智能交通与嵌入式系统

发布时间：2009-04-18 来源:www.cechina.cn

　　一、智能交通(ITS)系统
　　随着世界经济和我国经济的不断发展，交通运输越来越成为国民经济生活中的一个极其重要、不可缺少的因素，现代化的交通需要现代化的交通管理，为解决城市及国道主要路段和路口的交通拥挤和阻塞状况，减少事故、违章现象，建立现代化的交通指挥控制系统是非常必要的。从某种意义上来说，交通运输业及其管理方式是一个城市、一个地区甚至于一个国家经济水平的一个缩影。
　　智能交通系统(简称ITS：Intelligent Transportation System)是指将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子控制技术及计算机技术、网络技术等高新技术有效地运用于整个运输管理体系，使人、车、路密切配合、和谐统一的一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的综合运输管理系统。
　　现代化的城市包括现代化的管理，现代化的交通，现代化的生活水平，智能交通系统是实现现代化的交通的必然要求。
　　目前，我国交通运输业的规模居世界前列，但是我国智能交通系统的研究和应用尚处于起步阶段，与国外相比还有相当大的差距。
　　我国在智能交通管理系统的研究早在70年代末就已经开始，当时称为交通工程。根据国际上对智能交通系统发展的研究，可以认为交通工程是智能交通系统的初级阶段。80年代以来，我国在交通管理系统方面开展了一系列的科学研究和工程实践，在城市交通管理及高速公路监控系统、收费系统、安全保障系统等方面取得了多项科研成果，并开发了车辆检测器、可变情报板、监控地图等多种设备，制定了一些标准和规范，无疑这些工作就是我们今天进行的ITS研究和开发的基础。
　　90年代初，随着公路交通问题的不断出现，我国开始关注国际上智能交通系统的发展，并首先在城市道路交通管理方面开展了一系列的研究和实践：北京引进了国外的交通信息控制系统，用于市内交通管理；上海出租车行业建立了全行业的GPS调度中心，采用数码通信传输发送信息；深圳、上海、广州等地也开始研究智能交通管理系统的应用。
　　目前，我国智能交通管理系统的研发已全面展开，并取得了一定的成绩，部分研究成果已接近和赶上国外先进水平。但整体水平与国外发达国家仍有一定差距，而且功能也不够齐全。
　　未来十年是智能交通系统在全世界进入全面实施阶段，而我国的道路建设在这段时间正处于高速建设发展期。根据我国的《“十五”计划和2010年发展纲要》要求，到2010年，高速公路主干网将初步形成，道路运输的主枢纽建设也将得到较快的发展。
　　公路网建设的迅速发展和我国车辆总数的迅速增加，使我国ITS的研究、开发和应用刻不容缓。
　　同时，对于提高城市形象，促进城市的文明和发展也有着非常重要的意义。城市交通违章行为管理监控具有重大社会效益和经济效益，是现代交通管理的一个组成部分。监视中心系统，可以利用现有交通监视设备、统计各路口、各线路段交通流量、道路饱和流量、饱和度、能见度、堵车情况、超速违章、逆行违章、闯红灯违章等，实现实时调节路口红/ 绿信号灯时间比，提高道路利用率和交通事综合效率，具有实际的经济效益。 为现代化交通管理提供了先进的条件和良好的保证。
　　二、嵌入式系统
　　嵌入式系统是指由微处理器芯片实现的小型专门化的数字信号处理系统，主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”，这个器件不同于普通的模拟信号系统，其以软件运行的方式对数字信号进行灵活处理，具有智能化的特征，比较类似于微机，但又不依赖于微机软件操作系统，可以独立地完成一定的功能。
　　嵌入式系统可能对普通人来说还是一个比较陌生的名词，但事实上，它已深入到普通民众生活的各个角落，只不过人们没有去注意它而已。目前最常见的嵌入式系统就是手机。手机是一种通信工具，它接收人的语音信号，将其转化为数字信号，并通过编码打包的形式通过基站传送到对方的手机上，对方的手机对此数字信息进行解包，还原为模拟信号由喇叭输出，实现了语音的传输。在这一传输过程中，将数字信号根据一定格式进行打包传送就是由数字信号处理芯片完成的，该芯片与手机主板上的外围电路合起来就是一套嵌入式系统。常见的嵌入式系统或者说产品还包括PDA、掌上电脑、手机、信息家电（网络冰箱、机顶盒）等。
　　对于目前发展迅速的手持信息产品来说，其最关键的核心技术就是嵌入式操作系统。嵌入式操作系统可以广泛应用于嵌入式设备。目前，国外商品化的嵌入式实时操作系统，已进入我国市场的有WindRiver、Microsoft、QNX和Nuclear等产品。后PC时代的到来，使得人们开始越来越多地接触到一个新的概念—嵌入式产品。像手机、PDA、掌上电脑均属于手持的嵌入式产品，VCD机、机顶盒等也属于嵌入式产品，而像车载GPS系统、数控机床、网络冰箱等同样都采用嵌入式系统。嵌入式软件是数字化产品的核心，如果说PC的发展带动了整个桌面软件的发展，那么数字化产品的广泛普及必将为嵌入式软件产业的蓬勃发展提供无穷的推动力。
　　三、ITS与嵌入式系统
　　从表面上看，智能交通系统与嵌入式系统产品似乎没有什么必然的联系，但由于智能交通系统对产品的要求与嵌入式系统产品的各种优势可以非常好地吻合，对于嵌入式一体化的智能化产品在智能交通领域内的应用已得到越来越多的人的认同和看好。
　　嵌入式产品与智能交通系统具有以下一些“默契”：
　　工作稳定性好
　　由于嵌入式产品都是基于嵌入式操作系统的，而不依赖于我们所常见的微机操作系统(Windows和DOS等)，一般均采用单任务的、稳定性非常好的专用嵌入式操作系统或Linux操作系统，在追求其短小精悍的同时，非常重视其工作的稳定性。同时，嵌入式系统产品一般都带有防死机复位功能，在系统出现死机时可自动复位，重新启动运行。因此，稳定性是嵌入式产品的一大特点，这种特点非常适合于智能交通系统应用中。在智能交通的各类管理系统中，一般都要求系统能够在无人值守的状态下24小时不间断的运行，对产品工作的稳定性要求很高，更不允许出现死机的现象，嵌入式产品的工作稳定特性正好可以适应其在这方面的严格的要求。
　　环境适应能力强
　　嵌入式系统一般都是一体化形式设计的，在结构设计、功能模块设计中都充分考虑了对环境的适应能力，结构简单、元器件数量少、封闭式设计都使其比微机甚至于高档工控机的环境适应能力强得多。这一特性在智能交通管理系统中也可以得到充分的发挥。智能交通管理系统中使用的绝大部分设备都运行在室外，甚至于野外环境中，必须考虑到设备在冬季严寒、夏季酷热、南方潮湿、西北尘沙等恶劣气候和环境下能否保证正常稳定地工作，环境适应能力强将是智能交通系统设备选型工作中首先必须考虑的重要因素之一。而这与正是嵌入式一体化产品的特点之一。
　　设备独立性好
　　嵌入式产品处理的是数字信号，可以毫无困难地与微机控制系统实现数据通讯，而且由于往往设计为一体化的形式，从外观和功能上都相当于一个“可独立工作的‘器件’”，独立地完成某个环节的功能，与外界的数据交换仅仅通过数据传输协议进行，因此设备独立性、可更换性、通用性都非常好，可灵活装配、更换、升级。各地智能交通系统发展状况不一，有些地区发展较快，或者在新的道路上建造新的交通管理系统，有些地区发展较慢，只能尽可能地利用已有设备或系统，争取花费最小的代价对原有的系统进行功能升级或模块添加，对嵌入式一体化产品来说，其设备的独立性使其可以很灵活地嵌入到各类管理系统中，作为其中的一个功能模块，对新系统来说大大减少了整个系统的藕合性，降低了其复杂性和故障发生概率，提高了系统的稳定性和易维护性，对旧系统改造和升级中，可以尽可能地利用原有系统或设备，添加或升级其中某一个功能模块，对整个系统也只需很小的改动(如接口部分等)，从整体上大大节约了投资，增加了系统效益。
　　由于这种“默契”，已有越来越多的用户和专业人士看好智能交通领域的嵌入式一体化产品的应用前景，也有了不少厂家进行了这方面产品的研究和开发，目前已经有多种多样的嵌入式结构产品成功使用在智能交通管理系统中，例如航天金卡，测速雷达(返回数字式速度值)，用于违章抓拍的数码相机等等。
　　值得一提的是有不少高科技含量的尖端技术也以嵌入式一体化产品的形式进入了智能交通系统领域，汉王科技的“汉王眼”车牌辨识仪就是其中具有代表性的一款产品，从技术含量上来说，
　　这一产品包含自动抓拍、智能光圈调节、自动温控、光学字符识别等多项具有相当难度的技术难题，而其采用嵌入式一体化结构设计方式更是在国内车牌识别产品厂家中的第一个吃螃蟹者，建立在汉王公司具有领先水平的光学字符识别核心技术的基础上，该产品具有比较好的性能，已在广东某高速公路收费系统中得到了成功应用。
　　随着我国智能交通技术的进一步发展，将对各类交通管理系统设备提出越来越高的要求，其技术含量也将越来越高，由于其应用领域、使用环境、系统要求的特殊性，嵌入式一体化产品将在智能交通领域得到越来越广泛的应用，我国嵌入式产品的研究和开发技术也将随着这种需求而得到更快的发展。