智能交通研究现状范文

智能交通研究现状篇1

论文摘要：智能交通技术是一项起源于美国的新兴技术，各个国家在引进的时候都必须考虑本国的实际情况，充分考虑引进技术与本国文化的整合，考虑技术位差。任何新技术如果没有现有技术对之消化吸收就是失败的，所以各个国家在制定本国ITS发展内容时，必须对本国现有技术进行整合，然后再把与现有技术相近的内容作为自己的近期发展目标。本文就智能交通体系在国内外的发展状况做了简要的介绍，对中国如何发展智能交通系统提出了自己的看法和建议。 论文关键词：智能交通；运输系统；发展；状况；对策 交通问题是世界各国面临的共同问题。交通拥挤造成了巨大的时间浪费，加大了环境污染。我国大多数城市的平均行车速度已降至20km／h以下，有些路段甚至只有7～8km／h；由于车辆速度过慢，尾气排放增加，使得城市的空气质量进一步恶化。交通问题也造成了巨大的经济损失。为了缓解经济发展带来的交通运输发面的压力，尽量的利用现有的资源，使其发挥最大的作用，各国都加大了对智能交通系统的研究和建设的力度。 交通运输是国民经济的基础产业，对于经济发展和社会进步具有极其重要的作用。公路交通运输以其机动性好、可以实现“门到门”直达运输以及运送速度快的特点，成为我国城市和城间中短途客货运输的主要方式。加快交通基础设施建设，综合运用检测、通信、计算机、控制、GPS和GIS等现代高新技术，提高交通基础设施和运输装备的利用效率、减少交通公害对加速发展我国公路交通运输事业具有十分重要的意义。这是公路智能交通运输工程需要解决的关键问题。 一、智能交通技术在我国的发展现状 中国是一个发展中国家，交通运输基础设施短缺，需要加快建设，另一方面也存在交通设施利用率低、管理技术落后、交通安全形式严峻等问题。鉴于我国道路在未来20年内仍然处于建设期(根据“五纵七横”公路主骨架的布局框架，建设12条约35000公里以高等级公路组成的国道主干线)，而这一期间正是智能交通技术在全世界进入全面实施阶段，中国也需要根据中国公路运输的实际需求探讨在中国公路运输网中应用智能交通技术来提高运输效率、保障安全和保护环境的可能性。2000年，国家交通部、建设部，公安部联合全国各大科研院所和多家高校制定了符合我国国情的《国家ITS体系框架》规定我国ITS发展主要集中在不停车收费、出行者信息服务、城市交通管理、公共交通系统、智能公路系统等9个方面。 我国ITS研究可以追朔于80年代的公路收费系统研制，那时国家科技攻关项目“津塘疏港公路交通工程研究”于首次在高等级公路上把计算机技术、通信技术和电子技术用于监控和管理系统；进入90年代，我国开始关注国际上ITS的发展。1995年，交通部ITS工程研究中心进行了GPS(卫星定位系统)与导驾系统研究、基于GPS的路政车辆管理系统等一系列项目研究，交通部还与各省厅开展了“网络环境下不停车收费系统”的联合攻关。1999年。由交通部、科技部、建设部等十多个相关部门组成了国家智能交通系统工程技术研究中心，将ITS。未来交通建设和发展的优先领域予以重点支持。由于世界各国把不停车收费系统作为ITS领域最先投入应用的系统开发，以此来扩大道路建设资金来源，缓解收费站交通堵塞，减少环境污染，所以我国也把联网收费、不停车收费系统的开发和应用列为国家ITS领域首先启动的项目。 从1998年初开始，交通部就组织开展了“网络环境下的不停车收费系统研究”，并在4个省市进行了示范工程。1999年1月1日，广州市“一卡通”不停车收费系统投入运行，到目前已开通不停车收费车道40余条。同时，围绕交

智能交通研究现状篇2

论文摘要：智能交通系统是现在交通运输发展的趋势，本文就智能交通体系在国内外的发展状况做了简要的介绍，对中国如何发展智能交通系统提出了自己的看法和建议。

智能运输系统(IntelligentTransportSystem)的主要思想是将传统的交通系统看成是人、车、路的统一体，运用计算机、通信、人工智能、传感器等领域的先进成果来彻底改变目前被动式的交通局面，使人在驾驶过程中可以随时通过GPS/GIS、广播、信息板等手段了解目前的交通状况，而交通管理部门则可通过道路上的车辆传感器、视频摄像机等设备随时了解各个路段的交通情况，并随时对各个交通路口的交通信号进行调整以及对外界进行信息，使整个交通系统的通行能力达到最大。

一、智能交通发展的现状

对智能运输系统的研究许多国家都投入了巨大的人力和物力，并成为继航空航天、军事领域之后高新技术应用最集中的领域。目前已形成以美国、日本、欧洲为代表的三大研究中心。

在美国，对ITS的研究虽然起步最晚，但由于投入较多，目前已处于该领域的领先水平。1991年，美国开始对ITS研究进行投资，仅1994~1995年就确定了104项研究项目，并成立了专门组织，着手制定ITS的研究开发计划，到1997年投资近7亿美元；1998年6月9日美国总统克林顿签署了“面向21世纪运输权益法案(TransportationEquityActofthe21thCentury)”。该法案的确定为美国公路系统的继续发展和重建带来了创纪录的投资。法案跨度为6个财政年度(1998~2003)，拨款总金额为2178.9亿美元，其中有相当一部分用于支持ITS的进一步研究与开发。欧洲在ITS的研究方面采取整个欧洲一体化的方针，由政府、企业和个人三方面共同出资进行智能运输系统的研究，著名的项目有PROMETHEUS和DRIVE等，其中DRIVE工程是目前世界上交通运输界规模最大的合作研究计划，共有12个国家的700多个单位参加，经费达5亿欧元。日本从20世纪70年代就开始了对汽车交通综合控制系统的研究，并成立了全国性的ITS推进组织，是对ITS进行研究最早、实用化程度最高的国家。目前已建立了较为完备的交通控制、信息服务等综合体系，并基本完成了覆盖全国的电子地图的绘制工作，有400万台汽车导航仪在使用，其中120万台可接收信息。

我国在ITS领域的研究起步较晚，但随着全球范围智能交通技术研究的兴起，进入20世纪80年代，我国也加快了对智能交通技术研究的步伐。一方面，北京、上海、沈阳等大城市陆续从国外引进了一些较为先进的城市交通控制、道路监控系统；另一方面，国家加大了自主开发的步伐，如国家计委、科技委组织开发的实时自适应城市交通控制系统HT-UTCS，上海交通大学与上海市交警总队合作开发的SUATS系统等；1998年交通部正式批准成立了ISO/TC204中国委员会，秘书处设在交通智能运输系统工程研究中心，代表中国参加国际智能运输系统的标准化活动，现在正进行中国智能运输系统标准体系框架的研究。此外，我国将从今年起在全国36个城市实施以实现城市交通智能控制为主要内容的“畅通工程”，并逐步推广到全国100多个城市。

二、智能交通系统建设的意义

交通问题是世界各国面临的共同问题。交通拥挤造成了巨大的时间浪费，加大了环境污染。我国大多数城市的平均行车速度已降至20km/h以下，有些路段甚至只有7～8km/h；由于车辆速度过慢，尾气排放增加，使得城市的空气质量进一步恶化。交通问题也造成了巨大的经济损失。为了缓解经济发展带来的交通运输发面的压力，尽量的利用现有的资源，使其发挥最大的作用，各国都加大了对智能交通系统的研究和建设的力度。

交通运输是国民经济的基础产业，对于经济发展和社会进步具有极其重要的作用。公路交通运输以其机动性好、可以实现“门到门”直达运输以及运送速度快的特点，成为我国城市和城间中短途客货运输的主要方式。加快交通基础设施建设，综合运用检测、通信、计算机、控制、GPS和GIS等现代高新技术，提高交通基础设施和运输装备的利用效率、减少交通公害对加速发展我国公路交通运输事业具有十分重要的意义。这是公路智能交通运输工程需要解决的关键问题。

三、中国发展ITS的主导思想

中国是一个发展中国家，与发达国家相比，我国在发展ITS的必要基础条件上还有较大差距，加上我国特有的混合交通特点，以及城市结构、路网结构、交通结构的不完善，因此要结合中国的国情来研究制定我国发展ITS的战略及发展框架。

中国交通运输正面临经济发展与资源制约的双重压力，因此也不能重复发达国家走过的老路，一定要立足本国实际，走中国ITS发展之路，以推动我国信息化进程及培育自己的ITS产业。21世纪交通管理的发展趋势必将是管理体制集约化；管理设施现代化；管理手段网络化、信息化、智能化；管理效率高效化；管理方式社会化。因此，中国ITS的发展将带来一场交通管理体制与模式的变革，而这种变革将直接影响着ITS的发展。

四、发展中国智能运输系统的对策

1、打好ITS发展基础，特别是应加强ITS基础理论的研究工作

目前，国际上ITS理论仍不完善，还处于发展时期，我们应积极加强与ITS开展较先进国家的交流，在国际ITS现有发展水平上结合中国特点，深入细致地进行理论研究，尽快接近或达到世界水平，以迎接21世纪ITS发展的挑战。否则将成为别国的追随者，成为他们不成熟技术的推广试验场。

2、建立ITS协调组织机构

中国交通运输体制目前仍是条块分割状况，铁路、公路、民航、公安、建设等部门分头管理，现已出现了各自发展自身ITS的势头，这将造成中国资源上的巨大浪费。为此应尽快成立一个由国家统一领导的，有关部门、学者、企业和研究部门参与的“ITS中国”组织，类似于美国的ITSAmerica，日本的VERTIS及欧州的ERTICO组织，来统一制订中国ITS发展战略、目标、原则和标准，特别是制定有关ITS的技术规范和整体发展规划，实现ITS技术和产品的通用性、兼容性和互换性，加强政府的宏观调控，以减少局部利益的冲突和有限资金的浪费。

3、注重人才的培养

随着ITS的进一步发展，21世纪交通运输将会发生重大变化，而与之相应的是对不同层次的专业人才需求情况与以往大不相同，为此应加强国内高校及科研单位交通运输领域与国外ITS的交流合作，派出人员学习培训，走出去、请进来，将最新的ITS技术溶入交通运输专业的教学内容和科研之中，以高素质的ITS人才去迎接新世纪的挑战。

4、当前迫切需要解决的问题

智能交通研究现状篇3

关键词：智能交通；规划建设；服务功能；理论体系

机动车辆的持续增加，为城市交通的有效管理带来了巨大的工作压力，对于相关的管理系统构建提出了更高的要求。做好城市建设理论方面的研究工作，需要提高对智能交通的认识，采取合适的分析方法理解智能交通的内涵。城市交通问题的有效解决，依赖于智能交通相关作用的充分发挥。同时，智能交通体系的完善，对于我国道路交通管理水平的提升起着重要的保障作用。

1智能交通系统的相关内容

1.1系统的主要组成部分

为了环境城市的交通压力，需要构建可靠的智能交通系统，提升交通部门整体的管理水平。常见的智能交通系统主要的组成部分包括：a.通讯定位技术。为了实时地监控不同路段的道路交通状况，需要充分发挥信息化技术的相关优势。其中，通讯定位技术在智能交通系统中占据着重要的地位。它主要利用了光纤传输技术、智能化系统定位技术、滤波频分复用技术，提高了系统中的信息传递效率；b.实时监测技术。交通车流量的大小、道路的质量状况等，通过卫星定位、红外探测、传感器感应等设备的共同协作，为道路交通图像信息及数据信息的分析提供必要地保障；c.信息数据处理技术。智能交通网络基础设施的完善，必须加强对系统中监控信息、路况分析等方面工作的控制力度。这些目标的实现，需要发挥出信息数据处理技术的相关优势；d.自动化控制技术。智能交通系统最大的优势在于它的信息采集能力强、智能化程度较高。道路中交通信号控制系统、信号灯控制系统等重要控制系统的构建，需要采取可靠的自动化控制技术，完善智能交通系统的服务功能。

1.2智能交通系统设计的主要内容

增强智能交通系统实际的作用效果，需要明确设计方案的主要内容。结合当前智能交通系统整体的发展现状，可以发现这种系统设计中的主要内容包括：a.系统平台支撑下图像的识别与分析系统的构建。智能交通设计方案中需要对监控中心图像识别和分析系统的构建进行充分地考虑，明确其中的硬件配置及软件资源；b.分析压缩编码技术的主要原理。智能交通中对于实时视频信息的传输机制要求较高，设计方案中需要分析这种技术的主要工作原理，减少后期系统运行中数据流的影响；c.智能交通系统设计的过程中，选择合理的传输介质及传输协议，对于系统的正常运行起着可靠的保障作用。传输协议一般采用的是Tcp/Ip协议。特殊情况下，需要利用到视频传输优势更多的RIP/RICP传输协议。在传输介质的选择过程中，应该充分考虑施工成本及后期的维护费用，传输距离小于550米时，主要采用的是多模光纤传输的方式，大于550米可以采用单模光纤传输的方式。

2城市智能交通实际应用中存在的问题

为了提升城市交通建设整体的管理水平，提高道路运输的交通能力，需要充分发挥智能交通的相关作用。结合现阶段城市智能交通实际应用中的发展现状，可以发现其中依然存在着许多的问题，影响了智能交通应用范围的扩大。这些问题主要包括：a.信息资源消耗量较大。智能交通主要依靠构建可靠的平台，提高信息流的传输效率实现的。但是，某些智能交通系统在实际的运行过程中，硬件配置过低，导致系统资源消耗较大，影响了系统的运行效率；b.线路布局在某些路段缺乏合理性。智能交通最大的优势在于它的图像传输质量高，实时监控效果好。但是，智能交通在实际的应用中，由于城市特殊地段的影响，某些线路布局缺乏合理性，导致监控系统出现了一定量的监控死角，为城市的道路安全埋下了较大的安全隐患；c.基础设施不完善。城市智能交通系统的构建，在系统运行高效性的具体要求下，需要完善配套的基础设施。但是，为了控制建设成本，某些城市的智能交通系统在实际的应用中无法达到预期的效果，主要在于它的基础设施建设还不完善。比如，光纤的布局、系统框架的构建等。

3增强城市智能交通应用效果的有效措施

为了保证城市智能交通整体的应用效果，需要采取必要的措施。这些措施主要包括：a.完善基础设施。智能交通系统在实际的运行过程中，对于配套的基础设施要求较高，尤其是在光纤的布局方面。因此，技术管理部门应该与施工企业做好基本的协调工作，保证基础设施实际的作用效果；b.合理规划线路布局。智能系统依赖于可靠的系统平台，平台的搭建需要保证不同路段线路布局的合理性。在规划设计阶段，相关的技术人员应该充分考虑线路布局的合理性，扩大智能交通系统实际的应用范围；c.提高硬件资源配置的配置效率。系统运行的高效性，与硬件资源配置程度的高低有着直接的关系。高配置的硬件资源，有利于提高智能交通实际的运行效率。同时，硬件资源配置效率的提高，对于系统的安全性起着重要的保障作用。

4结束语

智能交通在城市建设中起着至关重要的作用，需要对系统的构建有着清晰的认识。理解和掌握智能交通的主要内容，为设计方案的制定和实施提供了重要的参考依据。在未来很长的时间内，智能交通在城市建设中将会发挥更大的作用。做好相关的研究工作，对于智能交通应用范围的扩大有着积极的影响。文中通过对现阶段智能交通在实际应用中存在问题的具体分析，指出了较为合理的措施，有利于增强智能交通实际的作用效果。

作者:史博伦 单位:新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院

参考文献:

[1]马庆禄.基于混沌理论的交通状态预测研究[D].重庆：重庆大学,2012（4）.

[2]程谟刚.沈阳城市智能交通管理现状与对策研究[D].长春：东北师范大学,2011（3）.

[3]朱敏.城市智能公交评价指标体系及评价方法研究[D].长沙：长沙理工大学,2012（5）.

智能交通研究现状篇4

关键词：智能交通系统；体系构架；实施设计

1 引言

随着道路拥挤的剧增，日益膨胀的道路交通越来越需要一种智能化的控制。智能交通技术是一项综合运用检测、通信、计算机、控制等现代高新技术，提高交通基础设施和运输装备的利用效率、减少交通公害的新兴技术。为了缓解经济发展带来的交通运输方面的压力，各国都加大了对智能交通系统的研究和建设的力度。

智能交通系统（Intelligent Transportation System）的概念是从70年代开始发展起来的，它是指将RFID技术、传感器技术、通信与网络等技术应用于交通运输系统，对交通信息进行加工处理，运用运筹学、人工智能和自动控制技术对交通运输进行控制和信息服务，促进车、路、人之间的互动和协同运作，最终使交通运输服务和管理智能化、安全化和高效化。

智能交通系统的主要功能体现在以下：顺畅功能：提高交通网络的通行能力，增加交通的机动性，提高运营效率；调控交通需求；安全功能：提高交通的安全水平，降低事故的可能性，防止灾后危险扩大化；环境功能：减轻堵塞，降低汽车运输对环境的影响。

2 智能交通系统的发展现状

目前，交通拥挤造成了巨大的时间浪费和经济损失，为了缓解经济发展带来的交通运输压力，世界各国都加大了对智能交通系统的研究和建设的力度。

2.1 国外发展现状

美国、日本等发达国家竞相投入大量资金和人力，进行道路交通运输智能化的研究试验。目前，美、日等发达国家在推动智能交通系统研发和试点应用的同时，从拓展产业经济视角，不断促进智能交通系统产业形成，注重国际层面竞争，大规模应用研发成果。如美国，参与智能交通系统研发公司达600多家，其中半数以上为美国大型公司，包括航空和国防工业公司。日本在四省一厅联合推动智能交通系统研发活动后，一直在加速智能交通系统实际应用进程，积极推动如车辆信息通信系统 （VICS）、电子收费系统（ETC）等应用。

2.2 国内发展现状

我国交通运输基础设施短缺，各级交通部门充分发挥“后起国”优势，通过技术引进和自主创新，一些先进技术逐渐在中国部分大城市交通部门得到应用。2000年，国家交通部、建设部、公安部联合全国各大科研院所和多家高校制定了符合我国国情的《国家智能交通系统体系框架》规定我国智能交通系统发展主要集中在不停车收费、出行者信息服务、城市交通管理、公共交通系统、智能公路系统等9个方面。此外，国家“十五”科技攻关重大专项“智能交通系统关键技术开发和示范工程”确定了包括杭州、深圳、上海、北京、广州等在内的国内10个示范城市。

3 城市市智能交通建设的方案设计

3.1 智能交通系统方案需求分析

根据城市社会经济、交通运输领域的发展现状，其智能交通系统建设目标与经济发展相适应，与环境发展相协调，以提高人流与物流的移动效率。从基础信息采集、信息融合以及信息三个方面来说，具体包括：

⑴建成覆盖全市的多方式交通信息采集系统。在全城范围覆盖内，采用地埋式线圈、红外线探测、雷达探测等定点，微波、视频检测，浮动车采集技术以及今后基于移动终端的动态采集技术进行信息采集。只有强大的信息采集系统，才能进一步实现公用信息平台的建立和完善，实现信息处理的功能，将大量的基础数据提炼成有用的信息，并最终提升到知识层面和应用层面，满足智能交通系统各个层面的需求。

⑵完善城市交通信息共享平台，准确的融合所有信息。利用多媒体电子的空间基础信息，逐步完善城市智能交通公用信息平台，它是与外部环境之间进行信息交换的重要通道；是信息汇集的中心和信息交换的枢纽，对各子系统起到支撑作用。各个信息系统的完整性确保了信息传播交换的顺畅，对提升城市交通运行效率和服务水平具有举足轻重的作用。

⑶建成多层次、多手段的交通信息体系，实现全市范围内交通信息诱导服务，提高出行效率。

3.2 智能交通系统体系构架

智能交通系统体系框架吸收了国外发达国家和地区智能交通系统体系框架的经验和成果，并结合中国交通特点，道路交通实际状况，确定了适合中国发展的智能交通系统体系框架，如图4.1所示，该框架中将整个智能交通系统按照信息的流动和存在形式分为三层：信息基础设施、公用信息平台和应用服务。体系框架中的主体是信息基础设施、公用信息平台、交通仿真和应用服务。其资金、体制、人力和技术等保障措施也是框架不可缺少的部分。

3.3 智能交通系统功能分解

智能交通系统所包含的的功能很多，主要的功能发挥先进的导航系统作用、自动收费、协助安全驾驶、交通管理优化、道路管理效率化、协助公交车辆运营、商用车效率化、协助行人、协助紧急运营等，如图4.2所示。

不同国家和地区道路交通现状不同，对于智能交通系统 功能的具体选择和运用上也有所不同，2004年1月，我国智能交通系统体系框架的修订工作在国家智能交通系统工程技术研究中心的组织下开始进行，主要涉及到用户服务、逻辑框架、物理框架及应用系统。

3.4 智能交通系统实施设计

智能交通系统是一个复杂的巨系统，内容庞大、结构复杂、技术含量高，需要多个领域、多个部门的长期合作，其研发、建设、管理均需充足的资金支持。因此，在实施过程中，必须制定一个总体策略，分阶段实施。具体表现为以下几个方面：

⑴根据交通发展现状，确定智能交通系统 的技术研究重点、应用建设重点、产品开发和产业化以及标准化方面。

⑵综合运用现有数字化公用平台，建立起能够支持智能交通发展的技术支撑体系；确定各相关部门工作内容，并进行全市范围内的普及应用；在已有的交通设施产品的基础上，开发出具有完全自主知识产权的各类交通信息采集、检测设备，车载装置、手持移动终端等，并实现批量化生产，逐步形成交通信息服务产业。

⑶继续加强对智能交通系统的建设与发展，使郑州市智能交通进入大规模服务应用期，不断扩展新的系统和功能来满足公众对智能交通系统的需求。

4 结束语

由于智能交通系统的发展日新月异，作用领域的范畴需要不断的更新。对于针对推动城市智能交通系统建设的发展所提出的一系列的设计方案应进行长期坚持不懈的探索。随着整个城市的建设，国家经济的不断发展，建设重点都会发生变化。因此，要想一次规划，终身受用是不现实的，也是不可能实现的，要全面考虑各种影响因素的综合模式还需进一步研究

另外，智能交通系统建设方案的规划相对来说还比较片面，在具体实施的过程中有一定的难度，虽然已有相应的很多城市建设可以借鉴，具体应用时难以确定。因此，还需进一步展开理论和实验研究。

[参考文献]

[1]冯晓，陈思龙.改善城市道路机动车排放污染的智能交通手段[J].交通运输工程学报，2002（2）.

[2]陈荣波.智能交通系统理论的研究与实现[D].长春市：吉林大学，2004.

[3]张可，齐彤岩，刘冬梅，等.中国智能交通系统（智能交通系统）体系框架研究进展[J].交通运输系统工程与信息，2005，5（5）.

[4]黄海昆，邓佳佳.物联网网关技术与应用.电信科学，2010（4）.

智能交通研究现状篇5

在我国城市化水平在不断的加快，城市交通拥堵也来越严重，这就影响了群众的出行，给城市的发展以及人们的日常生活带来的不便，因此这就需要发展交通行业，本文借助于智能化的信息手段来提升交通运营生产管理的水平，保障交通行业的服务质量以及运营效率，并且在一定程度上缓解了城市交通的压力，给人们的日常出行带来了比较大的方便。

【关键词】交通状况 监测系统 智能公交系统

智能公交系统主要是指在计算机通讯等采用一些先进的公共交通科技中。使用智能监测来进行定点监测，而本文主要是通过实时采集公交车辆的位置以及行驶速度的数据，能够在正常的运营过程中分析公交车辆在任意两个交叉路口之间的平均行驶速度，最终来判断该路段的交通状况。这种方法能够为整个城市的道路进行全面实时的路况监测。在采用智能公交系统中，主要是从系统架构、数据采集与处理流程以及在网络的拓扑结构等方面进行研究，通过具体的数据分析来全面的掌握城市交通。

1 智能公交系统的研究

在我国城市交通中，公交其自身的特点是：运量大、高效率、成本低、节约能源以及降低污染的有点，但是由于城市化的进程在不断的加快，城市公交已经影响到了城市的发展和人们的生活水平，因此对于发展优先城市公共交通十分的有必要，为了进一步保障交通资源利用率的提高以及缓解城市交通的拥堵状况，在信息化的手段中，提出了智能公交系统，该技术的应用表现在：采用信息化手段来提升公交管理水平，加强服务质量，降低管理成本更有效的发展城市交通，其中智能公交系统采用的相关技术包含：

1.1 车载终端定位技术

在车载终端定位技术中，主要由GPS定位技术、以色列泰利安系统、移动通讯定位服务系统构成，具体内容有，在GPS定位技术中，采用卫星导航定位系统，将卫星定位导航技术、计算机技术以及网络通讯等技术融为一体，最终构成了一个可移动目标实施动态监控管理的自动化管理控制系统，该技术主要是将卫星导航技术与无线通讯技术相结合，在导航接收到信号之后，采用无线通讯技术进行定位，将数据发送给系统基站控制中心，来实现对目标的监控、跟踪、指挥以及报警等功能；对于以色列泰利安系统来说，该系统工作的原理是：在ITRAN系统中，能够实现人工操作和自动操作的互补，在整个系统中可以进行定位和通信活动，最终将车辆的信号以及数据进行传输；然而移动通讯定位服务系统在研究的过程中，主要的功能表现在LBS管理、信息传送、地理信息系统、移动终端以及业务服务提供等，加快了对城市交通定位以及指挥的功能。

1.2 无线通讯平台

无线通讯平台主要是为人们的日常生活提供无线服务，采用该系统可以进行无线上网，以及数据的传输，但是在使用中仍然存在着一定的缺点：在应用的过程中可能会出现其速率比理论要低，这就影响了用户使用宽带的效果，还出现信道问题以及转接时延的问题，然而在不断的发展中最终形成了当前使用的3G移动通信，不断的加宽业务量，提高数据的传输。

2 道路交通状况在智能公交系统中的监测方法

该系统在监测中针对的是整个城市的交通状况，其主要的方法是通过实时监测公交车辆在任意两个交叉路口之间的行驶速度来判断该路段的道路交通状况，其方法依据的是通过定点监测的方式来实现，该方法是对整个城市的公交线网进行覆盖，因此在实施智能公交系统中，由于它是智能交通系统的一个重要字部分，然而在智能交通系统中，出租车也是车载智能终端的重要承载平台，但是出租车会出现集聚的现象，这就有可能造成监测不到位或者是监测效果不佳的现象，因此对于出租车智能作为一种辅助的监测手段。

智能公交系统中对于公交车辆的速度测算，其方法是：利用车载GPS定位系统来测量车辆当前行驶的速度；另一种方法是使用车载智能终端采集车辆行驶速度信息，在对公交进行速度监测的过程中，一般是根据车辆的车速传感器进行的，其测速的原理主要是在传感器中来测得车辆变速箱主动轴转速以及车辆轮胎半径尺寸的信息，根据智能系统来对当前车辆的移动速度比较准确的测算。采用这种智能公交监测系统，它能够比较准确的采集到公交的运行信息，将GPS定位系统作为车辆速度测算的重要工具，以及借助于车载智能终端采集来作为车速的辅助信息，这样就保证了车辆在通过隧道、地道或者是高架桥等一些信号比较弱的地区时，可以进行正常的车辆速度测算。

3 交通状况的具体设计

首先在设计中，需要对数据进行采集以及处理，另外需要做好系统拓扑设计，基于智能公交系统的交通状况监测系统中将其分为中心系统和外部系统，做好各种数据服务器的保障，确保数据的准确性，另外需要在移动通信运营商的中心机房中设定通信服务器，这样保障实时的收集车载终端传来的数据，做好对公交的定位监测。

智能公交系统中，具体的设计还有：做好车载智能终端设计，除了定位、通信系统以外还需要做好其他功能的硬件措施和软件措施，加强对公交在行驶中的实时信息监测，还需要将GPRS/CMDA通信接口协议进行明确，保障无线通信系统的结构合理化、高效化，保障在整个行驶过程中数据的准确性，另外还需要做好网络通信设计，加强对公交车辆信息的监测。

4 总结

通过研究城市智能公交系统，并且根据其对交通状况进行了实时的监测，能够更加准确的测量公交车辆的行驶数据，通过监测公交车辆在各个路段的行驶速度来实现监测整个城市中各个路段的交通状况。这些技术对于缓解城市交通的拥堵以及节约资源有着重要的作用，为人们的日常出行带来了很大的方便，推动了城市化进程。

参考文献

[1]刘冲，赵建峰，王英.基于无线传感网络的道路交通监测系统的研究[D].华中科技大学：光学工程，2011.

[2]刘引，刘，梁永亮.就省级范围内推进我国城市智能化公交系统的思考[D].东北大学：软件工程，2007.

[3]高国栋，刘峰，杨安菊.公交系统中专线信号灯控制及自动报站的设计与实现[D].湖南大学：电子科学与技术，2012.

作者简介

杜建强（1977-），男，河北省武安市人。1999年7月毕业于天津市职工公用事业学院汽车运用工程专业。现为天津巴士实业有限公司助理工程师。研究方向为公交信息化。

作者单位

智能交通研究现状篇6

关键词：电力系统；智能终端；安全挑战与风险；安全防护

0引言

为应对全球节能减排、能源综合利用效率提升的挑战，发展能源互联网成为推动后危机时代经济转型、发展低碳经济的重要手段[1]。能源互联网的建设使得现代电网向开放、互联、以用户为中心的方向发展，实现多类型能源开放互联、各种设备与系统开放对等接入。2019年，国家电网有限公司提出了“三型两网”的战略发展目标，在建设坚强智能电网的基础上，重点建设泛在电力物联网，以构建世界一流能源互联网。泛在电力物联网将充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术和先进通信技术，实现电力系统各个环节万物互联、人机交互，打造电网状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的能力。泛在电力物联网的建设主要包括感知层、网络层、平台层、应用层4个部分，其中感知层重点实现终端标准化统一接入，以及通信、计算等资源共享，在源端实现数据融通和边缘智能。在此背景下，智能表计、新一代配电终端、源网荷友好互动终端、电动汽车充电桩等多类型电力系统智能终端在电网中得以广泛应用[2]，成为连接电力骨干网络与电力一次系统、用户的第一道门户。电力系统智能终端作为能源互联中多网“融合控制”的纽带节点，实现了电网监测数据的“本地疏导”以及电网对外控制的“功能聚合”[3]，其安全性直接关系到电网的安全稳定运行，研究电力系统智能终端的信息安全防护技术意义重大。

针对电力系统信息安全防护问题，自2002年起中国提出了以网络边界隔离保护为主的电力二次安全防护体系[4]，有效保障了电力监控系统和电力调度数据网的安全稳定运行。电力二次安全防护体系制定了“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的安全防护策略，重点强调了通过内网隔离保护的方式确保电力二次系统的安全防护[5]，然而对新形势下电力系统智能终端的安全防护并未考虑。一方面，与传统信息安全相比，泛在电力物联网中各环节数亿规模终端具有异构与分散特性，后天标准化的终端自身安全防护理论与技术难以获得，如何兼顾实时性和安全性双重约束进行电力系统终端自身安全防护成为需要考虑的问题，电力系统智能终端自身安全性保证需求迫切。另一方面，随着泛在电力物联网建设推进，电力系统智能终端广泛采用无线传感网络等公共网络与电网主站系统进行通信[6]，在电力二次安全防护体系隔离保护边界外形成具有泛在互联、开放共享特性的边缘计算网络。这必然会将网络攻击威胁传导至电力系统本体，使得因网络攻击造成的大停电风险陡增。

为应对以上安全威胁，2014年国家发改委和能源局了《电力监控系统安全防护规定》[7]，要求电力生产控制大区设立安全接入区，对使用无线通信网等方式纵向接入生产控制大区的电力系统智能终端进行网络隔离。因此，在当前网络攻击手段呈现高级定制化、特征不确定化的严峻形势下，如何解决异构多样、数量庞大的电力系统智能终端边缘接入过程中的网络攻击实时监控发现和防渗透成为需要考虑的另外一项重要问题。

为此，本文围绕电力系统智能设备安全互联需求，首先分析电力系统智能终端业务特征和信息安全风险，明确电力系统智能终端信息安全防护特性；在此基础上，本文总结提出了电力系统智能终端信息安全防护面临的关键技术问题；然后，设计构建了覆盖芯片层、终端层、交互层的电力系统智能终端信息安全防护研究框架；最后，对电力系统智能终端信息安全防护关键技术进行了展望。

1电力系统智能终端信息安全风险

近年来网络空间安全事件频发，部级、集团式网络安全威胁层出不穷[8-10]。电力等重要基础设施领域成为“网络战”的重点攻击目标之一，信息安全形势异常严峻[11]。2010年“震网”病毒事件中，西门子可编程逻辑控制器(PLC)终端受病毒攻击导致1000多台离心机损毁，使得核电站瘫痪。2015年乌克兰停电事件，以终端为攻击跳板瘫痪电力控制系统导致，成为全球首例公开报道的因黑客攻击导致大范围停电事件[12]。以上事件均表明，电力系统智能终端已成为攻击电网的重要目标和主要跳板[13]，面临着严峻的信息安全风险。本文从信息安全防护的保密性、完整性、可用性3项重要目标角度出发[14-15]，结合电力系统智能终端的组成结构和业务特征对信息安全风险进行分析，具体涉及芯片层、终端层、交互层3个方面，如图1所示。

1)芯片层：电力系统智能终端芯片自主可控性和安全性不足，在非受控环境下面临后门漏洞被利用风险。

2018年Intel芯片漏洞事件，爆出Intel芯片存在融毁漏洞以及幽灵漏洞，利用该漏洞进行攻击，可获取用户的账号密码、通信信息等隐私，智能终端均受波及，电力系统智能终端芯片同样面临漏洞、后门隐患的巨大问题。随着电力系统智能终端的开放性逐渐增强，与外界交互范围逐渐扩大，电力系统智能终端芯片安全性的不足逐渐凸显，主要表现在电力系统智能终端芯片自主可控程度低、芯片安全设计不足，导致当前电力系统智能终端存在“带病”运行，漏洞隐患易被攻击利用造成安全事件。为此，需要在芯片层面提高电力系统智能终端芯片的安全性，从芯片层面提高电网的安全防护能力。

2)终端层：异构电力系统智能终端计算环境安全保证不足，存在终端被恶意控制破坏的风险。

据数据统计表明，目前中国电网已部署各类型电力系统智能终端总数超4亿，规划至2030年接入各类保护、采集、控制终端设备数量将达到20亿。各类电力系统智能终端覆盖了电力“发电、输电、变电、配电、用电、调度”等各个环节，终端形态各异且业务逻辑差异巨大。终端复杂多样的嵌入式硬件计算环境、异构的软件应用环境和多类型私有通信协议等特性，使得其安全防护尚未形成统一标准。各类终端安全防护措施和水平亦参差不齐，在面对病毒、木马等网络攻击时整体安全防护能力薄弱。同时，电力系统智能终端在研发、生产、制造等环节无法避免的漏洞后门隐患也存在被攻击者利用的巨大安全风险。随着电力系统智能化水平的不断升级，各类型电力系统智能终端越来越多地承载了大量异构封闭、连续作业的电力生产运营应用，运行可靠性、实时性要求较高。电力系统智能终端一旦遭受恶意网络攻击，将可能导致终端生产监测信息采集失真，甚至造成终端误动作引发停电风险，传统事后响应型的终端被动防护技术无法满足电力安全防护的需要。因此，确保电力系统智能终端软硬件计算环境安全的标准化防护技术，以及事前防御型的主动防御技术研究需求迫切。

3)交互层：电力系统智能终端广泛互联互通导致网络开放性扩大，引入网络攻击渗透破坏风险。

泛在电力物联网的建设，其核心目标是将电力用户及其设备、电网企业及其设备、发电企业及其设备、供应商及其设备，以及人和物连接起来，产生共享数据，为用户、电网、发电、供应商和政府社会服务。以电网为枢纽，发挥平台和共享作用，为全行业和更多市场主体发展创造更大机遇，提供价值服务。因此，泛在电力物联网环境下的电力系统智能终端将广泛采用电力无线专网、NB-IoT、北斗定位、IPv6和5G等无线、公共网络与电网主站系统进行通信，使得电力系统智能终端的通信交互形式将呈现数量大、层级多、分布广、种类杂等特点，极大地增加了遭受网络攻击的暴露面。无论是电力系统智能终端，还是主站电力系统，被网络攻击渗透破坏的风险均进一步增大。在当前网络空间安全异常严峻的形势下，新型网络攻击手段不断衍变衍生，呈高级、定制化、持续性发展，尤其是面向工控环境的攻击更具有高度定制化、危害大的特点，使得电力系统智能终端通信交互过程中面临着新型网络攻击被动处置的局面。例如在乌克兰停电事件中，黑客通过欺骗电力公司员工信任、植入木马、后门连接等方式，绕过认证机制，对乌克兰境内3处变电站的数据采集与监控(SCADA)系统发起攻击，删除磁盘所有文件，造成7个110kV和23个35kV变电站发生故障，从而导致该地区发生大面积停电事件。

综上可知，电力系统智能终端面临的芯片层、终端层信息安全风险主要由终端芯片、计算环境安全性不可控和漏洞被利用等原因造成，可归纳为终端“自身安全”问题。交互层信息安全风险产生的原因主要为电力系统智能终端在互联接入过程中存在被渗透攻击可能性造成的，可归纳为“攻击防御”问题。

2电力系统智能终端信息安全防护技术问题剖析

为了解决电力系统智能终端“自身安全”和“攻击防御”问题，国内外学者开展了诸多信息安全防护技术研究，主要从传统信息安全的角度探索密码技术在终端自身数据保护、通信协议安全、安全接入传输方面的应用[16]。然而，受制于当前中国的芯片自主可控水平限制，以及电力系统智能终端异构多样的复杂计算环境和高安全、高实时运行特性限制，加之网络攻击特征不确定的混合约束，电力系统智能终端的整体安全防护尚存在待突破的技术问题，具体如下。

1)技术问题1：覆盖电路级、CPU内核及片上内嵌入式操作系统的芯片全通路安全防护机制及适应各类异构终端的普适性主动免疫问题。

根据安全风险分析可知，解决电力系统智能终端“自身安全”问题，必须实现芯片安全和终端计算环境安全。

在电力系统智能终端芯片层，面临的安全隐患表现为芯片各层次防护理论和技术无法满足安全需求。然而，当前电力系统智能终端采用了大量先进工艺条件制造的芯片，此类芯片主要由国外掌控，自主可控程度很低，其安全性保障技术更是存在空白。随着中国自主先进芯片技术发展，电力系统智能终端芯片在实现自主可控的同时应充分考虑芯片的安全防护，同步设计、同步发展。首先需从芯片设计理论的安全建模方面进行技术突破，确保理论层面的可证明安全。其次，应突破电路级、CPU内核以及片上内嵌入式操作系统等芯片核心组件的安全防护技术，从而构建芯片全通路安全防护技术体系。在电力系统智能终端计算环境安全方面，由于电力系统智能终端异构多样、资源受限、长期运行，传统终端被动式、个性化安全技术无法适用。因此需开展结合芯片层面的终端安全技术研究，构建适用于电力系统智能终端不同硬件架构、不同系统环境、不同应用环境的标准化安全防护框架，且能够在网络安全事件发生前、发生时确保终端计算环境的安全性和完整性，最终形成电力系统智能终端的普适性主动免疫技术体系。

2)技术问题2：攻击特征不确定、终端/业务/网络强耦合条件下，终端安全状态建模、精确感知及威胁阻断问题。

解决电力系统智能终端“攻击防御”问题，重点需突破电力系统终端远程接入交互过程中的攻击监测和防渗透技术。然而，电力系统智能终端点多面广、业务系统专业性强、互联网络组成复杂度高，且三者间相互耦合，而针对电力系统的网络攻击呈现定制化、隐蔽化和高级化等特点，难以清晰描述基于零日漏洞的高级持续性网络攻击的机理和特征，不同电力系统智能终端、系统、网络在攻击下的表现不一，因此无法单一根据攻击特征进行识别和阻断。传统监测手段缺少对电力业务场景的安全建模，监测数据源仅涉及CPU内存等基础资源状态和基础网络流量，未面向电网业务流、专用协议和应用特征进行深度监控与分析，难以精确、深入地感知电力系统智能终端系统安全状态，需要探索终端安全精确感知与攻击阻断技术。同时，在电力设备广泛互联后，边缘侧安全防护能力不足，需突破混合电力业务可信边缘接入与多级安全隔离技术。

3电力系统智能终端信息安全防护技术研究思路

针对电力系统智能设备安全互联的需求，以解决电力系统智能终端“自身安全”和“攻击防御”问题为核心，本文提出了覆盖“芯片层、终端层、交互层”的3层安全防护研究脉络，构建电力系统智能终端安全防护技术研究模型，如图2所示。

具体来说，首先需解决“覆盖电路级、CPU内核及片上内嵌入式操作系统的芯片全通路安全防护机制及适应各类异构终端的普适性主动免疫问题”，从芯片层安全和终端层安全开展关键技术研究，以确保电力系统智能终端自身安全。在芯片层，需开展芯片电路级安全、专用CPU内核、片上内嵌入式操作系统安全等3方面技术研究，为电力系统智能终端计算环境安全提供满足安全性、实时性要求的电力专用芯片，为终端主动免疫能力构建提供基础。在终端层，需从终端计算环境安全、应用安全、通信安全角度，重点研究具有主动免疫能力的电力系统智能终端内嵌入式组件和控制单元技术，并研制具备主动免疫能力的电力嵌入式组件、控制单元和终端。芯片层研究和终端层研究的成果共同解决终端主动免疫问题；同时，终端层将为交互层提供终端安全监测数据，并向交互层终端边缘接入防护提供业务场景和接入需求。

在此基础上，为解决“攻击特征不确定、终端/业务/网络强耦合条件下，终端安全状态建模、精确感知及威胁阻断”的问题，需从交互层安全开展关键技术研究以确保外部攻击防御。具体来说，面向主动免疫终端的互联应用场景，研究提供网络监控防御和安全交互保障技术；从终端状态感知、攻击识别、威胁阻断等3个监控与防渗透必要环节，研究终端、业务、网络多维融合状态感知、关联电力业务逻辑的深度攻击识别、终端网络联动的威胁阻断技术，实现终端安全威胁精确感知与阻断，为电力系统智能终端提供网络攻击防渗透决策控制服务。同时，研究电力系统智能终端的统一边缘接入场景安全防护，为终端的边缘接入安全、数据安全和隔离保护提供技术支撑，为具有自免疫能力的电力系统智能终端的边缘接入提供安全传输通道。

4电力系统智能终端信息安全防护关键技术

下文将从芯片层、终端层、交互层等3个方面对电力系统智能终端安全防护需突破的关键技术展开阐述。

1)芯片层安全防护关键技术：芯片电路级可证明安全防护技术和内核故障自修复技术。

针对复杂环境、先进工艺条件以及新型攻击模型带来的一系列芯片安全问题，研究覆盖电路级、CPU内核以及嵌入式操作系统的具有完全自主知识产权的电力芯片安全技术[17]。满足电力系统终端对电力专用芯片的高安全、高可靠、高实时性要求。

首先需要进行芯片级安全防护理论研究，针对集成电路器件的信息泄露产生源问题[18]，具体理论研究方法为：研究先进工艺下电流、光、热等物理信息的产生机理[19]，掌握其内在物理特性和工艺间的关系；分析芯片电路元件的组合物理特性，以及多元并行数据在信息泄露上的相互影响；在芯片内部特征差异和外部噪声环境下，研究先进工艺下电力专用芯片物理信息泄露的精准建模方法，构建普适性物理信息泄露模型；研究可证明安全的泄露信息掩码、隐藏技术以及抵御高阶分析和模式类分析的防护技术，提升芯片安全设计理论与方法；研究层次化芯片安全防御体系架构。通过研究芯片运行电磁环境监测、运行状态监测、多源故障检测技术，实现芯片的环境监测和内部监测。研究CPU指令流加密和签名、平衡电路构建、数字真随机数电路等技术，实现芯片内部数据的存储加密、总线扰动、电路掩码。提出可证明安全的自主知识产权芯片电路级防护方法，满足电力专用芯片的高安全要求。

在理论研究基础上，需基于可证明安全的芯片电路级防护方法进行芯片电路级防护实现技术研究。首先，基于自主知识产权的CPU架构，研发带有高安全、高可靠特性的CPU内核，并对以上技术进行仿真验证，研究形成CPU内核故障自修复技术，满足电力专用芯片的高可靠性要求；然后，确定仿真验证可行性，并采用以上关键技术研制低功耗、高速特性的电力专用芯片，开发适用于电力应用的片上内嵌入式操作系统，满足电力专用芯片的高实时性要求。

最后，对研制的电力专用芯片和内嵌入式操作系统进行全套模拟测试，以确定满足后续电力智能终端的开发应用。通过芯片层安全研究方法确保电力专用芯片满足安全防护要求，实现功耗电磁隐藏、数据命令掩码、电路屏蔽，以抵御模板攻击、电磁注入攻击等新型信道攻击、故障攻击、侵入式攻击。具体研究框架如图3所示。

2)终端层安全防护关键技术：融合可信计算和业务安全的异构智能终端主动免疫技术。

针对电力智能终端异构、资源受限条件带来的终端易被恶意控制和破坏的风险，提出研究融合可信计算和业务安全的异构智能终端主动免疫技术。首先，根据电力多场景业务应用情况，分析各类电力系统智能终端的安全防护需求，提取异构智能终端的主动免疫需求特征；然后，根据异构终端的主动免疫需求特征，研究建立适应电力系统智能终端的普适性主动免疫安全架构。①在硬件安全架构技术研究方面，针对电力终端特性研究基于电力专用芯片的电力终端可信根[20]，实现对电力终端操作系统、业务应用程序的可信量度，保证终端状态的可信[21-22]；设计以可信根为基础、以嵌入式微控制单元(MCU)为应用的终端可信逻辑硬件架构，研究端口安全访问机制和接口驱动安全机制，实现终端的主动免疫能力。②在软件架构技术研究方面，针对电力终端在数据交互、访问机制、检查机制、审计机制方面存在的漏洞，研究数据安全保护机制[23]，保证各个应用和各部分数据的独立安全；研究满足电力系统需求的安全访问控制机制，外层访问和软件平台之间的安全检查机制；研究适应外层、软件平台访问的安全访问审计机制。

在电力系统智能终端普适性主动免疫安全架构基础上，为实现终端计算环境安全、业务应用安全和对外通信安全，提升多种场景下异构电力系统智能终端的安全防护能力。需开展系统安全访问、数据安全保护、信任链构建、可信量度与可信管理、可信证明与可信证据收集、数据安全交互、核心功能保护、快速恢复及通信完整性保护等方面的关键技术研究，建立适应电力系统异构终端的普适性主动免疫体系。具体研究框架如图4所示。

3)交互层安全防护关键技术一：面向不确定攻击特征的终端威胁精确感知与阻断技术。

针对电力终端接入和互联过程中的攻击监测、异常处理与安全防护需求存在的问题，研究基于“异常监测—阻断响应—安全防护”的交互层安全技术。

首先，研究多级分布式监测与防渗透架构，构建监测布点机制和终端防渗透模型：①针对典型电力终端业务场景，分析不同场景的脆弱性和安全威胁，研究基于业务场景的终端网络渗透路径；②对终端系统中已有的安全防御措施进行建模；③综合防御模型与终端网络渗透路径，形成不同业务场景的监控与防渗透模型。

其次，针对网络渗透攻击特征的不确定性，需研究终端、业务、网络多维融合安全状态建模与感知方法，建立各维度安全状态基准，采用异常特征抽取技术获取各类攻击和异常特征的映射关系，反向推导可能发生的渗透攻击，实现异常识别。在终端安全状态感知方面，需分析多源异构嵌入式电力智能终端硬件资源、可信模块、配置文件、关键进程等运行状态特征，构建面向终端状态异常行为的分类和诊断模型，实现对多源异构终端的有效异常感知。在业务安全状态感知方面，开展基于协议深度分析的业务异常感知的研究。分析电力协议的格式规范、业务指令特征和操作逻辑，对协议进行深度解析并提取指令级特征[24]；分析单一数据报文的合规性，识别畸形报文；分析组合数据报文，还原业务操作行为，实现对违规行为的异常感知。在网络安全状态感知方面，从通信路径、通信频率、流量大小、流量类型等多维角度分析电力终端流量特征[25]，并融合归一化处理，以自学习的方式确定行为基线，实现流量异常识别。

在此基础上，针对电力系统遭受渗透攻击后的准确有效响应需求，结合各类电力系统业务场景，研究基于特征提取和模式识别的攻击关联分析方法，构建概率关联模型和因果关联模型，对攻击特征进行关联分析[26]，作为攻击识别技术的支撑基础。对具有较显著特征的攻击行为，构建多模式快速匹配模型，实现攻击的快速匹配识别，对特征相对不很显著的复杂攻击行为，利用机器学习，实现攻击的有效检测。

最后需研究防渗透策略管理和隔离阻断技术，形成网络和终端设备的策略下发、执行和优化等综合管理方法；对于被入侵的高风险终端，产生终端隔离策略或网络阻断策略，对于受影响终端，生成风险规避策略。并需要研究策略优化、冲突检测、冲突消除算法，实现融合“终端隔离”与“网络阻断”的多层协同防御策略，最终基于攻击危害评估的隔离阻断技术实现攻击的抵御和消解。具体研究框架如图5所示。

4)交互层安全防护关键技术二：电力系统智能终端互联场景下终端边缘安全接入和混合业务隔离保护技术。

首先研究电力系统智能终端边缘接入体系架构和安全防护体系，为电力监控系统、智慧能源系统、能源计量系统的终端互联安全提供基础支撑。

在此基础上，针对电力系统智能终端互联、混合业务统一接入场景下，海量多样化终端的合法快速接入认证问题，需采用分布式授权接入控制、轻量级验签等方法，研究快速接入认证技术；在轻量级公钥、私钥研究的基础上，提出轻量级签名算法以及公钥对生成算法[27]，通过软硬件结合方式构建轻量级的验签体系，支撑系统的实时验签处理。实现终端分布式授权和高速安全接入认证。同时，需针对不同边缘侧业务、环境、时间、跨度，实现不同安全需求的边缘侧认证授权技术，即在知识库、规则库构建的基础上，基于自学习方法构建完整的电力系统边缘计算认证因子体系[28]，实现多种认证因子共存的“白名单”最小化授权认证。

针对边缘接入过程中的数据安全防护问题，需研究轻量级密钥更新和数据安全处理与质量保障技术，实现全实时数据安全防护。首先设计密钥管理、协商、更新机制，重点研究混合业务分级分类安全存储、高速接入场景动态协调存储方法，满足数据高速增量存储。在此基础上，研究高性能的安全多方计算方法，实现实时数据流的安全、高速处理和隐私保护，在计算能力和带宽约束条件下解决数据篡改、数据失真等安全问题，并在边缘计算能力和带宽约束条件下实现数据清洗、融合、治理，定量化提升数据质量。

最后针对多业务互联过程中的业务隔离困难的问题[29]，需结合资源虚拟化调度和切片技术，研究多业务安全隔离技术，选择合适的切片粒度和生命周期，平衡切片的灵活性和复杂性，实现多业务共享资源的切片式安全隔离，支持混合业务可信敏捷接入与多级安全隔离。同时为了确保业务连续性不受影响，充分利用不同通道的优势，需采用通道切换的方法进行多模通道自动倒换，实现通道使用优化，提高业务接入和备份能力，确保业务状态不中断。具体研究框架如图6所示。

5电力系统智能终端信息安全防护能力测试验证技术

电力系统智能终端信息安全防护需要多方面的关键技术，目前国内外尚无适用于电力系统智能终端业务环境的安全性测评验证技术。本文尝试从安全防护技术集成优化、实验室测试验证、多业务综合试验验证等3个方面，对电力系统智能终端信息安全防护技术有效性进行分析和展望。

1)安全防护关键技术集成优化。电力系统智能终端安全防护涉及了芯片层、终端层、交互层3个方面，相关技术在应用过程中需兼容电力不同业务系统应用场景、防护要求及措施的差异。同时，需要兼顾与各业务系统在功能模型、性能指标、安全策略等方面的匹配性，考虑与已有防护策略的优化集成应用需求，以支撑芯片层—终端层—交互层安全防护技术的整体研发与应用。

2)安全性实验室测试验证。为满足电力系统智能终端信息安全防护技术有效性验证需求，需基于电力业务系统运行场景模拟，研究安全防护能力的实验室测试技术，构建终端安全性检验测试平台，实现安全功能符合性、穿透性测试。此外，需研究考虑不同攻击密度、攻击特征及目标定位的攻击用例，构建安全攻防验证平台，实现主动免疫电力系统智能终端及安全监测与防渗透系统安全功能的有效性测试。

3)安全性综合验证评估。综合考虑实际业务环境中的负荷特点、供电可靠性要求等因素，在安全防护技术应用到生产环境后，为对相关安全技术有效性以及业务影响性进行测评验证。需考虑通过红队攻击和专家组验证等方式，采用终端自身攻击、纵向通信攻击、主站下行攻击等方式，验证主动免疫电力终端、终端安全监测与防渗透系统、边缘计算安全接入设备的安全功能有效性，并评估对业务系统实时性、正确性、可靠性等方面的影响及对现有防护体系的提升能力。

6结语

智能交通研究现状篇7

关键词 智能交通 运输系统

智能运输系统(Intelligent Transport System)的主要思想是将传统的交通系统看成是人、车、路的统一体,运用计算机、通信、人工智能、传感器等领域的先进成果来彻底改变目前被动式的交通局面,使人在驾驶过程中可以随时通过GPS/GIS、广播、信息板等手段了解目前的交通状况,而交通管理部门则可通过道路上的车辆传感器、视频摄像机等设备随时了解各个路段的交通情况,并随时对各个交通路口的交通信号进行调整以及对外界进行信息,使整个交通系统的通行能力达到最大。

交通问题是世界各国面临的共同问题。交通拥挤造成了巨大的时间浪费,加大了环境污染。我国大多数城市的平均行车速度已降至20km/h以下,有些路段甚至只有7～8km/h;由于车辆速度过慢,尾气排放增加,使得城市的空气质量进一步恶化。交通问题也造成了巨大的经济损失,据研究报道，美国每年因交通阻塞造成的经济损失约410亿美元,日本东京每年因交通拥挤造成的时间损失相当于

1 000多亿美元,欧洲每年因交通事故、交通拥挤和环境污染造成的经济损失分别为500~5000和50～500亿欧元。为了缓解经济发展带来的交通运输发面的压力，尽量的利用现有的资源，使其发挥最大的作用，各国都加大了对智能交通系统的研究和建设的力度。

1 智能交通发展的现状

对智能运输系统的研究许多国家都投入了巨大的人力和物力,并成为继航空航天、军事领域之后高新技术应用最集中的领域。目前已形成以美国、日本、欧洲为代表的三大研究中心。

在美国,对ITS的研究虽然起步最晚,但由于投入较多,目前已处于该领域的领先水平。1991年,美国开始对ITS研究进行投资,仅1994~1995年就确定了104项研究项目,并成立了专门组织,着手制定ITS的研究开发计划,到1997年投资近7亿美元;1998年6月9日美国总统克林顿签署了“面向21世纪运输权益法案(Transportation Equity Act of the 21th Century)”。该法案的确定为美国公路系统的继续发展和重建带来了创纪录的投资。法案跨度为6个财政年度(1998~2003),拨款总金额为2 178.9亿美元,其中有相当一部分用于支持ITS的进一步研究与开发。欧洲在ITS的研究方面采取整个欧洲一体化的方针,由政府、企业和个人三方面共同出资进行智能运输系统的研究,著名的项目有PROMETHEUS和DRIVE等,其中DRIVE工程是目前世界上交通运输界规模最大的合作研究计划,共有12个国家的700多个单位参加,经费达5亿欧元。日本从20世纪70年代就开始了对汽车交通综合控制系统的研究,并成立了全国性的ITS推进组织,是对ITS进行研究最早、实用化程度最高的国家。目前已建立了较为完备的交通控制、信息服务等综合体系,并基本完成了覆盖全国的电子地图的绘制工作,有400万台汽车导航仪在使用,其中120万台可接收信息。

我国在ITS领域的研究起步较晚,但随着全球范围智能交通技术研究的兴起,进入20世纪80年代,我国也加快了对智能交通技术研究的步伐。一方面,北京、上海、沈阳等大城市陆续从国外引进了一些较为先进的城市交通控制、道路监控系统;另一方面,国家加大了自主开发的步伐,如国家计委、科技委组织开发的实时自适应城市交通控制系统HT-UTCS,上海交通大学与上海市交警总队合作开发的SUATS系统等;1998年交通部正式批准成立了ISO/TC204中国委员会,秘书处设在交通智能运输系统工程研究中心,代表中国参加国际智能运输系统的标准化活动,现在正进行中国智能运输系统标准体系框架的研究。此外,我国将从今年起在全国36个城市实施以实现城市交通智能控制为主要内容的“畅通工程”,并逐步推广到全国100多个城市。

2 中国发展智能交通的必要性和紧迫性

中国是一个经济持续发展的发展中国家,改革开放以来,城市化与汽车化发展十分迅猛。改革开放前,城市化水平不足19%,目前已经发展到超过30%,预测2010年将接近50%;机动车拥有量以每年10%以上的速度增长,预计2010年达到13亿多辆。中国城市交通的特点是混合交通,目前自行车拥有量超过1.8亿辆,如果公共交通服务水平不提高,城市交通结构不改善,自行车拥有量将会有增无减。

改革开放以来,中国道路交通设施及管理设施虽然有较大改观,但跟不上机动车增长速度。总体水平与发达国家有较大差距,特别是大多数城市路网结构不合理,道路功能不完善,道路系统不健全。交通管理设施缺乏,管理水平不高。即使各地都建立了交通控制中心,大多只是实现了监视功能,而远没有发挥控制功能的效应。

中国城市的大气质量恶化,已逐步由煤烟型污染转变为机动车尾气污染。其主要原因是交通拥堵、车速下降以及车况差、车辆技术性能低等,致使中国处在世界十大空气污染最严重的城市之中。同时,车辆状况差也直接影响到城市交通,并已成为制约我国城市交通的重要因素。

3 中国发展ITS的主导思想

中国是一个发展中国家,与发达国家相比,我国在发展ITS的必要基础条件上还有较大差距，加上我国特有的混合交通特点,以及城市结构、路网结构、交通结构的不完善,因此要结合中国的国情来研究制定我国发展ITS的战略及发展框架。

中国交通运输正面临经济发展与资源制约的双重压力,因此也不能重复发达国家走过的老路,一定要立足本国实际,走中国ITS发展之路,以推动我国信息化进程及培育自己的ITS产业。

21世纪交通管理的发展趋势必将是管理体制集约化;管理设施现代化;管理手段网络化、信息化、智能化;管理效率高效化;管理方式社会化。因此，中国ITS的发展将带来一场交通管理体制与模式的变革,而这种变革将直接影响着ITS的发展。

4 发展中国智能运输系统的对策

中国经过改革开放20多年来的建设,交通运输的发展取得了有目共睹的成就。全社会各种运输方式完成的客运量和旅客周转量、货运量和货物周转量有了较大幅度的提高,交通运输技术装备得到明显的改善,使得中国交通运输已从“限制型”向“适应型”过渡,已从满足“量”的需要向满足“质”的需要过渡,已经从“卖方市场”向“买方市场”过渡，并且公路运输发展成为交通运输的主力军。但与发达国家相比,仍存在着一些差距，如交通运输基础设施总量不足的矛盾依然存在;交通运输设施在技术装备、服务质量等方面还很不适应国民经济持续发展的需要,与国际水平相比差距较大;部分地区、部分运输方式和一些运输方向上存在着运力过剩、低水平恶性竞争的现象等。

纵观美国、日本等发达国家的交通运输发展经验,不同经济发展时期,其交通运输发展具有不同的特征,尽管世界各国情况不同,条件也有相当的差异,但这种特征却有着一定程度的共性。和发达国家相比,虽然中国目前经济发展水平尚有较大差距,但改革开放的政策使我们的发展速度较快,发达国家今天遇到的问题,我们已经或者今后必将会深刻地感受到,为使交通运输业适应21世纪的要求,我们应采取积极的对策,根据国情发展中国的智能运输系统。

4.1 打好ITS发展基础,特别是应加强ITS基础理论的研究工作

目前,国际上ITS理论仍不完善,还处于发展时期,我们应积极加强与ITS开展较先进国家的交流,在国际ITS现有发展水平上结合中国特点,深入细致地进行理论研究,尽快接近或达到世界水平,以迎接21世纪ITS发展的挑战。否则将成为别国的追随者,成为他们不成熟技术的推广试验场。

4.2 建立ITS协调组织机构

中国交通运输体制目前仍是条块分割状况,铁路、公路、民航、公安、建设等部门分头管理,现已出现了各自发展自身ITS的势头,这将造成中国资源上的巨大浪费。为此应尽快成立一个由国家统一领导的,有关部门、学者、企业和研究部门参与的“ITS中国”组织,类似于美国的ITS America,日本的VERTIS及欧州的ERTICO组织,来统一制订中国ITS发展战略、目标、原则和标准,特别是制定有关ITS的技术规范和整体发展规划,实现ITS技术和产品的通用性、兼容性和互换性,加强政府的宏观调控,以减少局部利益的冲突和有限资金的浪费。

4.3 注重人才的培养

随着ITS的进一步发展,21世纪交通运输将会发生重大变化,而与之相应的是对不同层次的专业人才需求情况与以往大不相同,为此应加强国内高校及科研单位交通运输领域与国外ITS的交流合作,派出人员学习培训,走出去、请进来,将最新的ITS技术溶入交通运输专业的教学内容和科研之中,以高素质的ITS人才去迎接新世纪的挑战。

4.4 当前迫切需要解决的问题

作为资金不足的发展中国家,应根据中国现有条件,以ITS个别项目入手选择恰当的切入点,诸如ITS技术及其产品的标准化;ITS中的城市交通管理系统;先进的公共交通营运系统;车辆控制和安全系统;先进的物流管理系统等。从全国范围内看,由于中国生产力布局、资源分布、经济发展水平等因素不同,交通运输具有明显的区域不平衡性,即某些地区的发展(如东部、东南部),特别是大都市及其附近的交通运输已存在发展智能运输的潜在市场需要。

参考文献

1 黎德扬.社会交通与社会发展[M].北京：人民交通出版社，2001

2 王成刚.交通运输市场概论[M].北京：人民交通出版社，1995

智能交通研究现状篇8

模式,有望彻底改善目前的交通状况。

【关键词】智能交通信号控制系统；交通工程；现状；应用

Abstract: Along with social progress and economic development to the field of traffic engineering requirements, it also brings a great challenge.In this paper an overview of the analysis of the status of the field of traffic engineering in China, as well as intelligent traffic signal control system, On the application of intelligent traffic signal control system in the field of traffic engineering. Intelligent Traffic Signal System (intelligent transportation systems ITS) as a new type of trafficMode is expected to thoroughly improve the current traffic conditions.Keywords: intelligent traffic signal control systems, traffic engineering, the status quo.

中图分类号：C913.32文献标识码：A 文章编号：

一.智能交通信号控制系统概况

1.智能交通信号控制系统的概念

交通信号控制就是通过控制交叉口的信号灯的灯色变化，使得车辆能够高效地驶离交叉路口，实现合理指挥交通流的通行或停止，达到疏导、改善交通流的目的。目前我国的交通信号控制理沦的研究还刚刚起步，尚未形成完整的体系，有关交通控制的许多理论正在研究之中。

2．智能交通信号控制系统的分类

从系统结构与控制方式上分，有集中式计算机控制系统和分布式计算机控制系统；从系统控制战略上分有静态系统和动态系统；从控制区域的路网结构上分，有开环网络和闭环网络；从系统功能上看，兼有监视、控制和诱导功能。

3．智能交通信号控制系统的主要技术

（1）模糊控制

模糊控制是一种无需数学模型的控制方法，是模拟人的思维、推理和判断的一种控制方法，将人的经验、常识等用自然语言的形式表达出来，建立一种适用于计算机处理的输入输出过程模型。将模糊控制引入信号灯的控制，它模仿有经验的交警指挥交通时的思路，达到很好的控制效果。由于模糊控制系统不需要建立控制对象的数学模型，能适用于非线性、时变的复杂对象以及多变量系统。

（2）神经网络控制

神经网络控制是利用人脑的某些结构机理及人的知识和经验对系统进行控制的方法。神经网络控制系统的智能性、鲁棒性好，能处理非线性、不确定复杂系统的控制问题。显著特点是具有学习功能，不断修正神经元之间的连接权值，并离散存储在连接网络中，因而对非线性系统和难以建模的系统具有良好的映射功能和学习功能，因此神经网络控制比较适合难以建立准确数学模型的交通系统。采用神经网络技术来进行模糊信息处理有多种做法，其中最主要的一种则是构造各类模糊神经元及模糊神经网络作为信息处理单元，以实现模糊信息的自动处理。

二．我国交通工程的研究

1．我国发展现状

我国从事交通工程的研究起始于20世纪70年代末，改革开放后，聘请国外交通工程专家来我国讲学，交流建设经验，国内也派出人员去国外学习取经，这才推动了我国交通工程学科的产生。进入20世纪80年代，全国各地相继成立了交通工程学会，许多大专院校设立了交通工程专业并开始招生，一些科研院所也相继设立了交通工程研究室。经过三十年的发展，全国涌现出了不少研究人才和科研成果，该学科已日趋成熟。

2.交通工程研究的主要内容

（1）交通特性。

包括车辆特性；驾驶员和行人的交通特性，主要指他们的心理因素、生理因素和反应能力等；道路特性，如道路的数量质量道路增长速度与交通量增长速度的关系等；交通量；汽车行车速度；道路通行能力等。

（2）交通规划。

在调查研究交通现状，预测未来的人口、社会经济和土地利用对交通的需要的基础上，制定交通规划，它是城市或区域总体规划中的一个组成部分。

（3）交通流。

即车辆在道路上连续行驶形成的车流，可用流量、流速和密度(道路单位长度上含有车辆的数量，单位是辆)参数来描述。

（4）道路线形设计。

包括道路平面线形和纵断面线形、道路交叉口、道路景观、道路出入口和道路渠化设计，设计方针是保证行人和车辆安全畅通。

（5）交通管理。

研究如何采用一系列手段正确处理交通中人车路三者间的关系，保证交通安全，减少交通公害。

（6）交通安全。

研究交通事故发生的规律性及产生原因，从而提出保障交通安全的措施。

三．智能交通信号控制系统在交通工程中的应用

目前，在我国交通工程领域中，已经广泛应用了GIS地理信息系统、GPS全球卫星定位系统和视频监控技术等智能交通信号控制系统。下面就具体浅析它们在交通工程中的应用：

1． GIS地理信息系统的应用

地理信息系统（GIS）是一种动态的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、处理、分析、显示和描述的技术系统。基于这种特性，它在道路选线、道路设计和规划、交通管理方面，显示出了它强大的优势。

（1）在道路选线中的应用

在道路选线时，利用GIS的数据采集与地理数据库管理功能，对选线所需资料进行统一管理和分类处理；利用强大的空间分析功能和DTM分析功能对信息进行加工处理,将与选线方案相关的各种因素形象,直观地展现给选线人员；利用GIS的制图输出功能，输出选线设计用图，帮助选线人员进行方案比选。