维普资讯 http://www.cqvip.com Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｅｃｏｎｏｍｙ ｉｎ Ａｒｅａｓ ｏｆ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ 交通科技与经济 ２００８年第４期（总第４８期） 我国智能交通系统（ＩＴＳ）体系框架开发的关键技术 元海英 ，刘福海 ，张可。 （１．北京奥科瑞检测技术开发有限公司，北京１００１７６；２．国家智能交通系ｇＬ＝ｒ－￣技术研究中心，北京１０００８８） 摘要：介绍了我国ＩＴＳ体系框架开发的研究背景、概念、内容；明确提出了ＩＴＳ体系框架的研究方法及开发思路， 并对ＩＴＳ体系框架的开发过程以图表形式作了详细说明，旨在全面了解我国ＩＴＳ的开发研究；最后指出ＩＴＳ技术的 实施是解决当前交通问题的主要方式。 关键词：ＩＴＳ；体系框架；开发；关键技术 中图分类号：Ｕ４９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—５６９６（２００８｝０４—００８８—０３ Ｔｈｅ Ｋｅｙ Ｓｋｉｌｌ ｏｆ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＩＴＳ）Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ＹＵＡＮ Ｈａｉ—ｙｉｎｇ ，ＬＩＵ Ｆｕ—ｈａｉ ，ＺＨＡＮＧ Ｋｅ （Ｂｅｉｊｉｎｇ Ａｏｋｅｒｃｃｉ Ｔｅｓｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｉ ｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１７６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ＩＴＳ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＩＴＳ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ Ｓｕｐｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｓ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｐｒｏ— ｊｅｃｔ ｉｎ Ｃｈｉｎａ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｐｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｔｈｅ ｒｅ— ｓｅａｒｃｈ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｉｔｕｒｅ ｔｈｏｕｇｈｔｗａｙ ｏｆ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＩＴＳ）Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｉｎ Ｃｈｉｎａ；ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｅｘｐｌｏｉｔｕｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＩＴＳ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｉｓ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ ａｎｄ ｃｏｎｔｉｎｕｅｄ ｕｌｔｅｒｉｏｒｌｙ ｉｎ ｃｈａｒｔ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ＩＴＳ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ；ｌａｓｔｌｙ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ ａｎｄ ａｃｔｕａｌｉｚｉｎｇ ＩＴＳ ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｉｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｓｏｌｖｉｎｇ ｔｒａｆｆｉｃ ｐｒｏｂｌｅｍ ａｔ ｐｒｅｓｅｎｔ ｉｎ Ｃｈｉｎａ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ（ＩＴＳ）；ｓｙｓｔｅｍ；ｄｅｖｅｌｏｐ；ｋｅｙ ｓｋｉｌｌ 面对日益突出的交通拥堵、事故频发、能源短缺、环境恶 架（第一版）”，在“十五”期间设立“智能交通系统关键技术 开发和示范工程”重大专项课题——《智能交通系统体系框 化等一系列交通相关问题，从需求管理、系统管理等各个方 面寻找交通问题的解决办法。２Ｏ世纪９Ｏ年代初，伴随着通 信、计算机等技术的迅速发展，在交通管理、交通信息、电子 收费等领域应运而生了各种利用新技术开发的智能交通系 统（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ，ＩＴＳ）。 架及支持系统开发和技术跟踪》，对ＩＴＳ体系框架进行修订 和深入研究。本文即是在国内外对ＩＴＳ规划需求迫切的情 况下，展开对ＩＴＳ体系框架进行开发研究的。 国外ＩＴＳ的发展经历了各系统单独开发应用、相互协调 整合的阶段。先后有美国，欧盟、日本、澳大利亚等针对ＩＴＳ １ ＩＴＳ体系框架的概念 ＩＴＳ体系框架是对ＩＴＳ这一复杂大系统的整体描述。 通过ＩＴＳ体系框架解释ＩＴＳ中所包含的各个功能域及其子 功能域之间的逻辑、物理构成及相互关系。 体系框架进行了研究，描绘了ＩＴＳ在各国的发展蓝图，使 ＩＴＳ的目标明确，获得了稳步发展。 我国在２Ｏ世纪９Ｏ年代开展相关研究。经过努力，较大 从开发流程的角度来说，ＩＴＳ体系框架开发主要包括 ３部分：用户服务、逻辑框架、物理框架。从本质上来讲， 城市已逐步建设了自己的ＩＴＳ，在缓解交通问题方面，取得 了一定的成果。但随着技术的进步、系统建设的增加，各系 统间传输、通讯、兼容、扩展的需求凸现，缺乏整体协调规划 的弊端出现：各系统间彼此独立，信息得不到共享，满足不了 信息化社会的发展需要。面对ＩＴＳ各系统急需协调规划的 问题，我国在“九五”期间推出了“中国智能运输系统体系框 这３部分内容是从不同角度对ＩＴＳ进行解释的过程，即用 户服务是从用户的角度对ＩＴＳ能提供的服务内容进行描 述，逻辑框架则是从系统如何实现ＩＴＳ服务的角度进行 分析，给出ＩＴＳ应具有的功能及功能间数据流关系，物理 框架则是把ＩＴＳ逻辑功能落实到现实实体，如车载设备、 道路设施、管理中心等设备或组织。通过这３部分的顺 收稿日期：２００８—０３—０２ 基金项目：国家“十五”科技攻关计划项目（２００２ＢＡ４０４Ａ２６） 作者简介：元海英（１９７８￣），女，工程师，硕士，研究方向：交通规划和 智能交通． 序分析，使得ＩＴＳ体系框架既充分考虑了用户需求，具有 严密的逻辑分析，又与现实世界紧密联系，具有贴合实 际、逻辑清晰、便于操作的特点。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第４期 元海英，等：我国智能交通系统（ＩＴＳ）体系框架开发的关键技术 ・８９・ ２ ＩＴＳ体系框架的研究方法 作在数据上的一系列过程或函数的集合，而看成是相互协作 而又彼此独立的对象集合。 ２．１两种研究方法的概念 与面向对象分析方法相比，面向过程分析方法更符合人 面向对象分析方法是一种新的思维方法，其出发点和基 们对事物逻辑思考的过程。它按照从上到下的顺序对事物 本原则是尽可能模拟人类习惯的思维方式，使开发软件的方 进行功能分解。 法与过程尽可能接近人类认识世界解决问题的方法和过程， ２．２两种方法对比 也就是使描述问题的问题空间（也称为问题域）与现实解法 面向过程方法和面向对象方法在ＩＴＳ体系框架构建中 的解空间（也称为求解域）在结构上尽可能一致。因此，以面 的特点如表１所示。 向对象方法为指导下的系统分析，不是把系统组成看作是工 表ｌ 面向过程与面向对象的研究方法对比 ２．３ ＩＴＳ体系框架研究方法的选择 １）界定ＩＴＳ系统边界，以终端不分配功能为原则。 总体上来说，两种方法本质上是一致的，核心都是对系 ２）考虑Ｉ本功能域的用户主体，以从用户的角度提出需 统功能进行详尽的描述，但由于两种方法主要是在思维方式 求。针对用户需求进行归类，制定出服务领域。 上存在差异，使得不同方法所得到的ＩＴＳ体系框架是从不同 ３）用户服务到逻辑功能转化。从系统如何实现服务的 的角度对系统的描述，具有不同的特点。针对我国已有的 角度，针对交通信息服务领域中的各子服务进行功能分析。 ＩＴＳ体系框架开发基础等情况，选择了以面向过程方法为指 ４）整合逻辑功能层次表。按照上述步骤，分别对上述子 导。 服务进行功能分析，整合后得到交通基础设施管理逻辑功能 ３ ＩＴＳ体系框架的开发思路 层次表。 ５）按照逻辑框架构建步骤，在整合逻辑功能的过程中， ＩＴＳ作为一个复杂大系统，在对其进行解析构架的过程 对合并而成的逻辑功能进行标记。顺序绘制过程级数据流 中需要采用一定的步骤、一定的理论支撑，保证其内容完整、 图、功能级数据流图。 逻辑清晰。美国、欧盟、日本、澳大利亚等先后进行了各自 ＩＴＳ体系框架开发，尽管各国ＩＴＳ体系框架内容因其国家自 ６）逻辑框架到物理框架的转化。从实现地点、功能近 身特点而有所差异，但在开发过程中都遵循了美国开发ＩＴＳ 似、便于集成等方面进行考虑，依靠定性分析的方法进行物 体系框架的路线：用户服务一逻辑框架一物理框架。 理系统模块化。得到交通基础设施管理物理元素层次。 ＩＴＳ体系框架的构建需要按照特定的路线来进行，这与 ７）以逻辑框架流和物理框架层次表为基础，对物理框架 软件工程中对大型系统的开发、管理有相同之处。冈此，在 流进行组合，并绘制框架流图。针对物理框架流需要给出其 开发ＩＴＳ体系框架的过程中，借鉴了软件工程中系统开发思 属性，具体包括：包含的数据流、数据内容、可能的通信方式、 路，并已取得良好效果。 已有的标准、标准需求等。 通常的软件开发大致包括：问题定义、需求分析、概要设 ８）应用系统分析。交通基础设施管理所涉及的应用系 计（又称初步设计、逻辑设计、高层设计或总体设计）、维护 统有：高等级公路综合信息管理平台、高速公路监控调度系 （新增需求、方案调整）４个过程。ＩＴＳ体系框架开发与其相 统、高速公路运营管理系统、路政管理系统、养护管理系统。 比，分别实现了：用户服务与问题定义相对应；逻辑框架与需 应用系统框架流即各应用系统所包含的系统模块间及系统 求分析相对应；物理框架与概要设计相对应；框架修订完善 模块与终端间的框架流。 与软件维护相对应；确保ＩＴＳ框架体系逻辑清晰，便于操作。 ９）对ＩＴＳ建设所需社会环境、机构组织等进行研究。 ３．１开发步骤说明 至此，ＩＴＳ体系框架的构建初步完成。当新增、修改用 ＩＴＳ体系框架开发步骤为： 户服务时，可进行体系框架的完善。 维普资讯 http://www.cqvip.com ・９Ｏ・ 交通科技与经济 第１Ｏ卷 ３．２开发步骤图示 ＩＴＳ体系框架开发过程主要分为三大部分：用户服务、 逻辑框架、物理框架，如图１所示。 逻辑框架 用户服务转化逻辑 框架：针对各服务 进行功能分解，得 到初步的逻辑功能 元素和初步的逻辑 物理框架 ＩＴＳ物理框架分为中心、外 场、车辆、出行者相关设施 四大部分 逻辑框架转化物是框架；对 逻辑元素进行物理定位，然 用户服务 定义用户主 确 ＩＴＳ 边 界 休、服务主 数据流 对初步的逻辑功能 元素进行提取抽象， 得到逻辑层次表 后构建系统模块 定 卜、 体 对用户需求 归类分析得 对系统模块进行分类，得到 物理层次表 从逻辑数据流对应得到物理 框架流并绘制框架流图 ，到用户服务 层次表 标记合并得到的逻 辑元素 整理逻辑数据流， 并绘制数据流图 参考ＯＳＩ七层模型，对通信 层进行分析 设计应用系统 对就用系统进行框架流等分 析 、 对ＩＴＳ体制等进行分析 图１ ＩＴＳ体系框架开发步骤示意图 １）用户服务。用户服务是ＩＴＳ体系框架的基础，要求其 内容全面、反应用户需求。需要强调的是：在用户服务部分， 以服务内容的“全”为基本原则，其分类形式并不影响ＩＴＳ体 的开发和应用将有效缓解困扰已久的交通问题，使交通运输 达到了人一车一路综合协调的新境界。而ＩＴＳ体系框架作 为智能交通系统实现的载体，对其开发和研究就显得至关重 要。 系框架的构建。 ２）逻辑框架。逻辑框架是对较为复杂的系统而言建立 的，当系统不是很复杂时，可以从用户服务直接对应到物理 系统，但当系统较为复杂时，为了能把握全局，先进行逻辑功 能分解，再组合成物理系统。需要明确逻辑框架包含逻辑功 通过对我国ＩＴＳ体系框架开发的介绍，使人们明确庞大 的ＩＴＳ系统内部各系统问的联系（包括数据联系、通信联系 等内容），以及具体事件的实现方式，为智能交通系统的规划 和实施提供理论和技术上的支持，进而指导地方ＩＴＳ体系的 建设和应用。 参考文献 ［１］杨佩昆．智能交通运输系统体系结构ＥＭ］．上海：同济大学出版 社，２００１． 能元素和逻辑数据流，其中逻辑功能元素分层次但不限定其 层数，可为功能域、功能、子功能（可多层）、过程等，根据需要 进行分解。需要强调，在利用面向过程开发指导方法进行体 系框架构建时，逻辑功能元素是对数据流进行处理操作的概 念，当上层逻辑功能元素不可再分，即数据流的处理可单独 由一个处理即可完成时，得到最底层的逻辑功能元素一过 程。 ［２］刘冬梅．智能交通系统（ＩＴＳ）体系框架开发方法研究ＥＤ］．北京： 北京工业大学硕士论文，２００４． ３）物理框架。物理框架直接为ＩＴＳ规划、ＩＴＳ项目建设 ［３］张海藩．软件工程［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００２． ［４］张可，齐彤岩，刘冬梅，等．中国智能交通系统（ＩＴＳ）体系框架研 究进展［Ｊ］．交通运输系统工程与信息，２００５，５（５）：５－ｕ． ［５］岳 航，杨荣杰．智能交通糕的发展及其共用信息平台的建设 口］．武汉理工大学学报：交通科学与工程版，２００５（４）：９０—９３． 提供指导，对逻辑功能元素进行物理实现的分析。根据ＩＴＳ 物理框架构建目的：落实ＩＴＳ各功能的实现实体。从实现地 点、通信等角度进行考虑，确定物理框架划分。 ４ 结束语 智能交通系统作为解决城市交通问题的先进技术。它 ［责任编辑：王欣］