基于物联网的智能交通系统毕业论文:物联网毕业论文选题

基于物联网的智能交通系统毕业论文

基于物联网的智能交通系统

解决方案

目 录

1 物联网基本知识

1.1 概述 5

5

6

6

7 5 1.1.1 定义 1.1.2 用途 1.1.3 应用 1.2

1.3 背景 国内外现状 9

1.3.1 国外现状 9

1.3.2 国内现状 11

1.3.3 现状分析 13

1.4 发展阶段 14

15 2 基于物联网的智能交通系统的必要性

2.1 提高交通智能化管理的需要 15

2.2 提高交通指挥调度水平的需要 16

2.3 提高行车安全和舒适度的需要 16

2.4 拓展智能交通信息服务的需要 17

3 基于物联网的智能交通系统架构 18

3.1 层次架构 18

3.2 关键技术 19

3.3 发展趋势 19

4 基于物联网的智能交通系统应用 21

4.1 应用模式 21

4.2 应用流程 21

4.3 应用领域 22

5 基于物联网的智能交通系统运行环境

5.1 运营平台 24

5.2 网络环境 24

5.3 软件环境 25

5.4 硬件环境 25 24

6 基于物联网的智能交通系统解决方案 29

6.1 快速公交信号优先系统 29

6.1.1 系统构成 29

6.1.2 系统功能 30

6.2 交通拥堵收费系统 30

6.2.1 系统构成 30

6.2.2 系统功能 31

6.3 实时动态交通信息服务 32

6.3.1 系统构成 33

6.3.2 系统功能 33

6.4 交通智能引导系统 34

6.4.1 系统构成 35

6.4.2 系统功能 35

6.5 车辆统一监管和服务平台 37

6.5.1 系统构成 38

6.5.2 系统功能 38

6.6 车辆及驾驶员IC 卡电子证件

6.6.1 系统构成 43

6.6.2 系统功能 44

7 安全系统 47

物联网基本知识

概述 43

定义

物联网(The Internet of things) 的定义是:通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球卫星导航系统(GNSS)、激光扫描器等信息传感设备, 按约定的协议, 把任何物品与互联网连接起来, 进行信息交换和通讯, 以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网的概念是在1999年提出的。物联网就是“物物相连的互联网”。这有两层意思:第一, 物联网的核心和基础仍然是互联网, 是在互联网基础上的延伸和扩展的网络; 第二, 其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间, 进行信息交换和通讯。

RFID是射频识别(Radio Frequency Identification)技术英文缩写, 是1990年代开始兴起的一种自动识别技术, 是目前比较先进的一种非接触识别技术。以简单RFID 系统为基础, 结合已有的网络技术、数据库技术、中间件技术等, 构筑一个由大量联网的阅读器和无数移动的标签组成的, 比Internet 更为庞大的物联网成为RFID 技术发展的趋势。物联网中,RFID 标签中存储着规范而具有互用性的信息, 通过无线数据通信网络把它们自动采集到中央信息系统, 实现物品商品的识别, 进而通过开放性的计算机网络实现信息交换和共享, 实现对物品的“透明”管理。

GNSS是全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System)的英文缩写, 包括美国的全球定位系统GPS 、俄罗斯的格洛纳斯系统GLONASS 、中国的北斗卫星定位系统Compass 、欧盟的伽利略系统Galileo 等。GPS 系统是最早的GNSS 系统,1970年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统, 提供实时、全天候和全球性的导航服务。物联网中, 车辆、人员或设施都能装

上用于定位和导航的GNSS 终端, 并利用移动通信网络实现信息快速及时传输, 提交给信息中心, 实现车辆、人员或设施的识别, 信息中心则根据确定的算法对车辆、人员或设施进行监控、调度等“透明”管理。

用途

物联网用途广泛, 遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康、花卉栽培、水系监测、食品溯源、敌情侦查和情报搜集等多个领域。

物联网把新一代IT 技术充分运用在各行各业之中, 具体地说, 就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中, 然后将“物联网”与现有的互联网整合起来, 实现人类社会与物理系统的整合, 在这个整合的网络当中, 存在能力超级强大的中心计算机群, 能够对整合网络内的人员、机器、设备和基础设施实施实时的管理和控制, 在此基础上, 人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活, 达到“智慧”状态, 提高资源利用率和生产力水平, 改善人与自然间的关系。

应用

物联网的开展具有规模性、广泛参与性、管理性、技术性、物的属性等等特征, 一般来讲, 物联网的开展步骤主要如下:

对物体属性进行标识, 属性包括静态和动态的属性, 静态属性可以直接存储在RFID 电子标签或GNSS 终端中, 动态属性需要先由RFID 传感器或GNSS 终端实时探测;

需要识别设备完成对物体属性的读取, 并将信息转换为适合网络传输的数据格式;

将物体的信息通过网络传输到信息处理中心(处理中心可以是分布式或集中式), 由处理中心完成物体通信的相关计算。

背景

1999年, 在美国召开的移动计算和网络国际会议提出了, “传感网是下一个世纪人类面临的又一个发展机遇”。同年, 中国科学院启动传感网的研究, 并取得一些科研成果, 建立一些适用的传感网。2003年, 美国《技术评论》提出传感网将是未来改变人们生活的十大技术之首。

2005年11月17日, 在突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上, 国际电信联盟(ITU)发布《ITU 互联网报告2005:物联网》, 正式提出了“物联网”的概念, 报告指出, 无所不在的“物联网”通信时代即将来临, 世界上所有的物体都可通过互联网主动进行交换, 射频识别技术(RFID)、传感器技术、纳米技术、智能嵌入技术将广泛应用。根据ITU 的描述, 物联网时代, 通过在物品上嵌入短距离移动收发器, 人类在信息与通信世界里将获得新的沟通维度, 从任何时间任何地点的人与人之间的沟通连接扩展到人与物、物与物之间的沟通连接。

2008年11月, 在北京大学举行的第二届中国移动政务研讨会“知识社会与创新2.0”上, 专家们提出移动技术、物联网技术的发展带动了经济社会形态、创新形态的变革, 推动了面向知识社会的以用户体验为核心的下一代创新(创新2.0) 形态的形成, 创新与发展更加关注用户、注重以人为本。

2009年1月28日, 美国总统奥巴马与美国工商业领袖举行“圆桌会议”,IBM 首席执行官彭明盛首次提出“智慧地球”概念, 建议新政府投资新一代的智慧型基础设施。2009年2月24日在2009年IBM 论坛上,IBM 大中华区首席执行官钱大群公布“智慧的地球”的最新策略。IBM 认为,IT 产业下一阶段的任

务是把新一代IT 技术充分运用在各行各业之中, 即将感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中, 并且普遍连接, 形成物联网。IBM 的“智慧地球”策略掀起“互联网”浪潮之后的又一次科技革命。

2009年8月7日, 温家宝总理在无锡提出“感知中国”的理念, 国务院将物联网列入战略性新兴产业之一。11月, 温总理在科技持续发展的重要讲话中, 提出要着力传感网、物联网关键技术, 及早部署后IT 时代的关键技术研发, 使信皂. 网络产业成为推动产业升级、迈向信息社会的发动机。2009年11月12日, 中国移动与无锡市人民政府就" 共同推进TD-SCDMA 与物联网融合" 签署战略合作协议, 中国移动将在无锡成立中国移动物联网研究院, 重点开展TD-SCDMA 与物联网融合的技术研究与应用开发;2009年11月23日, 中国电信物联网技术重点实验室、中国电信物联网应用和推广中心在江苏无锡成立;2009年l1月24日, 中国联通集团和无锡市政府签署物联网合作协议, 双方共同加强基础网络设施建设、传感网络技术标准研究、传感器技术研究与产业化推动; 加强传感网络与现有公众运营网络结合的标准及应用研究与开发。2009年l1月12日, 江苏省政府、中科院与无锡市政府签署协议, 共建中国物联网研究发展中心;2009年l1月23日, 北京邮电大学和无锡市政府签署协议, 在无锡市组建北邮感知技术与产业研究院; 随后, 东南大学传感器网络技术研究中心、南理工无锡传感网应用开发中心、清华无锡智能传感网研究中心陆续在无锡成立。

2010年3月2日, 上海物联网中心在上海嘉定揭牌, 上海市政府希望以此打造国内最具竞争力、具有国际影响的物联网技术研发基地, 形成规模, 应用示范, 推动物联网及其相关产品和服务的产业化。

北京市政府在2009年底和2010年初多次召集在京的科技界和企业代表共谋物联网的产业发展大计, 初步确定了政府积极引导, 在2010-2012年每年实施一批示范项目, 用三到五年的时间, 使北京市物联网产业规划基本成型, 产业链和产业群初步形成。第一批试点示范项目已经启动, 目前正在征集1批的示范试点工作。

研究机构预计10年内物联网可大规模普及, 发展为上万亿元规模的高科技市场。物联网产业链分为标识、感知、处理和信息传送四个环节, 每个环节关键技术分别为RFID 、传感器、智能芯片和电信运营商的无线传输网络。未来物联网发展将经历四个阶段,2010年之前RFID 被广泛应用于物流、零售和制药领域,2010~2015年物体互联,2015~2020年物体进入半智能化,2020年之后物体进入全智能化。

国内外现状

国外现状

物联网在国外被视为“危机时代的救世主”, 在当前的经济危机尚未完全消退的时期, 许多发达国家将发展物联网视为新的经济增长点。物联网的概念虽然仅是最近几年才趋向成熟, 但物联网相关产业在当前的技术、经济环境的助推下, 在短短的几年内已成星火燎原之势。

美国

美国很多大学在物联网方面已开展大量工作, 如加州大学洛杉矶分校的嵌入式网络感知中心实验室、无线集成网络传感器实验室、网络嵌入系统实验室等。另外, 麻省理工学院从事着极低功耗的物联网方面的研究; 奥本大学也从事了大量关于自组织物联网方面的研究, 并完成了一些实验系统的研制; 宾汉顿大学

计算机系统研究实验室在移动自组织网络协议、物联网的应用层设计等方面做了很多研究工作; 俄亥俄州立克利夫兰大学的移动计算实验室在基于IP 的移动网络和自组织网络方面结合物联网技术进行了研究。

除了高校和科研院所之外, 各大知名企业先后参与开展物联网的研究。克尔斯博公司是国际上率先进行物联网研究的先驱之一, 为全球超过2000所高校以及上千家大型公司提供无线传感器解决方案;Crossbow 公司与软件巨头微软、传感器设备巨头霍尼韦尔、硬件设备制造商英特尔、网络设备制造巨头、著名高校加州大学伯克利分校等都建立了合作关系。

2009年,IBM 与美国智库机构向奥巴马政府提出通过信息通信技术(ICT)投资可在短期内创造就业机会, 美国政府只要新增300亿美元的ICT 投资(包括智能电网、智能医疗、宽带网络三个领域), 鼓励物联网技术发展政策主要体现在推动能源、宽带与医疗三大领域开展物联网技术应用。2009年, 美国振兴经济法案就包括ICT 相关内容。

欧盟

2009年, 欧盟制定《欧盟物联网行动计划》, 以确保欧洲在建构物联网的过程中起主导作用, 计划包括14项内容:管理、隐私及数据保护、“芯片沉默”的权利、潜在危险、关键资源、标准化、研究、公私合作、创新、管理机制、国际对话、环境问题、统计数据和进展监督等。该行动方案, 描绘了物联网技术应用的前景, 并提出要加强欧盟政府对物联网的管理, 其行动方案提出的政策建议主要包括:

加强物联网管理;

完善隐私和个人数据保护;

提高物联网的可信度、接受度、安全性。

2009年10月, 欧盟发布物联网战略, 提出要让欧洲在基于互联网的智能基础设施发展上领先全球, 除了通过ICT 研发计划投资4亿欧元, 启动90多个研发项目提高网络智能化水平外, 欧盟还将于2011年~2013年间每年新增2亿欧元进一步加强研发力度, 同时拿出3亿欧元专款, 支持物联网相关公私合作短期项目建设。

日本

自20世纪90年代中期以来, 日本政府相继制定了e-Japan 、u-Japan 、i-Japan 等多项国家信息技术发展战略, 其中u-Japan 、i-Japan 战略与物联网概念有许多共同之处。

2004年, 日本提出2006至2010年间IT 发展任务??u-Japan 战略, 计划实现所有人与人、物与物、人与物之间的连接(即4U,Ubiquitous 、Universal 、User-oriented 、Unique), 希望在2010年将日本建设成一个“实现随时、随地、任何物体、任何人均可连接的泛在网络社会”。

2008年, 日本提出u-Japan 政策的重心, 通过ICT 的有效应用, 实现产业变革, 推动新应用的发展; 通过ICT 以电子方式联系人与地区社会, 促进地方经济发展; 有效应用ICT 达到生活方式变革, 实现无所不在的网络社会环境。

2009年7月, 日本颁布“i-Japan ”战略, 为了让数字信息技术融入每一个角落, 聚焦在三大公共事业:电子化政府治理、医疗健康信息服务、教育与人才培育。提出到2015年, 透过数位技术达到“新的行政改革”, 使行政流程简化、效率化、标准化、透明化, 同时推动电子病历、远程医疗、远程教育等应用的发展。