導(dǎo)言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇交通的智能化，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

一、我國發(fā)展智能化交通的迫切性

1、城市交通情況惡化

我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展讓城市的發(fā)展進(jìn)程呈現(xiàn)出跨越式的改變,城市的道路建設(shè)由于規(guī)劃、施工等原因受到了一定程度的限制,這就導(dǎo)致我國的城市交通狀況呈現(xiàn)明顯的惡化趨勢。從道路的行車速度可以看出這種變化趨勢,十年前我國城市道路的行車速度是現(xiàn)在行車速度的兩倍,而且目前的行車速度還在以每年2m/h的速度減慢。以北京為例,上個世紀(jì)60年代的公交運(yùn)營速度為40km/h,而到了90年代起速度就降低到了10km/h。在高峰擁堵的時候甚至達(dá)到了0.5km/h?？梢娢覈鞘械缆方煌ǖ那闆r正逐年惡化。

2、交通管理難度大

在我國,由于經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展讓人們出行所能夠選擇的交通方式也隨之多樣化,公共交通、出租車、私家車、城市軌道交通等都成為了人們出行的選擇。出行的頻率和行距離也隨之增加,尤其是節(jié)假日的習(xí)慣性出行給更是給城市交通帶來了巨大的壓力。另外,私家車的數(shù)量激增也成為了交通管理難度增大的誘因,我國的私家車數(shù)量正在以每年近20%的速度遞增,這樣的速度是道路建設(shè)速度所不能企及的。最后,造成交通管理難度大的原因還有,我國的交通歷來都是混行交通,也就是機(jī)動車、非機(jī)動車、行人都同時出現(xiàn)在交通體系中,很難將其徹底的分離,常常出現(xiàn)管了車管不了人、管了人管不了車的情況。這無疑增加了道路交通的管理難度。

綜合這兩個方面的情況,可以看出我國的交通情況有著一個突出的矛盾就是城市道路建設(shè)和城市發(fā)展的矛盾,在這個矛盾下交通情況出現(xiàn)了管理上的困難。在不能完全道路配套的情況下,科學(xué)和智能化的管理就成為了交通管理的發(fā)展方向,也成為交通管理的迫切要求。也就是利用智能化的對交通中的車流、人流進(jìn)行合理的指揮,用疏導(dǎo)的方針來應(yīng)對激化的交通矛盾。

二、交通智能化的發(fā)展趨勢

1、交通智能化的系統(tǒng)性

道路交通的智能化趨勢首先是宏觀上的系統(tǒng)性整合,1)交通的系統(tǒng)性主要體現(xiàn)在對各個子系統(tǒng)的整合,從而達(dá)到整個系統(tǒng)的優(yōu)化。在這里主要強(qiáng)調(diào)的是整體,而不是對某個子系統(tǒng)的一味的增強(qiáng),而忽視其他系統(tǒng)的作用,既保證整個系統(tǒng)的各個系統(tǒng)之間達(dá)到和諧統(tǒng)一。另外,在發(fā)展整體的同時智能交通也注重對層次性的發(fā)展。也就是在發(fā)展整體的同時也要注重對子系統(tǒng)的完善,這種完善是相對應(yīng)整體的完善,即讓子系統(tǒng)發(fā)揮其應(yīng)有的作用而不片面的依靠這種作用作為管理的主要手段。例如:在交通智能化當(dāng)中監(jiān)控和安全系統(tǒng)一定要保證本身系統(tǒng)的完善,并保證其能夠?yàn)檎麄€系統(tǒng)做出貢獻(xiàn)。2)發(fā)展智能化交通的趨勢還包括全方位的合作和協(xié)調(diào)。整個智能化交通的建設(shè)除了整體性外,還應(yīng)注意對各個系統(tǒng)之間協(xié)調(diào)作用能力的建設(shè),即保證整體性效果的實(shí)現(xiàn)。尤其是對于各省市之間交通管理系統(tǒng)的協(xié)同作業(yè),目前智能化交通已經(jīng)不僅僅局限在城市內(nèi)部,也包括了城市與城市、省際與省際之間的協(xié)調(diào)管理,所以在智能化交通的發(fā)展中系統(tǒng)合作將成為一個重要的發(fā)展趨勢。3)智能化交通的整體性發(fā)展離不開的是信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。公路的網(wǎng)絡(luò)化讓出行更加的方便和快捷,但是與之相配套的交通網(wǎng)絡(luò)信息卻還沒有完全實(shí)現(xiàn)全國的聯(lián)網(wǎng)和管理的統(tǒng)一。所以智能化交通的發(fā)展應(yīng)當(dāng)建立在信息網(wǎng)絡(luò)化、智能化的基礎(chǔ)上。所以建立相應(yīng)全面的而細(xì)致的網(wǎng)絡(luò)信息平臺是智能化交通發(fā)展的有一個基礎(chǔ)措施。

2、交通智能化的統(tǒng)一規(guī)劃

交通智能化不是交通管理部門一個部門就可以實(shí)現(xiàn)的管理體系,而需要更多的相關(guān)的部門的協(xié)調(diào)和幫助。所以在交通智能化發(fā)展的趨勢中有一點(diǎn)尤為主要就是對交通系統(tǒng)的統(tǒng)一規(guī)劃。1)統(tǒng)一規(guī)劃體現(xiàn)在對交通管理資源的統(tǒng)一合理的管理和整合。也就是在交通智能化的建設(shè)中開發(fā)現(xiàn)有的資源實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化,并合理利用,加強(qiáng)對交通信息的智能化處理能力,先讓現(xiàn)有的系統(tǒng)升級,然后再合理的改進(jìn)這才是最有效,也是最快速的實(shí)現(xiàn)交通智能化的思路和方法。另外,交通智能化的發(fā)展趨勢,不是要求對現(xiàn)有系統(tǒng)的進(jìn)行全面的推到從來,而是合理的改造和升級,尤其是計算機(jī)的普及和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,更加讓這一設(shè)想成為可能,并得以實(shí)施。2)與現(xiàn)有軟件系統(tǒng)的結(jié)合。在交通智能化的統(tǒng)一規(guī)劃中還應(yīng)當(dāng)注意對現(xiàn)有操作平臺的升級和創(chuàng)新,也就是在原有的相對完善的系統(tǒng)上增加先進(jìn)的管理技術(shù)和理念,讓目前的一些初具規(guī)模的智能化管理平臺更上一層樓。

3、交通智能化發(fā)展的動態(tài)性和實(shí)時性趨勢

交通是在動態(tài)中形成的,所以交通管理從來都是對動態(tài)變化交通狀況實(shí)施的管理。因此在交通智能化發(fā)展的趨勢上帶有明顯的動態(tài)性和實(shí)時性趨勢。1)交通智能化首先要適應(yīng)動態(tài)化的需求。動態(tài)管理一直是交通管理的核心,也是一直以來交通管理部門所執(zhí)行的思想和理念,交通智能化發(fā)展實(shí)際上就是讓動態(tài)化管理成為具備高科技含量的“無人值守”是的管理系統(tǒng)。例如:以往的交通信號系統(tǒng)主要是由人為控制,并且也能夠根據(jù)情況進(jìn)行調(diào)控,但是缺乏對交通情況的預(yù)見性和動態(tài)性。交通智能化的發(fā)展將使數(shù)字控制技術(shù)和衛(wèi)星技術(shù)結(jié)合到信號系統(tǒng)中讓信號系統(tǒng)具備一定的動態(tài)性,即隨著主要路口的車流變化而改變信號的變換,以此控制車流、人流的動向,這就實(shí)現(xiàn)了動態(tài)化的、智能化的管理。2)交通智能化的發(fā)展也需要實(shí)現(xiàn)交通管理系統(tǒng)的實(shí)時性管理。即隨著交通變化的速度而調(diào)整管理的各種手段和辦法。一個性能良好的交通智能化系統(tǒng),應(yīng)當(dāng)具備快速的反應(yīng)能力,而且能夠不間斷的監(jiān)控和指揮交通,這是人力所不能達(dá)到的目標(biāo)。所以未來交通智能化系統(tǒng)的發(fā)展正應(yīng)當(dāng)向著這種需求目標(biāo)進(jìn)行升級和調(diào)整,充分利用電子技術(shù)和交通管理結(jié)合起來,建立系統(tǒng)、高效、快速的反饋機(jī)制和可靠的管理程序,從而指揮調(diào)度人員和其他手段處理交通問題。

三、交通智能化展望

在目前PLC技術(shù)日趨成熟的前提下,讓交通管理智能化加快發(fā)展成為了可能。未來的交通智能化管理將形成以交通控制系統(tǒng)為主導(dǎo),交通警察為輔助的交通智能化系統(tǒng)。即通過PLC對信號系統(tǒng)進(jìn)行精確的控制,并且利用各種方式包括影像、衛(wèi)星等匯集交通信息,在經(jīng)過中心計算機(jī)進(jìn)行高速處理并形成快速的應(yīng)對方案反饋給交通信號系統(tǒng),作出相應(yīng)的調(diào)整。如出現(xiàn)突發(fā)狀況,系統(tǒng)將及時作出調(diào)整并同時發(fā)出警報給管理部門進(jìn)行現(xiàn)場處理。這將是未來交通智能化系統(tǒng)的一角,隨著其全面的發(fā)展必將對我國的交通管理作出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn):

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篇2

中圖分類號： TN959?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）13?0147?03

Waveform design and realization of instrumentation radar

for intelligent traffic information

L? Bo1， ZHOU Chang?you2， ZHANG Hong?wei1

（1. Ordnance Engineering College， Shijiazhuang 050003， China； 2. Unit 75124 of PLA， Fusui 532199， China ）

Abstract： In order to meet the needs of intelligent traffic development， a new waveform of multifunctional traffic information instrumentation radar was designed. The functional requirements of the instrumentation radar are introduced in brief. With an eye to these functional requirements， the needed radar waveform was educed from a theory analysis. Based on the advanced DDS， PLL， microwave frequency multiplication and filtering technique， the waveform generating method of this radar is elaborated in detail. The principle diagrams of its software and hardware are offered. The tested results is given. The accuracy of this method was verified.

Keywords： waveform synthesis； ITS； DDS； instrumentation radar

0 引 言

交通信息檢測是智能交通系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，其主要任務(wù)是獲取道路上車輛的狀況，這些信息主要包括車流量、平均車速、車道占有率、車型等。交通信息的實(shí)時準(zhǔn)確獲取是整個智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)，現(xiàn)有的交通信息探測技術(shù)手段主要有環(huán)形線圈檢測、紅外線檢測、視頻檢測、超聲波檢測、微波檢測等。其中，環(huán)形線圈檢測精度高、使用范圍廣，但是安裝維修時需封閉部分路段并對道路進(jìn)行破壞，時間和經(jīng)濟(jì)成本較高；紅外和視頻檢測器受氣候因素影響很大，晚上、大灰塵和陰雨霧天氣時檢測精度低；超聲檢測必須頂置安裝，安裝條件受到一定限制[1]?；诶走_(dá)的檢測技術(shù)不受上述缺點(diǎn)限制，具有安裝維護(hù)方便、檢測精度高、抗干擾能力強(qiáng)、受環(huán)境影響小、全天候、體積小等諸多優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展前景廣闊，具有重要研究價值[2]。

波形設(shè)計是一部交通信息測量設(shè)備的核心問題，它是系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。本文分析了基于雷達(dá)的交通信息測量設(shè)備的波形設(shè)計，并詳細(xì)介紹了用于某型交通信息測量雷達(dá)的微波源設(shè)計方法。

1 測量雷達(dá)功能要求及雷達(dá)波形分析

1.1 測量雷達(dá)功能

測量雷達(dá)側(cè)向架空安裝于路邊的燈桿或電線桿上，波束指向垂直于車道，燈桿或電線桿到第一車道的水平距離[l0]在2 m左右，架設(shè)高度[h]約8 m，具體安裝態(tài)勢如圖1所示。

測量雷達(dá)主要完成以下任務(wù)：實(shí)時測量每部車的速度，實(shí)現(xiàn)不同時間段內(nèi)平均通行速度的統(tǒng)計；測量車輛通過雷達(dá)波束時所處的車道及行駛方向，實(shí)現(xiàn)雙向八車道的通行量統(tǒng)計；測量車輛長度，實(shí)現(xiàn)雙向八車道的車型通行信息統(tǒng)計。

1.2 功能實(shí)現(xiàn)分析及波形分析

車輛速度測量常用的方法是多普勒測速，雷達(dá)發(fā)射連續(xù)波信號，比較發(fā)射信號與接收信號之間的頻率差測出車輛的速度。本設(shè)備由于側(cè)向垂直路面安裝，車輛通過雷達(dá)檢測剖面時沒有相對雷達(dá)的徑向速度，多普勒頻率為零，因此多普勒測速方法并不適用本系統(tǒng)。為了測出每輛車的速度，該設(shè)備采用雙天線、雙波束的方式來測速，通過記錄車輛通過兩個天線波束的時間差進(jìn)而得出其速度。

圖1 交通信息測量雷達(dá)安裝示意圖

車道交通流量的統(tǒng)計問題，實(shí)際是不同車道的觸發(fā)累計問題。根據(jù)工作環(huán)境的不同，對每一個車道設(shè)置一定的檢測門限，當(dāng)有車輛通過時，該車道的信號電平會超過設(shè)置的門限，觸發(fā)累加器做加1操作，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計值的更新。該指標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是車輛所處車道的準(zhǔn)確判定，而車輛所處車道的準(zhǔn)確判定關(guān)鍵又在于車輛到雷達(dá)距離的準(zhǔn)確測量。為了準(zhǔn)確判斷車輛的車道，雷達(dá)需發(fā)射線性調(diào)頻連續(xù)波信號，當(dāng)有車輛通過時產(chǎn)生較大幅度的回波信號。由于不同車道車輛的回波到測量雷達(dá)的延遲時間不同，便會產(chǎn)生不同的頻率差。雷達(dá)通過時域的幅度檢測來觸發(fā)測量，再通過頻域頻率差的測量，便可以準(zhǔn)確判定出那個車道有車通過，并對相應(yīng)車道的統(tǒng)計值加1。

車型的區(qū)分利用不同車通過波束的時間長短來進(jìn)行判斷。不同車型由于自身結(jié)構(gòu)、長度各異，因此它們通過雷達(dá)波束的時間長短各不相同，且回波波形包絡(luò)各有特點(diǎn)。測量雷達(dá)提前采集不同車型的波形并建立數(shù)據(jù)庫，當(dāng)測量到一輛車的回波信號時，與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，便可確定出車型信息。

根據(jù)以上分析，交通信息測量雷達(dá)系統(tǒng)組成框圖如圖2所示，其發(fā)射信號波形宜采用線性調(diào)頻連續(xù)波（LFCW）信號。

2 測量雷達(dá)波形產(chǎn)生與實(shí)現(xiàn)

測量雷達(dá)工作于Ku波段，信號形式為線性調(diào)頻鋸齒連續(xù)波，調(diào)頻帶寬為120 MHz，波形時頻特性如圖3所示。

為了生成Ku波段的調(diào)頻信號，雷達(dá)采取混頻加倍頻的方式。首先利用DDS生成較低頻率、小帶寬線性調(diào)頻信號，然后混頻至中頻，再利用16倍頻產(chǎn)生Ku波段、大調(diào)頻帶寬的輻射信號。波形產(chǎn)生單元的組成框圖如圖4所示。

圖2 系統(tǒng)組成原理框圖

圖3 系統(tǒng)組成原理框圖

圖4 波形產(chǎn)生單元組成框圖

2.1 DDS芯片選擇

本系統(tǒng)選用的DDS芯片為AD9954 ，它是AD公司生產(chǎn)的性能最好的芯片之一。與普通的DDS芯片相比，AD9954為了實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻和高度集成，除了具有一般DDS芯片所必要的相位累加器、正弦查找表外，輸出端還增加了D/A轉(zhuǎn)換器[3]。

AD9954內(nèi)含1 024×32靜態(tài)RAM，利用該RAM可實(shí)現(xiàn)高速調(diào)制，并支持幾種掃頻模式。AD9954可提供自定義的線性掃頻操作模式，通過AD9954的串行I/O口輸入控制字可實(shí)現(xiàn)快速變頻，且具有良好的頻率分辨率[4]。

AD9954的應(yīng)用范圍包括頻率合成器、可編程時鐘發(fā)生器、雷達(dá)和掃描系統(tǒng)的FM調(diào)制源以及測試和測量裝置等。

2.2 單片機(jī)與DDS的接口設(shè)計

AD9954有單頻模式、RAM控制模式和線性掃頻三種工作模式，因?yàn)闇y量雷達(dá)需要產(chǎn)生FMCW信號，所以需置高CFR1寄存器的第21位，選擇DDS工作于線性掃頻模式。

AD9954有2線串口編程方式和3線串口編程方式。串口操作時，前8位為指令位，用于確定是讀操作還是寫操作，以及操作的是哪個寄存器。串口編程時序圖如圖5所示。

圖5 DDS串口編程時序

SCLK為串行時鐘，用于數(shù)據(jù)同步。SCLK上升沿時才能向寄存器寫入數(shù)據(jù)，下降沿可用于讀出數(shù)據(jù)。AD9954最高支持25 MHz的時鐘頻率。[CS]為片選信號，只有當(dāng)其為低電平時才允許進(jìn)行串口通信；當(dāng)[CS]為高電平時，SDO和SDIO將變?yōu)楦咦锠顟B(tài)。SDIO為串行數(shù)據(jù)輸入輸出口，所有寫入DDS的數(shù)據(jù)必須經(jīng)由此端口，而且利用寄存器CFR1的第9位，還也可將其配置為雙向數(shù)據(jù)口。

2.3 單片機(jī)程序設(shè)計

信號源程序流程圖如圖6所示。

圖6 程序流程圖

單片機(jī)加電后，首先進(jìn)行單片機(jī)的初始化設(shè)置，然后進(jìn)入到DDS的配置程序，具體步驟如下：

（1）利用Reset端口將AD9954復(fù)位一次。因?yàn)镈DS要工作在線性掃頻模式，將無用的PS1、OSK、IOSYNC等置為低電平；

（2）置低IO update和PS0端口；

（3）配置CFR1寄存器。設(shè)置CFR1為高電平，使DDS工作于線性掃頻模式；設(shè)置CFR1為高電平，使DDS掃頻至最高頻率后不停留，直接跳回起始頻率；

（4）配置CFR2寄存器。設(shè)置參考倍頻系數(shù)為20，實(shí)際DDS所用外部晶振為20 MHz，則系統(tǒng)時鐘頻率將達(dá)到最高值200 MHz；

（5）配置FTW0寄存器，設(shè)置線性掃頻的起始頻率；

（6）配置FTW1寄存器，設(shè)置線性掃頻的終止頻率；

（7）配置RLSCW寄存器，設(shè)置線性調(diào)頻斜率；

（8）I/O update端口電平翻轉(zhuǎn)一次，更新各個寄存器中的數(shù)據(jù)；

（9）定時，每隔0.24 ms PS0端口電平翻轉(zhuǎn)一次。

第（9）步每執(zhí)行一次，DDS便可輸出線性調(diào)頻信號的一個“調(diào)頻鋸齒”，不斷循環(huán)執(zhí)行，便產(chǎn)生了所需的線性調(diào)頻連續(xù)波信號。

2.4 其他部分設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

混頻所需的本振由AD公司生產(chǎn)的集成PLL芯片AD4360?6產(chǎn)生，它內(nèi)部集成有分頻器、鑒相器、VCO等，只需外部配置參考晶振和無源環(huán)路濾波器便可構(gòu)成完整的PLL系統(tǒng)，使用非常方便。通過單片機(jī)對它的寄存器進(jìn)行配置，產(chǎn)生600 MHz的混頻本振。

600 MHz本振與DDS產(chǎn)生的LFCW信號混頻，得到中頻LFCW信號。由于混頻器輸出中包含很多的高次分量，為了得到純凈的輸出頻譜，增加一個窄帶濾波器，濾除高次混頻分量。中頻濾波器選用介質(zhì)濾波器較為合適，它的體積小、成本低，矩形系數(shù)高、損耗低，頻率溫度系數(shù)小[5]，非常適合用于本系統(tǒng)。

16倍頻器選用集成有源倍頻器，它除了產(chǎn)生需要的16次諧波外，也會產(chǎn)生大量其他次的倍頻諧波。為此，倍頻器后面采用一個微波腔體濾波器完成濾波任務(wù)。經(jīng)過上述處理后便得到了測量系統(tǒng)所需的微波信號。

3 測試結(jié)果

為了驗(yàn)證設(shè)計的正確性，分別使用頻譜分析儀MS2668C和計數(shù)器CNT?90對輸出信號進(jìn)行了測量，結(jié)果如圖7所示。測量結(jié)果表明，該信號源中心頻率為12.06 GHz、調(diào)頻帶寬為120 MHz、調(diào)頻周期為0.24 ms，各項(xiàng)指標(biāo)均與設(shè)計相符，滿足雷達(dá)測量設(shè)備的需求。

圖7 信號源測試結(jié)果

4 結(jié) 論

該波形產(chǎn)生信號源已經(jīng)設(shè)計完畢，可輸出鋸齒波調(diào)頻的連續(xù)波信號，并成功應(yīng)用某型交通信息測量雷達(dá)。該測量雷達(dá)可同時測量車輛的速度、所處的車道、行駛的方向、車輛的長度等多個指標(biāo)，滿足了省道、國道、高速公路交通信息采集的準(zhǔn)確性要求，且安裝方便，工作不受天氣因素影響，取得了非常好的測量結(jié)果，為公路交通的智能化管理提供了有力的手段。

參考文獻(xiàn)

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[3] 李申陽，蘇廣川.基于DDS技術(shù)的高性能雷達(dá)信號源的設(shè)計[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2006（9）：41?43.

篇3

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通堵塞已成為每個城市中一個不可忽視的問題，尤其是交叉路口的堵塞問題，更加嚴(yán)重。因此研究車輛通行規(guī)律，找出提高交叉口車輛通行效率的有效方法，對緩解交通阻塞，降低交通事故的發(fā)生率具有十分現(xiàn)實(shí)的意義。

1.智能交通指揮系統(tǒng)的基本原理

交通燈系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分由車流量采集部分、中央控制部分、二級控制部分、交通信號的顯示部分、多路分配器和通信網(wǎng)絡(luò)組成。軟件部分包括車流量預(yù)測數(shù)學(xué)模型和配時數(shù)學(xué)模型。

硬件部分是系統(tǒng)的基礎(chǔ)。由于要求它要具有較強(qiáng)的通用性，所以它的設(shè)計不能基于某種交通規(guī)則或某種路口，而是應(yīng)該對于任何情況都應(yīng)適用或稍加改動即可適用。當(dāng)工作環(huán)境改變時只需改變軟件即可，硬件部分依然適用。軟件部分的關(guān)鍵在于數(shù)學(xué)模型的建立，它給出了該系統(tǒng)的控制方案。

本系統(tǒng)中以計算機(jī)作為中央控制部分，相鄰的幾個或十幾個交叉口的車流量采集部分和二級控制部分通過通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)到同一個中央控制部分。車流量采集部分將采集到的數(shù)據(jù)送到中央控制部分，中央控制部分將數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后作為數(shù)學(xué)模型的輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算得到控制參數(shù)，然后將控制參數(shù)送到二級控制部分。這種設(shè)計方案符合未來發(fā)展的趨勢，也為該系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)打下硬件基礎(chǔ)。

另外由于交通燈系統(tǒng)工作的特殊性，要求整個系統(tǒng)有較強(qiáng)的可靠性，所以在本系統(tǒng)中附加上了一個系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測模塊。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)錯誤時，檢測模塊便會發(fā)出一個脈沖信號，對整個系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。也就是我們常說的”看門狗”電路。

該智能交通燈系統(tǒng)是用EDA技術(shù)，在Quar-tusⅡ軟件上設(shè)計的，然后再下載到實(shí)際電路中進(jìn)行測試的。

2.智能交通指揮系統(tǒng)的組成

2.1 中央控制部分和通信網(wǎng)絡(luò)

中央控制部分就是一臺PC機(jī)，它是某一區(qū)域內(nèi)所有交通燈系統(tǒng)的控制中心。它根據(jù)車流量采集部分通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸來的車流量信息，由預(yù)先根據(jù)數(shù)學(xué)模型編寫好的程序計算出下個交通相位的控制參數(shù)，并通過通信網(wǎng)絡(luò)傳輸給二級控制部分。

2.2 顯示部分

顯示部分是整個系統(tǒng)硬件中最主要的部分。它有三部分組成：倒計時顯示、交通燈顯示、語音提示。

2.2.1 倒計時顯示部分

倒計時顯示部分是由鎖存器、減法器、七段譯碼器、七段數(shù)碼管和標(biāo)準(zhǔn)秒脈沖組成。其電路圖如圖1所示。

圖1中的timeout模塊是自己設(shè)計的模塊，它由兩塊74LS175和一塊74LS192以及一塊74LS49組成，它完成的是4位時間參數(shù)，即個位或十位的鎖存、減法計數(shù)和顯示。將兩塊timeout模塊級聯(lián)在一起，就完成了兩位數(shù)的倒計時顯示，如圖1中所示。

圖1 倒計時顯示模塊電路圖

2.2.2 交通燈顯示部分

交通燈顯示部分主要由交通燈狀態(tài)信號輸出電路和交通燈驅(qū)動電路兩部分組成。其中最關(guān)鍵的是交通燈狀態(tài)信號輸出電路設(shè)計，它要求能準(zhǔn)確接收控制端輸出的狀態(tài)參數(shù)，并且能夠在新的交通相位開始時和倒計時牌同步跳變到新的交通相位。

用兩片串連的74LS175鎖存器，第一片將控制端輸出的數(shù)據(jù)鎖存，第二片也將控制端輸出的數(shù)據(jù)鎖存，不過和第一塊不同的是他能將數(shù)據(jù)長時間鎖存，第三塊的作用是為了保證交通燈的狀態(tài)和倒計時顯示同步跳變到下個交通相位中。

由于交通燈的功率較大（十幾瓦），一般集成門電路無法驅(qū)動。在這里采用可以采用專門的功率驅(qū)動芯片，我們選用的是Melexis公司的MLXI0801芯片，它的最大驅(qū)動電流可達(dá)350mA。

圖2 多路分配模塊內(nèi)部電路圖

2.2.3 語音提示部分

在目前的交通燈系統(tǒng)中，信息主要是靠交通燈來表示出來，當(dāng)遇到大霧、雨、雪等能見度很低的氣象時，司機(jī)和行人很難看清交通燈;或者當(dāng)視力上有缺陷的人在過 馬路時，會看不見或看不清交通燈，這樣就會給交叉口處埋下安全隱患。為了克服目前交通燈系統(tǒng)的這個缺點(diǎn)，在該系統(tǒng)中加入了一個語音提示部分。該部分根據(jù)綠燈的狀態(tài)，會發(fā)出聲音來提示目前放行的方向。

為了降低成本，這部分采用能錄音的語音IC芯片PM50。事先將IC芯片根據(jù)實(shí)際情況錄好音，然后由綠燈的控制信號來控制芯片的驅(qū)動電路，從而間接控制芯片的發(fā)音。其驅(qū)動電路形式與交通信號燈的相似，這種方法設(shè)計簡單，成本低維護(hù)方便。

2.3 多路分配器

如圖2所示，在本系統(tǒng)中，所有的狀態(tài)參數(shù)都是由I/O端口輸出的，怎樣才能保證這些參數(shù)能正確送到相應(yīng)顯示部分，這就是多路分配器所要完成的功能。當(dāng)數(shù)據(jù)輸出后，多路分配器根據(jù)尋址信號，將輸入的數(shù)據(jù)從不同的輸出端輸出，從而就將不同方向的參數(shù)能正確送到相應(yīng)顯示部分。

2.4 二級控制部分

控制信號輸出部分（包括信號的讀入部分）的作用是在中斷請求信號到來時，將此時各方向上的下個交通相位的狀態(tài)控制參數(shù)（交通燈的狀態(tài)和等待時間）讀入，然后按照規(guī)定的優(yōu)先級原則將各方向上的參數(shù)依次由相同的I/O端口輸出，同時將相應(yīng)的鎖存信號和由中斷請求信號經(jīng)編碼后得到的尋址信號輸出。

2.5 狀態(tài)監(jiān)測部分

狀態(tài)監(jiān)測電路在交通燈系統(tǒng)中有著十分重要的意義。在本文中，根據(jù)看門狗芯片的原理設(shè)計了類似看門狗電路的監(jiān)測電路。如圖3所示。

圖3 狀態(tài)監(jiān)測模塊電路圖

3.結(jié)論

本文設(shè)計的智能交通燈系統(tǒng)和目前使用的智能交通燈系統(tǒng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：在該系統(tǒng)中，將相鄰的幾個或十幾個交叉口的車流量信息全部匯總到一臺計算機(jī)上，這符合智能化交通系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，未來的交通管理就是將所有信息匯總一起，然后集中管理。這種設(shè)計方式為該系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)和與未來智能化交通管理系統(tǒng)的相容奠定了硬件基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊欣宇，朱恒軍，趙碩，李誠.基于AT89C51的實(shí)時交通監(jiān)控系統(tǒng)的研究與模擬[J].微計算機(jī)信息，2007，5.

[2]江曉安，董秀峰，楊頌華，編著.數(shù)字電子技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002.

篇4

中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨至少三大挑戰(zhàn)，但是我們也找到了三個出路，第一個是汽車產(chǎn)業(yè)由大到強(qiáng)轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)，第二，排氣污染治理的挑戰(zhàn)和汽車能源安全的挑戰(zhàn)。去年在上汽考察的時候強(qiáng)調(diào)，發(fā)展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強(qiáng)國的必由之路，所以我們定了一個國家戰(zhàn)略的調(diào)子，就是汽車強(qiáng)國戰(zhàn)略，就是新能源汽車戰(zhàn)略。中國從“十五”開始中國新能源汽車的研發(fā)?！笆晃濉苯又_立了節(jié)能與新能源汽車的重大項(xiàng)目，布局依然是“三縱三橫”，“十一五”期間新能源汽車從打基礎(chǔ)進(jìn)入示范考核階段?！笆濉边€是繼續(xù)堅(jiān)持在這個技術(shù)體系，同時增加了三大技術(shù)平臺，就是基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和測試評價，“十二五”期間新能源汽車從示范考核到產(chǎn)業(yè)化的階段，在2014年，中央密集的出臺了很多政策，中國電動汽車百人會也是去年成立，來推動電動汽車的產(chǎn)業(yè)化。這是近年來中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。

去年我們認(rèn)為是一個新能源汽車的元年，今年上半年已經(jīng)接近于去年全年的產(chǎn)量，所以我們今年下半年按照去年下半年的增速，應(yīng)該比上半年還會更好一點(diǎn)，按照歷史規(guī)律，所以總體看，我們2014年是進(jìn)入家庭元年，從去年的結(jié)果看，新能源客車產(chǎn)業(yè)化規(guī)模世界第一位，遙遙領(lǐng)先。我們形成了總體居于國際領(lǐng)先地位的技術(shù)體系和產(chǎn)業(yè)鏈，新能源轎車產(chǎn)業(yè)化規(guī)模居世界第二位，形成了具有中國特色的小型電動產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。2015年，新能源汽車?yán)^續(xù)保持快速增長，我們估計今年有望產(chǎn)業(yè)規(guī)模全方位達(dá)到世界第一位，但是我們也要看到，在補(bǔ)貼政策、基礎(chǔ)設(shè)施、技術(shù)水平等方面還存在諸多問題。

由此我們再看看全球新能源汽車發(fā)展趨勢，我們認(rèn)為有三大技術(shù)變革：

第一，當(dāng)然是動力電氣化技術(shù)變革，應(yīng)該說在深入的發(fā)展。各類電動動力系統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)全面開始商業(yè)化，包括我們認(rèn)為很難的燃料電池汽車也進(jìn)入市場，所以應(yīng)該說今年我們可以認(rèn)為電動汽車的技術(shù)真正是可以產(chǎn)業(yè)化的，而且是全方位產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)開始。

我們首先看一下這中間的三大技術(shù)：

第一個，動力電池與純電動汽車的技術(shù)。動力電池的綜合性能總體趨勢在今后10年比能量還會有大幅度增長，成本也將會隨著比能量的提升大幅下降，但是安全性和耐久性的問題會進(jìn)一步凸顯。大家可以看，這中間我們電池的單體在2025年，也就是10年，我這里說的是鋰離子不是其他的電池，我們現(xiàn)在用的電池，到2025年單體比能量會達(dá)到350瓦時/公斤，體積比能量會提升1千瓦時，這是鋰離子電池的性能極限。我們電池系統(tǒng)會達(dá)到200―250瓦時/公斤，性能比現(xiàn)在提高近一倍，成本降低50%，達(dá)到每瓦時1塊錢左右，應(yīng)該說我們電池技術(shù)還是非常看好的。除了鋰離子電池我們還有其他的非鋰離子電池技術(shù)，也在研發(fā)之中，這是我們認(rèn)為比較有產(chǎn)業(yè)化比較靠譜的一種估計。

在燃料電池汽車方面，燃料電池發(fā)動機(jī)技術(shù)在不斷進(jìn)步。比如說我們最為關(guān)注的燃料電池的波載量，已經(jīng)從每千瓦1克下降到目前像豐田轎車到0.3克以下，實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)到0.1克，在未來會接近于現(xiàn)在燃油汽車催化劑的波載量，而且燃料電池發(fā)動機(jī)大家可以看逐步在成熟。

另外，插電式混合動力汽車，用的機(jī)電混合裝置也已經(jīng)成熟，尤其值得一提的是，我們比亞迪秦成為全球最暢銷的插電式車型之一，總體上達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

同時，在商用車方面，中國特色的深度混合動力系統(tǒng)，節(jié)油率達(dá)到35%以上，產(chǎn)業(yè)規(guī)模全球第一。

這是第一個技術(shù)變革。

第二個技術(shù)變革，是結(jié)構(gòu)輕量化技術(shù)變革。就是我們的材料、結(jié)構(gòu)和制造工藝。應(yīng)該說電動汽車比傳統(tǒng)汽車更需要輕量化，更能夠平衡輕量化材料導(dǎo)致的成本上升，更能夠帶動輕量化的規(guī)模應(yīng)用。輕量化與車身電池相結(jié)合是一個理想化的目標(biāo)，可以看出碳纖維車身和鋁鎂合金已經(jīng)開始應(yīng)用，同時車身上會逐步增加太陽能薄膜的電池，我們的轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到30%，成本還偏高，10年之內(nèi)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)該會非常看好。

我們典型的電動汽車，特斯拉電動汽車的輕量化，設(shè)計制造方面有重大的變革，而傳統(tǒng)的全承載式車身已經(jīng)不見了，我們又重新出現(xiàn)了以前最早汽車發(fā)展中間曾經(jīng)有過底盤和車架，中間是沒有了的，現(xiàn)在又回來了，因?yàn)槲覀円烹姵?，所以形成了真正的電池車量的底盤。而車身不再是完全的承載式車身，承載除了這個車身之外還有底盤的框架，而且全采用了鋁合金。

另外我們可以看寶馬i3的輕量化技術(shù)，也是這樣，采用一個獨(dú)立的底盤平臺，車身全部采用碳纖維，這導(dǎo)致汽車整個的生產(chǎn)工藝全部發(fā)生革命性變化，由此我們可以看出，未來輕量化材料和新型車型結(jié)構(gòu)將會導(dǎo)致汽車設(shè)計制造體系的重大變革，這種在10年之內(nèi)也會由在目前的高檔車中間應(yīng)用逐步的向中級轎車發(fā)展。我們可以看到一個理想的事情，從用戶的角度，那就是獨(dú)立的底盤平臺，然后可以裝不同的車身，我們可以買一個底盤，可以形成SUV、MPV、轎車，而且可以在前頭開、后頭開都可以這樣的局面。

第三個，車輛智能化技術(shù)變革。我們車輛智能化技術(shù)變革包含了三個方面、三個階段，第一，我們目前是以駕駛員為中心的主動安全輔助系統(tǒng)，中間我們會有網(wǎng)絡(luò)為中心的網(wǎng)聯(lián)汽車的階段，再到車輛為中心的自動駕駛汽車，這是美國SAE國際汽車工程學(xué)會制定的智能化水平SAE 一級，我們的輔助駕駛，二級集成式循環(huán)空駛，三級高速公路的自動駕駛。我們可以看到典型的汽車設(shè)計，目前是信息化水平。

今天討論最終的主題是車、網(wǎng)和整個的融合。我們認(rèn)為以電動汽車為儲能終端的能源互聯(lián)網(wǎng)、汽車物聯(lián)網(wǎng)、信息互聯(lián)網(wǎng)將會相互融合，就是說在人類歷史上第一次將能源、信息、物質(zhì)這三個基本元素全部連起來，這也要靠電動汽車，因?yàn)殡妱悠嚫悄茈娋W(wǎng)的互動是雙向的，既可以儲能作為分布式的能源，也可以往電網(wǎng)回饋電，這是第三次工業(yè)革命的一個核心支柱。

總結(jié)一下，在剛才的現(xiàn)狀和趨勢的分析基礎(chǔ)上我們看到，我國以動力電器化為核心的新能源汽車技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化取得重大進(jìn)步。但仍有部分整車和核心零部件關(guān)鍵技術(shù)尚未完全突破，與國際領(lǐng)先水平相比仍有較大差距。產(chǎn)品成本和技術(shù)性能還不能完全滿足市場的要求，社會配套體系和政策不夠完善，發(fā)展依然受到諸多的制約。以電動汽車智能化和輕量化為代表的新興技術(shù)發(fā)展迅猛，新一輪技術(shù)競爭壓力越來越大。

所以必須加快新能源汽車持續(xù)創(chuàng)新，推進(jìn)我國汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)型升級，這是我國科技發(fā)展的重大戰(zhàn)略需求。

所以目前我們正在制定“十三五”的實(shí)施方案，這是“十三五”《新能源汽車》科技發(fā)展目標(biāo)。這是我們目前通過國家科技專家組的總體戰(zhàn)略規(guī)劃布局，我們分為四個層次，基礎(chǔ)科學(xué)、系統(tǒng)集成、共性核心技術(shù)和集成開發(fā)與示范，這是我們的核心系統(tǒng)集成還是“三縱”，燃料電池系統(tǒng)、混合動力系統(tǒng)、純電動系統(tǒng)。這是“三橫”，共性核心技術(shù)、動力電池和電子管理，我們將對300瓦時/公斤的單體機(jī)系統(tǒng)將是我們的重點(diǎn)。第二，電機(jī)驅(qū)動與電力電子，我們將以新一代寬進(jìn)代半導(dǎo)體為核心，攻克下一代技術(shù)，我們要抓住下一輪的技術(shù)變革技術(shù)。第三，電子控制與智能技術(shù)，就是我們今天說到的智能汽車，我們在汽車電子方面已經(jīng)有多年的研發(fā)技術(shù)。另外，在基礎(chǔ)科學(xué)方面，包括基礎(chǔ)部件的材料學(xué)等。最后是三大支撐平臺。

這是我們在總體布局下的六條創(chuàng)新鏈，38個重點(diǎn)任務(wù)，其中有10個是重中之重的重點(diǎn)任務(wù)。

下面我想結(jié)合今天的主題挑其中的一些給大家介紹一下。

首先，國際汽車智能化技術(shù)現(xiàn)狀與國內(nèi)差距。應(yīng)該說國際上智能汽車發(fā)展迅猛，主要的汽車廠商大概都會在2020年前后自動駕駛的技術(shù)將會基本就緒，與之相比中國的差距比較大，無論在技術(shù)水平、在基礎(chǔ)設(shè)施的規(guī)劃、在整個的政策和測試規(guī)范等等方面都有很大差距?！笆濉逼陂g我們將通過跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的協(xié)同開發(fā)，將盡快實(shí)現(xiàn)我國自主的智能駕駛汽車平臺技術(shù)，應(yīng)對國際上汽車技術(shù)的新一輪競爭。我們建立起完善的智能型新能源汽車研發(fā)體系和標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)體系，促進(jìn)智能汽車整車和關(guān)鍵零部件的產(chǎn)業(yè)化。我們將以純電動汽車為平臺，在整個專項(xiàng)中將會是電池、純電動汽車、智能化三個聯(lián)合研發(fā)。

首先，我們進(jìn)行動力電池與電池管理研發(fā)，我們2020年的目標(biāo)是轎車高比能量鋰離子電池達(dá)到300瓦時/公斤，壽命達(dá)到1500次，成本要達(dá)到0.8元，比現(xiàn)在降低50%，系統(tǒng)比能量要大于200瓦時/公斤，比現(xiàn)在提高大約1倍，當(dāng)然這中間在動力電池與電動車管理中間我們將會特別的關(guān)注動力電池的系統(tǒng)技術(shù)，尤其是安全管理技術(shù)。

篇5

1引言

路試檢驗(yàn)行車制動性能與制動距離、充分發(fā)出的平均減速度（MFDD）、制動協(xié)調(diào)時間（t）與制動穩(wěn)定性有關(guān)。傳統(tǒng)的路試檢驗(yàn)行車制動性能的儀器是五輪儀，盡管其測量精度較高，但是使用起來較為繁瑣，不夠便捷，測試的工作量也較大，在實(shí)際工作中并不適用。這就需要一種便攜式能夠直接測定制定動協(xié)調(diào)時間和充分發(fā)出的平均減速度的儀器，也就是筆者將在下文中介紹的MBK-01型便攜式制動性能測試儀。

2工作原理和技術(shù)方案

2.1測量傳感器

該測試儀的主要探測元件是加速度傳感器，利用對車輛的加速度、減速度的測量，從而達(dá)到對車輛制動性能所需的各項(xiàng)參數(shù)檢驗(yàn)的目的。該測試儀選用的傳感器屬于目前世界頂尖水平的硅微電容式固態(tài)加速度傳感器，其主要材料由硅組成，并使用微光刻和蒸汽沉積技術(shù)制作而成，其溫度飄逸不大，適合用于車輛制動檢測。傳感器的工作原理在于通過電容和位移的關(guān)系，讓慣性元件與兩個固定電極組成可變電容器，慣性元件會在車輛經(jīng)過振動時通過電容測量電路轉(zhuǎn)化成加速度量輸出，得到測量結(jié)果。

2.2智能化信號處理單元

智能化信號處理單元是測試儀整個儀表的關(guān)鍵所在。制動性能測試儀在工作時，是對車輛在行駛過程中的動態(tài)測量，由于測試儀的性能限制以及汽車加速度較快，使得整個過程的極快，要想使測量結(jié)果更加精確，就需要儀表對汽車行駛的響應(yīng)時間夠快，同時需要具備較大的數(shù)據(jù)存儲量。所以，當(dāng)加速度傳感器的信號傳輸?shù)紸D轉(zhuǎn)換器后就被送入到微處理端實(shí)施數(shù)據(jù)處理，接著再進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲工作，最后按照交通管理中心按照實(shí)際需求把所得數(shù)據(jù)利用RS232串行通訊輸送到計算機(jī)終端。在制動測試模式下，微處理機(jī)在接收到汽車剎車踏板的信號后，就馬上把AD轉(zhuǎn)換器所取得的減速度數(shù)據(jù)存儲到儀表內(nèi)部，接著通過微處理機(jī)處理數(shù)據(jù)，得到測試汽車制動性能所需的各項(xiàng)參數(shù)。在加速測試模式下，微機(jī)會把收集到的加速數(shù)據(jù)存儲到儀表中，然后當(dāng)車輛行駛速度加速到預(yù)定的數(shù)值后，就通過儀表內(nèi)的微機(jī)處理數(shù)據(jù)，得到平均加速度、加速過程所花費(fèi)的時間。

3交通管理領(lǐng)域智能化儀表的應(yīng)用前景和性能指標(biāo)

3.1性能指標(biāo)

筆者在這里將MBK-01便攜式制動性能測試儀和目前國內(nèi)外常用的先進(jìn)設(shè)備VC2000PC剎車測試儀性能指標(biāo)做一個對比

3.2應(yīng)用前景

從目前國內(nèi)交通管理的實(shí)際情況來看，傳統(tǒng)使用的五輪儀由于安裝繁瑣、費(fèi)時，和目前的交通管理工作不相適應(yīng)；而MBK-01便攜式制動性能測試儀由于特點(diǎn)突出，優(yōu)勢顯著，適用于對機(jī)動車制動性能的檢測，能夠在全國的車檢所、汽車修理廠乃至于交通事故勘察單位中都推廣使用，從而及時地檢測出制動性能存在問題的汽車。

4交通管理中使用智能化儀表的必要性

傳統(tǒng)的路試檢驗(yàn)儀器盡管有著測量精度高的優(yōu)勢，不過從安裝到操作到計算都不夠簡捷，對于每天都需要檢測大量機(jī)動車的車檢所、技術(shù)監(jiān)督部門以及機(jī)動車修理廠等各個單位而言明顯不實(shí)用。新形勢下，智能化設(shè)備在各領(lǐng)域都開始推廣使用，智能化設(shè)備的使用能夠減少人工操作的失誤，加強(qiáng)工作效率和精準(zhǔn)度，是我國各種電子產(chǎn)品和機(jī)械設(shè)備未來發(fā)展的主要方向?，F(xiàn)階段中，該測試儀已經(jīng)通過專家鑒定，開始大規(guī)模生產(chǎn)，用來取代傳統(tǒng)的測試儀表。筆者相信，這種組裝方便、操作智能、測量精準(zhǔn)的儀器很快就能在國內(nèi)機(jī)動車檢驗(yàn)工作中推廣使用。

參考文獻(xiàn)

篇6

1引言

路試檢驗(yàn)行車制動性能與制動距離、充分發(fā)出的平均減速度（MFDD）、制動協(xié)調(diào)時間（t）與制動穩(wěn)定性有關(guān)。傳統(tǒng)的路試檢驗(yàn)行車制動性能的儀器是五輪儀，盡管其測量精度較高，但是使用起來較為繁瑣，不夠便捷，測試的工作量也較大，在實(shí)際工作中并不適用。這就需要一種便攜式能夠直接測定制定動協(xié)調(diào)時間和充分發(fā)出的平均減速度的儀器，也就是筆者將在下文中介紹的MBK-01型便攜式制動性能測試儀。

2工作原理和技術(shù)方案

2.1測量傳感器

該測試儀的主要探測元件是加速度傳感器，利用對車輛的加速度、減速度的測量，從而達(dá)到對車輛制動性能所需的各項(xiàng)參數(shù)檢驗(yàn)的目的。該測試儀選用的傳感器屬于目前世界頂尖水平的硅微電容式固態(tài)加速度傳感器，其主要材料由硅組成，并使用微光刻和蒸汽沉積技術(shù)制作而成，其溫度飄逸不大，適合用于車輛制動檢測。傳感器的工作原理在于通過電容和位移的關(guān)系，讓慣性元件與兩個固定電極組成可變電容器，慣性元件會在車輛經(jīng)過振動時通過電容測量電路轉(zhuǎn)化成加速度量輸出，得到測量結(jié)果。

2.2智能化信號處理單元

智能化信號處理單元是測試儀整個儀表的關(guān)鍵所在。制動性能測試儀在工作時，是對車輛在行駛過程中的動態(tài)測量，由于測試儀的性能限制以及汽車加速度較快，使得整個過程的極快，要想使測量結(jié)果更加精確，就需要儀表對汽車行駛的響應(yīng)時間夠快，同時需要具備較大的數(shù)據(jù)存儲量。所以，當(dāng)加速度傳感器的信號傳輸?shù)紸D轉(zhuǎn)換器后就被送入到微處理端實(shí)施數(shù)據(jù)處理，接著再進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲工作，最后按照交通管理中心按照實(shí)際需求把所得數(shù)據(jù)利用RS232串行通訊輸送到計算機(jī)終端。在制動測試模式下，微處理機(jī)在接收到汽車剎車踏板的信號后，就馬上把AD轉(zhuǎn)換器所取得的減速度數(shù)據(jù)存儲到儀表內(nèi)部，接著通過微處理機(jī)處理數(shù)據(jù)，得到測試汽車制動性能所需的各項(xiàng)參數(shù)。在加速測試模式下，微機(jī)會把收集到的加速數(shù)據(jù)存儲到儀表中，然后當(dāng)車輛行駛速度加速到預(yù)定的數(shù)值后，就通過儀表內(nèi)的微機(jī)處理數(shù)據(jù)，得到平均加速度、加速過程所花費(fèi)的時間。

3交通管理領(lǐng)域智能化儀表的應(yīng)用前景和性能指標(biāo)

3.1性能指標(biāo)

筆者在這里將MBK-01便攜式制動性能測試儀和目前國內(nèi)外常用的先進(jìn)設(shè)備VC2000PC剎車測試儀性能指標(biāo)做一個對比，具體見圖1所示

3.2應(yīng)用前景

從目前國內(nèi)交通管理的實(shí)際情況來看，傳統(tǒng)使用的五輪儀由于安裝繁瑣、費(fèi)時，和目前的交通管理工作不相適應(yīng)；而MBK-01便攜式制動性能測試儀由于特點(diǎn)突出，優(yōu)勢顯著，適用于對機(jī)動車制動性能的檢測，能夠在全國的車檢所、汽車修理廠乃至于交通事故勘察單位中都推廣使用，從而及時地檢測出制動性能存在問題的汽車。

4交通管理中使用智能化儀表的必要性

傳統(tǒng)的路試檢驗(yàn)儀器盡管有著測量精度高的優(yōu)勢，不過從安裝到操作到計算都不夠簡捷，對于每天都需要檢測大量機(jī)動車的車檢所、技術(shù)監(jiān)督部門以及機(jī)動車修理廠等各個單位而言明顯不實(shí)用。新形勢下，智能化設(shè)備在各領(lǐng)域都開始推廣使用，智能化設(shè)備的使用能夠減少人工操作的失誤，加強(qiáng)工作效率和精準(zhǔn)度，是我國各種電子產(chǎn)品和機(jī)械設(shè)備未來發(fā)展的主要方向。現(xiàn)階段中，該測試儀已經(jīng)通過專家鑒定，開始大規(guī)模生產(chǎn)，用來取代傳統(tǒng)的測試儀表。筆者相信，這種組裝方便、操作智能、測量精準(zhǔn)的儀器很快就能在國內(nèi)機(jī)動車檢驗(yàn)工作中推廣使用。

參考文獻(xiàn)

篇7

智能交通帶來的變化，正在悄然改變我們的生活。

智能站牌：告別鐵板上刷漆的時代

“拔絲（bus）粉們，等車的時候是否見過這種高大上的站牌？它能夠與途經(jīng)此站的公交車GPS（全球定位系統(tǒng)）相連接，并顯示將要到站車輛的距離及到站時間。目前，在大1路的南禮士路西行站和復(fù)興門內(nèi)東行站設(shè)有這種新式站牌，路過的拔絲粉們不妨看一看……”這是不久前，北京公交集團(tuán)一則俏皮而又令人頗感新奇的微博。記者據(jù)此信息前往復(fù)興門內(nèi)公交站看到，候車區(qū)已啟用外形為長方體的智能站牌，可以顯示下趟公交車抵達(dá)時間等信息。

站牌高約4米，在一側(cè)顯示屏上顯示有公交車的行駛信息。每條路線都顯示有未駛至復(fù)興門內(nèi)公交車站的兩個車次的信息，包括到站距離以及預(yù)計到站時間。顯示屏內(nèi)有20個可選項(xiàng)，包括交通、公交、地鐵、電子地圖等。乘客只需用手指接觸屏幕相關(guān)選項(xiàng)位置，便可了解相應(yīng)信息。屏幕下方還有一張公交車行駛路線圖，與鐵板上刷漆的老式站牌相比，智能站牌完全稱得上是“高大上”。

不少候車乘客表示，“新站牌挺方便”，這種電子站牌提供的信息讓大家等車時心里有譜了。記者注意到，站牌上顯示的多為距離車站2公里以內(nèi)的車次預(yù)計到站時間。那些距離車站2公里外的車次則沒有顯示。而且屏幕下方標(biāo)有“系統(tǒng)調(diào)試中，不足之處敬請諒解”。

據(jù)北京市公交部門表示，此電子站牌有望大規(guī)模投入使用，力爭實(shí)現(xiàn)三環(huán)內(nèi)全覆蓋。還有報道稱，“十二五”期間北京規(guī)劃投入56億元，用于提升智能交通水平。除北京外，濟(jì)南等省會城市也在逐漸向智能公交邁進(jìn)。

智能軟件讓你不再“寒風(fēng)中苦等”

在智能電子站牌覆蓋車站網(wǎng)點(diǎn)之前，北京公交的乘客們只要有智能手機(jī)，也能實(shí)時掌握百條公交線路的信息。

去年11月14日，北京市交通信息中心了“北京實(shí)時公交”：一款基于iOS和安卓系統(tǒng)的智能手機(jī)軟件，可以提供公交到站的實(shí)時查詢服務(wù)，可以實(shí)時了解公交車與自己的距離。避免公交車乘客由于無法了解公交車的實(shí)時動態(tài)信息，導(dǎo)致“寒風(fēng)中苦等公交車”。

而在濟(jì)南，一款名為“微步”的智能手機(jī)軟件，也同樣可以提供實(shí)時4000多輛公交車的實(shí)時查詢。

進(jìn)入智能手機(jī)軟件“微步”頁面，先選擇公交線路，然后選擇上行還是下行方向，最后再選擇站點(diǎn)。此時，頁面上就會直觀地顯示出所選擇的公交車距離選擇的站點(diǎn)還有幾站，大概多少公里，預(yù)計幾點(diǎn)能到。除此之外，還可顯示途中幾輛車的大概位置。

“目前我們正在研究的來車預(yù)告方式主要是站牌顯示、站牌查詢以及手機(jī)查詢等。”濟(jì)南公交信息中心主任吳玉冰之前接受記者采訪時表示，一旦所有系統(tǒng)建設(shè)完畢投入使用，新型公交候車站牌也將“上崗”，“將來新安裝的電子站牌不但能夠顯示公交車的到站信息，還能夠提供多種類型、多種內(nèi)容的信息查詢方式，乘客可根據(jù)情況查詢具體線路、具體站點(diǎn)的詳細(xì)信息?！眳怯癖嬖V記者，目前已實(shí)現(xiàn)了多條公交線路和站點(diǎn)及多輛公交車的實(shí)時到站查詢。

記者在濟(jì)南公交部門還了解到，更加理想的狀況是將來公交站臺將成為一個wifi熱點(diǎn)，在站臺處乘客通過智能手機(jī)定位自己當(dāng)前的位置后，在該站臺處的多條線路的站點(diǎn)情況以及車輛運(yùn)行情況將直接顯示在乘客手機(jī)上，即使是乘客不在站臺，想查詢某個站臺的線路情況也可通過手機(jī)電子地圖搜索到站臺，再進(jìn)行相關(guān)查詢，可以說想什么時候查、想在哪查、想查哪里，都能夠輕松實(shí)現(xiàn)?！斑@樣一來，乘客可以提前知道自己要坐的公交車到了哪里，與前后車的間隔多少來判斷來車時間與乘客多少，最終確定自己何時出門、坐哪輛車?！?/p>

基于智能公交信息平臺的公交電子站牌，在原有“來車預(yù)報”基礎(chǔ)上還提供了更加豐富的查詢功能，這些功能不但基本確定能夠在五年甚至更短時間內(nèi)投入使用，并“有可能比現(xiàn)在設(shè)想的還好”。

“中國式過馬路”逼停智能紅綠燈

從國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)看，智能交通的健全并非僅憑完善的硬件就足夠，公眾參與和整體協(xié)調(diào)同樣很關(guān)鍵。

據(jù)悉，為治理擁堵、暢通的城市道路，湖北武漢在過去10年間耗資近兩億元逐步建成智能交通。智能交通的一個本領(lǐng)就是根據(jù)車流，自動調(diào)節(jié)紅綠燈時間。讓紅綠燈變得更聰明，即紅綠燈的長短由車流量說了算。一旦某個方向車流量大，智能交通系統(tǒng)可統(tǒng)籌調(diào)整整條道路的紅綠燈時長，大大提高通行效率。然而，武漢建成后一部分路口智能系統(tǒng)基本停用，原因是再聰明的紅綠燈，也架不住行人亂穿馬路造成的干擾。在一些路口，“中國式過馬路”現(xiàn)象依然很多，本應(yīng)通行的車輛因橫穿馬路的行人而受阻，系統(tǒng)也就無法準(zhǔn)確算出下一次紅燈的亮閃時間。久而久之，智能交通系統(tǒng)不得不停擺，只能由交警人工替代。

此外，早在2009年，武漢市公交管理部門就在一些市區(qū)主干道公交站點(diǎn)安裝了電子智能站牌。但安裝幾年來，由于配套系統(tǒng)不完善，不少智能站牌處于閑置，沒有播放出實(shí)時交通狀況等信息，乘客抱怨電子智能站牌“不智能”。不少電子站牌已不再通電，完全在當(dāng)普通站牌使用。

事實(shí)上，北京、濟(jì)南等城市最早電子站牌也可往前追溯近十年。但建成后不久這些電子站牌大多處于“黑屏”狀態(tài)，交通部門給出的解釋是，公交車上的GPS覆蓋度暫時不夠。

智能交通應(yīng)避免“數(shù)據(jù)孤島”

有業(yè)內(nèi)人士指出，對于不少智能交通剛剛起步的國內(nèi)城市，最重要的是數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)達(dá)到一定量才能算出準(zhǔn)確的交通情況，投放到誘導(dǎo)牌對交通進(jìn)行調(diào)控。但目前，國內(nèi)大部分城市智能交通往往由幾個部門同時負(fù)責(zé)，幾個部門分別掌握一部分交通信息，缺乏數(shù)據(jù)共享，容易形成“數(shù)據(jù)孤島”。

為解決數(shù)據(jù)孤島弊端，北京成立了交通運(yùn)行協(xié)調(diào)指揮中心，全權(quán)負(fù)責(zé)智能交通系統(tǒng)的運(yùn)行?？梢娭悄芙煌芊癜l(fā)揮實(shí)質(zhì)性作用，還取決于管理部門能否建立一整套完善的體系，優(yōu)化設(shè)計方案，提供優(yōu)質(zhì)公交服務(wù)。清華大學(xué)土木系教授史其信告訴記者，中國智能交通發(fā)展的過程大體要經(jīng)歷三個階段，首先是完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，然后在這個基礎(chǔ)上提高信息化程度，最后才能發(fā)展智能化交通管理。如果沒有前兩個階段的條件和基礎(chǔ)，智能化交通管理很難實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在很多城市都在投資建設(shè)各種各樣的智能交通系統(tǒng)，但很少看到這些系統(tǒng)能起多大作用，就是因?yàn)樗幍碾A段性。

史其信預(yù)測，未來新一代智能交通系統(tǒng)將是“物聯(lián)網(wǎng)”概念在交通領(lǐng)域的應(yīng)用，發(fā)展下去也就成了“車聯(lián)網(wǎng)”，將通信、網(wǎng)絡(luò)傳感技術(shù)、云端和移動計算技術(shù)、智能終端和車路協(xié)同技術(shù)等高新技術(shù)應(yīng)用于整個交通管理體系，以智能技術(shù)取代原先需要人工判別的任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化。

資訊

萬科濟(jì)南第四城——

萬科新里程亮相

本刊訊 4月13日，“萬科新里程，奧體中軸，萬科又一城”媒體見面會在萬科新里程臨時接待中心華麗開啟，繼萬科天泰金域國際、萬科城、萬科金域中心以后，秉承“讓建筑贊美生命”的企業(yè)宗旨，萬科為濟(jì)南再造萬科新里程，引領(lǐng)泉城人居生活。媒體見面會上，未來之車——特斯拉也首次在濟(jì)南亮相，低碳、健康、環(huán)保、創(chuàng)新、時尚的新概念跑車，與萬科新里程強(qiáng)調(diào)的人居理念如出一轍。

（許秀靜）

篇8

（成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校，成都 610031）

（Chengdu Electromechanical College，Chengdu 610031，China）

摘要： 本文所論述的系統(tǒng)技術(shù)是根據(jù)目前我國出租車行業(yè)營運(yùn)的現(xiàn)狀，為解決其搭載難、浪費(fèi)能源、道路擁堵等問題而提出的。本技術(shù)方案是通過利用已擁有的無線通信網(wǎng)和GPS①資源，建立一個專用平臺――出租車呼叫管理系統(tǒng)，來解決這些問題。并實(shí)現(xiàn)便民服務(wù)、節(jié)能減排，提高城市管理等現(xiàn)代化形象和目標(biāo)，為低碳經(jīng)濟(jì)做出貢獻(xiàn)。

Abstract: System technology discussed in this paper is based on the current status of the operation of the taxi industry in China to address the carrying difficult, waste of energy and road congestion and other issues. The technical program is already owned by using wireless communication network and GPS resources. The establishment of a dedicated platform―Call Taxi Management System is to solve the above problem and achieve energy conservation, convenience services, and improve urban management and other modern image and objectives.

關(guān)鍵詞： 出租車 碳排放 GPS定位 節(jié)能減排

Key words: taxi；carbon emissions；GPS positioning；energy conservation

中圖分類號：TP39 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-4311（2011）15-0174-02

0引言

隨著社會文明的快速發(fā)展，人類在享受著文明成果帶來的便利同時也帶來了一系列的社會問題，這樣就要求有更高、更科學(xué)的技術(shù)來完成更好的對社會服務(wù)。城市交通、環(huán)境、能源都成為現(xiàn)代社會日益突起的阻礙可持續(xù)發(fā)展問題，2010年全世界對炭的排放量更是提到了一個更高的層次。出租汽車是世界上大多數(shù)城市公共交通系統(tǒng)的重要組成部分，城市出租汽車是城市交通的一個重要環(huán)節(jié)，也是城市尾氣排放的一個重要組成部分，但在出租汽車的管理、調(diào)度和使用上卻一直缺少一種科學(xué)有效的方法。這個長期困擾著世界各國城市管理者的古老問題主要體現(xiàn)在兩方面：①運(yùn)動式找客：即出租車不停地沿城市主要街道空載行駛，希望能夠在途中遇到需要搭乘的客人。這種載客方法造成如下問題：a）出租車空駛時間長。這即造成了燃料的浪費(fèi)，碳排放增加，又加劇了道路的擁堵，同時也增加了出租車公司和司機(jī)的運(yùn)營成本，并存在嚴(yán)重的安全隱患；b）乘客在城市非主要街區(qū)很難遇到出租車，增大了出行的不便；②蹲點(diǎn)式等客：即出租車停泊在一些乘客集中地點(diǎn)，如車站、賓館和出租車乘降點(diǎn)等，虛位以待。這一方面降低了出租車的載客率，同時也可能造成停泊地點(diǎn)附近的潛在通秩序問題。

這些問題存在的根本原因是迄今為止還沒有找到一種能在移動的出租車和移動的乘客之間建立起一種實(shí)時聯(lián)系的方法，因此無法把乘客的用車需求及時傳遞給服務(wù)提供者（出租車），控制好出租汽車的合理運(yùn)營行駛對城市文明建設(shè)和低碳經(jīng)濟(jì)有著重要作用。本《出租車呼叫及管理系統(tǒng)》有助于解決部分交通問題、節(jié)省能源、便民服務(wù)、控制或消除城市套牌車（黑車運(yùn)營）、加快城市文明建設(shè)。

1智能化出租車呼叫系統(tǒng)技術(shù)方案

本系統(tǒng)技術(shù)的基本設(shè)想是通過手機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)，把分布在城市各處的出租車車站和出租車上的機(jī)載通信定位裝置聯(lián)結(jié)起來，形成一個智能化出租車呼叫管理系統(tǒng)。當(dāng)乘客需要出租車時，他只要走到離其最近的一個出租車站，按站牌上的提示，把車站編號用手機(jī)短信發(fā)給呼叫中心即可。收到短信后，呼叫中心的調(diào)度系統(tǒng)首先搜索到與該車站距離最近的待客出租車，與其確認(rèn)并通知其該車站的編號（該出租車司機(jī)隨即在車載通信定位系統(tǒng)的引導(dǎo)下駛向該車站）。然后中心將向叫車乘客發(fā)出一封包含該出租車車牌號和其大概到達(dá)時間的確認(rèn)短信。以上操作均由數(shù)據(jù)管理中心的計算機(jī)通過手機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)與出租車上的機(jī)載通信裝置及乘客手機(jī)之間自動即時完成。

系統(tǒng)包括：①手機(jī)用戶，出租車站點(diǎn)，公共場所，餐飲娛樂場所等。②移動通信系統(tǒng)。③設(shè)于移動通信系統(tǒng)內(nèi)的打的呼叫平臺。④設(shè)于出租車營運(yùn)公司的出租車GPS定位管理裝置。⑤指示出租車搭載客戶的指令裝置，其與所述出租車GPS定位管理裝置相連。

方法是當(dāng)手機(jī)用戶在需要打的時，通過打的呼叫平臺向移動通信系統(tǒng)撥打打的信號，移動通信系統(tǒng)確認(rèn)該信號的方位后（可以為基站定位），將帶有用戶的位置信息的信號發(fā)送到租車GPS定位管理裝置，由該裝置通過GPS定位搜尋離發(fā)出打的信號位置最近的出租車（搜索最近的空載出租車），并向其發(fā)出載客指令信息。系統(tǒng)也可包括手機(jī)用戶、一個或多個打的呼叫平臺、出租車GPS定位管理裝置及指令裝置。本技術(shù)的做大特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了將最方便的通信工具手機(jī)與最方便的交通工具出租車的結(jié)合。

2系統(tǒng)項(xiàng)目數(shù)據(jù)分析

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計全國出租車總數(shù)高達(dá)140萬輛，而所有的出租車在運(yùn)營行駛過程中并不都是在有效使用，據(jù)相關(guān)專業(yè)人士統(tǒng)計分析出租車乘坐率為60%，空駛率為40%，如此高的空駛率導(dǎo)致能源的大量浪費(fèi)、交通阻礙、汽車磨損等一系列問題。

如通過本系統(tǒng)技術(shù)項(xiàng)目來控制乘客與出租車之間的相對互動作業(yè)，可大大降低空駛率，實(shí)現(xiàn)社會資源的整體整合。據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示出租車每天的耗油量約在50升~55升，汽油價格按93號：6.3元/L②（升）計，出租車按100萬輛為例：

2.1 僅以降低20%左右測算

2.1.1 節(jié)約能源經(jīng)濟(jì)測算

每天每輛車可以節(jié)省油量為：（50～55）（L）×20%=10～11（L）；

每天可節(jié)約費(fèi)用：（10～11）（L）×6.3（元）=63～69.3（元）；

全國出租車每天節(jié)約費(fèi)用：（63～69.3）（元）×100（萬輛）=6300～6930（萬元）；

全國全年最低可節(jié)約汽油能源約：（10×100（萬輛）×365（天）=36.5（億L）），大大降低了碳排放量；

一年全國出租車可節(jié)約用油費(fèi)用：6300～6950（萬元）×365（天）=229～252（億元）；

2.1.2 社會環(huán)保炭排放量預(yù)測

據(jù)相關(guān)資料提供計算：節(jié)約一升汽油=減排2.3（kg③）二氧化碳=減排0.627（kg）炭；

全年全國可減少二氧化碳排放量為：2.3（kg）×36.6（億L）=83.95（億kg）

2.2 以空駛率降低10%左右測算

2.2.1 節(jié)約能源經(jīng)濟(jì)測算

每天每輛車可以節(jié)省油量為：50～55（L）×10%=5～5.5（L）；

全國全年可節(jié)約汽油能源約：5～5.5（L）×100（萬輛）×365（天）=18.25（億L）；

一年全國出租車可節(jié)約用油費(fèi)用為：6.3（元）×18.25（億L）≈114.98（億元）；

2.2.2 以社會環(huán)保排炭量而言會得到如下之結(jié)果

全年全國可減少二氧化碳排放量為：2.3（kg）×18.25（億L）≈41.98（億kg）；

2.3 如空駛率降低5%左右的結(jié)果

2.3.1 以油能源帶來的經(jīng)濟(jì)利潤

每天每輛車可以節(jié)省油量為：50～55（L）×5%=2.5～2.75（L）；

全國全年可節(jié)約汽油能源約：2.5（L）×100（萬輛）×365（天）≈9.13（億L）；

一年全國出租車可節(jié)約用油費(fèi)用為：57.49（億元）；

2.3.2 社會環(huán)保碳排放量預(yù)測

全年全國可減少二氧化碳排放量為：2.3（kg）×9.13（億L）≈21（億kg）

3結(jié)束語

以上僅僅單從油能損耗來計算的經(jīng)濟(jì)效益，還不包括汽車使用年限的延長等一系列帶來的效益。從二氧化碳的排放減少量來看，此項(xiàng)工程為環(huán)保作出了重要貢獻(xiàn)。

社會城市文明建設(shè)也會因?yàn)榇隧?xiàng)工程的建立而帶來促進(jìn)作用，因?yàn)檎?guī)出租車都是在系統(tǒng)中存檔，他與系統(tǒng)是緊密聯(lián)系在一起的。未在出租公司注冊的汽車將無法接收到系統(tǒng)有效信息,套牌車,黑車車主將失去可持續(xù)經(jīng)營有效方式.致此將會無法生存而自動退出.這樣一來與套牌車，黑車帶來的一系列社會問題也將自動解決，由此而引發(fā)的社會治安問題也將得到解決。

空車行駛率的下降，可以為社會交通提供更多的道路資源，減少交通阻塞。另一方面，出租車司機(jī)因?yàn)榻档土丝哲囆旭偅梢岳么藭r間加以調(diào)整休息，為高度緊張的工作放松休息，有了更好的精神狀態(tài)工作，社會交通事故的發(fā)生也會得到大大降低，社會交通文明的建設(shè)也將進(jìn)一步得到發(fā)展。

科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，相信通過《智能化出租車呼叫及管理系統(tǒng)》技術(shù)的推廣應(yīng)用，運(yùn)用發(fā)揮其無限的經(jīng)濟(jì)與社會價值，為實(shí)現(xiàn)我國對全球承若的低碳排放量標(biāo)準(zhǔn)做出貢獻(xiàn)。

注釋：

①GPS―GPS是Global Positioning System的簡稱，即全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)；

②L―表示容積單位：升；

③kg―表示重量單位：千克.

參考文獻(xiàn)：

[1]胡友健.全球定位系統(tǒng)（GPS）原理與應(yīng)用.中國地質(zhì)大學(xué)出版社，2003.

[2]（美）帕勒萬.無線網(wǎng)絡(luò)通信原理與應(yīng)用.清華大學(xué)出版社，2003.5.

[3]王亞軍，楊俊生.GPS在城市控制測量中的應(yīng)用[J].隧道建設(shè)，2003，（6）：53-54.

篇9

1 引言

射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID),是一種利用射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)信息的技術(shù)。射頻識別起源于20世紀(jì)80年代,近年射頻識別和應(yīng)用得到了迅速發(fā)展,射頻識別典型應(yīng)用包括:物流領(lǐng)域、生產(chǎn)線自動化、交通運(yùn)輸領(lǐng)域、農(nóng)牧漁業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、制造業(yè)等。超高頻射頻識別,具有讀寫速度快、識別距離遠(yuǎn)、能識別高速移動物體、數(shù)據(jù)存儲量大、非接觸識別以及可同時識別多個芯片等特點(diǎn)。

2 RFID應(yīng)用的成功案例

射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)的應(yīng)用案例比較成功的有,鐵路的車輛調(diào)度,鐵道部在中國鐵路車號自動識別系統(tǒng)建設(shè)中,推出了完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的遠(yuǎn)距離自動識別系統(tǒng)。過去,國內(nèi)鐵路車頭的調(diào)度都是靠手工統(tǒng)計、手工進(jìn)行,費(fèi)人、費(fèi)時還不夠準(zhǔn)確,造成資源極大浪費(fèi),鐵道部在采用RFID技術(shù)以后,實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)計的實(shí)時化、自動化,降低了管理成本,提高了資源利用率;另外一個就是以沃爾瑪為代表的在零售業(yè)中的應(yīng)用。通過使用RFID技術(shù),一方面,可以即時獲得準(zhǔn)確的信息流,完善物流過程中的監(jiān)控,減少物流過程中不必要的環(huán)節(jié)及損失,降低在供應(yīng)鏈各個環(huán)節(jié)上的安全存貨量和運(yùn)營資本;另一方面,通過對最終銷售實(shí)現(xiàn)的監(jiān)控,把消費(fèi)者的消費(fèi)偏好及時地報告出來,可以幫助沃爾瑪調(diào)整優(yōu)化商品結(jié)構(gòu),進(jìn)而獲得更高的顧客滿意度和忠誠度。

3 RFID在交通流量自動控制中的應(yīng)用

交通系統(tǒng)是一個復(fù)雜的綜合性系統(tǒng),單獨(dú)從道路或車輛的角度來考慮,很難解決交通問題,必須把車輛和道路綜合起來全盤考慮,這就需要實(shí)現(xiàn)交通系統(tǒng)的智能化。智能交通系統(tǒng)是把先進(jìn)的信息技術(shù)、電子通訊、自動控制以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等有機(jī)的運(yùn)用于交通管理體系而建立起的一種實(shí)時、準(zhǔn)確高效的交通綜合管理和控制系統(tǒng)。

在智能交通控制中交通信息的采集尤為重要,交通數(shù)據(jù)采集是指利用各種技術(shù)手段對整個交通領(lǐng)域所要求的動態(tài)和靜態(tài)交通信息進(jìn)行獲取的過程。由于靜態(tài)信息是相對固定的,在一定的時期具有一定的穩(wěn)定性,因此,全面、可靠地采集動態(tài)交通信息成為交通管理與決策從而對交通流量進(jìn)行自動化控制的關(guān)鍵。

一、現(xiàn)有交通信息采集方式及特點(diǎn)

現(xiàn)有交通信息采集方式主要包括如下四方面:

1、攝像監(jiān)測技術(shù)是目前較常用的交通信息采集技術(shù)?？商峁┛梢晥D像;為交通管理提供實(shí)時信息;只用單臺攝像機(jī)和控制器就可檢測多個車道。缺點(diǎn)是大型車輛可能遮擋隨行的小型車輛,使信息可靠度相對降低;易造成檢測誤差等。

2、線圈地下采集技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)已經(jīng)成熟、易于掌握;計數(shù)非常精確。 缺點(diǎn)是安裝過程對可靠性和壽命影響較大;修理或安裝時會中斷交通并且會影響路面壽命;易被重型車輛、路面修理等損壞。

3、雷達(dá)定位系統(tǒng)技術(shù)的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)采集非常方便,而且能夠提供準(zhǔn)確的交通數(shù)據(jù)信息,可全天候工作。缺點(diǎn)是成本高,而且受功率的影響,可能會產(chǎn)生錯誤信息。

4、微波檢測技術(shù)可以提供公路實(shí)時信息,還有多車道的車流量、道路使用率和車型等信息;具有技術(shù)先進(jìn)、成本低和可靠度高等特點(diǎn)。

二、RFID技術(shù)的特點(diǎn)

RFID具有精度高,適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、抗干擾、操作快捷等優(yōu)點(diǎn)。射頻卡的最大特點(diǎn)在于非接觸,不易損壞,不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環(huán)境。射頻卡讀寫器可識別高速物體、近距離及遠(yuǎn)距離的物體、并可同時識別多個無線射頻識別卡等。

三、RFID與現(xiàn)有交通數(shù)據(jù)采集方式比較

與傳統(tǒng)的交通數(shù)據(jù)采集方式相比較,RFID智能交通監(jiān)管技術(shù)具有優(yōu)勢。利用RFID可以實(shí)現(xiàn)車輛的實(shí)時跟蹤將采集的交通數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇煌刂浦行?通過控制中心匯總分析后在各個路段向司機(jī)報告交通情況,并利用電子地圖實(shí)時顯示交通情況從而緩解交通。通過實(shí)時跟蹤,還可以自動查處違章車輛,記錄違章情況。采用超高頻射頻識別技術(shù)實(shí)現(xiàn)交通數(shù)據(jù)的采集可以對交通流量進(jìn)行實(shí)時、準(zhǔn)確、高效的自動化控制。

四、RFID在交通監(jiān)管中的應(yīng)用

射頻識別交通數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是由閱讀器(reader)和應(yīng)答器(Transponder,也稱為電子標(biāo)簽)等組成。RFID智能交通管理的工作原理很簡單,交通數(shù)據(jù)采集的過程如下:閱讀器與應(yīng)答器通過電磁波進(jìn)行能量傳遞和數(shù)據(jù)通訊。在系統(tǒng)工作過程中,讀卡器首先通過天線發(fā)送加密數(shù)據(jù)載波信號到RFID汽車標(biāo)簽,標(biāo)簽的發(fā)射天線工作區(qū)域被激活,同時將加密的載有目標(biāo)識別碼的高頻加密載波信號采用某種調(diào)制方式經(jīng)卡內(nèi)高頻發(fā)射模塊發(fā)射出去,接收天線接收到射頻卡發(fā)來的載波信號,經(jīng)讀卡器接收處理后,提取出目標(biāo)識別碼送至計算機(jī),完成預(yù)設(shè)的系統(tǒng)功能和自動識別,從而實(shí)現(xiàn)交通的自動化管理。

4結(jié)束語

利用RFID技術(shù)能夠獲得持續(xù)不斷的交通流量數(shù)據(jù),并且能直接反映實(shí)際交通流,利用RFID可以實(shí)現(xiàn)車輛的實(shí)時跟蹤,將采集的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時處理自動調(diào)節(jié)交通流量。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用使得在不影響交通流的情況下實(shí)時采集交通數(shù)據(jù)成為可能,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)交通自動化控制,促進(jìn)交通狀況的改善。無線射頻識別交通監(jiān)管技術(shù)將成為實(shí)時交通信息采集未來發(fā)展趨勢。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 儲浩,楊曉光. 交通移動采集技術(shù)及其使用性分析.ITS通訊,2006,3

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【中圖分類號】G40-057【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B 【論文編號】1009―8097(2010)03―0135―05

一 引言

近年來,隨著數(shù)字化校園建設(shè)的深入開展與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用,利用遠(yuǎn)程教室開展跨地區(qū)課程學(xué)習(xí)和學(xué)術(shù)交流已成為一種新型的教學(xué)模式。如何實(shí)現(xiàn)無人值守,如何進(jìn)行高度智能互動,如何通過交互實(shí)現(xiàn)不同地區(qū)的任何人,只要得到授課老師的授權(quán),即可通過一臺連接網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī),實(shí)時或非實(shí)時地融入遠(yuǎn)程教室,聽授課老師的講授,與同學(xué)老師交流,甚至進(jìn)行遠(yuǎn)程演示,是目前遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建中必須解決的問題。

華東理工大學(xué)現(xiàn)代教育技術(shù)中心為了能與美國DUKE大學(xué)開展本科生選修課互選,更好地促進(jìn)教育信息化,全面提高本科教育教學(xué)水平,于2008年年初全面啟動了交互式遠(yuǎn)程教室的建設(shè)工作。在設(shè)計初期我們就明確提出要通過構(gòu)建一個無人值守的交互式遠(yuǎn)程教室,把課堂教學(xué)中完整的教學(xué)部分,包括教師面授、教師板書、教學(xué)課件、師生交流等可能的互動教學(xué)情景真實(shí)完整地利用流媒體技術(shù)、通訊技術(shù)、智能錄播技術(shù)進(jìn)行展現(xiàn),并通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸,實(shí)現(xiàn)實(shí)時授課;在直播的同時將這些信息保存于本地服務(wù)器,供課后點(diǎn)播使用,以促進(jìn)兩地教育教學(xué)資源的共享。

二 系統(tǒng)構(gòu)成

“公欲善其事,必先利其器”。智能互動式遠(yuǎn)程教室最核心的部件就是一套具有交互功能的軟、硬件設(shè)備。我們在現(xiàn)有教師培訓(xùn)機(jī)房的基礎(chǔ)上添置了視、音頻信號采集系統(tǒng)、智能跟蹤定位系統(tǒng)、遠(yuǎn)程互連系統(tǒng)以及顯示系統(tǒng),以此來構(gòu)建智能交互式遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)。如圖1:

所有的軟、硬件的工作都基于一套移動式全智能錄播系統(tǒng)。如圖2:

下面就對以上各系統(tǒng)作簡單闡述:

1 視頻信號采集系統(tǒng)

有研究證明,人的感知超過80%是通過視覺呈現(xiàn)的。因此遠(yuǎn)程教室的一項(xiàng)重大任務(wù)就是將遠(yuǎn)端的視頻信號盡可能真實(shí)、完整、及時地傳送至目的端。為提升本系統(tǒng)的性價比,同時考慮到今后的升級問題,我們采用了前后置攝像機(jī)的方

式,即在教室后部使用26倍光學(xué)變焦,480TV線,具備YH5902M控制云臺的SONY 980P作為教師場景攝像機(jī),主要負(fù)責(zé)教師畫面的跟蹤與拍攝;在教室前部使用18倍光學(xué)變焦,且自帶80個預(yù)制位的SONY D70,作為學(xué)生畫面的拍攝與定位。

眾所周知,遠(yuǎn)程教室的主體是教師。將教師的每一個動作,每一個表情充分展現(xiàn)給學(xué)生是遠(yuǎn)程教室很重要的部分。因此盡可能提升攝像頭的分辨率,采用高光學(xué)變焦的攝像頭就成為了我們的首選。而教師在講課過程中可能并不定于某個點(diǎn),而是在一個區(qū)域內(nèi)移動。這就要求攝像機(jī)具備旋轉(zhuǎn)控制云臺,且不僅要實(shí)現(xiàn)目標(biāo)自動跟蹤功能,而且在必要的時候?qū)崿F(xiàn)手動控制。在項(xiàng)目開始初期我們選擇紅外線感應(yīng)攝像機(jī)作為教師跟蹤的工具。即通過授課教師領(lǐng)夾上的紅外線發(fā)射器引導(dǎo)紅外線感應(yīng)攝像機(jī),從而實(shí)現(xiàn)教師端視頻的跟蹤。但是最終實(shí)驗(yàn)表明這種跟蹤方式存在很大的問題。眾所周之,紅外線波長較短,約850～900納米,而可見光中紅光的波長在700納米左右。兩者相差不大的波長導(dǎo)致了一旦紅外攝像機(jī)接觸到接近紅色的可見光,目標(biāo)就會跟丟,甚至出現(xiàn)不可控的來回轉(zhuǎn)動。由于中心機(jī)房靠近教師方向都有窗戶,這種跟丟的現(xiàn)象就極其普遍。而且由于紅外線的穿透能力弱,一旦教師背對攝像機(jī)就會產(chǎn)生跟丟的現(xiàn)象。雖然有一些解決方法,但涉及到很多問題,讓我們放棄了這種跟蹤方式。期間我們還考慮了用超聲波作為教師跟蹤工具。但是這種跟蹤方式必須要求老師攜帶一個超聲波信號發(fā)射器,并且要在機(jī)房頂部安裝超聲波信號探測器。同時經(jīng)過測試,我們發(fā)覺由于超聲波在空氣中損耗較大,且容易造成回波影響,因此最終我們決定使用智能信息識別技術(shù)來解決此問題。

遠(yuǎn)程教室的客體是學(xué)生。教育技術(shù)研究表明,只有在課堂上實(shí)現(xiàn)師生互動,完成主體和客體間的融合,才能教授一節(jié)成功的課程,也是目前教育發(fā)展的方向。因此對學(xué)生的視頻采集我們也進(jìn)行了適當(dāng)考慮。我們將學(xué)生所處位置劃分為4個區(qū)域。如圖3。

將學(xué)生攝像機(jī)的預(yù)制位設(shè)置如下:

預(yù)制位0:學(xué)生區(qū)域全景,即包括學(xué)生區(qū)域1～4中的絕大多數(shù)學(xué)生。

預(yù)制位1:以學(xué)生區(qū)域1中心為焦點(diǎn),囊括此區(qū)域中的所有學(xué)生。

預(yù)制位2:以學(xué)生區(qū)域2中心為焦點(diǎn),囊括此區(qū)域中的所有學(xué)生。

預(yù)制位3:以學(xué)生區(qū)域3中心為焦點(diǎn),囊括此區(qū)域中的所有學(xué)生。

預(yù)制位4:以學(xué)生區(qū)域4中心為焦點(diǎn),囊括此區(qū)域中的所有學(xué)生。

因此我們選擇自帶80個預(yù)制位的SONY D70作為學(xué)生場景攝像機(jī),輕松解決學(xué)生的視頻問題,并且留下升級空間以方便增加學(xué)生區(qū)域。

2 音頻信號采集系統(tǒng)

對于遠(yuǎn)程教室而言,音頻信號正常傳輸?shù)闹匾砸稽c(diǎn)都不亞于視頻信號,甚至從某種方面來說其意義超越了視頻信號。有調(diào)查表明,目前絕大多數(shù)課程內(nèi)容以教師講授為主,輔以師生互動,而板書或演示只占課程總課時的20%以下。所以只要音頻信號沒問題,即使視頻信號的中斷,這節(jié)課仍可繼續(xù)。因此如何充分保障音頻信號的傳輸成為本系統(tǒng)最重要的問題。

那么如何衡量遠(yuǎn)程教室的聲音質(zhì)量?我們參考了國標(biāo)GB50371-2006《廳堂擴(kuò)聲系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中會議類擴(kuò)聲系統(tǒng)聲學(xué)特征指標(biāo)的最低等級的要求,保證所采集音頻信號的質(zhì)量。

從技術(shù)角度考慮,拾音方式可分為遠(yuǎn)距離拾音方式和近距離拾音方式。對于授課而言,我們主要考慮的是近距離拾音方式的效果。近距離拾音,是指聲源與拾音器的距離從幾厘米到1米的范圍。聲源離拾音器越近,拾音器所拾取的低頻部分就越多,低頻信號就越豐滿,越可以展現(xiàn)教師,特別是男教師的音域。但是如果離拾音器太近,就會使拾音器產(chǎn)生過多的低頻諧波共振,導(dǎo)致低頻的變形、失真。因此我們應(yīng)該選擇低靈敏度與動態(tài)范圍寬的超指向性拾音器。

話筒的主要技術(shù)參數(shù)有:頻響特性、指向特性、靈敏度和話筒頭類型。教學(xué)錄音系統(tǒng)主要傳輸語音信號,而一般來說語音信號包含的頻率范圍為180Hz～4000Hz。過高的靈敏度會使話筒產(chǎn)生嘯叫,而話筒的指向性又對提高系統(tǒng)傳聲增益、防止錄入周圍噪聲和減少擴(kuò)聲揚(yáng)聲器的回授至關(guān)重要。因此如何選擇好的話筒對音頻信號的采集有非常大的影響。經(jīng)過考慮,我們將拾音話筒配置如下:

(1)教師拾音話筒

由于教師上課過程中位置的不斷變動,因此不適宜使用固定安裝的鵝頸會議話筒。而手持式無線話筒在使用過程中不方便,從理論上說,頭戴式“耳麥”無線話筒,不論從防止嘯叫還是提高話音質(zhì)量,即我們所說的提高錄音電平,都有著很大的優(yōu)勢。但是由于目前我校老師授課基本采用領(lǐng)夾式無線話筒,因此我們最后決定采用頻響范圍為100Hz～10kHz,信噪比不低于62dB的超心型單指向性駐極體話筒。

(2)學(xué)生拾音話筒

學(xué)生拾音的特點(diǎn)是坐位固定而人員分散。為提高拾音質(zhì)量,防止系統(tǒng)嘯叫,我們采用了心型指向性會議話筒。

在圖3中,我們在每一個學(xué)生區(qū)域的中間位置放置一個鵝頸式話筒。當(dāng)開啟話筒后,通過無線云臺控制器,學(xué)生場景攝像頭自動轉(zhuǎn)到相應(yīng)的預(yù)制學(xué)生區(qū)域。本區(qū)域?qū)W生的互動都通過這個話筒實(shí)現(xiàn)。關(guān)閉無線話筒,鏡頭重新切換到教師場景攝像機(jī)。在項(xiàng)目初期我們也考慮過用帶紅外線發(fā)射功能的話筒來實(shí)現(xiàn)學(xué)生場景的跟蹤。這種跟蹤有一定的好處:一旦開啟話筒,攝像頭就可以一直跟蹤講話者,因此可以在學(xué)生區(qū)域只使用一個話筒,大大節(jié)省成本。但是通過一段時間的使用我們發(fā)現(xiàn)了其中的不足。首先,因?yàn)樵谠捦查_啟后紅外線發(fā)射器就一直工作。這就導(dǎo)致了無線話筒的電池壽命的大大降低。這樣的話筒電池一般很難撐到2個小時;其次由于紅外線的穿透力弱,很容易被人體所阻擋,導(dǎo)致跟丟;再次紅外線由于受其他可見光的影響也容易跟丟。因此最終我們采用了預(yù)制位的方式。使用此方式我們可以很方便地增加話筒數(shù)量,細(xì)分學(xué)生區(qū)域,甚至可以達(dá)到每一個學(xué)生都有一個話筒,都有一個預(yù)制位。

3 智能跟蹤定位系統(tǒng)

如前文所述,教師授課位置的移動性必須要求有一套教師場景視頻的跟蹤定位系統(tǒng)。我們采用的是蓋諾智能信息識別系統(tǒng)。如圖4

所謂智能信息識別技術(shù)是指利用分析并比較被檢測對象的體形特征,面部特征,以及衣著的顏色特征,依據(jù)用戶所選定的特征區(qū)域,進(jìn)行動態(tài)捕抓判斷,做到自動跟蹤鎖定的計算機(jī)技術(shù)。利用此技術(shù),能對教師在教室各個位置的教學(xué)活動進(jìn)行跟隨聚焦,不論教師進(jìn)行講臺授課、黑板授課,投影顯示區(qū)域授課,還是學(xué)生區(qū)域移動授課等,都能準(zhǔn)確定位老師位置,實(shí)時流暢地進(jìn)行自動跟蹤拍攝,同時被拍攝者始終處于畫面的主置。被拍攝者無需佩戴任何跟蹤定位設(shè)備,保證畫面的常態(tài)化,徹底解決了傳統(tǒng)佩戴紅外等跟蹤設(shè)備,死角盲區(qū)多,受光線等環(huán)境影響較大,失位頻發(fā),垃圾鏡頭無法避免等弊病。

我們將智能跟蹤定位系統(tǒng)設(shè)置如下:老師在講臺講課時,鏡頭切換到教師特寫;教師自由移動授課時,系統(tǒng)自動跟蹤教師并保證教師始終處于畫面的主置;教師操作鍵盤鼠標(biāo)時切換到教師機(jī)課件畫面;學(xué)生提問時切換到學(xué)生畫面。通過主畫面的自動切換,完全實(shí)現(xiàn)了無人工干預(yù)的遠(yuǎn)程交互教學(xué),能夠讓學(xué)生最直觀地參與到教學(xué)過程,大大提升遠(yuǎn)程授課的效果。當(dāng)然,教師桌面上有個觸摸屏控制器,也可以人為進(jìn)行鏡頭畫面的切換控制。

4 遠(yuǎn)程互連系統(tǒng)

遠(yuǎn)程互連系統(tǒng)是遠(yuǎn)程教室的核心組件。它負(fù)責(zé)將本地收集的信號轉(zhuǎn)換為能在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式并通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送,同時接收遠(yuǎn)端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)流并處理,從而實(shí)現(xiàn)兩地交互。目前我們所用的遠(yuǎn)程互連系統(tǒng)有Polycom和Adobe Acrobat Connect Pro。

(1)Polycom系統(tǒng)

Polycom系統(tǒng)是由寶利通公司開發(fā)的視頻會議系統(tǒng)。它是一款適用于中小規(guī)模應(yīng)用的軟、硬件設(shè)備。它可以單獨(dú)由硬件實(shí)現(xiàn),也可以單獨(dú)由軟件實(shí)現(xiàn),也可以軟、硬件聯(lián)合實(shí)現(xiàn)。

1)硬件Polycom實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程互連

我們所用的硬件Polycom系統(tǒng)的型號為Polycom 7000 S IP 。如圖5

通過此硬件系統(tǒng)我們可以和同樣使用此硬件的多方進(jìn)行實(shí)時互連。此硬件的系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn):支持H.264的視頻編碼和Pro-Motion技術(shù),圖像質(zhì)量得到大幅度提升;支持多方連線;具有360度全方位拾音器,音質(zhì)效果出眾;操作簡單易學(xué),容易上手;系統(tǒng)附件較少,移動及裝卸簡便等。但是此硬件設(shè)備有一個致命缺陷,就是遠(yuǎn)程教室兩端均要求使用相同硬件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。試想,如果我校的遠(yuǎn)程教室要與其它學(xué)校開展教學(xué)合作,要求使用相同的硬件就明顯不合適。

2)軟件Polycom PVX實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程互連

Polycom PVX是一款工作于Windows操作系統(tǒng)下的視頻會議軟件。其工作界面如圖6所示

Polycom PVX可以通過個人電腦和Web Cam為個人或企業(yè)提供高質(zhì)量的視頻會議服務(wù)。它通過People+Content技術(shù),同時分享高質(zhì)量的視頻和高分辨率的數(shù)據(jù)圖像。它通過H.264標(biāo)準(zhǔn)的視頻壓縮技術(shù),即使在低帶寬情況下,也能傳送清晰、鮮明的圖像。其音頻采樣率也達(dá)到了14kHz。同時它可以支持電子白板,應(yīng)用程序共享,視、音頻交互等功能。這樣,只要在教學(xué)另一方的遠(yuǎn)端電腦上安裝了該軟件,配合耳麥與攝像頭就能與本系統(tǒng)構(gòu)建系統(tǒng)互連,從而降低遠(yuǎn)程端的設(shè)備要求。但是作為一款軟件,Polycom PVX也有很大的局限性:其數(shù)據(jù)通信方式是端對端的,即在同一時間只允許兩方進(jìn)行即時通訊,而且雙方都需要購買不同的軟件序列號。這樣就在很大程度上制約了多個遠(yuǎn)程教室的同時授課。

3)軟、硬件Polycom 聯(lián)合實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程互連

經(jīng)過一段時間的調(diào)研和調(diào)試,我們發(fā)覺軟、硬件Polycom在數(shù)據(jù)傳輸過程中使用的是相同的協(xié)議和編、解碼過程。就是說軟、硬件Polycom是可以互連的。這就開啟了我們遠(yuǎn)程教室的新局面:如果有多方要求同時聯(lián)入本遠(yuǎn)程教室,我們可以在本地主講端使用硬件Polycom,而在多個遠(yuǎn)端可以使用同一序列號的Polycom PVX,從而實(shí)現(xiàn)多方通話。

(2) Adobe Acrobat Connect Pro系統(tǒng)

Adobe Acrobat Connect Pro是Adobe公司開發(fā)的基于Web方式的視頻會議軟件。它基于全球98%用戶所使用的Adobe Flash Player播放器,且不需在客戶端安裝任何軟件即可實(shí)現(xiàn)多方通話。其界面如下圖7:

應(yīng)該來說Adobe Acrobat Connect Pro是一款比較完美的軟件。它能將視、音頻及其他輸入數(shù)據(jù)通過服務(wù)器整合處理,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)淖顑?yōu)化。在視頻方面,它運(yùn)用自帶的編、解碼技術(shù),根據(jù)網(wǎng)絡(luò)情況,在必要時將一些冗余幀進(jìn)行丟棄處理,在保證畫質(zhì)的情況下兼顧視頻流暢度;音頻方面,它強(qiáng)調(diào)信號的流暢性和盡量少的延時,同時加入了獨(dú)創(chuàng)的抑噪技術(shù),很好地控制了噪音與嘯叫,達(dá)到了比較好的信噪比;在數(shù)據(jù)共享方面,客戶端可被授權(quán)共享桌面、文件或白板,同時允許資源的上傳,并在共享窗口實(shí)時播放。各與會者也可進(jìn)行實(shí)時文字交流,可以說完全符合目前遠(yuǎn)程教室的要求。

5 顯示系統(tǒng)

顯示系統(tǒng)是將各個端的信號展現(xiàn)給師生,從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教室的展示過程。顯示系統(tǒng)主要包括本地演示信號的處理與展示,屏幕廣播以及遠(yuǎn)端的收看。

遠(yuǎn)程教室主講端顯示系統(tǒng)包括教師用電腦和電子白板。一般來說,教師在多媒體教室上課時會將自己的屏幕通過投影儀展現(xiàn)給教室中的學(xué)生。由于遠(yuǎn)程教室不僅要讓本地學(xué)生看到上課內(nèi)容,還必須要遠(yuǎn)端的學(xué)生看到。而一般的攝像頭對投影影像的捕捉效果不好。因此我們在遠(yuǎn)程互連系統(tǒng)服務(wù)器中加入了Osprey 200視頻采集卡,通過VGA視頻分配器將教師機(jī)信號分到投影機(jī)和采集卡中。實(shí)現(xiàn)了視頻的多路顯示與采集。而電子白板則是教師機(jī)屏幕的延伸。我們知道傳統(tǒng)上課過程中板書的作用十分重要。得益于信息技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)在很多學(xué)校用上了電子白板,即用虛擬白板代替了傳統(tǒng)黑板,讓師生遠(yuǎn)離粉塵污染,也在一定程度上減輕了教師的工作量。我們采用的是Smart Board 680配合日立HCP-A8短焦投影儀模式,如圖8。

在電子白板上教師不僅可以用手指操作,更可以選擇不同顏色的水筆,用不同的筆觸大小,不同的線型來任意書寫,就像在普通黑板上一樣。同時在遠(yuǎn)端學(xué)生也同樣可以看到書寫與操作的內(nèi)容。

遠(yuǎn)程教室的遠(yuǎn)端的顯示設(shè)備比較簡單,一般有一臺普通投影機(jī)配合聯(lián)網(wǎng)的電腦就可以。為更好地實(shí)現(xiàn)師生交互,我們在中心機(jī)房的所有學(xué)生機(jī)上均安裝了“海天屏幕廣播軟件”。只要教師授權(quán)將自己機(jī)器的屏幕進(jìn)行共享,機(jī)房內(nèi)所有學(xué)生都可以在本機(jī)上看到教師機(jī)的畫面,甚至教師可以將機(jī)器控制權(quán)交給某一個學(xué)生,讓其進(jìn)行演示,達(dá)到完全的交互授課。這套軟件在遠(yuǎn)端也同樣可以使用。

三 實(shí)際應(yīng)用

自本交互式遠(yuǎn)程教室建立以來,主要用于與美國DUKE大學(xué)開展遠(yuǎn)程教學(xué)、精品課程的制作和遠(yuǎn)程會議等。

本系統(tǒng)的一大亮點(diǎn)是系統(tǒng)的可移動性。我們將遠(yuǎn)程教室的參與者定位為任何能聯(lián)網(wǎng)的用戶。因此客戶端的不確定性要求本系統(tǒng)能在不同場合,不同用戶中使用。特別是在召開遠(yuǎn)程會議時,會議室的不確定性給遠(yuǎn)程互連系統(tǒng)帶來了較高的要求。為此我們準(zhǔn)備了2臺筆記本電腦,配備攝像頭等附件,裝上Polycom PVX作為遠(yuǎn)程教室或遠(yuǎn)程會議的臨時客戶端使用,一旦聯(lián)網(wǎng)就可以直接與本交互式遠(yuǎn)程教學(xué)系統(tǒng)互連。

本系統(tǒng)也被用來拍攝精品課程。它分為三個界面(如圖2):教師主講界面(左)、學(xué)生界面(右下)與教師演示界面(右上)。默認(rèn)情況下教師主講界面為主界面,進(jìn)行教師影像的跟蹤拍攝,主要展示教師授課內(nèi)容;右下方的小界面為學(xué)生界面,展示學(xué)生場景全景。如果有學(xué)生打開了話筒,則界面轉(zhuǎn)變到左側(cè)主界面,且切換到相應(yīng)學(xué)生的近景;右上方界面為教師演示界面,展示了教師機(jī)的屏幕。一旦系統(tǒng)檢測到教師機(jī)鼠標(biāo)的行為,則將此界面自動切換到左側(cè)主界面,從而實(shí)現(xiàn)界面的轉(zhuǎn)換,更好地提高課堂效率。

本系統(tǒng)實(shí)際使用非常簡單。在會議或課程之前管理員簡單告知本系統(tǒng)使用方法,同時調(diào)試學(xué)生區(qū)域4個無線話筒,看其預(yù)制位是否正常;使用智能跟蹤系統(tǒng)選定教師特征,如面部特征或穿著特征完成教師場景攝像頭的設(shè)置;查看遠(yuǎn)程互連系統(tǒng)連接是否正常,遠(yuǎn)端是否能接收到本地視頻與聲音。如果需要錄制本次會議或課程則在“蓋諾影音全自動錄播系統(tǒng)”中點(diǎn)擊錄制即可。之后的過程完全由本系統(tǒng)控制,真正實(shí)現(xiàn)了無人值守的課堂交互與精品課程的錄制。同時此系統(tǒng)還可廣泛應(yīng)用于MBA名師授課、遠(yuǎn)程培訓(xùn)、講座、學(xué)術(shù)會議交流等。

四 存在問題

通過一年對該交互式遠(yuǎn)程教室的應(yīng)用,總體來說效果不錯。從使用者反饋情況來看,主要問題集中在網(wǎng)絡(luò)帶寬上。雖然我們在本系統(tǒng)設(shè)計初期已經(jīng)考慮到這一情況,將教師、學(xué)生畫面作了選擇性處理,在同一時間只能傳輸一種畫面,但是一旦開啟桌面共享等數(shù)據(jù)傳輸量大的程序時,網(wǎng)絡(luò)瓶頸還是明顯存在的,甚至出現(xiàn)信號中斷。這是基于Internet教學(xué)普遍存在的問題,而在校園網(wǎng)等局域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下就不存在此類問題。

隨著數(shù)字化校園建設(shè)的深入,我校信息化水平有了大幅度的提高。我們接下來的任務(wù)是在目前遠(yuǎn)程教室的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對系統(tǒng)軟、硬件設(shè)備進(jìn)行升級和優(yōu)化,更好地參與到教育信息化進(jìn)程中,努力為學(xué)生拓展國際化視野創(chuàng)造更多的遠(yuǎn)程互動教學(xué)環(huán)境。

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