碍物或车祸等情况时，它将向后发送碰撞警告信息， 提醒后面的车辆潜在的危险。另一情形为，在路边紧急停车的车辆向靠 近自己的车发送警告消息，提醒它们不要进入危险区域。车-车通信的应 用还包括转弯速度控制、车队管理和安全超车等。
Telematics
•概念
– Telematics一词是由Telecommunication与Informatics 所组成，“Telematics”是以无线语音、数字通信和基 于卫星的GPS系统为基础，通过汽车交换信息的技术， 通过定位系统和无线通信网，向驾驶员和乘客提供交 通信息、应付紧急情况的对策、远距离车辆诊断和互 联网(金融交易、新闻、电子邮件等)服务。
光纤通信技术
• 光纤通信系统的基本构成
数字光纤通信系统方框图如下图所示。由 光发射机、光纤和光接收机组成。
光纤通信技术
• 光纤通信的特点
优点：
（1）通信容量大 （2）传输损耗低、通信距离长
（3）不受电磁干扰，通信质量高，适应能力强
（4）体积小、重量轻、便于施工和维护
（5）主要原材料SiO2来源丰富，潜在价格低廉
卫星通信技术
• 卫星通信的优点
» ① 通信距离远，且费用与通信距离、地面上的自然条 件恶劣程度无关
» ② 覆盖面积大，可进行多址通信（共用一颗卫星实现
»③ » ④ 信号传输质量高，通信线路稳定可靠 » ⑤ 建立通信电路灵活、机动性好，不仅能用于大型固
定地球站之间的远距离子线通信，而且可以在车载、 船载、机载等移动地球站间进行通信，甚至还可以为 个人终端提供通信服务。
• 现代数字通信技术概述 现代数字通信系统是指以数字技术为核心构成的各种现代通 信系统，包括：数字光纤通信系统、数字卫星通信系统、数 字移动通信系统、数字微波通信系统等。
数字技术的优点：
1）便于存储、（计算机）处理 3）便于组成多路通信 5）便于设备小型化、微型化
2）便于交换和传输 4）便于组成数字网 6）抗干扰性强
卫星通信不仅应用于传输电话、电报、传真、数 据等，而且特别适用于民用广播电视节目的传送。
卫星通信技术
•存在的问题和缺点
1.要有高可靠、长寿命的通信卫星。 2.静止卫星的发射与控制技术比较复杂。 3.静止卫星通信具有较大的信号传输延
迟和回声干扰。 4.存在星蚀和日凌中断现象。
数字移动通信技术
移动通信概念
通信技术在智能交通系统中的应用
• 调频广播通信在ITS中的应用
– 许多国家的城市都在自己的市区范围内建立起了以交通行业为主 要服务目标的交通广播台，向出行者和驾驶员提供实时的交通信 息，在节省投资的前提下取得良好的效果。
通信技术在智能交通系统中的应用
• 无线寻呼在ITS中的应用
– 个性化交通信息的提供。用户可以通过多种途径（电话或网络） 向寻呼中心提交自己的请求，预订自己所需的信息，寻呼中心通 过交通信息网站获得信息，就可以在特定的时刻向用户提供他们 所需要的交通信息。
专用短程通信技术
– 专用短程通信(Dedicated Short Range Communication,简称DSRC)是一种高效无线通信技术， 它可以实现小范围内图像、语音和数据实时，准确和 可靠双向传输，将车辆和道路有机连接．
– DSRC是基于长距离RFID射频识别微波无线传输技术。 1998年，我国交通部ITS中心向交通部无线电管理委员 会提出将5．8GHz频段(5.795～5.815GHz：下行链路 500Kbps,上行链路250Kbps)分配给DSRC技术领域。
光纤通信技术
概述 所谓光纤通信，就是利用光纤来传输携带信息的光 波以达到通信的目的。光通信采用的载波位于电磁 波谱的近红外区，频率非常高（1014~1015Hz）， 因而通信容量极大。现在，光纤通信的新技术仍在 不断涌现，诸如频分复用系统、光放大器、相干光 通信、光孤子通信的发展，预示着光纤通信技术的 强大生命力和广阔的应用前景。
专用短程通信技术
– 车载环境无线接入(WAVE)是下一代专用短距通信 (DSRC)技术，能够提供高速的车到车(V2V)和车到基 础设施/中心台(V2I)数据传输，主要可以用于智能交通 系统(ITS)，车辆安全服务以及车上因特网接入。
– WAVE 系统工作于5.850～5.925 GHz，采用OFDM传 输技术，能够达到6～27 Mbit/s的信息传输速率。在 WAVE系统中，一个路侧单元(RSU) 可以覆盖方圆 1000 英尺。WAVE系统基于IEEE 802.11p协议，此协 议目前仍在积极开发之中。
市话局
交换中心
(MS C)
移
基站
动 台
(BS) MS
BS
“有线”
MS
每一个基站都有一个由发信功率与天线高度所确定的地理覆盖范围， 由多个覆盖范围区组成全系统的服务区
数字移动通信技术
• 公众移动通信
自20世纪70年代以来，公众移动通信在这个阶段上又可分为第一代移动
通信系统（以模拟技术为主，如TACS、AMPS等），第二代移动通信系统
如右图，除了已经比较成熟的ETC系统外， 还可以用在电子地图的下载和交通调度等。路 边的RSU接入后备网络与当地的交通信息网或 因特网相连，通过OBU与RSU的通信来获得电 子地图和路况信息等，从而可以选择最优路 线，能够缓解交通拥堵等。
通信技术在智能交通系统中的应用
• DSRC在ITS中的应用
车-车通信方式主要用于车辆的主动安全方面。据世卫组织统计全球每年有120多万人 死于交通事故，每年交通事故造成的经济损失高达5180亿美元。将 DSRC技术应用于 交通安全领域，能够提高交通的安全系数，作用是减少交通事故，降低直接和非直接 的经济损失，以及减少地面交通网络的拥塞。
Telematics的主要应用来自百度文库然集中在行车安全与车辆保全方面。
BPSK调制 ，载频为2～10MHz．
专用短程通信技术
• DSRC系统通信方式
主动式：这种系统中路旁单元RSU和车载单元OBU均有 振荡器，都可以发射电磁波。当RSU向OBU发射询问信 号后，OBU利用自身电池能量发射数据给RSU，主动式 DSRC技术中OBU必须配置电池。
被动式：RSU发射电磁信号，OBU被激活后进入通信状 态，并以一种切换频率反向发送给RSU，被动式DSRC技 术中OBU电源配置可有可无。
第二章 智能交通系统的基本原理
第一节 数据获取原理
基于道路的数据源（感应线圈、远程微波雷达监测、基于图像处理的视频监测） 基于车辆的数据源（自动车辆识别AVI、浮动车） 车辆定位信息（车辆定位技术AVL：4种技术）
第二节 数据传输原理 第三节 信息利用和信息控制原理
第二节 智能交通系统中的信息传输原理
– 货物运输信息管理。公司总部可以通过广域寻呼网向位于全国各 地的公司所辖运输车辆提供货物信息，合理组织公司货运资源， 与移动通信相比这是一种比较经济的信息提供手段。
– 增值服务。通过软件的设计，寻呼系统还可能用于实现加油付费、 自动售货支付等业务的功能。
通信技术在智能交通系统中的应用
• 移动通信在ITS中的应用
缺点：
① 需要光/电和电/光变换部分；② 光直接放大难；
③ 电力传输困难；
④ 弯曲半径不宜太小；
⑤ 需要高级的切断接续技术； ⑥ 分路耦合不方便。
光纤通信技术
• 光纤通信的应用
– 长途干线网和局间中继网得到普遍的应用，如光纤在公用电信 网间作为传输线。
– 局域网中的应用。 – 有线电视干线网越来越多地采用光纤传输系统 。 – 作为危险环境下的通信线。诸如发电厂、化工厂、石油库等场
数据率：115Kb/s 数据在线连接
3代
W-CDMA（欧，日）
码分多址
数据率：2M/s、384Kb/s、
CDMA2000（美）
宽带业务
114Kb/s
TD—SCDMA（中）
数据在线连接
宽带数据业务
高带宽是3G移动通信系统最直观的标志。3G标准规定移动网络必须能够支持 同的数据传输速度，在室内、室外和行车的环境中都能够分别支持至少2Mbps、 384kbps以及144kbps的传输速度，使得移动多媒体业务真正成为可能。
移动通信是指通信的双方，至少有一方在移动中进行信息的交换。这里 的信息应包括：数据、语音、文字、图像、视频或多媒体信息。这里的 双方应包括人与交通工具之间、人与机器之间或人与人之间
固定点
活动的 人
移动通信图
数字移动通信技术
•移动通信系统的组成
市话网
移动网
（PSTN）
（PLMN）
BS
无线小区
中继线 移动
核心是结合通讯与信息技术，以汽车为主体与外界环境资源，如资讯、 多媒体内容之间单向或双向互动传输。
车辆远程信息服务系统、车辆资(讯)通信系统
Telematics
• 主要功能包括：
– 卫星定位：基于GPS与路线咨讯，做出路况知道与路线指引。 – 道路救援：当发生车祸或车辆故障时，通过SOS按键自动联络
通信技术在智能交通系统中的应用
• DSRC在ITS中的应用
车-路通信主要面向非安全性应用，以ETC 系统为代表。它是一种应用于公路，大桥和隧 道的电子自动收费系统。车辆经过特定的ETC 车道，通过车载OBU与 路侧RSU的通信，不需 停车和收费人员采取任何操作的情况下，能自 动完成收费过程。ETC系统能大大提高高速公 路的通行能力，提高服务水平，简化收费过 程，节约成本。
所。 – 应用于专网。光纤通信主要应用于电力、公路、铁路、矿山等
通信专网。
卫星通信技术
卫星通信是指地球上的无线电通信站之间利用人造卫星作为中继转 发站而实现多个地球站之间的通信，相应的通信系统称为卫星通信 系统。设在空间用于中继转发的人造卫星称为通信卫星。
卫星通信技术
•卫星通信系统的构成
空间分系统主要指通信卫星，普通的通信业务室在通信卫星和通 信地球站之间完成的，由发端地球站、上行传输路径、通信卫星 转发器、下行传输路径和收端地球站组成。
– 用作信息查询及发布的工具。可以方便地实现与WEB网络的互联， 因此可以向使用者提供丰富的交通信息查询、发布服务。
– 用作数据传输的途径。可以用作道路数据采集后向交通中心的传 输途径，甚至可以用作各个管理中心之间的实时数据传输。
– 用作调度指挥的手段。由于GPRS既可以作为语音传输的通道也 可以作为数据传输的通道，因此，可以方便地实现移动体（车辆 驾驶员）与控制中心的话务、数据连接，可以完成调度控制中心 对自己所辖车辆的调度指挥功能，兼以实现车辆导航功能。
求援。 – 汽车防窃：通过卫星定位提供失窃车辆的搜索与追踪。 – 自动防撞系统：通过雷达感应车与车之间安伞行驶距离。 – 车况掌握：实现车辆性能的自动检测与维修诊断。 – 个性化资讯接收：收发电子邮件与个人定制咨询。 – 多媒体娱乐资讯接收：高音质与高清晰度的视听设备、游戏机、
个人行动咨询中心、随选视讯等。