智能交通——天堑变通途

　　智能交通的发展离不开各学科的进步和相互渗透，但核心技术有4个方面：（1）探测与识别技术--探知行驶在道路设施上的车辆位置和速度，各种传感器；（2）通信技术--提供车辆与车辆间、车辆与道路间、道路与控制中心间以及车辆与管理服务部门间的信息交换；（3）计算机技术--处理交通系统运行过程中的大量实时数据和通信信息；（4）算法和模型--自动控制动态运输系统及模式识别。下面分别从车辆、道路、管理方面做详细介绍。

　　2.1车辆智能化

　　尽管目前的车辆尚未真正智能化，但越来越多的车用设备正在使车辆符合智能交通的要求，包括电子地图和GPS接收机的车辆自动定位系统、智能化的驾驶员安全保护系统（防瞌睡警告系统、紧急刹车预警系统、胎压检测系统、事故自动通报系统、周边车辆危险接近警告系统、障碍警告系统、自动减速系统）、车辆防盗系统、扩大视野避免视线视角的视角支持系统、自动车距保持控制系统、车辆超速保护系统等。

　　2.1.1车辆控制系统

　　车辆控制系统的目的是开发帮助驾驶员实行自动车辆控制的各项技术，从而使汽车行驶安全、高效。其具体功能有：

　　（1）驾驶监督。它在驾驶员疲劳或精力不集中的情况下，及时发出警告信号，预防事故发生。

　　（2）辅助驾驶。对于老年司机或者在恶劣气候条件下行车，通过车灯亮度控制和闪烁导航设备，加强视觉效果，减少车辆碰撞。

　　（3）防止碰撞。在迷雾天气容易出现车辆追尾等碰撞事故，因此需要在最小安全距离内发出警示信号，这样可以释放驾驶员的心理负担，有利于安全行车。

　　（4）自动变速控制。实现在最节省燃料的情况下驾驶车辆或船只，并自动控制行驶速度。另外，为了安全起见，在车辆前端必须装有监视装置，必要时可以紧急刹车。

　　车辆控制系统目前还处于研究试验阶段，从当前的发展看，可以分为两个层次：

　　一是车辆辅助安全驾驶系统。它由车载传感器（微波雷达、激光雷达、摄像机、其他形式的传感器等）、车载计算机和控制执行机构等构成。行驶中的车辆通过车载的传感器测定出与前车、周围车辆以及与道路设施的距离和其他情况，车载计算机进行处理，对驾驶员提出警告，在紧急情况下，强制车辆制动。

　　二是自动驾驶系统。装备了这种系统的汽车也称为智能汽车，它在行驶中可以做到自动导向、自动检测和回避障碍物，在智能公路上，能够在较高的速度下自动保持与前车的距离。智能汽车在智能公路上使用才能发挥出全部功能；如果在普通公路上使用，它仅仅是一辆装备了辅助安全驾驶系统的汽车。

　　2.1.2车辆自动导航系统

　　车辆自动导航与定位系统是由全球定位系统GPS导航、自律导航、信号与数据处理器、存储单元驱动器、液晶LCD显示器、地图适配器、电子地图数据库等相应的软件组成的车载导航系统，它是智能交通的核心部分之一。

　　（1）GPS导航

　　全球定位系统（GPS）是由分布在与地球赤道面倾角为55°的6个轨道面上的24颗卫星（21颗工作星，3颗备份星）组成的，其运行周期为l小时58分，轨道平面高度为20200km。这样的分布是为了保证每天出现在地平线上的卫星数目在4～11颗左右（但最多不超过12颗），所以GPS接收机一般都选为8通道或12通道。GPS当初是美国的军用系统，目前民用精度误差不超过5m。

　　（2）自律导航

　　当汽车行驶在地下隧道、高层楼群、高架桥下、密集森林等地段与卫星失去联系时，车辆会自动导入自律导航系统。这时，车速传感器从汽车前进的速度中检测出车速脉冲，通过微处理器直接从速度和时间中求出行驶的距离，汽车高速行驶轮胎会膨胀，由于用轮胎转速求出的距离会产生误差，所以取一个向上的距离系数来修正，以得到高精度的自律导航。

　　陀螺传感器可以检测汽车前进方向的变化和行驶状态的变化（即汽车角速度的变化值）。例如汽车行驶在弯路、蛇形路面、勾状山道、环状盘形桥，或发生雪地打滑、轮渡过河、更换轮胎等路况时，行驶的距离、方向、状态都与卫星导航提供的坐标和高度产生了误差，通过陀螺传感器的绝对位置的检测和对前进方向的行驶状态进行修正，得到汽车正确的定位坐标。

　　（3）地图匹配器

　　指示汽车位置的鼠标有时显示在电子地图上的道路外边，而不在道路的中央，这是由于GPS导航、自律导航所检测到的汽车位置信息、前进的方向等都与汽车实际行驶的轨迹和在电子地图上显示的路线位置存在一定的累积误差。为了修正这种位置指示的偏差，保持各种导航定位信息与电子地图上的道路坐标相统一，就要采用地图匹配技术，在硬件上要增加一个地图匹配电路，对定位信息进行实时数字相关比较，并作出实时匹配修正，在电子地图上使鼠标指示在道路街道的中央。

　　GPS导航、自律导航、地图匹配技术，就构成三重精度的汽车导航。

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