教材主编: 陈旭梅; 课件编制：王兵、陈旭梅
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课件编制：王兵、陈旭梅
编制单位：新疆大学机械工程学院汽车与交通工程系
北京交通大学交通运输学院交通工程系
新疆大学授课人：王兵
教材主编：陈旭梅
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第3章 ITS体系结构
ITS体系建设背景介绍
ITS体系开发方法与模式
国家级ITS体系结构
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在《辞海》中“框架”的定义是：事物的基本结构。
ITS框架（ITS ARCHITECTURE）也就是有关于ITS的基本结构。
美国ITS框架的定义
ITS框架为ITS的设计和扩展提供一般的标准体系、基本的子系统、组成系统的基本要素、以及系统要实现的功能和各部分之间的关系。ITS框架确定了系统各要素如何相互作用、共同工作来实现系统的目标。
日本ITS框架的定义
ITS框架描述的是组成系统的各子系统和各种设备之间的基本结构。
框架明确各子系统和各种设备相互之间的关系，是系统整体功能的设计和开发的基础。同时，ITS框架为系统建设、信息和功能的共享提供便利。
体系建设背景介绍
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ITS框架概念总论
ITS框架为ITS的设计和开发提供一般的标准和结构，通过对子系统、功能和系统要素的规定实现系统的统一，为不同范围和形式的ITS的兼容与协调服务，保证投资效益。
ITS框架的目标就是在运输机构和它们各自的子系统之间的信息实时共享，推动了机构间的相互合作。
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发展历程
美国一直处于世界前列的位置
1993年9月美国交通部开始美国国家ITS框架(the . National Intelligent Transport System Architecture)的研究，1997年1月美国国家智能交通框架正式问世。(世界上第一部比较完整的ITS框架著作)
目前,美国的NA已发展到版本。
制定《美国区域级ITS框架指南》（Regional ITS Architecture Guidance），美国各地区，城市的ITS框架也迅速展开。
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欧盟各国于1998年4月由来自各国相关部门的专家开始了代号为KAREN（Keystone Architecture Required for European Networks 欧洲系统框架基本结构）的项目，
在1999年8月和10月完成了逻辑框架和物理框架的开发。此后相续完成了其它部分的内容。形成了欧盟整体的ITS框架体系的基础。
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日本的国家级ITS体系框架的开发主要由运输省、邮电省、通产省、建设省、警察厅五个政府部门（运输省、通产省、建设省现为国土交通省）和一些相关组织联合进行。
在1996年7月，完成了用户服务的定义，然后在1999年10月顺利完成逻辑框架、物理解构和标准化的设计，在1999年11月正式全部完成日本国家ITS框架。
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体系框架的开发方法
面向结构的分析方法 是从用户对系统功能的需求出发，结构化、模块化，自顶向下对信息系统进行分析。常用的工具有数据流程图、数据字典等。
面向对象的分析方法 是从用户需求出发，将系统的基本要素看成是许多对象，每个对象包含它的数据和操作，共享的对象构成对象类，对对象、对象类及其关系进行分析。
ITS体系开发方法与模式
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体系框架的开发模式
（1）自上而下模式（top-down approach）
① 开展研究的组织形式由政府有关部门（如运输部）研究决定，并确定管理方式及政策条件；
② 开展研究的项目一般由该政府部门申请并确立，并分解为若干子题交各组织去研究开发；
③ 整个研究计划由该部门统一制定，由各组织参与研究开发，组织间是竞争与协作的关系。
（2）自下而上模式（bottom-up approach）
① 开展研究的组织形式基本上是独立的研究开发实体，缺乏政府部门或更高层次的直接指导；
② 开展研究的项目一般由各组织或团体自己确立，并筹集资金，研究成果一般只适用于其内部；
③ 研究计划与方向由各组织或团体独立确定，团体之间缺乏统一的目标，其联系十分松散。
“top-down”是由政府部门指导，统一规划，这样使得各研究子题具有较强的统一性和协调性。国家级的ITS系统体系结构开发应采取这种模式。
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国家级ITS体系结构
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国家级ITS的体系结构
组成部分：用户服务、逻辑框架、物理框架、标准和协议、ITS评价等。
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A.用户服务
体现了用户对ITS的服务需求，即用户需要ITS实现什么，服务什么-用户主体和服务主体.
进行ITS体系框架设计的起始点。
为系统设计者明确系统的内容和对象。
依赖于国家和地区的环境和条件。
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美国用户服务
涉及到包括公共交通和其它多种形式的交通系统，以及其他的一些相关领域。
包括八个大类，32个小项。
日本用户服务
分为四个等级，即领域－用户服务－细化的用户服务－用户子服务。
包括9个服务领域（第一层），21项用户服务（第二层），56项细化的用户服务（第三层），172项用户子服务（第四层）。
我国用户服务
包括用户主体，服务主体，用户服务。
包括8个服务领域，34项服务，138个子服务项，在内容上，和国际通行的ISO标准相比较，增加了综合运输、自动公路两项内容 。
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B.逻辑框架
逻辑框架是系统的内容和结构一种抽象表现。
主要针对ITS的各级各类用户服务，定义出提供这些用户服务所需要的功能模块、模块之间的相互关系、以及各模块之间的信息流。最根本的差异是系统结构的开发方法。
基本思想
（面向过程）采用结构化的思想和方法，针对每一类用户服务，设计出结构相互独立、功能单一的功能模块，这些功能模块之间通过数据流来实现相互联系，形成整体子系统并完成相应的功能。
（面向对象）主要以统一的建模语言和相关的开发工具进行开发和表达。面向对象的设计方法将完成系统功能的组成部分抽象成具体实体、属性、行为能力的对象，通过这些对象之间的协调工作实现系统的功能。
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C.物理框架
ITS框架中的物理框架是从实际事实和系统集成的角度出发，将逻辑框架中定义的各级功能模块及信息流进行整合，定义出能实现ITS应用要求的各级各类功能实体，以及这些实体之间进行交互的信息流及接口。
美国、日本、欧盟代表了它的三个典型的形式。
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例:美国国家ITS系统体系结构
2.逻辑体系结构（顶层）
1.用户服务层
3.物理体系结构（顶层）
组
用户服务
出行及交通管理
1.在途驾驶员信息2.行驶路线导航3.出行者服务信息4.交通控制5.突发事件管理6.排放测试与污染防治7.公、铁交叉道口管理
出行及交通需求管理
8.出发前的出行信息9.搭乘及预约10．需求管理及运营
公共交通运营
11．公共运输管理12．途中换乘信息13．个性化的公交运输14．公共运输安全
电子收费系统
15．电子收费服务
商用车辆运营
16．商用车辆电子通关系统17．自动化的路侧安全检测18．商用车辆管理程序19．车载安全监控系统 20．危险品应急反应21．商用货物运输管理
应急管理
22．紧急通告与人员安全23．应急车辆管理
先进的车辆控制与安全系统
24．纵向避碰25．横向避碰26．道路交叉口避碰
27．视觉强化避碰28．碰撞前的乘员安全防护29．危险予警30．自动公路系统
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中国ITS的服务领域
领域
服务名称
领域
服务名称
1.交通管理与规划
(1)交通法规与执行;(2)交通运输规划支持;(3)基础设施的维护管理;(4)交通控制;(5)需求管理;(6)紧急事件管理
5.紧急事件和安全
(20)紧急情况的确认及个人安全;(21)紧急车辆管理;(22)危险品及事故的通告;(23)公共出行安全;(24)易受伤害道路使用者安全措施;(25)脚汇处的安全服务
2.电子收费
(7)电子收费
6.运营管理
(26)公共规划;(27)车辆监视;(28)公共运营管理;(29)一般货物运输管理;(30)特殊运输的管理
3.出行者信息
(8)出行前信息服务;(9)行使中驾驶员信息服务;(10)途中公共交通信息服务;(11)个性化信息服务;(12)路径诱导及导航服务
7.综合运输
(31)交换客货信息资源;(32)提供旅客联运服务;(33)提供货物联运服务
4.车辆安全与辅助驾驶
(13)视野的扩展;(14)纵向防撞;(15)横向防撞;(16)交叉口防撞;(17)安全状态与检测;(18)碰撞前乘员保护;(19)自动车辆驾驶
8.自动公路
(34)自动公路
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例:新疆地方ITS系统体系结构
2.逻辑体系结构（顶层）
1.用户服务层
3.物理体系结构（顶层）
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