Интеллектуальная транспортная система

Интеллектуальная транспортная система (ITS) представляет собой передовое приложение, которое, не воплощая в себе интеллектуальную информацию, предназначено для предоставления инновационных услуг, связанных с различными видами транспорта и управления трафиком, и позволяет пользователям лучше информироваться и делать более безопасными, более скоординированными и «умными» «использование транспортных сетей.

Хотя ИТС может относиться ко всем видам транспорта, директива Европейского союза 2010/40 / ЕС, сделанная 7 июля 2010 года, определила ИТС как системы, в которых информационные и коммуникационные технологии применяются в области автомобильного транспорта, включая инфраструктуру , транспортных средств и пользователей, а также в управлении движением и мобильностью, а также для взаимодействия с другими видами транспорта. ИТС может повысить эффективность транспорта в ряде ситуаций, например, на автомобильном транспорте, управлении движением, мобильности и т. Д.

Задний план
Недавняя государственная деятельность в области ИТС — еще более усугубляется усилением внимания к безопасности на родине. Многие из предлагаемых систем ИТС также предусматривают наблюдение за проезжей частью, что является приоритетом национальной безопасности. Финансирование многих систем осуществляется либо непосредственно через организации внутренней безопасности, либо с их одобрения. Кроме того, ИТС может сыграть определенную роль в быстрой массовой эвакуации людей в городских центрах после крупных аварийных событий, таких как стихийное бедствие или угроза. Большая часть инфраструктуры и планирования, связанных с ИТС, параллельна потребностям в системах безопасности на родине.

В развивающемся мире миграция из сельских в урбанизированные среды обитания развивается по-разному. Многие районы развивающегося мира урбанизированы без значительной моторизации и образования пригородов. Небольшая часть населения может позволить себе автомобили, но автомобили значительно увеличивают заторы в этих мультимодальных транспортных системах. Они также вызывают значительное загрязнение воздуха, создают значительный риск для безопасности и усугубляют чувство несправедливости в обществе. Высокая плотность населения может быть поддержана мультимодальной системой хождения, велосипедного транспорта, мотоциклов, автобусов и поездов.

Другие части развивающегося мира, такие как Китай, Индия и Бразилия, остаются в основном сельскими, но быстро урбанизируются и развиваются в промышленности. В этих районах наряду с автомобилизацией населения развивается моторизованная инфраструктура. Огромное несоответствие богатства означает, что только небольшая часть населения может моторизироваться, и поэтому очень плотная мультимодальная транспортная система для бедных пересекается высокомобилизованной транспортной системой для богатых.

Интеллектуальные транспортные технологии
Интеллектуальные транспортные системы различаются в применяемых технологиях: от базовых систем управления, таких как автомобильная навигация; системы контроля дорожного движения; системы управления контейнерами; знаки переменных сообщений; автоматическое распознавание номерных знаков или камеры скорости для мониторинга приложений, таких как системы видеонаблюдения; и более продвинутым приложениям, которые интегрируют данные в реальном времени и обратную связь из ряда других источников, таких как системы управления парковками и информационные системы; информация о погоде; системы антиобледенения мостов (США); и тому подобное. Кроме того, разрабатываются прогностические методы, позволяющие осуществлять расширенное моделирование и сопоставление с историческими исходными данными. Некоторые из этих технологий описаны в следующих разделах.

Беспроводная связь
Для интеллектуальных транспортных систем были предложены различные технологии беспроводной связи. Радиомодемная связь на частотах УВЧ и УКВ широко используется для короткой и долгосрочной связи в рамках ИТС.

Связь малого радиуса действия 350 м может быть выполнена с использованием протоколов IEEE 802.11, в частности WAVE или стандартного стандарта коротких диапазонов, распространяемого Интеллектуальным транспортным обществом Америки и Министерством транспорта Соединенных Штатов. Теоретически диапазон этих протоколов может быть расширен с использованием мобильных сетей ad hoc или сетей Mesh.

Были предложены более широкие возможности связи с использованием инфраструктурных сетей, таких как WiMAX (IEEE 802.16), Глобальная система мобильной связи (GSM) или 3G. Широкополосная связь с использованием этих методов хорошо установлена, но в отличие от протоколов ближнего действия эти методы требуют обширного и очень дорогого развертывания инфраструктуры. Отсутствует консенсус относительно того, какая бизнес-модель должна поддерживать эту инфраструктуру.

Автостраховые компании использовали специальные решения для поддержки функций eCall и поведенческого отслеживания в виде Telematics 2.0.

Вычислительные технологии
Недавние достижения в области автомобильной электроники привели к тому, что на автомобиле появилось меньше, более совершенных компьютерных процессоров. Типичный автомобиль в начале 2000-х годов должен иметь от 20 до 100 отдельных сетевых микроконтроллеров / программируемых логических контроллеров с операционными системами реального времени. Текущая тенденция заключается в меньшем количестве более дорогостоящих микропроцессорных модулей с управлением аппаратной памятью и операционными системами реального времени. Новые встроенные системные платформы позволяют внедрять более сложные программные приложения, включая управление процессами на основе моделей, искусственный интеллект и вездесущие вычисления. Возможно, самым важным из них для интеллектуальных транспортных систем является искусственный интеллект.

Данные о плавающих автомобилях / плавающие сотовые данные
Данные «плавающей машины» или «зонда» собирали другие транспортные маршруты. Вообще говоря, для получения необработанных данных использовались четыре метода:

Метод триангуляции. В развитых странах большая часть автомобилей содержит один или несколько мобильных телефонов. Телефоны периодически передают свою информацию о присутствии в сеть мобильного телефона, даже если голосовое соединение не установлено. В середине 2000-х годов предпринимались попытки использовать мобильные телефоны в качестве анонимных пробников трафика. Как автомобиль движется, так и сигнал любых мобильных телефонов, которые находятся внутри автомобиля. Измеряя и анализируя сетевые данные с использованием триангуляции, сопоставления шаблонов или статистики сектора сотовой сети (в анонимном формате), данные были преобразованы в информацию о потоке трафика. С большим количеством перегрузок есть больше автомобилей, больше телефонов и, следовательно, больше зондов. В мегаполисах расстояние между антеннами короче и теоретически увеличивается. Преимущество этого метода заключается в том, что никакая инфраструктура не должна строиться вдоль дороги; только мобильная телефонная сеть используется. Но на практике метод триангуляции может быть сложным, особенно в тех районах, где одни и те же мобильные башни обслуживают два или более параллельных маршрута (например, автострада (автострада) с фасадной дорогой, автомагистраль (автострада) и пригородная железнодорожная линия, две или более параллельных улиц, или улицы, которая также является автобусной линией). К началу 2010 года популярность метода триангуляции снижалась.

Повторная идентификация автомобиля. Методы повторной идентификации транспортных средств требуют набора детекторов, установленных вдоль дороги. В этом методе уникальный уникальный серийный номер для устройства в автомобиле обнаружен в одном месте, а затем снова обнаружен (повторно идентифицирован) дальше по дороге. Время перемещения и скорость вычисляются путем сравнения времени, в течение которого определенное устройство обнаруживается парами датчиков. Это можно сделать с помощью MAC-адресов с Bluetooth или других устройств или с использованием серийных номеров RFID от электронных почтовых транспондеров (также называемых «табличками тегов»).

Методы, основанные на GPS. Все большее число автомобилей оснащено системами спутниковой навигации (спутниковая навигационная система), которые имеют двустороннюю связь с поставщиком данных о трафике. Показатели положения этих транспортных средств используются для расчета скорости транспортного средства. Современные методы могут не использовать выделенное оборудование, а вместо этого — решения на базе смартфонов с использованием так называемых подходов Telematics 2.0.

Интеллектуальный мониторинг на основе смартфонов. Смартфоны с различными датчиками могут использоваться для отслеживания скорости и плотности трафика. Контролируются данные акселерометра от смартфонов, используемых водителями автомобилей, для определения скорости движения и качества дорожного движения. Аудиоданные и GPS-маркировка смартфонов позволяют идентифицировать плотность трафика и возможные пробки. Это было реализовано в Бангалоре, Индия, в рамках исследовательской экспериментальной системы Nericell.

Технология данных с плавающей машиной обеспечивает преимущества перед другими методами измерения трафика:

Менее дорогие, чем датчики или камеры
Больше охвата (потенциально включая все местоположения и улицы)
Быстрее устанавливать и меньше обслуживать
Работает в любых погодных условиях, включая сильный дождь

Технологии зондирования
Технологические достижения в области телекоммуникаций и информационных технологий в сочетании с ультрасовременным / современным микрочипом, RFID (радиочастотной идентификацией) и недорогими интеллектуальными технологиями обнаружения маяков позволили расширить технические возможности, которые будут способствовать повышению безопасности автомобилей для интеллектуальных транспортных систем во всем мире. Системы зондирования для ИТС представляют собой сетевые системы на основе транспортных средств и инфраструктуры, то есть интеллектуальные технологии транспортных средств. Инфраструктурные датчики неразрушаемы (например, в автомобильных отражателях), которые устанавливаются или внедряются на дороге или окружают дорогу (например, на зданиях, столбах и знаках), по мере необходимости, и могут быть ручно распространены во время профилактического дорожного строительства или с помощью системы впрыска датчиков для быстрого развертывания. Системы обнаружения транспортных средств включают в себя развертывание электронных маяков инфраструктуры для транспортных средств и транспортных средств для инфраструктуры для идентификации сообщений и также могут использовать автоматическое распознавание номерных знаков видео или технологию обнаружения магнитной подписи транспортного средства в определенные интервалы времени для увеличения постоянного мониторинга транспортных средств, работающих в критических зоны.

Обнаружение индуктивной петли
Индуктивные петли могут быть помещены в дорожное полотно для обнаружения транспортных средств, когда они проходят через магнитное поле петли. Простейшие детекторы просто подсчитывают количество транспортных средств в течение единицы времени (обычно 60 секунд в Соединенных Штатах), которые проходят через петлю, в то время как более сложные датчики оценивают скорость, длину и класс транспортных средств и расстояние между ними. Петли могут быть размещены на одной полосе движения или на нескольких полосах движения, и они работают с очень медленными или остановленными транспортными средствами, а также транспортными средствами, движущимися с высокой скоростью.

Обнаружение видеокамера
Измерение потока движения и автоматическое обнаружение инцидентов с использованием видеокамер — еще одна форма обнаружения транспортных средств. Поскольку системы видеонаблюдения, такие как те, которые используются при автоматическом распознавании номерных знаков, не связаны с установкой каких-либо компонентов непосредственно на дорожное покрытие или дорожное полотно, этот тип системы известен как «неинтрузивный» метод обнаружения движения. Видео с камер подается на процессоры, которые анализируют изменяющиеся характеристики видеоизображения при прохождении транспортных средств. Камеры обычно монтируются на столбах или конструкциях над или рядом с дорогой. Большинство систем обнаружения видео требуют некоторой начальной настройки, чтобы «научить» процессор базовому фоновому изображению. Обычно это включает ввод известных измерений, таких как расстояние между линиями полос или высотой камеры над дорогой. Один процессор обнаружения видео может определять трафик одновременно от одной до восьми камер, в зависимости от марки и модели. Типичный выход из системы видеообнаружения — это скорости движения, подсчеты и показания полосы движения по полосам. Некоторые системы обеспечивают дополнительные выходы, включая зазор, прохождение, обнаружение остановленного транспортного средства и аварийные сигналы автомобиля в неправильном направлении.

Обнаружение Bluetooth
Bluetooth — это точный и недорогой способ измерения времени поездки и анализа происхождения и назначения. Устройства Bluetooth в проезжающих транспортных средствах обнаруживаются датчиками вдоль дороги. Если эти датчики взаимосвязаны, они могут рассчитать время проезда и предоставить данные для исходных и целевых матриц. По сравнению с другими технологиями измерения трафика измерения Bluetooth имеют некоторые отличия:

Точные точки измерения с абсолютным подтверждением для обеспечения второго времени движения.
Является неинтрузивным, что может привести к более дешевым установкам как для постоянных, так и для временных сайтов.
Ограничено количеством широковещательных устройств Bluetooth в транспортном средстве, поэтому счет и другие приложения ограничены.
Системы, как правило, быстро настраиваются с минимальной калибровкой.

Поскольку устройства Bluetooth становятся более распространенными на бортовых транспортных средствах и с более портативным электронным радиовещанием, объем собранных данных со временем становится более точным и ценным для времени поездки и оценки, более подробную информацию можно найти в.

Также можно измерить плотность трафика на дороге, используя аудиосигнал, который состоит из совокупного шума от шума шины, шума двигателя, шума на холостом ходу двигателя, гудок и шума турбулентности воздуха. Микрофон, установленный на дороге, поднимает звук, который включает в себя различные звуки транспортного средства, и методы обработки аудиосигнала могут использоваться для оценки состояния трафика. Точность такой системы хорошо согласуется с другими методами, описанными выше.

Слияние информации из нескольких методов определения трафика
Данные из различных технологий зондирования могут быть объединены интеллектуальными способами для точного определения состояния трафика. Было показано, что подход, основанный на слиянии с данными, который использует собранные на дорогах данные акустики, изображения и датчика, объединяет преимущества различных индивидуальных методов.

Интеллектуальные транспортные приложения

Аварийные системы оповещения транспортных средств
Внутри транспортного средства eCall генерируется либо вручную пассажирами транспортного средства, либо автоматически посредством активации датчиков автомобиля после аварии. При активации устройство eCall для транспортного средства будет устанавливать экстренный вызов, несущий как голос, так и данные непосредственно в ближайшую аварийную точку (обычно это ближайшая точка ответа общественной безопасности E1-1-2, PSAP). Голосовой вызов позволяет пассажиру транспортного средства взаимодействовать с обученным оператором eCall. В то же время минимальный набор данных будет отправлен оператору eCall, принимающему речевой вызов.

Минимальный набор данных содержит информацию об инциденте, включая время, точное местоположение, направление движения транспортного средства и идентификацию транспортного средства. Пан-европейский eCall стремится действовать в качестве стандартного варианта для всех новых автомобилей, официально одобренных по типу. В зависимости от производителя системы eCall он может быть основан на мобильных телефонах (соединение Bluetooth с интерфейсом в автомобиле), интегрированное устройство eCall или функциональность более широкой системы, такой как навигация, устройство Telematics или толлинговое устройство. Ожидается, что eCall будет предлагаться, по крайней мере, к концу 2010 года, ожидая стандартизации Европейским институтом стандартов телекоммуникаций и приверженности крупных стран-членов ЕС, таких как Франция и Великобритания.

Проект, финансируемый ЕС, SafeTRIP разрабатывает открытую систему ИТС, которая улучшит безопасность дорожного движения и обеспечит устойчивую связь посредством использования спутниковой связи S-диапазона. Такая платформа позволит расширить охват службы экстренного вызова в рамках ЕС.

Автоматическое принудительное использование дорог
Камера для обеспечения безопасности движения, состоящая из камеры и устройства мониторинга транспортных средств, используется для обнаружения и идентификации транспортных средств, которые не соблюдают ограничение скорости или какое-либо другое требование дорожного законодательства и автоматически подписывают правонарушителей на основании номера номерного знака. Дорожные билеты отправляются по почте. Приложения включают:

Высокоскоростные камеры, которые идентифицируют транспортные средства, передвигающиеся по допустимому пределу скорости. Многие из таких устройств используют радар для обнаружения скорости транспортного средства или электромагнитных петель, зарытых на каждой полосе дороги.
Камеры с красным светом, которые обнаруживают транспортные средства, которые пересекают линию остановки или обозначенные места остановки, пока отображается красный светофор.
Автобусные дорожные камеры, которые идентифицируют транспортные средства, перемещающиеся по дорогам, зарезервированным для автобусов. В некоторых юрисдикциях автобусные полосы могут также использоваться такси или транспортными средствами, участвующими в объединении автомобилей.
Пересекающие камеры, которые идентифицируют транспортные средства, пересекающие железные дороги в классе незаконно.
Двойные белые линейные камеры, которые идентифицируют транспортные средства, пересекающие эти линии.
Высокопроизводительные автомобильные дорожные камеры, которые идентифицируют транспортные средства, нарушающие требования HOV.

Ограничения скорости
Недавно некоторые юрисдикции начали экспериментировать с переменными ограничениями скорости, которые меняются с перегрузкой дороги и другими факторами. Как правило, такие ограничения скорости ограничиваются только снижением в плохих условиях, а не улучшением в хороших условиях. Один пример — на британской автомагистрали M25, которая циркулирует по Лондону. На наиболее сильно пересеченной 14-мильной (23-километровой) секции (переход от 10 до 16) из числа скоростей с переменной скоростью M25 в сочетании с автоматизированным внедрением вступили в силу с 1995 года. Первоначальные результаты указывают на экономию времени в пути, более плавное движение и сокращение числа несчастных случаев, поэтому реализация была сделана постоянной в 1997 году. Дальнейшие испытания на M25 до сих пор оказались неубедительными.

Динамическая последовательность светофора
В 2008 году была написана статья об использовании RFID для динамических светофоров. Он обходит или избегает проблем, которые обычно возникают в системах, использующих методы обработки изображений и прерывания луча. RFID-технология с соответствующим алгоритмом и базой данных была применена к многодорожечной, многополосной и многодорожной развязке, чтобы обеспечить эффективную схему управления временем. Для прохождения каждого столбца был разработан динамический график. Моделирование показало, что алгоритм динамической последовательности может корректироваться даже при наличии некоторых крайних случаев. В документе говорится, что система может подражать решению дежурного сотрудника ГИБДД, рассматривая количество транспортных средств в каждой колонке и требования к маршрутизации.

Системы предотвращения столкновений
Япония установила датчики на своих автомагистралях, чтобы уведомить автомобилистов о том, что автомобиль застопорился впереди.

Кооперативные системы на дороге
Коммуникационное сотрудничество на дороге включает в себя автомобиль-автомобиль, автомобиль-к-инфраструктуре и наоборот. Данные, полученные от транспортных средств, приобретаются и передаются на сервер для центрального слияния и обработки. Эти данные могут использоваться для обнаружения таких событий, как дождь (активность стеклоочистителя) и заторы (частое торможение). Сервер обрабатывает рекомендацию по вождению, предназначенную для одной или конкретной группы драйверов, и передает ее по беспроводной сети на транспортные средства. Целью совместных систем является использование и планирование инфраструктуры связи и датчиков для повышения безопасности дорожного движения. Определение кооперативных систем в дорожном движении соответствует Европейской комиссии:

«Дорожные операторы, инфраструктура, транспортные средства, их водители и другие участники дорожного движения будут сотрудничать, чтобы обеспечить наиболее эффективное, безопасное, безопасное и комфортное путешествие. Кооперативные системы транспортных средств и транспортных средств будут способствовать достижению этих целей, кроме достижимых достижений с автономными системами ».
Всемирный конгресс по интеллектуальным транспортным системам — Всемирный конгресс ИТС — это ежегодная выставка для продвижения ИТ-технологий. ERTICO-ITS Europe, ITS America и ITS AsiaPacific спонсируют ежегодный Всемирный конгресс и выставку ИТС. Каждый год мероприятие проходит в другом регионе (Европа, Америка или Азиатско-Тихоокеанский регион). Первый Всемирный конгресс ITS был проведен в Париже в 1994 году.

Европа
Сеть национальных ассоциаций ИТС представляет собой группу национальных интересов ИТС. Это было официально объявлено 7 октября 2004 года в Лондоне. Секретариат находится в ERTICO — ЕЕ Европа.

ERTICO — ITS Europe является государственным / частным партнерством, способствующим развитию и внедрению ИТС. Они объединяют государственные органы, игроков отрасли, операторов инфраструктуры, пользователей, национальные ассоциации ИТС и другие организации. В программе работы ERTICO основное внимание уделяется инициативам по повышению безопасности транспорта, безопасности и эффективности сети, принимая во внимание меры по снижению воздействия на окружающую среду.

Соединенные Штаты
В Соединенных Штатах каждое государство имеет главу ITS, которая проводит ежегодную конференцию по продвижению и демонстрации технологий и идей ITS. На этой конференции присутствуют представители каждого департамента транспорта (штат, города, города и уезды).