計算機(jī)技術(shù)在智能交通領(lǐng)域發(fā)展中的應(yīng)用研究

倪凱

（江蘇沿江高速公路有限公司,江蘇 常熟 215500)

引言：近年來，隨著計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的出現(xiàn)，已經(jīng)融入到運(yùn)輸管理過程中。在交通管理中引入計算機(jī)，可以使交通管理過程更加智能化、高效化。目前，基于計算機(jī)技術(shù)的智能交通系統(tǒng)（ITS），已經(jīng)成為提高交通系統(tǒng)性能的有效途徑。

一、智能交通的必要性

近年來，智能交通系統(tǒng)（ITSs）的研究受到了業(yè)界和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注和廣泛關(guān)注。目前，大多數(shù)人口集中在城市地區(qū)。然而，這些地區(qū)的流動性受到嚴(yán)重限制，即交通和低效（私人和/或公共）交通。這些低效率導(dǎo)致交通堵塞、污染、噪音、能源消耗增加，以及相關(guān)的經(jīng)濟(jì)損失。交通擁堵浪費(fèi)了大量的時間、燃料和金錢。以中國北京為例，2019 年初，北京汽車總量為400 萬輛，當(dāng)年又增加了80 萬輛。交通擁堵每年造成的損失占國內(nèi)生產(chǎn)總值的1%。ITSs 的主要貢獻(xiàn)是顯著提高道路安全性。新興的信息娛樂應(yīng)用程序或與安全相關(guān)的移動應(yīng)用程序要求車輛通信網(wǎng)絡(luò)，支持快速移動車輛中的無縫無線互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。[1]

二、計算機(jī)技術(shù)在智能交通領(lǐng)域發(fā)展中的應(yīng)用研究

簡化車輛運(yùn)行，管理車輛交通，協(xié)助駕駛員獲得安全和其他信息，同時為乘客提供便利應(yīng)用程序。在本文中，我們將更側(cè)重于交通效率和管理應(yīng)用，因為它們直接影響交通流、車輛協(xié)調(diào)和信息傳播。近十年來，計算機(jī)技術(shù)極大地改善了我國傳統(tǒng)的交通運(yùn)輸條件，提高了路網(wǎng)的通行能力和運(yùn)輸安全。

（一）集成環(huán)境

集成環(huán)境必須確保在駕駛模擬過程中，通過交通微觀模擬模型使自主車輛與交互式車輛的運(yùn)動保持一致。此外，在模擬過程中，管理駕駛模擬器的軟件需要將交互式車輛的運(yùn)動學(xué)特性（例如，位置、角度和速度）發(fā)送到交通模擬模型。一旦收到這些信息，交通仿真模型就可以計算出前方道路周圍交通的運(yùn)動學(xué)，并將其發(fā)送回駕駛仿真環(huán)境，該環(huán)境的任務(wù)是在駕駛場景中更新這些信息。為了實(shí)施溝通框架，有必要解決以下幾個問題。交通和駕駛模塊之間的精確道路匹配：集成的第一個問題是道路網(wǎng)絡(luò)之間的一致性：要交換的位置相關(guān)數(shù)據(jù)必須在一個眾所周知的參考系統(tǒng)中進(jìn)行框定，以便在通信期間在兩個環(huán)境之間進(jìn)行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換。因此，兩個道路網(wǎng)絡(luò)必須精確匹配，以便在兩個模擬環(huán)境之間具有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。關(guān)于第一個方面，有一個克服問題的簡單方法。網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建通常在兩個軟件應(yīng)用程序中都從導(dǎo)入道路路線開始。這兩種類型的應(yīng)用程序都應(yīng)導(dǎo)入圖形文件。因此，只有在導(dǎo)入過程中避免地理信息的任何轉(zhuǎn)換，才能確保兩個參考系的一致性。兩個環(huán)境檢索到的數(shù)據(jù)已準(zhǔn)備好進(jìn)行交換。至于道路匹配問題，這種情況主要是因為駕駛模擬器需要非常詳細(xì)的道路幾何結(jié)構(gòu)，以便盡可能真實(shí)地向駕駛員呈現(xiàn)道路，這顯然與微觀交通模擬器的目的相去甚遠(yuǎn)，例如，在大多數(shù)情況下，道路線形曲率，即使在詳細(xì)描述時，也不會影響車輛行為。交通和駕駛模塊的實(shí)時同步：如上所述，通信框架必須允許執(zhí)行駕駛模擬所需的實(shí)時數(shù)據(jù)交換。與駕駛模擬引擎不同的是，交通微型模擬機(jī)的設(shè)計不是為了實(shí)時工作，而是根據(jù)硬件性能和場景復(fù)雜度，在最短的時間內(nèi)完成所有需要的計算。這種情況意味著模擬所需的時間通常比實(shí)時時間短，并且通常需要降低交通模擬包的計算速度。然而，如果要交換的數(shù)據(jù)量很大，則業(yè)務(wù)模塊可能會減慢到低于實(shí)時的速度。這種情況自然排除了成功集成模塊的可能性。更新計算頻率的一致性：每個仿真模型以給定的頻率執(zhí)行計算。首先，微觀交通模擬可以同時管理數(shù)千輛車。在駕駛模擬環(huán)境中管理如此大量的車輛對于上述實(shí)時性問題是不可行的，并且對于駕駛模擬目的是無用的。因此，在模擬期間僅交換圍繞交互式車輛的信息，這可以通過在交互式車輛周圍定義來完成。因此，一方面，有必要在交通模型中創(chuàng)建車輛，以便在交通仿真環(huán)境中再現(xiàn)交互式車輛（由駕駛模擬器操縱）的運(yùn)動。另一方面，在駕駛模擬環(huán)境中，需要產(chǎn)生一定數(shù)量的車輛，當(dāng)一些車輛進(jìn)入交通模擬的泡沫時，這些車輛就開始行動。當(dāng)車輛進(jìn)入駕駛模擬時，必須與交通模擬中的相應(yīng)車輛建立清晰的一一對應(yīng)關(guān)系。更具體地說，只要交通仿真中的車輛停留在交互式車輛的周圍環(huán)境中，它就必須在駕駛仿真中由同一車輛表示。

（二）廣域網(wǎng)架構(gòu)

廣域網(wǎng)將GTOC 鏈接到幾個區(qū)域交通運(yùn)營中心（RTOC），這些中心托管各種代理存儲庫，以滿足區(qū)域交通控制和管理的需求。RTOC 協(xié)調(diào)并向數(shù)百個地點(diǎn)的數(shù)千個交叉口燈光控制器、臨時網(wǎng)絡(luò)、顯示設(shè)備和引導(dǎo)設(shè)備派遣交通代理。在每個位置，網(wǎng)關(guān)通過局域網(wǎng)將任務(wù)代理從廣域網(wǎng)下載到流量控制器、傳感器、顯示器等，并將來自流量設(shè)備的信息和請求上傳到RTOC。每個位置還具有代理協(xié)調(diào)器，以在業(yè)務(wù)設(shè)備之間和單個設(shè)備內(nèi)進(jìn)行協(xié)作控制和管理。顯然，PtMS 和CPS、CPS 和云計算之間有著天然的聯(lián)系。例如，CPS 可以通過aDAPTS 實(shí)現(xiàn)智能交叉口交通控制系統(tǒng)，CPS 可以在網(wǎng)絡(luò)空間構(gòu)建ATS，構(gòu)建基于web 的智能DynaCAS 和OTS-t，云計算是承載和運(yùn)行的一種經(jīng)濟(jì)有效的方式。

結(jié)束語：對于ITS的許多研究問題，初步研究和可行性測試非常有用。然而，在開發(fā)這樣一個多用途ITS 研究平臺方面，我們還需要探索更多行之有效的方法。隨著道路上車輛數(shù)量的增加，智能交通已成為世界范圍內(nèi)日益重要的研究課題。