智能交通系统——技术与应用

前言
**部分　智能交通系统
1　欧洲智能交通架构参考2
1.1　概述2
1.2　FRAME：欧洲ITS框架架构2
1.2.1　背景2
1.2.2　范围3
1.2.3　方法与内容4
1.3　协作系统及其对欧洲ITS架构定义的影响5
1.3.1　研究项目和措施5
1.3.2　驾驶人和实地操作试验6
1.3.3　欧洲政策与标准化框架6
1.3.4　对FRAME架构的影响7
1.4　ITS架构设计经验7
1.4.1　Cybercars-2：合作控制论运输系统的架构设计8
1.4.2　MoveUs 云基础平台架构11
参考文献13
2　美国ITS架构参考15
2.1　概述15
2.2　美国国家ITS架构15
2.3　美国国家ITS架构的起源16
2.4　美国国家ITS架构定义16
2.4.1　开发过程17
2.4.2　用户服务18
2.4.3　逻辑架构18
2.4.4　物理架构19
2.4.5　服务21
2.4.6　标准映射21
2.5　对美国国家ITS发展的影响22
2.5.1　架构和标准管理22
2.5.2　ITS计划23
2.5.3　ITS项目开发24
2.5.4　工具26
2.6　美国国家ITS架构体系的演化28
参考文献29
第二部分　无线车载通信
3　车载环境下的无线通信32
3.1　车载网络的发展背景和历史起源32
3.2　车载网络的实现方法38
3.3　车载自组织网络40
3.3.1　车辆与基础设施间的通信41
3.3.2　车辆与车辆间的通信42
3.3.3　综合车辆与车辆以及车辆与基础设施之间的通信43
3.3.4　混合式车载网络44
3.3.5　LTE及其液体应用44
参考文献45
4　基于路侧基础设施的无限车载通信案例48
4.1　概述48
4.2　车辆安全应用通信方面的MAC方案51
4.2.1　基于基础设施的无冲突MAC协议53
4.2.2　RT-WiFi-TDMA层55
4.2.3　车辆确定接入（VDA）55
4.2.4　自组织时分多址（STDMA）55
4.2.5　MS-Aloha56
4.3　车辆的柔性时间触发协议57
4.3.1　高速公路上的RSU部署模型57
4.3.2　RSU基础设施窗口（IW）58
4.3.3　V-FTT协议概述60
4.3.4　同步OBU窗（SOW）63
4.4　V-FTT协议的详细信息64
4.4.1　触发信息尺寸64
4.4.2　同步OBU窗长（lSOW）65
4.4.3　V-FTT协议：IEEE 802.11p/WAVE/ITS G-566
4.5　结论68
参考文献69
5　智能交通系统和车载网络的网络安全风险分析71
5.1　概述71
5.2　汽车网络安全漏洞72
5.2.1　信息安全72
5.2.2　电磁漏洞72
5.3　标准和准则73
5.3.1　风险评估概念73
5.3.2　功能安全标准74
5.3.3　信息技术安全标准74
5.3.4　安全和信息安全综合分析75
5.4　威胁识别75
5.4.1　使用案例75
5.4.2　安全行为者76
5.4.3　暗视场景（Dark-side方案）和攻击树77
5.4.4　确定安全要求79
5.5　意外安全风险与蓄意安全风险统一分析80
5.5.1　严重程度等级80
5.5.2　概率等级81
5.5.3　可控性等级83
5.5.4　风险等级83
5.5.5　攻击树风险评估84
5.5.6　优先考虑安全功能要求85
5.5.7　安全保证和安全完整性要求86
5.6　网络安全风险管理88
5.7　结论88
参考文献89
6　车辆与电磁场的相互作用及对智能交通系统（ITS）的影响92
6.1　概述92
6.2　车载电磁场调查和通道表征93
6.3　现场仿真工具和技术95
6.4　车内电磁场测量99
6.5　场分布和天线的模拟放置优化102
6.6　占用场暴露和可能的现场缓解方法105
6.6.1　人体暴露于电磁场105
6.6.2　现场缓解方法107
6.7　结论110
致谢110
参考文献111
7　新型车载集成和车顶天线113
7.1　概述113
7.2　广播电台的天线113
7.2.1　车顶天线113
7.2.2　隐藏的玻璃天线115
7.2.3　隐藏和集成天线116
7.3　天线的远程信息处理117
7.3.1　车顶的远程信息处理天线117
7.3.2　隐藏的远程信息处理天线119
7.3.3　远程信息处理天线的未来发展趋势119
7.4　智能交通系统中的天线120
7.4.1　Car2Car通信天线120
7.4.2　紧急呼叫（E-call）天线122
7.4.3　其他的ITS天线122
7.5　智能天线123
7.5.1　用于无线广播的智能天线123
7.5.2　全球卫星导航系统智能天线124
7.6　结论124
参考文献125
第三部分　ITS传感器网络和监视系统
8　基于物联网的视觉传感器网络中支持ITS服务的中间件解决方案128
8.1　概述128
8.2　视觉传感器网络和物联网协议130
8.2.1　视觉传感器网络130
8.2.2　物联网132
8.3　基于物联网的视觉传感器网络中的中间件架构134
8.3.1　RESTful网络服务135
8.3.2　配置管理器136
8.3.3　资源处理引擎136
8.4　停车场监控案例中的中间件137
8.4.1　案例场景、公开资源及其交互137
8.4.2　中间件的实现139
8.5　结论139
参考文献140
9　城市环境下用于智能交通系统的智能摄像头142
9.1　概述142
9.2　城市场景中的应用程序143
9.3　嵌入式视觉节点146
9.3.1　可用视觉节点的功能146
9.3.2　嵌入式节点的计算机视觉147
9.4　在智能交通系统的嵌入系统实施计算机视觉逻辑149
9.4.1　交通状态和服务水平149
9.4.2　停车监控151
9.5　传感器节点的原型153
9.5.1　视觉板154
9.5.2　网络板155
9.5.3　传感器155
9.5.4　能源收集和存储155
9.5.5　电路板布局156
9.6　应用场景和实验结果156
9.7　结论158
参考文献159
第四部分　ITS中的数据处理技术
10　通过模糊逻辑和遗传算法预测拥堵162
1