嵌入式交通管理系统在智能交通中的应用

智能交通系统(ITS)主要由交通信息采集、交通状况监视、交通控制、信息发布和通信5大子系统组成。各种信息都是ITS的运行基础，而以嵌入式为主的交通管理系统就像人体内的神经系统一样在ITS中起着至关重要的作用。嵌入式系统应用在测速雷达(返回数字式速度值)、运输车队遥控指挥系统、车辆导航系统等方面，在这些应用系统中能对交通数据进行获取、存储、管理、传输、分析和显示，以提供交通管理者或决策者对交通状况现状进行决策和研究。

通俗来讲，嵌入式系统是带有操作系统的单片机系统;主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件和嵌入式软件系统组成。他的框架可分为5个部分：处理器、内存、输入/输出、操作系统与应用软。嵌入式软件包括与硬件相关的底层软件、操作系统、图形界面、通讯协议、数据库系统、标准化浏览器和应用软件等。总体看来，嵌入式系统具有便利灵活、性能价格比高、嵌人性强等特点，可以嵌入到现有任何信息家电和工业控制系统中。从软件角度来看，嵌入式系统具有不可修改性、系统所需配置要求较低、系统专业性和实时性较强等特点。

对于目前发展迅速的信息产品来说，其最关键的核心技术就是嵌入式操作系统。嵌入式操作系统EOS(Embedded Operating System)是一种支持嵌入式系统应用的操作系统软件。嵌入式操作系统具有通用操作系统的基本特点，如能够有效管理越来越复杂的系统资源;能够把硬件虚拟化，使得开发人员从繁忙的驱动程序移植和维护中解脱出来;能够提供库函数、驱动程序、工具集以及应用程序;另外，嵌入式操作系统在系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固态化以及应用的专用性等方面具有较为突出的特点。

嵌入式系统通常都具有耗电低、体积小、集成度高等特点，能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统设计趋于小型化。除此之外，嵌入式系统开发软件困难，要使用交叉开发环境。嵌入式系统的程序都固化在ROM 上，为了设计一个满足功能、性能和时限要求的代码并把他写进给定数量、位置的ROM 中是困难的。他需要专门的开发平台进行交叉开发。这种软件开发环境对开发安全可靠、高性能和复杂的嵌入式系统起着非常重要的作用。

智能交通系统对产品的要求比较严格，而嵌入式系统产品的各种优势都可以非常好地符合要求。对于嵌入式一体化的智能化产品在智能交通领域内的应用已得到越来越多的人的认同。

在智能交通的各类管理系统中，一般都要求系统能够在无人值守的状态下24小时不间断运行，对产品工作的稳定性要求很高，更不允许出现死机的现象，嵌入式产品的工作稳定特性正好适应其在这方面的严格的要求。

嵌入式系统一般都是一体化形式设计的，在结构设计、功能模块设计中都充分考虑了对环境的适应能力，结构简单、元器件数量少、封闭式设计都使其比微机甚至于高档工控机的环境适应能力强得多。这一特性在智能交通管理系统中也可以得到充分的发挥。智能交通管理系统中使用的绝大部分设备都运行在室外，甚至于野外环境中，必须考虑到设备在冬季严寒、夏季酷热、南方潮湿、西北尘沙等恶劣气候和环境下能否保证正常稳定地工作，环境适应能力强将是智能交通系统设备选型工作中首先必须考虑的重要因素之一。而这正是嵌入式一体化产品的特点之一。

嵌入式产品处理的是数字信号，可以毫无困难地与微机控制系统实现数据通讯，而且由于往往设计为一体化的形式，从外观和功能上都相当于一个可独立工作的“器件”，独立地完成某个环节的功能，与外界的数据交换仅仅通过数据传输协议进行，因此设备独立性、可更换性、通用性都非常好，可灵活装配、更换、升级。各地智能交通系统发展状况不一，有些地区发展较快，或者在新的道路上建造新的交通管理系统，有些地区发展较慢，只能尽可能地利用已有设备或系统，争取花费最小的代价对原有的系统进行功能升级或模块添加，对嵌入式一体化产品来说，其设备的独立性使其可以很灵活地嵌入到各类管理系统中，

作为其中的一个功能模块，对新系统来说大大减少了整个系统的耦合性，降低了其复杂性和故障发生概率，提高了系统的稳定性和易维护性，对旧系统改造和升级中，可以尽可能地利用原有系统或设备，添加或升级其中某一个功能模块，对整个系统也只需很小的改动(如接口部分等)，从整体上大大节约了投资，增加了系统效益。

ITS中的车辆监控系统、车载GPS导航产品、机顶盒电子地图等许多系统都使用的是嵌入式技术。

电子警察就是使用嵌入式系统，在该系统中，当车辆闯红灯时，地感线圈感应到车辆信号，检测器被触发，并给嵌入式系统发出一个信号，由信号灯控制器发出“红灯”信号同时也给计算机发出另一信号，两者同时具备时，嵌入式系统给摄像机发出一个控制信号。照相机动作，拍摄违章车辆图像。车辆经过检测线圈时，嵌入式系统检测车速，同时记录闯红灯时间。由于嵌入式系统处理器运行速度高，他能满足高速处理图像数据的要求。嵌入式系统可以根据数字化后的车辆灰度图像，对车辆颜色进行提取和识别，对车牌类型进行分类，对车辆字符进行识别。车辆字符识别系统包括图像二值转换，图像差分、滤波与平滑，车牌定位与旋转，字符切割，字符识别，车牌颜色提取与识别和车牌分类等功能模块。违章车辆速度和颜色、闯红灯时间、违章车辆类型和经过识别的车牌字符等信息，由嵌入式系统以数据信号形式发送给无线接入装置。无线接入装置把这些数据传给lnternet，Internet再把这些数据传给交通管理系统数据中心。交通管理系统可以及时得到违章车辆信息，从而更好地对交通系统进行管理，更好地保证交通管理系统正常运作。

GPS(Global Positioning System，全球卫星定位系统)在ITS整个系统中应用较为广泛，像运输车队遥控指挥系统、最佳运行路线的调整、公交车辆的调度与管理、特种车辆实时跟踪等工程中，都用到GPS系统。GPS车辆监控系统的拓扑结构如图4所示，各移动车辆的组成与功能均相同，监控中心兼有地理信息显示部分，提供信息查询和可视化监控。中心和移动车辆都具有基本相同的通信控制器，形成系统工作的时序逻辑及数据结构。按照功能划分系统主要有3部分：定位子系统、通信子系统和监控子系统。

GPS车辆监控系统基于无线通信正常工作，通信子系统在中心站和各子站之间提供传输信息的必要条件。各子站配备的GPS接收机用以获取自己当前的位置、时间等信息，经差分修正后通过通信链路时向中心站发送状态和位置等信息;在中心站，系统配备的GPS接收机(基准GPS接收机)用以求解关于一定区域的差分修正信息并在指定时间发送给子站，无线接收机定时接收各子系统的位置信息，并通过通信控制器送往电子地图(监控子系统是由基于电子地图的监控软件构成)，显示各子站的运动轨迹。系统由监控软件实现对各子站的状态监控，并可利用无线通信对各子站进行调度指挥。这样就实现了对各子站的监控管理。在监控中心可以采取两种工作方式：主动查询方式和被动显示车辆信息方式，在查询方式下，子站只在查询时发送自身的数据;被动显示方式下，中心站定时接收各子站的位置及状态等相关信息。因此，此系统在ITS系统中的应用使整个交通系统的通行能力将大有提高，也减少了车辆的堵塞时间，节省了能源，减少了交通造成的污染，该系统无疑对交通系统是一个巨大贡献。

为实现我国交通信息化的预期目标，最大限度地为社会公众提供优质服务，减少交通事故，提高工作效率，嵌入式系统在ITS中应用应在全国推广。这样，就可以更充分发挥出现有交通基础设施潜力，改善交通安全、提高运输效率、经济效益，减少事故、违章等现象，为建立更和谐的社会作出巨大贡献。