一、背景

交通問題可以說是全世界各國(guó)面臨的共同難題，交通擁擠帶來了巨大的時(shí)間浪費(fèi)，加劇了環(huán)境污染。我國(guó)大多數(shù)城市的平均行車速度已降至20km/h以下，有些路段甚至只有7~8km/h。由于車輛速度過慢，尾氣排放增加，使得城市的空氣質(zhì)量進(jìn)一步惡化。這些問題嚴(yán)重影響了人們的出行和生活質(zhì)量，造成社會(huì)經(jīng)濟(jì)的巨大損失。因此，為了緩解經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來的交通運(yùn)輸方面的壓力，盡量的利用現(xiàn)有的資源，使其發(fā)揮最大的作用，世界各國(guó)都加大了對(duì)智能交通系統(tǒng)的研究和建設(shè)的力度。

? 交通擁堵帶來的技術(shù)挑戰(zhàn)

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，現(xiàn)在的交通業(yè)、物流業(yè)等領(lǐng)域正面臨著更加苛刻的要求，交通擁擠不堪，交通事故頻發(fā)以及交通污染這些問題在過去通常采用諸如道路的拓寬以及大力建設(shè)立體交通等方式加以解決，但是隨著社會(huì)的發(fā)展，這些傳統(tǒng)的手法已經(jīng)不能夠從根本上解決上述問題了。如何對(duì)城市每天產(chǎn)生的海量交通數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析、和存儲(chǔ)，將是未來交通信息服務(wù)的關(guān)鍵問題。

就某市而言，每年僅車輛通過卡口所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)記錄條數(shù)就將達(dá)到驚人的200億條，而Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)的上限值為10億條。即使是一個(gè)縣的卡口數(shù)據(jù)，查詢的響應(yīng)時(shí)間都是分鐘級(jí)的，更不用說要基于將某市或全省的數(shù)據(jù)開展智能交通應(yīng)用了。

同樣的，某市擁有20萬個(gè)攝像頭，每個(gè)月所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將有120PB，其中有相當(dāng)一部分與交通相關(guān)，如何將這些數(shù)據(jù)安全、高效地存儲(chǔ)起來，也將成為存儲(chǔ)技術(shù)的挑戰(zhàn)。

另外，如果要向某市全市約800萬人提供個(gè)性化的智能交通出行信息服務(wù)，所面對(duì)的海量信息訪問請(qǐng)求也是驚人的。

二、構(gòu)想

（一）某市智能交通云構(gòu)思

某市智能交通云是一個(gè)基于云計(jì)算建立的綜合性交通信息管理與服務(wù)平臺(tái)。它以城市道路交通為主體，實(shí)時(shí)采集并匯總來自電子警察、卡口、RFID、交通視頻等的信息，并集成來自鐵路、機(jī)場(chǎng)、地鐵、碼頭、長(zhǎng)途汽車站等的信息源，利用云計(jì)算平臺(tái)的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理能力，借助并行計(jì)算、視頻內(nèi)容智能識(shí)別、語義理解等先進(jìn)技術(shù)，建立城市交通綜合數(shù)學(xué)模型，實(shí)施城市交通的綜合管控和智能誘導(dǎo)，提高城市交通的效率，減少擁堵，最大化方便公眾出行。

? 智能交通云是一個(gè)整合的、先進(jìn)的、安全的、自動(dòng)化的、易擴(kuò)展的、服務(wù)于交通行業(yè)的開放性平臺(tái)。具體體現(xiàn)在：

1.整合現(xiàn)有資源，并能夠針對(duì)未來的交通行業(yè)發(fā)展擴(kuò)展整合將來所需的各種硬件、軟件、數(shù)據(jù)；

2.提供極具彈性的擴(kuò)展能力需求，以滿足將來不斷增大的交通應(yīng)用需求。

智能交通云是對(duì)交通管理單位、交通運(yùn)營(yíng)企業(yè)和廣大的市民服務(wù)的，所以，智慧城市交通云的特色是混合云。對(duì)保密性安全要求高，處理速度快，彈性發(fā)展力度強(qiáng)的對(duì)內(nèi)應(yīng)用（交通管理單位），可以用私有云的模式實(shí)現(xiàn)。而對(duì)外的信息發(fā)布（大眾出行、物流企業(yè)、交通信息服務(wù)企業(yè)等）、出行指導(dǎo)等對(duì)外應(yīng)用可以用公共云的模式實(shí)現(xiàn)。

（二）某市智能交通云的用途

1.交通信息實(shí)時(shí)發(fā)布

交通信息應(yīng)包括道路交通信息、行車路線導(dǎo)航信息、道路施工信息、停車場(chǎng)信息等綜合交通信息。由市交通主樞紐指揮中心通過調(diào)頻立體聲廣播電臺(tái)副頻道，市區(qū)近二百塊LED顯示屏、無線通信等方式對(duì)外發(fā)布，某市智能交通系統(tǒng)應(yīng)把市內(nèi)近百個(gè)停車場(chǎng)（也包括新建的停車場(chǎng)）進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，以便采集車外信息對(duì)外發(fā)布。此外在火車站、碼頭、長(zhǎng)途汽車站補(bǔ)設(shè)提供行路信息的顯示屏。

2.智能公交

某市智能交通系統(tǒng)公交工具應(yīng)建設(shè)以地鐵為主、公共汽車、出租車為輔建設(shè)系統(tǒng)。同時(shí)調(diào)整公交站臺(tái)與地鐵站臺(tái)位置，實(shí)現(xiàn)無縫連接，避免轉(zhuǎn)車誤時(shí)。同時(shí)建設(shè)以火車站、長(zhǎng)途汽車站、碼頭、主要商業(yè)務(wù)段為主的交通樞紐。為解決行人行車矛盾，各路口或新建路口實(shí)現(xiàn)人行地道車走立交，到時(shí)，人們將可享受到一個(gè)快捷、安全、舒適的交通運(yùn)輸體系帶來的便利。

3.智能信號(hào)控制

交通信號(hào)控制系統(tǒng)是維護(hù)城市交通秩序的重要系統(tǒng)，大多安裝在路口和指定位置。某市現(xiàn)有丁字路口、十字路口、五星路口等約一千個(gè)。已按裝紅綠燈的路口有八百多個(gè)。但由于目前信號(hào)燈切換時(shí)間固定不變。使道路利用率和運(yùn)輸效率降低。如模范馬路與中山北路交叉路口紅綠燈啟亮?xí)r間為50秒，于是出現(xiàn)了非高峰時(shí)間南北向綠燈啟亮后28—30秒無車流，而東西向已停泊60多輛，長(zhǎng)度約80米。有時(shí)則相反。但在車行高峰時(shí)，100多輛車的正常流通在42至46秒。還有部分車輛在50秒后到路口被滯留。建設(shè)以區(qū)域或路段聯(lián)網(wǎng)的智能信號(hào)燈控制系統(tǒng)根據(jù)道路車流量變化調(diào)節(jié)紅綠燈切換時(shí)間。形成區(qū)域，路段的綠波帶，加快市內(nèi)車輛的流速、減緩車堵現(xiàn)象。

4.應(yīng)對(duì)突急事件

城市突急事件調(diào)度包括醫(yī)衛(wèi)急救、火災(zāi)、地震、泥石流、山體滑坡、爆炸、有害氣體、液體泄漏、罪犯逃跑等。一旦突急事件發(fā)生，就要借助交通系統(tǒng)的支持控制事態(tài)發(fā)展、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定。因此，通過對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理，智能交通云對(duì)于建設(shè)應(yīng)急交通系統(tǒng)也是不可缺少的。

通過把110、119、120合在一起，一旦有群眾報(bào)警，聯(lián)合臺(tái)就可根據(jù)報(bào)警內(nèi)容協(xié)調(diào)各相關(guān)部門統(tǒng)一指揮出警處理，在智能交通平臺(tái)可提供應(yīng)急聯(lián)動(dòng)，快速反應(yīng)的服務(wù)效率，市智能交通平臺(tái)根據(jù)事發(fā)地點(diǎn)提供綠波帶，使報(bào)警、出警更加迅速、準(zhǔn)確、高效，減少突發(fā)事件帶來的損失，更好地為政府和社會(huì)服務(wù)

5.車輛運(yùn)營(yíng)調(diào)度

通過對(duì)各個(gè)區(qū)域監(jiān)控的運(yùn)處理，智能分析該區(qū)域的交通情況。汽車司機(jī)通過GPS或其他移動(dòng)終端可以對(duì)各條線路的交通情況進(jìn)行預(yù)先了解，節(jié)省不必要的時(shí)間，舒緩交通壓力、提高交通質(zhì)量。

解決機(jī)場(chǎng)、火車站等客流量密集區(qū)域的交通混亂現(xiàn)象。降低出租車司機(jī)的運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)市民可以通過移動(dòng)終端查詢線路和聯(lián)系出租車司機(jī)。從而解決出租車招客難，路人打車難的尷尬情形。

（三）智能交通云與智慧城市

未來的城市如何發(fā)展？如何加快經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，提升城市環(huán)境？如何在后危機(jī)時(shí)代順利實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型發(fā)展、創(chuàng)新發(fā)展、跨越發(fā)展？假如在某個(gè)路段，一輛車故障造成堵車，能否在幾分鐘內(nèi)，就將這輛故障車拖走？假如在另一個(gè)地方，一個(gè)病人突發(fā)疾病，能否在很短時(shí)間內(nèi)，就有救護(hù)車來將病人及時(shí)送往醫(yī)院？某市提出了建設(shè)“智慧城市”的構(gòu)想。

“智慧城市”是創(chuàng)新型城市的建設(shè)，是城市現(xiàn)代化的高級(jí)階段，說到底就是集中各方面智慧發(fā)展城市現(xiàn)代化。其中最重要的一條，就是要為城市管理和應(yīng)急提供“智慧系統(tǒng)”，對(duì)公共衛(wèi)生、交通故障、環(huán)境污染等事件能夠迅速作出反應(yīng)。某市打造智慧城市，可以先從智能交通入手，然后以此平臺(tái)為基礎(chǔ)，打造城市級(jí)現(xiàn)代化綜合管理平臺(tái)，讓整個(gè)城市逐步“智慧”起來。

（四）建設(shè)智能交通云的意義

1.智能交通系統(tǒng)通過通過云的處理，對(duì)傳統(tǒng)交通系統(tǒng)進(jìn)行變革。通過提升交通系統(tǒng)的信息化、智能化、集成化和網(wǎng)絡(luò)化，智能采集交通信息、流量、噪聲、路面、交通事故、天氣、溫度等，從而保障人、車、路與環(huán)境之間的相互交流，進(jìn)而提高交通系統(tǒng)的效率、機(jī)動(dòng)性、安全性、可達(dá)性、經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到保護(hù)環(huán)境、降低能耗的作用。

2.提高道路本身和地區(qū)路網(wǎng)的使用效率。

3.城市快速發(fā)展智能交通系統(tǒng)可以改善道路交通環(huán)境，增加道路交通系統(tǒng)容量。同時(shí)，還可以有效提高車輛的行車速度，減少車輛行車延誤，提高受控區(qū)域的道路服務(wù)水平，進(jìn)而提高地區(qū)路網(wǎng)的通行能力。

4.進(jìn)一步促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)，尤其是區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

5.交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的制約和推動(dòng)作用。

三、關(guān)鍵技術(shù)

（一）智能傳感與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

智能感知和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在交通中有很大的應(yīng)用前景?，F(xiàn)在可以采用射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)，為注冊(cè)的所有汽車安裝上“電子標(biāo)簽”，使高速運(yùn)行的車輛能夠“被感知”，相關(guān)數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)采集、整理和分析，有效解決車輛自動(dòng)識(shí)別、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)及流量精確預(yù)測(cè)等難題；在此基礎(chǔ)上，通過交通信號(hào)控制、出行誘導(dǎo)、公交信息服務(wù)等一系列交通管理及服務(wù)系統(tǒng)，引導(dǎo)交通流合理分布，實(shí)現(xiàn)城市交通的動(dòng)態(tài)組織管理，提高交通運(yùn)行效率，保障城市暢通有序。也就是說，以后汽車行駛在路上，系統(tǒng)都能直接感知到它，以形成數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)處理后再通過信號(hào)燈的控制等來引導(dǎo)路面交通。

（二）大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理云計(jì)算技術(shù)

面對(duì)前端采集到的海量數(shù)據(jù)，如何方能有效地存儲(chǔ)和處理成為了一件難事，因此一種能夠承載大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理的計(jì)算技術(shù)成為了關(guān)鍵因素。而利用云的分布式架構(gòu)，就可以將龐大的數(shù)據(jù)量分散到云中各節(jié)點(diǎn)之上，使得無論是讀寫速度，還是處理性能，都有著極大的提升，并且會(huì)隨著云的規(guī)模不斷擴(kuò)大而無限提升。用云計(jì)算的架構(gòu)來解決大數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和處理成為了必然趨勢(shì)。

四、典型應(yīng)用

（一）面向公眾的實(shí)時(shí)智能導(dǎo)航信息服務(wù)

實(shí)時(shí)智能導(dǎo)航信息服務(wù)平臺(tái)是將云計(jì)算資源和交通資源在集中共享的基礎(chǔ)上，建立起統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一組織、統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)配，使整個(gè)平臺(tái)得到優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)滿足各種交通需求的一體化智能交通物聯(lián)網(wǎng)。

平臺(tái)通過基于總線技術(shù)的數(shù)據(jù)交換平臺(tái)采集交通流、浮動(dòng)車、天氣等多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，獲得各種交通相關(guān)信息。經(jīng)由數(shù)據(jù)處理平臺(tái)基于多源異構(gòu)數(shù)據(jù)融合技術(shù)和GIS技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到實(shí)時(shí)交通狀態(tài)和歷史交通規(guī)律，通過多種信息發(fā)布媒體和渠道，為政府、企事業(yè)和個(gè)人提供多層次的交通信息服務(wù)。

該服務(wù)平臺(tái)根據(jù)服務(wù)類型及方式主要提供三種服務(wù)方式：請(qǐng)求、推送及消息訂閱方式。六大服務(wù)領(lǐng)域：定位導(dǎo)航、實(shí)時(shí)路況、資訊服務(wù)、媒體服務(wù)、話務(wù)服務(wù)、群體服務(wù)。

（二）城市交通智能調(diào)度與誘導(dǎo)系統(tǒng)

城市智能交通綜合指揮調(diào)度系統(tǒng)由中心系統(tǒng)暨集成管控指揮調(diào)度中心系統(tǒng)和交通路況采集分析處理子系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)發(fā)布子系統(tǒng)、交通事件檢測(cè)子系統(tǒng)、移動(dòng)目標(biāo)定位子系統(tǒng)、道路視頻監(jiān)控子系統(tǒng)和電子警察子系統(tǒng)等六個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。集成管控指揮調(diào)度中心系統(tǒng)完成中心平臺(tái)與各子系統(tǒng)間和子系統(tǒng)相互間的集成管控及中心的指揮調(diào)度管理功能；交通路況采集分析處理子系統(tǒng)以多種手段對(duì)道路交通狀況進(jìn)行采集分析處理；交通事件檢測(cè)子系統(tǒng)通過視頻檢測(cè)等方式動(dòng)態(tài)檢測(cè)道路交通的異常事件信息并自動(dòng)報(bào)警；交通誘導(dǎo)發(fā)布子系統(tǒng)自動(dòng)接收來自中心管控指揮調(diào)度平臺(tái)和相關(guān)子系統(tǒng)的各種道路擁堵和異常事件信息并對(duì)相關(guān)路況信息進(jìn)行多平臺(tái)誘導(dǎo)發(fā)布等；道路視頻監(jiān)控子系統(tǒng)可在中心管控平臺(tái)界面上實(shí)時(shí)操作監(jiān)控處理來自各類攝像機(jī)等外場(chǎng)視頻設(shè)備的圖像信息；電子警察子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各種交通違法行為的自動(dòng)檢測(cè)和處罰等。中心系統(tǒng)與各子系統(tǒng)互相協(xié)調(diào)，共同構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)交通管理從簡(jiǎn)單靜態(tài)管理到動(dòng)態(tài)智能管理的轉(zhuǎn)變。

交通誘導(dǎo)系統(tǒng)是智能交通系統(tǒng)（IntelligentTransportationSystem，ITS）的重要子系統(tǒng)之一。它是諸多高新技術(shù)（如地理信息系統(tǒng)、定位技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)、現(xiàn)代無線通信技術(shù)等）的集成，具有多種功能。利用它可幫助駕駛員迅速找到從當(dāng)前位置到達(dá)目的地的最佳行駛路線，協(xié)助出行者方便地進(jìn)入到原先沒有去過的地方，如果有實(shí)時(shí)交通信息的支撐，交通誘導(dǎo)系統(tǒng)能夠有效地引導(dǎo)車輛在路網(wǎng)中運(yùn)行，減少車輛在道路上的行駛時(shí)間，并最終實(shí)現(xiàn)交通量在整個(gè)路網(wǎng)中的均勻分配。

交通誘導(dǎo)系統(tǒng)自誕生以來，就受到了人們的普遍關(guān)注。許多發(fā)達(dá)國(guó)家如美國(guó)、德國(guó)、日本等將其列入國(guó)家研究計(jì)劃，投入廠大量的人力、物力和財(cái)力對(duì)其進(jìn)行研究、試驗(yàn)和開發(fā)。隨著相關(guān)技術(shù)的成熟和系統(tǒng)的實(shí)用化，交通誘導(dǎo)系統(tǒng)在未來交通管理中將扮演越來越重要的角色。

車輛誘導(dǎo)系統(tǒng)是交通綜合信息平臺(tái)的重要應(yīng)用模塊。系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)是：基于交通綜合信息平臺(tái)及各子平臺(tái)向城市居民提供出行路線引導(dǎo)服務(wù)，同時(shí)也向交通綜合信息平臺(tái)及有關(guān)部門提供實(shí)時(shí)道路交通數(shù)據(jù)，通過動(dòng)態(tài)交通信息的獲取及處理，引導(dǎo)駕駛員合理規(guī)避交通擁堵，以最佳路線到達(dá)目的地，從而達(dá)到充分利用城市路網(wǎng)能力，提高通行效率的目的。在研究深度上，不僅要解決系統(tǒng)開發(fā)初期的關(guān)鍵技術(shù)問題，而且要設(shè)計(jì)安裝運(yùn)行一批車載設(shè)備進(jìn)行示范實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)車輛誘導(dǎo)信息服務(wù)（包括對(duì)特殊車輛的定位和導(dǎo)航服務(wù)）。

國(guó)內(nèi)外交通誘導(dǎo)系統(tǒng)研發(fā)現(xiàn)狀交通誘導(dǎo)系統(tǒng)能有效地解決，城市交通擁擠、減少交通事故、降低空氣污染、提高運(yùn)輸效率，發(fā)達(dá)國(guó)家非常重視車裁定位導(dǎo)航系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用，現(xiàn)已形成了日、美、歐三足鼎立的局面。

1.日本的典型車輛導(dǎo)航系統(tǒng)日本的導(dǎo)航系統(tǒng)以豐田公司與日本警察省、郵政省、建設(shè)省共同開發(fā)的基于全球定位系統(tǒng)（GPS）和道路車輛信息通信系統(tǒng)（VICS）的導(dǎo)航系統(tǒng)為代表。VICS是日本東京一家具有半官半民性質(zhì)的交通信息處理、發(fā)布中心，它將警察部門和高速公路管理部門提供的交通堵塞、駕駛所需時(shí)間、交通事故、道路施工、車速及路線限制，以及停車場(chǎng)空位等信息編輯處理后及時(shí)傳輸給交通參與者，特別是在汽車導(dǎo)航車載機(jī)上以文字、圖形顯示。目前日本已有多家大公司研制出車載裝置，如松下公司生產(chǎn)的KX-GA3L已在日本多種類型的車輛上得到了應(yīng)用。

2.美國(guó)的典型車輛導(dǎo)航系統(tǒng)TRAVTEK是美國(guó)有代表性的城市交通誘導(dǎo)系統(tǒng)。它以實(shí)時(shí)路線引導(dǎo)和服務(wù)信息系統(tǒng)實(shí)用化為目的，由交通管理中心、信息與服務(wù)中心、裝有導(dǎo)航裝置的車輛組成。交通管理中心進(jìn)行道路交通信息的收集、管理與提供，同時(shí)還提供系統(tǒng)運(yùn)行所必需的信息；信息服務(wù)中心收集觀光設(shè)施、旅館、飯店等為對(duì)象的各種服務(wù)信息；車載導(dǎo)航裝置由車輛定位模塊、路線選擇模塊及接口模塊構(gòu)成，可顯示交通堵塞地段、事故及施工等信息的地圖，以及按駕駛員需要進(jìn)行的路線引導(dǎo)及提供服務(wù)的文字信息等。

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