智能交通系統：技術與應用 Intelligent Transport Systems: Technologies and Applications

前言
第一部分 智能交通系統
1 歐洲智能交通架構參考2
1.1 概述2
1.2 FRAME：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 研究項目和措施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
1.4 ITS架構設計經驗7
1.4.1 Cybercars-2：合作控制論運輸系統的架構設計8
1.4.2 MoveUs 雲基礎平台架構11
參考文獻13
2 美國ITS架構參考15
2.1 概述15
2.2 美國國家ITS架構15
2.3 美國國家ITS架構的起源16
2.4 美國國家ITS架構定義16
2.4.1 開發過程17
2.4.2 用戶服務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 對美國國家ITS發展的影響22
2.5.1 架構和標準管理22
2.5.2 ITS計劃23
2.5.3 ITS項目開發24
2.5.4 工具26
2.6 美國國家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信32
3.1 車載網絡的發展背景和歷史起源32
3.2 車載網絡的實現方法38
3.3 車載自組織網絡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 混合式車載網絡44
3.3.5 LTE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
4.2.2 RT-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
4.2.5 MS-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
4.3.2 RSU基礎設施窗口（IW）58
4.3.3 V-FTT協議概述60
4.3.4 同步OBU窗（SOW）63
4.4 V-FTT協議的詳細信息64
4.4.1 觸發信息尺寸64
4.4.2 同步OBU窗長（lSOW）65
4.4.3 V-FTT協議：IEEE 802.11p/WAVE/ITS G-566
4.5 結論68
參考文獻69
5 智能交通系統和車載網絡的網絡安全風險分析71
5.1 概述71
5.2 汽車網絡安全漏洞72
5.2.1 信息安全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 信息技術安全標準74
5.3.4 安全和信息安全綜合分析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 網絡安全風險管理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能交通系統（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 現場仿真工具和技術95
6.4 車內電磁場測量99
6.5 場分佈和天線的模擬放置優化102
6.6 佔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 廣播電台的天線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 天線的遠程信息處理117
7.3.1 車頂的遠程信息處理天線117
7.3.2 隱藏的遠程信息處理天線119
7.3.3 遠程信息處理天線的未來發展趨勢119
7.4 智能交通系統中的天線120
7.4.1 Car2Car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 智能天線123
7.5.1 用於無線廣播的智能天線123
7.5.2 全球衛星導航系統智能天線124
7.6 結論124
參考文獻125
第三部分ITS傳感器網絡和監視系統
8 基於物聯網的視覺傳感器網絡中支持ITS服務的中間件解決方案128
8.1 概述128
8.2 視覺傳感器網絡和物聯網協議130
8.2.1 視覺傳感器網絡130
8.2.2 物聯網132
8.3 基於物聯網的視覺傳感器網絡中的中間件架構134
8.3.1 RESTful網絡服務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間件137
8.4.1 案例場景、公開資源及其交互137
8.4.2 中間件的實現139
8.5 結論139
參考文獻140
9 城市環境下用於智能交通系統的智能攝像頭142
9.1 概述142
9.2 城市場景中的應用程序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 嵌入式節點的計算機視覺147
9.4 在智能交通系統的嵌入系統實施計算機視覺邏輯149
9.4.1 交通狀態和服務水平149
9.4.2 停車監控151
9.5 傳感器節點的原型153
9.5.1 視覺板154
9.5.2 網絡板155
9.5.3 傳感器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中的數據處理技術
10 通過模糊邏輯和遺傳算法預測擁堵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 遺傳算子166
10.3.3 染色體評估167
10.3.4 算法框架的機制和屬性167
10.4 數據集配置和簡化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
11 ADAS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 控制水平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 自適應照明控制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 地圖支持系統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 與先進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 先進車輛系統192
12.3.4 先進駕駛輔助系統193
12.3.5 車輛自動化水平分類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 事故數據記錄儀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
12.6.3 ECWVTA要求205
12.6.4 網絡安全問題205
12.7 結論206
致謝207
參考文獻207
第五部分 用戶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 運營平台228
13.5 結論231
參考文獻231
14 智能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 車載智能交通信息管理系統248
15.1 概述248
15.2 驗證框架249
15.3 HMI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用戶服務開發新方法268
16.1 概述268
16.1.1 多式聯運268
16.1.2 用戶出行服務270
16.2 出行規劃信息系統270
16.2.1 標准出行規劃服務270
16.2.2 運輸信息格式和標準273
16.2.3 信息傳送的新趨勢273
16.3 集成多模式交通的關聯開放數據276
16.3.1 相關工作276
16.3.2 多式聯運語義信息的管理與提供277
16.4 結論280
參考文獻281