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物联网智能交通系统
作者：P. Pyykouml;nen*a, J. Laitinena, J. Viitanena , P. Elorantab ,T. Korhonenc
a 芬兰国家技术研究中心，坦佩雷，芬兰
b Mobisoft，坦佩雷，芬兰
c Mattersoft，坦佩雷，芬兰
摘要
本文提出了一种将IoT（物联网）应用于智能交通系统的新模式。智能交通系统是利用路侧单元（RSU）摩擦监测、车辆环境传感器和一个通过不同的平台进行数据传输的数据库实现的。该系统能够从固定的路侧单元（RSU）站或移动车辆采集传感器数据并保存到数据库。试验结果表明，研制的ICOR摩擦监测单元能够区分不同的道路气象类别（冰、雪、湿和干沥青）具有足够的精度。通信是利用一种在路侧单元和车辆或3G/4G移动之间连接的车辆-基础设施（V2I） /基础设施-车辆（I2V）的IEEE 802.11p通信实现的。在本文中，我们描述了一种用当前现实生活中的成就和未来计划实现物联网智能交通系统的概念。
关键词：IoT（物联网） 路侧单元 智能交通系统 IcOR 摩擦监测 802.11p
1引言
车辆，路侧传感器系统及配套道路基础设施系统收集日常交通环境信息。安装的路侧系统通常是设计为独立工作，并且提供测量终端用户的仅限号码；通常支持道路保养。
除了路侧传感器系统，新型汽车配有许多测量车外环境的驾驶员辅助传感器系统。驾驶员从交通环境收到的传感器信息是受限于汽车传感器，尽管新型手机和导航仪能够几乎实时接受信息。此外，新的通讯技术像IEEE 802.11p标准用于车-车通讯是可行的。
简单视觉和合作系统的道路地图正在由简单合作系统任务力准备。文件的草图版0.75日期是2012.4.24.其中提出了一些有趣的观点和陈述也适用于物联网智能交通系统试点。视觉文献指出似乎有几个国家正在为未来的合作体系做准备，通过政府的声明关于智能交通系统的使用的声明与欧洲委员会的智能交通系统指令有关。
我们的智能交通系统显示出从路侧单元到车辆合并数据的可能性，并且用一种可行格式提供数据给终端用户。目标是，无论怎样，显示出当前系统的可行性。
从车辆和路侧单元的测量在用户易掌握的地图上是可视的。可视化是通过标记在测量位置和在地图上的测量完成的。我们方法的新颖之处是使用现有传感器系统和通信平台的模式去实现智能交通系统。在WiSafeCar项目中还介绍了车-车通信路面摩擦监测[1]。在同一项目中，介绍了行驶车辆的道路气象监测[2]。车辆-基础设施通信被用在I2V（基础设施-车辆）通信的INTERSAFE-2项目[3]。路侧单元是基于连同IcOR道路摩擦监测系统的ASSET概念[4]。
1.1 一般概述
我们的智能交通系统的一般概述如图1所示。系统被分为四个不同的单元，其通讯通过数据库或V2X（车辆对外界信息交换）通信。
车辆和路侧单元收集测量和计算价值被储存在数据库，或者使用802.11p通信传输这些数据。另外，路侧单元允许通过一个HMTL5界面直接访问测量和视频图像。数据库能够为移动设备提供一个地图界面。
路侧单元
移动设备
天气、摩擦、位置
数据库
天气、摩擦、位置、速度、温度
HTML5用户界面
车辆
图1 高级系统架构与通信描述
1.2 路侧单元
路侧单元（RSU）用一个立体相机获取道路断面图像，并且使用VTT（芬兰国家技术研究中心简称）开发的IcOR软件计算道路天气类型。从查找表中，在测量的基础上系统估算道路摩擦。路侧单元个体的安装如图2所示，即安装在高速公路匝道斜坡的末端部分用于监控道路。
图2 安装在高速公路匝道的IcOR相机系统
路侧单元能够通过使用CAM/DEMN信息的V2X（车辆到外界环境）通信发送测量值到车辆并且使用3G移动连接到数据库。一个路侧单元的信息包括测量道路状况，摩擦值和设备的定位位置。
1.3车辆
车辆能够收集各种传感器的数据。图3所示车辆能够测量空气和道路表面的温度、ABS/ESP状况、3D-加速度和仪表板控制状况。另外，车辆包含同样的像在高速公路匝道的路侧单元IcOR路面摩擦检测系统。
图3 芬兰国家技术研究中心宝马工具车
车辆能够通过与路侧单元和附近其他车辆使用CAM/DEMN的V2X（车辆对外界环境）通信交流。另外，车辆使用3G移动连接与数据库通信。
1.4数据库
数据库用于存储来自车辆和路侧单元的全部测量值。智能交通系统数据库包括来自环境传感器结合车辆传感器的数据的天气信息。拓展数据库是可能的，所以数据库可能包含更准确的信息，例如：流量、排放计算[5]。
1.5.移动界面
物联网智能交通系统试点使用并提供用于移动设备（即智能手机）的用户界面，因此渗透力预测在不久的将来会增加。这将扩大协作系统更具体地覆盖用户，而不是仅仅（覆盖）车辆和基础设施。用户界面（图4）显示车辆和路侧单元（像红、蓝、和灰点）的位置。用户能够选择一个具体的单元通过点击这个点看到更多的信息，即道路状况和摩擦值。
图4 移动界面的测量值可视化
- 实施和结果
2.1 坦佩雷物联网智能交通系统试点
物联网智能交通系统试点系统被安装在坦佩雷的高速公路匝道（图5）。试点区域被选中的原因是冬季时对路面状况的要求。车辆驾驶员发现很难估计滑溜和进入匝道的合适速度。一个智能交通系统能够在必要状况下提醒驾驶员降低车速。物联网试点区域也被3G/4G网络覆盖以提供通信到路侧单元。
坦佩雷
物联网智能交通系统试点区域
图5 坦佩雷试点区域
图8显示来自地图上的物联网智能交通系统试点区域的测量值。蓝点代表坦佩雷市公共汽车，而灰点是固定的路侧单元或测量车辆(图6)。地图展示如何结合来自车辆和路侧单元的测量值与车辆和来自城市基础设施的传感器。
图6 来自车辆和路侧单元的在线测量值同来自坦佩雷市基础设施的数据可见于地图
-
- 通信
智能交通系统是通过结合路侧单元和车辆传感器共同与用IEEE 802.11p通信（图7）完成的两种通信渠道V2V（车辆-车辆）/V2I（车辆-基础设施）通信结合实现的。车辆和路侧单元能发送CAM/DENM信息到附近其他单元/车辆。一个信息可能包含发送者的GNSS位置、信息类型和一个实际信息。在智能交通系统中，信息包括天气警告、测量位置和摩擦测量值。该信息的接收器能够计算到其测量点的距离并在如果需要采取任何动作时发送警告给驾驶员。
图7 V2I（车辆-基础设施）/ I2V（基础设施-车辆）通信
路侧单元
车辆
车辆
除了I2V（基础设施-车辆）信息，路侧单元和车辆通过数据库进行通讯。图8显示数据库通信的通信结构。车辆或路侧单元能够发送一个SOAP-信息，该信息包括收集的测量值到服务器。每个测量值包括一个时间轴和全球定位-接收器的位置。测量值通过在服务器端提供为移动设备或PC（个人计算机）浏览器实施的HTML5来实现可视化。
图8 通信通过数据库到用户界面
-
- 摩擦监测
摩擦监测系统（IcOR）被安装在路侧单元。监测系统能够通过使用配有偏振滤波器的立体相机计算道路表面的参数。使用这些参数并借助摩擦值查找表，该系统可以估计特定的道路摩擦。图9显示摩擦监测系统的用户界面；显示计算出的路面参数用户界面，具有时间轴、全球地位位置和分类道路天气（水、雪、干、冰、或未知）。从用户界面，用户可以轻松地检查相机的位置和与路面有关的方向。
设置
更新
暂停
设置
暂停
图9 在路侧单元的摩擦监测系统的用户界面
摩擦监测系统从立体相机获得图像，并执行分析。从相机中看监测的路面是30米。图10描绘了从监测系统的检测结果。测量值被基于全球定位系统的时间轴过滤。在冬季，芬兰的一天中只有短暂的时间日光是能得到，并且其后只有在早上9点到下午3点的测量值用于分类（当用于分析的照明是足够的）是被接受的。
可以看出（图10amp;11），该检测构成仍然是不同区域的四部分重叠群。重叠区域代表两个或更多道路状况（即部分冰和雪道路部分）的一个混合。
图10 路边测试的极值和粒度值
雪湿冰干
“圆圈”代表冰、“上三角形”--湿、“下三角形”--雪、“矩形”--干路面
图10提出了用于不同道路状况的估计的分类区域。圆圈周围的测量值说明了估计的最优分类边界。
雪湿冰干
图11 圆圈周围的测量值表明估计分类区域
这些分类区域用于从查找表中估计摩擦值。在摩擦分析中，计算出的测量值被分类为属于图11所示的一个区域之一。然后分类测量的距离被计算为基于粒度值和极值的分类区域的中心。更接近的价值是该区域的中心；更接近的测量值的估计摩擦值是用于道路状况的描述性的摩擦值。如果测量值是在两个或多个分类区域的重叠区域，摩擦值会使用基于这些地区的摩擦值进行分析。
3 结论
我们已经实施并展示了新型智能交通系统的使用。该系统可以提供实时的传感器信息到终端用户。新模式的可行性已经通过系统的实际成就和相关的监测会议证明。会议的操作显示实施的适用性和功能性。
坦佩雷物联网智能交通系统试点展示了现有的传感器功能可以被较容易的连接到一个数据采集系统。如果通信遵循当前的功能，此功能允许用一个简单的方法来连接传感器到系统。该功能也允许用于增加的新的通信渠道，即工作机器或道路维修。
路侧单元可以进一步的发展提供现场摄像机图像给道路使用者，即路径规划。在高速公路匝道道路条件能迅速改变（尤其在冬季）。道路维修可以使用视觉信息来提高，例如，冬天在匝道上撒盐。
IcOR摩擦监测能够通过使用来自温度或湿度传感器的信息实施更多的智能计算得到进一步改善。在未来，该数据库将被用来收集摩擦数据，并且原测量车辆和其它路侧单元比在这个试点使用过的，能够使开发人员收集和比较来自不同传感器单元的信息。通过实施一个预警系统，可以进一步改善移动用户界面，例如，如果车辆正以一个低摩擦值接近匝道。这将有助于驾驶员集中精力在仅将影响当前路线的警告。
致谢
我们感谢坦佩雷市的合作与路侧单元的安装；我们感谢物联网Tivit项目的财政支持；我们也感谢CoMoSeF项目（在CELTIC-Plus上的项目）对传感器研发的支持。
基于云环境的智能交通系统的移动发布/订阅系统
作者：Robayet Nasima, Andreas J. Kasslera, Ivana Podnar Žarkob, Aleksandar Antonicb
a数学与计算机科学系，卡尔斯塔德大学，卡尔斯塔德SE-651 88，瑞典
b电气工程和计算机学院，萨格勒布大学，萨格勒布HR-10000，克罗地亚
摘要
随着智能城市的到来，公共交通部门对智能交通系统的应用越来越感兴趣，它可以处理大量的静态和实时数据，以使公共交通更加智能化。然而，在一个大规模分布式环境里部署这样的应用程序是具有挑战性的，需要一个自动化的、可扩展的、灵活的、弹性的和松散耦合的通信模型以达到动态连接信息供应商和消费者的目的。为此，发布/订阅（Pub/Sub）系统提供了一个异步的、动态的、解耦的互动计划，该计划是完全适合于在ITS领域开发最新的、大规模的分布式应用程序。此外，云计算提供计算资源作为效用驱动模式的服务，可以不考虑在一个可扩展的，弹性的，容错和成本效益的方式中的地理位置。在这项工作中，我们建立了一个基于移动发布/Sub系统MoPS顶层的应用“实时公交跟踪”，并将其部署在一个开源云平台OpenStack，以实现高效、灵活的管理。我们进行了一组实验，以评估实施ITS应用程序的性能，例如可扩展性、资源的使用率和自动移动的用户下的基础匹配算法的效率。我们的实验结
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