智能运输系统体系框架研究.pdf

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1、智能运输系统体系框架研究王笑京国家智能交通系统工程技术研究中心（北京西土城路8号，100088）摘要智能运输系统体系框架研究是智能运输系统开发和实施过程中首先进行的一步，本文从系统科学的发展过程和知识表达出发，根据智能运输系统的层次结构，分析了如何建立智能运输系统的体系框架及其作用。最后对我国智能运输系统体系框架研究的初步成果做一简要介绍。智能运输系统的出发点是充分利用现有交通基础设施资源和信息基础设施资源，提高交通基础设施的应用效率和交通运输的效率。为实现这一目的，智能运输系统的规划和设计就必须

2、使用新的方法，也就是系统在集成时必须考虑智能运输系统本身的特点，使用与其特点相适应的方法，智能运输系统的体系框架研究就是实现这一点的根本方法。1．控制系统和智能系统的发展交通以及交通运输管理与控制系统的不断变化和进步，反映了人类社会和经济的进步，也反映了人类认识世界的不断深化和运用工具（包括硬件、软件和数学工具）的改进。运输系统发展到智能运输系统，除原有运输科学中应用的技术外，大量应用的技术学科有：通信、控制、信息科学，所以我们是这样定义智能运输系统的：在较完善的基础设施（包括道路、港口、机场和通

3、信等）之上，将先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感器技术和系统综合技术有效地集成，并应用于地面运输系统，从而建立起大范围内发挥作用的，实时、准确、高效的运输系统。既然智能运输系统强调了智能二字，那么作为系统，我们应该从智能系统发展的历史角度看看智能运输系统。综观控制科学的发展历史，将各个发展阶段有代表[1]性的理论工作和研究对象的复杂性（含不确定性）联系起来，可用图1给出直观的表示和解释。从图中可以看出控制科学发展的方向，当然，从中也可以领悟到智能运输系统应用控制技术的发展方向。1进展智能控制

4、方向自学习控制，自组织控制自适应控制，鲁棒控制随机控制最优控制确定性反馈控制开环控制对象的复杂性图1在控制系统向智能化发展的过程中，根据不同智能水平和不同复杂程度将智能[2]系统表述成不同的层次，如图2所示。从图中我们可以看出，智能化的发展是由数值计算向符号计算发展，处理的内容，由数值、数据向知识发展。系统的复杂性处理依据和输入水平问题人类知识＋BNNBPRBI生物由感官输入低到高知识＋ANNAPRAI符号的传感器数据复杂计算＋传感器CNNCPRCI数值性CNN－计算型神经网络，CPR－计算模式识

5、别，CI－计算智能ANN－人工神经网络，APR－人工模式识别，AI－人工智能BNN－生物神经网络，BPR－生物模式识别，BI－生物智能图2这就向我们提出了一个新的问题，我们应该用什么东西描述智能化的系统，用什么样的工具来处理他们？对于智能系统来说，很重要的是如何将人们面对的实际系统映射到用知识表述的空间，然后根据知识层次上对系统求得最优（或接近最优），根据这一结果得到知识层次上的系统结构，再将该结果映射回现实空间，就可以得到我们需要的智能系统物理上的构成。22．智能运输系统层次的建立智能运输系统既

6、然是通信、控制和信息科学在运输系统中集成应用的产物，那么，对智能运输系统的描述是完全可以借鉴上面应用的方法，根据以上的分析和有[3]关研究，我们认为可以这样来看智能运输系统，如图3所示。高级智能运输系统数学模型＋人工智能知识模型模型化智能运输系统数学模型系统辩识、模式识别初级智能运输系统计算机、信息技术、新数学方法应用地理信息处理、高速通信技术以监控为主体的交通工程系统交通工程基本设施、传感器、电子设备、数据采集、监控软件图3正是由于智能运输系统有这样的层次结构，同时它又是一个超大规模的系统，因此

7、智能运输系统是有别于以前的传统的交通管理和控制方法的。实际的设计过程是为运输系统提出了一定的目标，人们在知识层次上应用系统科学的方法，在极复杂的相互关系网中按最大效益和最小费用的标准去考虑不同的解决方案并选出可能的最优方案，实现这个目标，必须借助通信、计算机和信息科学。而为了在知识层次上寻找实现目标的方法和手段，就要求人们能够用知识的表达形式来描述智能运输系统。3．智能运输系统在知识层次上的表达借助于智能系统中的研究结果，智能运输系统在知识层次上的表达将采用如下的方法：3．1知识的逻辑模型化对应在

8、智能运输系统中，就是将运输系统中各服务系统及其子系统抽象成服务功能和子功能，我们称之为框架，每一个框架（功能或子功能）由概念、服务对象、服务者、事件和处理表述，同时该功能下还需要有一定类型的数据，表示该框架（功能或子功能）在测度空间上的值或另一个框架的名字。在智能运输系统体系框架研3究中，为便于用计算机进行处理，我们用分层的数据流图、数据词典和处理说明等来描述框架。3．2物理模型物理模型一般是指对现实对象和行为的描述，在传统的控制理论中，一般采用微分方程、代数方程和传统的传递函数等