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            您好，歡迎來到安徽省安全技術(shù)防范行業(yè)協(xié)會！

        
    

        
    

            

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    嵌入式交通管理技術(shù)解析
    
            
    
            來源：互聯(lián)網(wǎng)     發(fā)布時間：2010/09/27
        
    

                
    
            　    東京的機動車保有量早已超過800萬輛，紐約更多，可是這些城市并沒有發(fā)生這樣嚴(yán)重的堵車。顯而易見，智能交通在其中占有著很大的作有。
    　　智能交通的重要性
    　　日本以一個東京的繁華路口作為樣本，而中國則以北京西單的一個路口作為樣本。之所以這樣做，是因為北京和東京地理面積相差不多，而人口都是1000多萬，可以互相比較。
    　　當(dāng)時東京的機動車保有量大約700萬輛，北京100萬輛，調(diào)查結(jié)果顯示，雖然東京的車流量是北京的7倍，但是其路口的通行能力卻比北京高十幾倍，最終結(jié)果是東京的交通情況大大好于北京。
    　　為何東京道路的通行能力比北京高十幾倍?最終原因在于其實施和推廣了智能交通系統(tǒng)(ITS，IntelligentTransportationSystems)。交通信號燈可以分為三種控制模式，一種是點控式的，一種是線控式的，還有一種是面控式的。
    　　所謂點控式的信號燈，就是給路口的信號燈設(shè)置好燈亮?xí)r間，頂多按照交通高峰和低谷設(shè)置幾種不同的時間。而線控式的信號燈則考慮到一條線路上多個信號燈之間的配合。即按照每兩個相鄰路口之間的距離、一般行車的車速來設(shè)置信號燈，以保證這條路線上通行的車輛在經(jīng)過多個路口時都能遇到綠燈。面控式的信號燈，則會考慮一個地區(qū)內(nèi)各條線路上的信號燈彼此之間的配合。
    　　上世紀(jì)八九十年代，國內(nèi)即已引進過國外非常成熟的"SCOOT"智能交通系統(tǒng)，但是一番運行之后，卻發(fā)現(xiàn)和中國國情不合。
    　　究其原因，國外的行人非常遵守交通規(guī)則，不會隨便橫穿馬路，因此機動車的行駛速度比較容易精確算出。而國內(nèi)機動車行駛受到的干擾很多，車速忽快忽慢，信號燈難以配合。另外，國外計算車流量時以每輛機動車作為單位，而國內(nèi)車流量中夾雜著大量自行車甚至行人，計算模式難以符合中國國情。
    　　發(fā)展到今天，北美、歐洲和日本的很多城市現(xiàn)在都在開始使用"自適應(yīng)面控系統(tǒng)"，即面控的信號燈系統(tǒng)模式，而我們還主要停留在點控的信號燈系統(tǒng)模式上，可見差距巨大。我認(rèn)為，國內(nèi)應(yīng)當(dāng)對智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)--中國國情下的"車流量"如何計算投入研究，至少先實現(xiàn)一條線上四五個路口之間信號燈配合的線控系統(tǒng)模式。目前，包括北京在內(nèi)的國內(nèi)一些城市也正在試點這種模式。
    　　另外，國外一些城市現(xiàn)在已經(jīng)嘗試對每輛車安裝"黑匣子"，以此確定每輛車的位置，最終通過物流網(wǎng)技術(shù)來調(diào)節(jié)交通擁堵。這也是智能交通系統(tǒng)的一個重要方向，為了緩解未來更大的交通壓力，國內(nèi)也應(yīng)當(dāng)抓緊嘗試這方面的研究。
    　　不管怎樣，可以明確的是，應(yīng)用智能交通系統(tǒng)是發(fā)達(dá)國家大都市緩解交通擁堵的殺手锏。
    　　智能交通嵌入式管理技術(shù)
    　　智能交通系統(tǒng)對產(chǎn)品的要求比較嚴(yán)格，而嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的各種優(yōu)勢都可以非常好地符合要求。對于嵌入式一體化的智能化產(chǎn)品在智能交通領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用已得到越來越多的人的認(rèn)同。
    　　在智能交通的各類管理系統(tǒng)中，一般都要求系統(tǒng)能夠在無人值守的狀態(tài)下24小時不間斷運行，對產(chǎn)品工作的穩(wěn)定性要求很高，更不允許出現(xiàn)死機的現(xiàn)象，嵌入式產(chǎn)品的工作穩(wěn)定特性正好適應(yīng)其在這方面的嚴(yán)格的要求。
    　　嵌入式系統(tǒng)一般都是一體化形式設(shè)計的，在結(jié)構(gòu)設(shè)計、功能模塊設(shè)計中都充分考慮了對環(huán)境的適應(yīng)能力，結(jié)構(gòu)簡單、元器件數(shù)量少、封閉式設(shè)計都使其比微機甚至于高檔工控機的環(huán)境適應(yīng)能力強得多。這一特性在智能交通管理系統(tǒng)中也可以得到充分的發(fā)揮。智能交通管理系統(tǒng)中使用的絕大部分設(shè)備都運行在室外，甚至于野外環(huán)境中，必須考慮到設(shè)備在冬季嚴(yán)寒、夏季酷熱、南方潮濕、西北塵沙等惡劣氣候和環(huán)境下能否保證正常穩(wěn)定地工作，環(huán)境適應(yīng)能力強將是智能交通系統(tǒng)設(shè)備選型工作中首先必須考慮的重要因素之一。而這正是嵌入式一體化產(chǎn)品的特點之一。
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    　　嵌入式產(chǎn)品處理的是數(shù)字信號，可以毫無困難地與微機控制系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，而且由于往往設(shè)計為一體化的形式，從外觀和功能上都相當(dāng)于一個可獨立工作的"器件"，獨立地完成某個環(huán)節(jié)的功能，與外界的數(shù)據(jù)交換僅僅通過數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議進行，因此設(shè)備獨立性、可更換性、通用性都非常好，可靈活裝配、更換、升級。各地智能交通系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r不一，有些地區(qū)發(fā)展較快，或者在新的道路上建造新的交通管理系統(tǒng)，有些地區(qū)發(fā)展較慢，只能盡可能地利用已有設(shè)備或系統(tǒng)，爭取花費最小的代價對原有的系統(tǒng)進行功能升級或模塊添加，對嵌入式一體化產(chǎn)品來說，其設(shè)備的獨立性使其可以很靈活地嵌入到各類管理系統(tǒng)中，
    　　作為其中的一個功能模塊，對新系統(tǒng)來說大大減少了整個系統(tǒng)的耦合性，降低了其復(fù)雜性和故障發(fā)生概率，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和易維護性，對舊系統(tǒng)改造和升級中，可以盡可能地利用原有系統(tǒng)或設(shè)備，添加或升級其中某一個功能模塊，對整個系統(tǒng)也只需很小的改動(如接口部分等)，從整體上大大節(jié)約了投資，增加了系統(tǒng)效益。
    　　ITS中的車輛監(jiān)控系統(tǒng)、車載GPS導(dǎo)航產(chǎn)品、機頂盒電子地圖等許多系統(tǒng)都使用的是嵌入式技術(shù)。
    　　電子警察就是使用嵌入式系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，當(dāng)車輛闖紅燈時，地感線圈感應(yīng)到車輛信號，檢測器被觸發(fā)，并給嵌入式系統(tǒng)發(fā)出一個信號，由信號燈控制器發(fā)出"紅燈"信號同時也給計算機發(fā)出另一信號，兩者同時具備時，嵌入式系統(tǒng)給攝像機發(fā)出一個控制信號。照相機動作，拍攝違章車輛圖像。車輛經(jīng)過檢測線圈時，嵌入式系統(tǒng)檢測車速，同時記錄闖紅燈時間。由于嵌入式系統(tǒng)處理器運行速度高，他能滿足高速處理圖像數(shù)據(jù)的要求。嵌入式系統(tǒng)可以根據(jù)數(shù)字化后的車輛灰度圖像，對車輛顏色進行提取和識別，對車牌類型進行分類，對車輛字符進行識別。車輛字符識別系統(tǒng)包括圖像二值轉(zhuǎn)換，圖像差分、濾波與平滑，車牌定位與旋轉(zhuǎn)，字符切割，字符識別，車牌顏色提取與識別和車牌分類等功能模塊。違章車輛速度和顏色、闖紅燈時間、違章車輛類型和經(jīng)過識別的車牌字符等信息，由嵌入式系統(tǒng)以數(shù)據(jù)信號形式發(fā)送給無線接入裝置。無線接入裝置把這些數(shù)據(jù)傳給lnternet，Internet再把這些數(shù)據(jù)傳給交通管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心。交通管理系統(tǒng)可以及時得到違章車輛信息，從而更好地對交通系統(tǒng)進行管理，更好地保證交通管理系統(tǒng)正常運作。
    　　GPS(GlobalPositioningSystem，全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))在ITS整個系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛，像運輸車隊遙控指揮系統(tǒng)、最佳運行路線的調(diào)整、公交車輛的調(diào)度與管理、特種車輛實時跟蹤等工程中，都用到GPS系統(tǒng)。GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示，各移動車輛的組成與功能均相同，監(jiān)控中心兼有地理信息顯示部分，提供信息查詢和可視化監(jiān)控。中心和移動車輛都具有基本相同的通信控制器，形成系統(tǒng)工作的時序邏輯及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。按照功能劃分系統(tǒng)主要有3部分：定位子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)和監(jiān)控子系統(tǒng)。
    　　GPS車輛監(jiān)控系統(tǒng)基于無線通信正常工作，通信子系統(tǒng)在中心站和各子站之間提供傳輸信息的必要條件。各子站配備的GPS接收機用以獲取自己當(dāng)前的位置、時間等信息，經(jīng)差分修正后通過通信鏈路時向中心站發(fā)送狀態(tài)和位置等信息;在中心站，系統(tǒng)配備的GPS接收機(基準(zhǔn)GPS接收機)用以求解關(guān)于一定區(qū)域的差分修正信息并在指定時間發(fā)送給子站，無線接收機定時接收各子系統(tǒng)的位置信息，并通過通信控制器送往電子地圖(監(jiān)控子系統(tǒng)是由基于電子地圖的監(jiān)控軟件構(gòu)成)，顯示各子站的運動軌跡。系統(tǒng)由監(jiān)控軟件實現(xiàn)對各子站的狀態(tài)監(jiān)控，并可利用無線通信對各子站進行調(diào)度指揮。這樣就實現(xiàn)了對各子站的監(jiān)控管理。在監(jiān)控中心可以采取兩種工作方式：主動查詢方式和被動顯示車輛信息方式，在查詢方式下，子站只在查詢時發(fā)送自身的數(shù)據(jù);被動顯示方式下，中心站定時接收各子站的位置及狀態(tài)等相關(guān)信息。因此，此系統(tǒng)在ITS系統(tǒng)中的應(yīng)用使整個交通系統(tǒng)的通行能力將大有提高，也減少了車輛的堵塞時間，節(jié)省了能源，減少了交通造成的污染，該系統(tǒng)無疑對交通系統(tǒng)是一個巨大貢獻。
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