智能交通系統：技術與應用

前言
第一部分智慧交通系統
1歐洲智慧交通架構參考2
1.1概述2
1.2FRAME：歐洲ITS框架架構2
1.2.1背景2
1.2.2範圍3
1.2.3方法與內容4
1.3協作系統及其對歐洲ITS架構定義的影響5
1.3.1研究專案和措施5
1.3.2駕駛人和實地操作試驗6
1.3.3歐洲政策與標準化框架6
1.3.4對FRAME架構的影響7
1.4ITS架構設計經驗7
1.4.1Cybercars-2：合作控制論運輸系統的架構設計8
1.4.2MoveUs雲基礎平臺架構11
參考文獻13
2美國ITS架構參考15
2.1概述15
2.2美國ITS架構15
2.3美國ITS架構的起源16
2.4美國ITS架構定義16
2.4.1開發過程17
2.4.2使用者服務18
2.4.3邏輯架構18
2.4.4物理架構19
2.4.5服務21
2.4.6標準映射21
2.5對美國ITS發展的影響22
2.5.1架構和標準管理22
2.5.2ITS計畫23
2.5.3ITS專案開發24
2.5.4工具26
2.6美國ITS架構體系的演化28
參考文獻29

第二部分無線車載通信
3車載環境下的無線通訊32
3.1車載網路的發展背景和歷史起源32
3.2車載網路的實現方法38
3.3車載自組織網路40
3.3.1車輛與基礎設施間的通信41
3.3.2車輛與車輛間的通信42
3.3.3綜合車輛與車輛以及車輛與基礎設施之間的通信43
3.3.4混合式車載網路44
3.3.5LTE及其液體應用44
參考文獻45
4基於路側基礎設施的無限車載通信案例48
4.1概述48
4.2車輛安全應用通信方面的MAC方案51
4.2.1基於基礎設施的無衝突MAC協議53
4.2.2RT-WiFi-TDMA層55
4.2.3車輛確定接入（VDA）55
4.2.4自組織時分多址（STDMA）55
4.2.5MS-Aloha56
4.3車輛的柔性時間觸發協議57
4.3.1高速公路上的RSU部署模型57
4.3.2RSU基礎設施窗口（IW）58
4.3.3V-FTT協議概述60
4.3.4同步OBU窗（SOW）63
4.4V-FTT協定的詳細資訊64
4.4.1觸發資訊尺寸64
4.4.2同步OBU窗長（lSOW）65
4.4.3V-FTT協議：IEEE802.11p/WAVE/ITSG-566
4.5結論68
參考文獻69
5智慧交通系統和車載網路的網路安全風險分析71
5.1概述71
5.2汽車網路安全性漏洞72
5.2.1資訊安全72
5.2.2電磁漏洞72
5.3標準和準則73
5.3.1風險評估概念73
5.3.2功能安全標準74
5.3.3資訊技術安全標準74
5.3.4安全和資訊安全綜合分析75
5.4威脅識別75
5.4.1使用案例75
5.4.2安全行為者76
5.4.3暗視場景（Dark-side方案）和攻擊樹77
5.4.4確定安全要求79
5.5意外安全風險與蓄意安全風險統一分析80
5.5.1嚴重程度等級80
5.5.2概率等級81
5.5.3可控性等級83
5.5.4風險等級83
5.5.5攻擊樹風險評估84
5.5.6優先考慮安全功能要求85
5.5.7安全保證和安全完整性要求86
5.6網路安全風險管理88
5.7結論88
參考文獻89
6車輛與電磁場的相互作用及對智慧交通系統（ITS）的影響92
6.1概述92
6.2車載電磁場調查和通道表徵93
6.3現場模擬工具和技術95
6.4車內電磁場測量99
6.5場分佈和天線的類比放置優化102
6.6占用場暴露和可能的現場緩解方法105
6.6.1人體暴露於電磁場105
6.6.2現場緩解方法107
6.7結論110
致謝110
參考文獻111
7新型車載集成和車頂天線113
7.1概述113
7.2廣播電臺的天線113
7.2.1車頂天線113
7.2.2隱藏的玻璃天線115
7.2.3隱藏和集成天線116
7.3天線的遠端資訊處理117
7.3.1車頂的遠端資訊處理天線117
7.3.2隱藏的遠端資訊處理天線119
7.3.3遠端資訊處理天線的未來發展趨勢119
7.4智慧交通系統中的天線120
7.4.1Car2Car通信天線120
7.4.2緊急呼叫（E-call）天線122
7.4.3其他的ITS天線122
7.5智慧天線123
7.5.1用於無線廣播的智慧天線123
7.5.2衛星導航系統智慧天線124
7.6結論124
參考文獻125

第三部分ITS感測器網路和監視系統
8基於物聯網的視覺感測器網路中支援ITS服務的中介軟體解決方案128
8.1概述128
8.2視覺感測器網路和物聯網協定130
8.2.1視覺感測器網路130
8.2.2物聯網132
8.3基於物聯網的視覺感測器網路中的中介軟體架構134
8.3.1RESTful網路服務135
8.3.2配置管理器136
8.3.3資源處理引擎136
8.4停車場監控案例中的中介軟體137
8.4.1案例場景、公開資源及其交互137
8.4.2中介軟體的實現139
8.5結論139
參考文獻140
9城市環境下用於智慧交通系統的智慧攝像頭142
9.1概述142
9.2城市場景中的應用程式143
9.3嵌入式視覺節點146
9.3.1可用視覺節點的功能146
9.3.2嵌入式節點的電腦視覺147
9.4在智慧交通系統的嵌入系統實施電腦視覺邏輯149
9.4.1交通狀態和服務水準149
9.4.2停車監控151
9.5感測器節點的原型153
9.5.1視覺板154
9.5.2網路板155
9.5.3感測器155
9.5.4能源收集和存儲155
9.5.5電路板佈局156
9.6應用場景和實驗結果156
9.7結論158
參考文獻159

第四部分ITS中的資料處理技術
10通過模糊邏輯和遺傳演算法預測擁堵162
10.1概述162
10.2基於規則的分層模糊系統（HFRBS）163
10.3基於規則的遺傳分層模糊系統（GHFRBS）164
10.3.1三重編碼方案165
10.3.2遺傳運算元166
10.3.3染色體評估167
10.3.4演算法框架的機制和屬性167
10.4資料集配置和簡化168
10.5實驗169
10.5.1實驗裝置169
10.5.2實驗結果169
10.5.3分析實驗結果171
10.6結論172
致謝172
參考文獻173
11ADAS應用下的車輛控制175
11.1概述175
11.2應用ADAS的車輛控制175
11.3控制水準176
11.4已有的研究成果177
11.5車輛控制市場的關鍵因素178
11.6控制角度的ADAS應用180
11.6.1換道輔助系統180
11.6.2行人安全系統180
11.6.3前瞻性系統181
11.6.4自我調整照明控制182
11.6.5停車輔助183
11.6.6夜視系統183
11.6.7巡航控制系統183
11.6.8交通標誌和交通燈識別184
11.6.9地圖支援系統184
11.6.10駕駛人睡意探測系統185
11.7結論185
參考文獻186
12與駕駛輔助系統相關的法律方面審查188
12.1概述188
12.2車輛類型認證188
12.3車輛自動化的趨勢190
12.3.1歐盟政策190
12.3.2制動輔助系統191
12.3.3車輛系統192
12.3.4駕駛輔助系統193
12.3.5車輛自動化水準分類193
12.4維也納陸路交通公約195
12.4.1駕駛輔助系統的影響196
12.4.2擬議修正案197
12.4.3自動駕駛的影響198
12.5責任議題200
12.5.1明確責任200
12.5.2事故資料記錄儀201
12.6複雜系統開發的實踐202
12.6.1安全案例203
12.6.2安全開發進程204
12.6.3ECWVTA要求205
12.6.4網路安全問題205
12.7結論206
致謝207
參考文獻207

第五部分使用者和交通管理者的應用和服務
13交通管理系統212
13.1概述212
13.1.1目標212
13.1.2交通管理212
13.1.3交通環境213
13.2交通管理框架215
13.2.1輸入216
13.2.2分析221
13.2.3輸出226
13.3主要利益相關者227
13.4交通管理中心227
13.4.1範圍228
13.4.2運營平臺228
13.5結論231
參考文獻231
14智慧交通系統在城市交通管理中的協同作用233
14.1概述233
14.2協作匝道計量234
14.2.1匝道計量235
14.2.2當地匝道計量中的合作237
14.2.3匝道計量和其他交通管理系統之間的合作238
14.3城區事故處理240
14.4公共交通協作優先事項242
14.5結論245
致謝246
參考文獻246
15車載智慧交通資訊管理系統248
15.1概述248
15.2驗證框架249
15.3HMI設計方法251
15.3.1信號模型253
15.3.2解釋模型254
15.3.3顯示模型258
15.4案例研究260
15.4.1信號模型接收郵件261
15.4.2解釋模型262
15.4.3顯示模型265
15.5結論266
參考文獻266
16用於多式聯運行程規劃的使用者服務開發新方法268
16.1概述268
16.1.1多式聯運268
16.1.2使用者出行服務270
16.2出行規劃資訊系統270
16.2.1標準出行規劃服務270
16.2.2運輸資訊格式和標準273
16.2.3資訊傳送的新趨勢273
16.3集成多模式交通的關聯開放資料276
16.3.1相關工作276
16.3.2多式聯運語義資訊的管理與提供277
16.4結論280
參考文獻281