導言：作為寫作愛好者，不可錯過為您精心挑選的10篇交通的智能化，它們將為您的寫作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內容能為您提供靈感和參考。

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一、我國發展智能化交通的迫切性

1、城市交通情況惡化

我國經濟發展讓城市的發展進程呈現出跨越式的改變,城市的道路建設由于規劃、施工等原因受到了一定程度的限制,這就導致我國的城市交通狀況呈現明顯的惡化趨勢。從道路的行車速度可以看出這種變化趨勢,十年前我國城市道路的行車速度是現在行車速度的兩倍,而且目前的行車速度還在以每年2m/h的速度減慢。以北京為例,上個世紀60年代的公交運營速度為40km/h,而到了90年代起速度就降低到了10km/h。在高峰擁堵的時候甚至達到了0.5km/h。可見我國城市道路交通的情況正逐年惡化。

2、交通管理難度大

在我國,由于經濟水平的發展讓人們出行所能夠選擇的交通方式也隨之多樣化,公共交通、出租車、私家車、城市軌道交通等都成為了人們出行的選擇。出行的頻率和行距離也隨之增加,尤其是節假日的習慣性出行給更是給城市交通帶來了巨大的壓力。另外,私家車的數量激增也成為了交通管理難度增大的誘因,我國的私家車數量正在以每年近20%的速度遞增,這樣的速度是道路建設速度所不能企及的。最后,造成交通管理難度大的原因還有,我國的交通歷來都是混行交通,也就是機動車、非機動車、行人都同時出現在交通體系中,很難將其徹底的分離,常常出現管了車管不了人、管了人管不了車的情況。這無疑增加了道路交通的管理難度。

綜合這兩個方面的情況,可以看出我國的交通情況有著一個突出的矛盾就是城市道路建設和城市發展的矛盾,在這個矛盾下交通情況出現了管理上的困難。在不能完全道路配套的情況下,科學和智能化的管理就成為了交通管理的發展方向,也成為交通管理的迫切要求。也就是利用智能化的對交通中的車流、人流進行合理的指揮,用疏導的方針來應對激化的交通矛盾。

二、交通智能化的發展趨勢

1、交通智能化的系統性

道路交通的智能化趨勢首先是宏觀上的系統性整合,1)交通的系統性主要體現在對各個子系統的整合,從而達到整個系統的優化。在這里主要強調的是整體,而不是對某個子系統的一味的增強,而忽視其他系統的作用,既保證整個系統的各個系統之間達到和諧統一。另外,在發展整體的同時智能交通也注重對層次性的發展。也就是在發展整體的同時也要注重對子系統的完善,這種完善是相對應整體的完善,即讓子系統發揮其應有的作用而不片面的依靠這種作用作為管理的主要手段。例如:在交通智能化當中監控和安全系統一定要保證本身系統的完善,并保證其能夠為整個系統做出貢獻。2)發展智能化交通的趨勢還包括全方位的合作和協調。整個智能化交通的建設除了整體性外,還應注意對各個系統之間協調作用能力的建設,即保證整體性效果的實現。尤其是對于各省市之間交通管理系統的協同作業,目前智能化交通已經不僅僅局限在城市內部,也包括了城市與城市、省際與省際之間的協調管理,所以在智能化交通的發展中系統合作將成為一個重要的發展趨勢。3)智能化交通的整體性發展離不開的是信息網絡的建設。公路的網絡化讓出行更加的方便和快捷,但是與之相配套的交通網絡信息卻還沒有完全實現全國的聯網和管理的統一。所以智能化交通的發展應當建立在信息網絡化、智能化的基礎上。所以建立相應全面的而細致的網絡信息平臺是智能化交通發展的有一個基礎措施。

2、交通智能化的統一規劃

交通智能化不是交通管理部門一個部門就可以實現的管理體系,而需要更多的相關的部門的協調和幫助。所以在交通智能化發展的趨勢中有一點尤為主要就是對交通系統的統一規劃。1)統一規劃體現在對交通管理資源的統一合理的管理和整合。也就是在交通智能化的建設中開發現有的資源實現資源的優化,并合理利用,加強對交通信息的智能化處理能力,先讓現有的系統升級,然后再合理的改進這才是最有效,也是最快速的實現交通智能化的思路和方法。另外,交通智能化的發展趨勢,不是要求對現有系統的進行全面的推到從來,而是合理的改造和升級,尤其是計算機的普及和網絡技術的發展,更加讓這一設想成為可能,并得以實施。2)與現有軟件系統的結合。在交通智能化的統一規劃中還應當注意對現有操作平臺的升級和創新,也就是在原有的相對完善的系統上增加先進的管理技術和理念,讓目前的一些初具規模的智能化管理平臺更上一層樓。

3、交通智能化發展的動態性和實時性趨勢

交通是在動態中形成的,所以交通管理從來都是對動態變化交通狀況實施的管理。因此在交通智能化發展的趨勢上帶有明顯的動態性和實時性趨勢。1)交通智能化首先要適應動態化的需求。動態管理一直是交通管理的核心,也是一直以來交通管理部門所執行的思想和理念,交通智能化發展實際上就是讓動態化管理成為具備高科技含量的“無人值守”是的管理系統。例如:以往的交通信號系統主要是由人為控制,并且也能夠根據情況進行調控,但是缺乏對交通情況的預見性和動態性。交通智能化的發展將使數字控制技術和衛星技術結合到信號系統中讓信號系統具備一定的動態性,即隨著主要路口的車流變化而改變信號的變換,以此控制車流、人流的動向,這就實現了動態化的、智能化的管理。2)交通智能化的發展也需要實現交通管理系統的實時性管理。即隨著交通變化的速度而調整管理的各種手段和辦法。一個性能良好的交通智能化系統,應當具備快速的反應能力,而且能夠不間斷的監控和指揮交通,這是人力所不能達到的目標。所以未來交通智能化系統的發展正應當向著這種需求目標進行升級和調整,充分利用電子技術和交通管理結合起來,建立系統、高效、快速的反饋機制和可靠的管理程序,從而指揮調度人員和其他手段處理交通問題。

三、交通智能化展望

在目前PLC技術日趨成熟的前提下,讓交通管理智能化加快發展成為了可能。未來的交通智能化管理將形成以交通控制系統為主導,交通警察為輔助的交通智能化系統。即通過PLC對信號系統進行精確的控制,并且利用各種方式包括影像、衛星等匯集交通信息,在經過中心計算機進行高速處理并形成快速的應對方案反饋給交通信號系統,作出相應的調整。如出現突發狀況,系統將及時作出調整并同時發出警報給管理部門進行現場處理。這將是未來交通智能化系統的一角,隨著其全面的發展必將對我國的交通管理作出更大的貢獻。

參考文獻:

[1]汪鳴.智能交通運輸系統的設計和規劃[J].中國交通信息產業,2009,(06)

[2]余琴.智能交通系統發展模式之我見[J].交通建設與管理,2007,(01)

[3]楊曉光.面向中國城市的智能化管理系統研究[J].交通運輸與信息,2009,(02)

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中圖分類號： TN959?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）13?0147?03

Waveform design and realization of instrumentation radar

for intelligent traffic information

L? Bo1， ZHOU Chang?you2， ZHANG Hong?wei1

（1. Ordnance Engineering College， Shijiazhuang 050003， China； 2. Unit 75124 of PLA， Fusui 532199， China ）

Abstract： In order to meet the needs of intelligent traffic development， a new waveform of multifunctional traffic information instrumentation radar was designed. The functional requirements of the instrumentation radar are introduced in brief. With an eye to these functional requirements， the needed radar waveform was educed from a theory analysis. Based on the advanced DDS， PLL， microwave frequency multiplication and filtering technique， the waveform generating method of this radar is elaborated in detail. The principle diagrams of its software and hardware are offered. The tested results is given. The accuracy of this method was verified.

Keywords： waveform synthesis； ITS； DDS； instrumentation radar

0 引 言

交通信息檢測是智能交通系統中的重要環節，其主要任務是獲取道路上車輛的狀況，這些信息主要包括車流量、平均車速、車道占有率、車型等。交通信息的實時準確獲取是整個智能交通系統的基礎，現有的交通信息探測技術手段主要有環形線圈檢測、紅外線檢測、視頻檢測、超聲波檢測、微波檢測等。其中，環形線圈檢測精度高、使用范圍廣，但是安裝維修時需封閉部分路段并對道路進行破壞，時間和經濟成本較高；紅外和視頻檢測器受氣候因素影響很大，晚上、大灰塵和陰雨霧天氣時檢測精度低；超聲檢測必須頂置安裝，安裝條件受到一定限制[1]。基于雷達的檢測技術不受上述缺點限制，具有安裝維護方便、檢測精度高、抗干擾能力強、受環境影響小、全天候、體積小等諸多優點，發展前景廣闊，具有重要研究價值[2]。

波形設計是一部交通信息測量設備的核心問題，它是系統功能實現的關鍵。本文分析了基于雷達的交通信息測量設備的波形設計，并詳細介紹了用于某型交通信息測量雷達的微波源設計方法。

1 測量雷達功能要求及雷達波形分析

1.1 測量雷達功能

測量雷達側向架空安裝于路邊的燈桿或電線桿上，波束指向垂直于車道，燈桿或電線桿到第一車道的水平距離[l0]在2 m左右，架設高度[h]約8 m，具體安裝態勢如圖1所示。

測量雷達主要完成以下任務：實時測量每部車的速度，實現不同時間段內平均通行速度的統計；測量車輛通過雷達波束時所處的車道及行駛方向，實現雙向八車道的通行量統計；測量車輛長度，實現雙向八車道的車型通行信息統計。

1.2 功能實現分析及波形分析

車輛速度測量常用的方法是多普勒測速，雷達發射連續波信號，比較發射信號與接收信號之間的頻率差測出車輛的速度。本設備由于側向垂直路面安裝，車輛通過雷達檢測剖面時沒有相對雷達的徑向速度，多普勒頻率為零，因此多普勒測速方法并不適用本系統。為了測出每輛車的速度，該設備采用雙天線、雙波束的方式來測速，通過記錄車輛通過兩個天線波束的時間差進而得出其速度。

圖1 交通信息測量雷達安裝示意圖

車道交通流量的統計問題，實際是不同車道的觸發累計問題。根據工作環境的不同，對每一個車道設置一定的檢測門限，當有車輛通過時，該車道的信號電平會超過設置的門限，觸發累加器做加1操作，實現統計值的更新。該指標實現的關鍵是車輛所處車道的準確判定，而車輛所處車道的準確判定關鍵又在于車輛到雷達距離的準確測量。為了準確判斷車輛的車道，雷達需發射線性調頻連續波信號，當有車輛通過時產生較大幅度的回波信號。由于不同車道車輛的回波到測量雷達的延遲時間不同，便會產生不同的頻率差。雷達通過時域的幅度檢測來觸發測量，再通過頻域頻率差的測量，便可以準確判定出那個車道有車通過，并對相應車道的統計值加1。

車型的區分利用不同車通過波束的時間長短來進行判斷。不同車型由于自身結構、長度各異，因此它們通過雷達波束的時間長短各不相同，且回波波形包絡各有特點。測量雷達提前采集不同車型的波形并建立數據庫，當測量到一輛車的回波信號時，與數據庫進行比對，便可確定出車型信息。

根據以上分析，交通信息測量雷達系統組成框圖如圖2所示，其發射信號波形宜采用線性調頻連續波（LFCW）信號。

2 測量雷達波形產生與實現

測量雷達工作于Ku波段，信號形式為線性調頻鋸齒連續波，調頻帶寬為120 MHz，波形時頻特性如圖3所示。

為了生成Ku波段的調頻信號，雷達采取混頻加倍頻的方式。首先利用DDS生成較低頻率、小帶寬線性調頻信號，然后混頻至中頻，再利用16倍頻產生Ku波段、大調頻帶寬的輻射信號。波形產生單元的組成框圖如圖4所示。

圖2 系統組成原理框圖

圖3 系統組成原理框圖

圖4 波形產生單元組成框圖

2.1 DDS芯片選擇

本系統選用的DDS芯片為AD9954 ，它是AD公司生產的性能最好的芯片之一。與普通的DDS芯片相比，AD9954為了實現線性調頻和高度集成，除了具有一般DDS芯片所必要的相位累加器、正弦查找表外，輸出端還增加了D/A轉換器[3]。

AD9954內含1 024×32靜態RAM，利用該RAM可實現高速調制，并支持幾種掃頻模式。AD9954可提供自定義的線性掃頻操作模式，通過AD9954的串行I/O口輸入控制字可實現快速變頻，且具有良好的頻率分辨率[4]。

AD9954的應用范圍包括頻率合成器、可編程時鐘發生器、雷達和掃描系統的FM調制源以及測試和測量裝置等。

2.2 單片機與DDS的接口設計

AD9954有單頻模式、RAM控制模式和線性掃頻三種工作模式，因為測量雷達需要產生FMCW信號，所以需置高CFR1寄存器的第21位，選擇DDS工作于線性掃頻模式。

AD9954有2線串口編程方式和3線串口編程方式。串口操作時，前8位為指令位，用于確定是讀操作還是寫操作，以及操作的是哪個寄存器。串口編程時序圖如圖5所示。

圖5 DDS串口編程時序

SCLK為串行時鐘，用于數據同步。SCLK上升沿時才能向寄存器寫入數據，下降沿可用于讀出數據。AD9954最高支持25 MHz的時鐘頻率。[CS]為片選信號，只有當其為低電平時才允許進行串口通信；當[CS]為高電平時，SDO和SDIO將變為高阻狀態。SDIO為串行數據輸入輸出口，所有寫入DDS的數據必須經由此端口，而且利用寄存器CFR1的第9位，還也可將其配置為雙向數據口。

2.3 單片機程序設計

信號源程序流程圖如圖6所示。

圖6 程序流程圖

單片機加電后，首先進行單片機的初始化設置，然后進入到DDS的配置程序，具體步驟如下：

（1）利用Reset端口將AD9954復位一次。因為DDS要工作在線性掃頻模式，將無用的PS1、OSK、IOSYNC等置為低電平；

（2）置低IO update和PS0端口；

（3）配置CFR1寄存器。設置CFR1為高電平，使DDS工作于線性掃頻模式；設置CFR1為高電平，使DDS掃頻至最高頻率后不停留，直接跳回起始頻率；

（4）配置CFR2寄存器。設置參考倍頻系數為20，實際DDS所用外部晶振為20 MHz，則系統時鐘頻率將達到最高值200 MHz；

（5）配置FTW0寄存器，設置線性掃頻的起始頻率；

（6）配置FTW1寄存器，設置線性掃頻的終止頻率；

（7）配置RLSCW寄存器，設置線性調頻斜率；

（8）I/O update端口電平翻轉一次，更新各個寄存器中的數據；

（9）定時，每隔0.24 ms PS0端口電平翻轉一次。

第（9）步每執行一次，DDS便可輸出線性調頻信號的一個“調頻鋸齒”，不斷循環執行，便產生了所需的線性調頻連續波信號。

2.4 其他部分設計與實現

混頻所需的本振由AD公司生產的集成PLL芯片AD4360?6產生，它內部集成有分頻器、鑒相器、VCO等，只需外部配置參考晶振和無源環路濾波器便可構成完整的PLL系統，使用非常方便。通過單片機對它的寄存器進行配置，產生600 MHz的混頻本振。

600 MHz本振與DDS產生的LFCW信號混頻，得到中頻LFCW信號。由于混頻器輸出中包含很多的高次分量，為了得到純凈的輸出頻譜，增加一個窄帶濾波器，濾除高次混頻分量。中頻濾波器選用介質濾波器較為合適，它的體積小、成本低，矩形系數高、損耗低，頻率溫度系數小[5]，非常適合用于本系統。

16倍頻器選用集成有源倍頻器，它除了產生需要的16次諧波外，也會產生大量其他次的倍頻諧波。為此，倍頻器后面采用一個微波腔體濾波器完成濾波任務。經過上述處理后便得到了測量系統所需的微波信號。

3 測試結果

為了驗證設計的正確性，分別使用頻譜分析儀MS2668C和計數器CNT?90對輸出信號進行了測量，結果如圖7所示。測量結果表明，該信號源中心頻率為12.06 GHz、調頻帶寬為120 MHz、調頻周期為0.24 ms，各項指標均與設計相符，滿足雷達測量設備的需求。

圖7 信號源測試結果

4 結 論

該波形產生信號源已經設計完畢，可輸出鋸齒波調頻的連續波信號，并成功應用某型交通信息測量雷達。該測量雷達可同時測量車輛的速度、所處的車道、行駛的方向、車輛的長度等多個指標，滿足了省道、國道、高速公路交通信息采集的準確性要求，且安裝方便，工作不受天氣因素影響，取得了非常好的測量結果，為公路交通的智能化管理提供了有力的手段。

參考文獻

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[3] 李申陽，蘇廣川.基于DDS技術的高性能雷達信號源的設計[J].軍民兩用技術與產品，2006（9）：41?43.

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隨著社會經濟的發展，交通堵塞已成為每個城市中一個不可忽視的問題，尤其是交叉路口的堵塞問題，更加嚴重。因此研究車輛通行規律，找出提高交叉口車輛通行效率的有效方法，對緩解交通阻塞，降低交通事故的發生率具有十分現實的意義。

1.智能交通指揮系統的基本原理

交通燈系統由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分由車流量采集部分、中央控制部分、二級控制部分、交通信號的顯示部分、多路分配器和通信網絡組成。軟件部分包括車流量預測數學模型和配時數學模型。

硬件部分是系統的基礎。由于要求它要具有較強的通用性，所以它的設計不能基于某種交通規則或某種路口，而是應該對于任何情況都應適用或稍加改動即可適用。當工作環境改變時只需改變軟件即可，硬件部分依然適用。軟件部分的關鍵在于數學模型的建立，它給出了該系統的控制方案。

本系統中以計算機作為中央控制部分，相鄰的幾個或十幾個交叉口的車流量采集部分和二級控制部分通過通信網絡聯到同一個中央控制部分。車流量采集部分將采集到的數據送到中央控制部分，中央控制部分將數據經過處理后作為數學模型的輸入數據，經過計算得到控制參數，然后將控制參數送到二級控制部分。這種設計方案符合未來發展的趨勢，也為該系統的進一步改進打下硬件基礎。

另外由于交通燈系統工作的特殊性，要求整個系統有較強的可靠性，所以在本系統中附加上了一個系統運行狀態的監測模塊。當系統運行出現錯誤時，檢測模塊便會發出一個脈沖信號，對整個系統進行復位。也就是我們常說的”看門狗”電路。

該智能交通燈系統是用EDA技術，在Quar-tusⅡ軟件上設計的，然后再下載到實際電路中進行測試的。

2.智能交通指揮系統的組成

2.1 中央控制部分和通信網絡

中央控制部分就是一臺PC機，它是某一區域內所有交通燈系統的控制中心。它根據車流量采集部分通過通信網絡傳輸來的車流量信息，由預先根據數學模型編寫好的程序計算出下個交通相位的控制參數，并通過通信網絡傳輸給二級控制部分。

2.2 顯示部分

顯示部分是整個系統硬件中最主要的部分。它有三部分組成：倒計時顯示、交通燈顯示、語音提示。

2.2.1 倒計時顯示部分

倒計時顯示部分是由鎖存器、減法器、七段譯碼器、七段數碼管和標準秒脈沖組成。其電路圖如圖1所示。

圖1中的timeout模塊是自己設計的模塊，它由兩塊74LS175和一塊74LS192以及一塊74LS49組成，它完成的是4位時間參數，即個位或十位的鎖存、減法計數和顯示。將兩塊timeout模塊級聯在一起，就完成了兩位數的倒計時顯示，如圖1中所示。

圖1 倒計時顯示模塊電路圖

2.2.2 交通燈顯示部分

交通燈顯示部分主要由交通燈狀態信號輸出電路和交通燈驅動電路兩部分組成。其中最關鍵的是交通燈狀態信號輸出電路設計，它要求能準確接收控制端輸出的狀態參數，并且能夠在新的交通相位開始時和倒計時牌同步跳變到新的交通相位。

用兩片串連的74LS175鎖存器，第一片將控制端輸出的數據鎖存，第二片也將控制端輸出的數據鎖存，不過和第一塊不同的是他能將數據長時間鎖存，第三塊的作用是為了保證交通燈的狀態和倒計時顯示同步跳變到下個交通相位中。

由于交通燈的功率較大（十幾瓦），一般集成門電路無法驅動。在這里采用可以采用專門的功率驅動芯片，我們選用的是Melexis公司的MLXI0801芯片，它的最大驅動電流可達350mA。

圖2 多路分配模塊內部電路圖

2.2.3 語音提示部分

在目前的交通燈系統中，信息主要是靠交通燈來表示出來，當遇到大霧、雨、雪等能見度很低的氣象時，司機和行人很難看清交通燈;或者當視力上有缺陷的人在過 馬路時，會看不見或看不清交通燈，這樣就會給交叉口處埋下安全隱患。為了克服目前交通燈系統的這個缺點，在該系統中加入了一個語音提示部分。該部分根據綠燈的狀態，會發出聲音來提示目前放行的方向。

為了降低成本，這部分采用能錄音的語音IC芯片PM50。事先將IC芯片根據實際情況錄好音，然后由綠燈的控制信號來控制芯片的驅動電路，從而間接控制芯片的發音。其驅動電路形式與交通信號燈的相似，這種方法設計簡單，成本低維護方便。

2.3 多路分配器

如圖2所示，在本系統中，所有的狀態參數都是由I/O端口輸出的，怎樣才能保證這些參數能正確送到相應顯示部分，這就是多路分配器所要完成的功能。當數據輸出后，多路分配器根據尋址信號，將輸入的數據從不同的輸出端輸出，從而就將不同方向的參數能正確送到相應顯示部分。

2.4 二級控制部分

控制信號輸出部分（包括信號的讀入部分）的作用是在中斷請求信號到來時，將此時各方向上的下個交通相位的狀態控制參數（交通燈的狀態和等待時間）讀入，然后按照規定的優先級原則將各方向上的參數依次由相同的I/O端口輸出，同時將相應的鎖存信號和由中斷請求信號經編碼后得到的尋址信號輸出。

2.5 狀態監測部分

狀態監測電路在交通燈系統中有著十分重要的意義。在本文中，根據看門狗芯片的原理設計了類似看門狗電路的監測電路。如圖3所示。

圖3 狀態監測模塊電路圖

3.結論

本文設計的智能交通燈系統和目前使用的智能交通燈系統相比具有以下優點：在該系統中，將相鄰的幾個或十幾個交叉口的車流量信息全部匯總到一臺計算機上，這符合智能化交通系統的發展趨勢，未來的交通管理就是將所有信息匯總一起，然后集中管理。這種設計方式為該系統的進一步改進和與未來智能化交通管理系統的相容奠定了硬件基礎。

參考文獻

[1]楊欣宇，朱恒軍，趙碩，李誠.基于AT89C51的實時交通監控系統的研究與模擬[J].微計算機信息，2007，5.

[2]江曉安，董秀峰，楊頌華，編著.數字電子技術[M].西安：西安電子科技大學出版社，2002.

篇4

中國汽車產業發展面臨至少三大挑戰，但是我們也找到了三個出路，第一個是汽車產業由大到強轉型的挑戰，第二，排氣污染治理的挑戰和汽車能源安全的挑戰。去年在上汽考察的時候強調，發展新能源汽車是我國從汽車大國邁向汽車強國的必由之路，所以我們定了一個國家戰略的調子，就是汽車強國戰略，就是新能源汽車戰略。中國從“十五”開始中國新能源汽車的研發。“十一五”接著確立了節能與新能源汽車的重大項目，布局依然是“三縱三橫”，“十一五”期間新能源汽車從打基礎進入示范考核階段。“十二五”還是繼續堅持在這個技術體系，同時增加了三大技術平臺，就是基礎設施技術標準和測試評價，“十二五”期間新能源汽車從示范考核到產業化的階段，在2014年，中央密集的出臺了很多政策，中國電動汽車百人會也是去年成立，來推動電動汽車的產業化。這是近年來中國新能源汽車產業化的進程。

去年我們認為是一個新能源汽車的元年，今年上半年已經接近于去年全年的產量，所以我們今年下半年按照去年下半年的增速，應該比上半年還會更好一點，按照歷史規律，所以總體看，我們2014年是進入家庭元年，從去年的結果看，新能源客車產業化規模世界第一位，遙遙領先。我們形成了總體居于國際領先地位的技術體系和產業鏈，新能源轎車產業化規模居世界第二位，形成了具有中國特色的小型電動產業優勢。2015年，新能源汽車繼續保持快速增長，我們估計今年有望產業規模全方位達到世界第一位，但是我們也要看到，在補貼政策、基礎設施、技術水平等方面還存在諸多問題。

由此我們再看看全球新能源汽車發展趨勢，我們認為有三大技術變革：

第一，當然是動力電氣化技術變革，應該說在深入的發展。各類電動動力系統的技術已經全面開始商業化，包括我們認為很難的燃料電池汽車也進入市場，所以應該說今年我們可以認為電動汽車的技術真正是可以產業化的，而且是全方位產業化已經開始。

我們首先看一下這中間的三大技術：

第一個，動力電池與純電動汽車的技術。動力電池的綜合性能總體趨勢在今后10年比能量還會有大幅度增長，成本也將會隨著比能量的提升大幅下降，但是安全性和耐久性的問題會進一步凸顯。大家可以看，這中間我們電池的單體在2025年，也就是10年，我這里說的是鋰離子不是其他的電池，我們現在用的電池，到2025年單體比能量會達到350瓦時/公斤，體積比能量會提升1千瓦時，這是鋰離子電池的性能極限。我們電池系統會達到200―250瓦時/公斤，性能比現在提高近一倍，成本降低50%，達到每瓦時1塊錢左右，應該說我們電池技術還是非常看好的。除了鋰離子電池我們還有其他的非鋰離子電池技術，也在研發之中，這是我們認為比較有產業化比較靠譜的一種估計。

在燃料電池汽車方面，燃料電池發動機技術在不斷進步。比如說我們最為關注的燃料電池的波載量，已經從每千瓦1克下降到目前像豐田轎車到0.3克以下，實驗室已經到0.1克，在未來會接近于現在燃油汽車催化劑的波載量，而且燃料電池發動機大家可以看逐步在成熟。

另外，插電式混合動力汽車，用的機電混合裝置也已經成熟，尤其值得一提的是，我們比亞迪秦成為全球最暢銷的插電式車型之一，總體上達到了國際先進水平。

同時，在商用車方面，中國特色的深度混合動力系統，節油率達到35%以上，產業規模全球第一。

這是第一個技術變革。

第二個技術變革，是結構輕量化技術變革。就是我們的材料、結構和制造工藝。應該說電動汽車比傳統汽車更需要輕量化，更能夠平衡輕量化材料導致的成本上升，更能夠帶動輕量化的規模應用。輕量化與車身電池相結合是一個理想化的目標，可以看出碳纖維車身和鋁鎂合金已經開始應用，同時車身上會逐步增加太陽能薄膜的電池，我們的轉化效率已經達到30%，成本還偏高，10年之內產業化應該會非常看好。

我們典型的電動汽車，特斯拉電動汽車的輕量化，設計制造方面有重大的變革，而傳統的全承載式車身已經不見了，我們又重新出現了以前最早汽車發展中間曾經有過底盤和車架，中間是沒有了的，現在又回來了，因為我們要放電池，所以形成了真正的電池車量的底盤。而車身不再是完全的承載式車身，承載除了這個車身之外還有底盤的框架，而且全采用了鋁合金。

另外我們可以看寶馬i3的輕量化技術，也是這樣，采用一個獨立的底盤平臺，車身全部采用碳纖維，這導致汽車整個的生產工藝全部發生革命性變化，由此我們可以看出，未來輕量化材料和新型車型結構將會導致汽車設計制造體系的重大變革，這種在10年之內也會由在目前的高檔車中間應用逐步的向中級轎車發展。我們可以看到一個理想的事情，從用戶的角度，那就是獨立的底盤平臺，然后可以裝不同的車身，我們可以買一個底盤，可以形成SUV、MPV、轎車，而且可以在前頭開、后頭開都可以這樣的局面。

第三個，車輛智能化技術變革。我們車輛智能化技術變革包含了三個方面、三個階段，第一，我們目前是以駕駛員為中心的主動安全輔助系統，中間我們會有網絡為中心的網聯汽車的階段，再到車輛為中心的自動駕駛汽車，這是美國SAE國際汽車工程學會制定的智能化水平SAE 一級，我們的輔助駕駛，二級集成式循環空駛，三級高速公路的自動駕駛。我們可以看到典型的汽車設計，目前是信息化水平。

今天討論最終的主題是車、網和整個的融合。我們認為以電動汽車為儲能終端的能源互聯網、汽車物聯網、信息互聯網將會相互融合，就是說在人類歷史上第一次將能源、信息、物質這三個基本元素全部連起來，這也要靠電動汽車，因為電動汽車跟智能電網的互動是雙向的，既可以儲能作為分布式的能源，也可以往電網回饋電，這是第三次工業革命的一個核心支柱。

總結一下，在剛才的現狀和趨勢的分析基礎上我們看到，我國以動力電器化為核心的新能源汽車技術及產業化取得重大進步。但仍有部分整車和核心零部件關鍵技術尚未完全突破，與國際領先水平相比仍有較大差距。產品成本和技術性能還不能完全滿足市場的要求，社會配套體系和政策不夠完善，發展依然受到諸多的制約。以電動汽車智能化和輕量化為代表的新興技術發展迅猛，新一輪技術競爭壓力越來越大。

所以必須加快新能源汽車持續創新，推進我國汽車產業技術轉型升級，這是我國科技發展的重大戰略需求。

所以目前我們正在制定“十三五”的實施方案，這是“十三五”《新能源汽車》科技發展目標。這是我們目前通過國家科技專家組的總體戰略規劃布局，我們分為四個層次，基礎科學、系統集成、共性核心技術和集成開發與示范，這是我們的核心系統集成還是“三縱”，燃料電池系統、混合動力系統、純電動系統。這是“三橫”，共性核心技術、動力電池和電子管理，我們將對300瓦時/公斤的單體機系統將是我們的重點。第二，電機驅動與電力電子，我們將以新一代寬進代半導體為核心，攻克下一代技術，我們要抓住下一輪的技術變革技術。第三，電子控制與智能技術，就是我們今天說到的智能汽車，我們在汽車電子方面已經有多年的研發技術。另外，在基礎科學方面，包括基礎部件的材料學等。最后是三大支撐平臺。

這是我們在總體布局下的六條創新鏈，38個重點任務，其中有10個是重中之重的重點任務。

下面我想結合今天的主題挑其中的一些給大家介紹一下。

首先，國際汽車智能化技術現狀與國內差距。應該說國際上智能汽車發展迅猛，主要的汽車廠商大概都會在2020年前后自動駕駛的技術將會基本就緒，與之相比中國的差距比較大，無論在技術水平、在基礎設施的規劃、在整個的政策和測試規范等等方面都有很大差距。“十三五”期間我們將通過跨行業、跨領域的協同開發，將盡快實現我國自主的智能駕駛汽車平臺技術，應對國際上汽車技術的新一輪競爭。我們建立起完善的智能型新能源汽車研發體系和標準法規體系，促進智能汽車整車和關鍵零部件的產業化。我們將以純電動汽車為平臺，在整個專項中將會是電池、純電動汽車、智能化三個聯合研發。

首先，我們進行動力電池與電池管理研發，我們2020年的目標是轎車高比能量鋰離子電池達到300瓦時/公斤，壽命達到1500次，成本要達到0.8元，比現在降低50%，系統比能量要大于200瓦時/公斤，比現在提高大約1倍，當然這中間在動力電池與電動車管理中間我們將會特別的關注動力電池的系統技術，尤其是安全管理技術。

篇5

1引言

路試檢驗行車制動性能與制動距離、充分發出的平均減速度（MFDD）、制動協調時間（t）與制動穩定性有關。傳統的路試檢驗行車制動性能的儀器是五輪儀，盡管其測量精度較高，但是使用起來較為繁瑣，不夠便捷，測試的工作量也較大，在實際工作中并不適用。這就需要一種便攜式能夠直接測定制定動協調時間和充分發出的平均減速度的儀器，也就是筆者將在下文中介紹的MBK-01型便攜式制動性能測試儀。

2工作原理和技術方案

2.1測量傳感器

該測試儀的主要探測元件是加速度傳感器，利用對車輛的加速度、減速度的測量，從而達到對車輛制動性能所需的各項參數檢驗的目的。該測試儀選用的傳感器屬于目前世界頂尖水平的硅微電容式固態加速度傳感器，其主要材料由硅組成，并使用微光刻和蒸汽沉積技術制作而成，其溫度飄逸不大，適合用于車輛制動檢測。傳感器的工作原理在于通過電容和位移的關系，讓慣性元件與兩個固定電極組成可變電容器，慣性元件會在車輛經過振動時通過電容測量電路轉化成加速度量輸出，得到測量結果。

2.2智能化信號處理單元

智能化信號處理單元是測試儀整個儀表的關鍵所在。制動性能測試儀在工作時，是對車輛在行駛過程中的動態測量，由于測試儀的性能限制以及汽車加速度較快，使得整個過程的極快，要想使測量結果更加精確，就需要儀表對汽車行駛的響應時間夠快，同時需要具備較大的數據存儲量。所以，當加速度傳感器的信號傳輸到AD轉換器后就被送入到微處理端實施數據處理，接著再進行數據存儲工作，最后按照交通管理中心按照實際需求把所得數據利用RS232串行通訊輸送到計算機終端。在制動測試模式下，微處理機在接收到汽車剎車踏板的信號后，就馬上把AD轉換器所取得的減速度數據存儲到儀表內部，接著通過微處理機處理數據，得到測試汽車制動性能所需的各項參數。在加速測試模式下，微機會把收集到的加速數據存儲到儀表中，然后當車輛行駛速度加速到預定的數值后，就通過儀表內的微機處理數據，得到平均加速度、加速過程所花費的時間。

3交通管理領域智能化儀表的應用前景和性能指標

3.1性能指標

筆者在這里將MBK-01便攜式制動性能測試儀和目前國內外常用的先進設備VC2000PC剎車測試儀性能指標做一個對比

3.2應用前景

從目前國內交通管理的實際情況來看，傳統使用的五輪儀由于安裝繁瑣、費時，和目前的交通管理工作不相適應；而MBK-01便攜式制動性能測試儀由于特點突出，優勢顯著，適用于對機動車制動性能的檢測，能夠在全國的車檢所、汽車修理廠乃至于交通事故勘察單位中都推廣使用，從而及時地檢測出制動性能存在問題的汽車。

4交通管理中使用智能化儀表的必要性

傳統的路試檢驗儀器盡管有著測量精度高的優勢，不過從安裝到操作到計算都不夠簡捷，對于每天都需要檢測大量機動車的車檢所、技術監督部門以及機動車修理廠等各個單位而言明顯不實用。新形勢下，智能化設備在各領域都開始推廣使用，智能化設備的使用能夠減少人工操作的失誤，加強工作效率和精準度，是我國各種電子產品和機械設備未來發展的主要方向。現階段中，該測試儀已經通過專家鑒定，開始大規模生產，用來取代傳統的測試儀表。筆者相信，這種組裝方便、操作智能、測量精準的儀器很快就能在國內機動車檢驗工作中推廣使用。

參考文獻

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1引言

路試檢驗行車制動性能與制動距離、充分發出的平均減速度（MFDD）、制動協調時間（t）與制動穩定性有關。傳統的路試檢驗行車制動性能的儀器是五輪儀，盡管其測量精度較高，但是使用起來較為繁瑣，不夠便捷，測試的工作量也較大，在實際工作中并不適用。這就需要一種便攜式能夠直接測定制定動協調時間和充分發出的平均減速度的儀器，也就是筆者將在下文中介紹的MBK-01型便攜式制動性能測試儀。

2工作原理和技術方案

2.1測量傳感器

該測試儀的主要探測元件是加速度傳感器，利用對車輛的加速度、減速度的測量，從而達到對車輛制動性能所需的各項參數檢驗的目的。該測試儀選用的傳感器屬于目前世界頂尖水平的硅微電容式固態加速度傳感器，其主要材料由硅組成，并使用微光刻和蒸汽沉積技術制作而成，其溫度飄逸不大，適合用于車輛制動檢測。傳感器的工作原理在于通過電容和位移的關系，讓慣性元件與兩個固定電極組成可變電容器，慣性元件會在車輛經過振動時通過電容測量電路轉化成加速度量輸出，得到測量結果。

2.2智能化信號處理單元

智能化信號處理單元是測試儀整個儀表的關鍵所在。制動性能測試儀在工作時，是對車輛在行駛過程中的動態測量，由于測試儀的性能限制以及汽車加速度較快，使得整個過程的極快，要想使測量結果更加精確，就需要儀表對汽車行駛的響應時間夠快，同時需要具備較大的數據存儲量。所以，當加速度傳感器的信號傳輸到AD轉換器后就被送入到微處理端實施數據處理，接著再進行數據存儲工作，最后按照交通管理中心按照實際需求把所得數據利用RS232串行通訊輸送到計算機終端。在制動測試模式下，微處理機在接收到汽車剎車踏板的信號后，就馬上把AD轉換器所取得的減速度數據存儲到儀表內部，接著通過微處理機處理數據，得到測試汽車制動性能所需的各項參數。在加速測試模式下，微機會把收集到的加速數據存儲到儀表中，然后當車輛行駛速度加速到預定的數值后，就通過儀表內的微機處理數據，得到平均加速度、加速過程所花費的時間。

3交通管理領域智能化儀表的應用前景和性能指標

3.1性能指標

筆者在這里將MBK-01便攜式制動性能測試儀和目前國內外常用的先進設備VC2000PC剎車測試儀性能指標做一個對比，具體見圖1所示

3.2應用前景

從目前國內交通管理的實際情況來看，傳統使用的五輪儀由于安裝繁瑣、費時，和目前的交通管理工作不相適應；而MBK-01便攜式制動性能測試儀由于特點突出，優勢顯著，適用于對機動車制動性能的檢測，能夠在全國的車檢所、汽車修理廠乃至于交通事故勘察單位中都推廣使用，從而及時地檢測出制動性能存在問題的汽車。

4交通管理中使用智能化儀表的必要性

傳統的路試檢驗儀器盡管有著測量精度高的優勢，不過從安裝到操作到計算都不夠簡捷，對于每天都需要檢測大量機動車的車檢所、技術監督部門以及機動車修理廠等各個單位而言明顯不實用。新形勢下，智能化設備在各領域都開始推廣使用，智能化設備的使用能夠減少人工操作的失誤，加強工作效率和精準度，是我國各種電子產品和機械設備未來發展的主要方向。現階段中，該測試儀已經通過專家鑒定，開始大規模生產，用來取代傳統的測試儀表。筆者相信，這種組裝方便、操作智能、測量精準的儀器很快就能在國內機動車檢驗工作中推廣使用。

參考文獻

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智能交通帶來的變化，正在悄然改變我們的生活。

智能站牌：告別鐵板上刷漆的時代

“拔絲（bus）粉們，等車的時候是否見過這種高大上的站牌？它能夠與途經此站的公交車GPS（全球定位系統）相連接，并顯示將要到站車輛的距離及到站時間。目前，在大1路的南禮士路西行站和復興門內東行站設有這種新式站牌，路過的拔絲粉們不妨看一看……”這是不久前，北京公交集團一則俏皮而又令人頗感新奇的微博。記者據此信息前往復興門內公交站看到，候車區已啟用外形為長方體的智能站牌，可以顯示下趟公交車抵達時間等信息。

站牌高約4米，在一側顯示屏上顯示有公交車的行駛信息。每條路線都顯示有未駛至復興門內公交車站的兩個車次的信息，包括到站距離以及預計到站時間。顯示屏內有20個可選項，包括交通、公交、地鐵、電子地圖等。乘客只需用手指接觸屏幕相關選項位置，便可了解相應信息。屏幕下方還有一張公交車行駛路線圖，與鐵板上刷漆的老式站牌相比，智能站牌完全稱得上是“高大上”。

不少候車乘客表示，“新站牌挺方便”，這種電子站牌提供的信息讓大家等車時心里有譜了。記者注意到，站牌上顯示的多為距離車站2公里以內的車次預計到站時間。那些距離車站2公里外的車次則沒有顯示。而且屏幕下方標有“系統調試中，不足之處敬請諒解”。

據北京市公交部門表示，此電子站牌有望大規模投入使用，力爭實現三環內全覆蓋。還有報道稱，“十二五”期間北京規劃投入56億元，用于提升智能交通水平。除北京外，濟南等省會城市也在逐漸向智能公交邁進。

智能軟件讓你不再“寒風中苦等”

在智能電子站牌覆蓋車站網點之前，北京公交的乘客們只要有智能手機，也能實時掌握百條公交線路的信息。

去年11月14日，北京市交通信息中心了“北京實時公交”：一款基于iOS和安卓系統的智能手機軟件，可以提供公交到站的實時查詢服務，可以實時了解公交車與自己的距離。避免公交車乘客由于無法了解公交車的實時動態信息，導致“寒風中苦等公交車”。

而在濟南，一款名為“微步”的智能手機軟件，也同樣可以提供實時4000多輛公交車的實時查詢。

進入智能手機軟件“微步”頁面，先選擇公交線路，然后選擇上行還是下行方向，最后再選擇站點。此時，頁面上就會直觀地顯示出所選擇的公交車距離選擇的站點還有幾站，大概多少公里，預計幾點能到。除此之外，還可顯示途中幾輛車的大概位置。

“目前我們正在研究的來車預告方式主要是站牌顯示、站牌查詢以及手機查詢等。”濟南公交信息中心主任吳玉冰之前接受記者采訪時表示，一旦所有系統建設完畢投入使用，新型公交候車站牌也將“上崗”，“將來新安裝的電子站牌不但能夠顯示公交車的到站信息，還能夠提供多種類型、多種內容的信息查詢方式，乘客可根據情況查詢具體線路、具體站點的詳細信息。”吳玉冰告訴記者，目前已實現了多條公交線路和站點及多輛公交車的實時到站查詢。

記者在濟南公交部門還了解到，更加理想的狀況是將來公交站臺將成為一個wifi熱點，在站臺處乘客通過智能手機定位自己當前的位置后，在該站臺處的多條線路的站點情況以及車輛運行情況將直接顯示在乘客手機上，即使是乘客不在站臺，想查詢某個站臺的線路情況也可通過手機電子地圖搜索到站臺，再進行相關查詢，可以說想什么時候查、想在哪查、想查哪里，都能夠輕松實現。“這樣一來，乘客可以提前知道自己要坐的公交車到了哪里，與前后車的間隔多少來判斷來車時間與乘客多少，最終確定自己何時出門、坐哪輛車。”

基于智能公交信息平臺的公交電子站牌，在原有“來車預報”基礎上還提供了更加豐富的查詢功能，這些功能不但基本確定能夠在五年甚至更短時間內投入使用，并“有可能比現在設想的還好”。

“中國式過馬路”逼停智能紅綠燈

從國內外經驗看，智能交通的健全并非僅憑完善的硬件就足夠，公眾參與和整體協調同樣很關鍵。

據悉，為治理擁堵、暢通的城市道路，湖北武漢在過去10年間耗資近兩億元逐步建成智能交通。智能交通的一個本領就是根據車流，自動調節紅綠燈時間。讓紅綠燈變得更聰明，即紅綠燈的長短由車流量說了算。一旦某個方向車流量大，智能交通系統可統籌調整整條道路的紅綠燈時長，大大提高通行效率。然而，武漢建成后一部分路口智能系統基本停用，原因是再聰明的紅綠燈，也架不住行人亂穿馬路造成的干擾。在一些路口，“中國式過馬路”現象依然很多，本應通行的車輛因橫穿馬路的行人而受阻，系統也就無法準確算出下一次紅燈的亮閃時間。久而久之，智能交通系統不得不停擺，只能由交警人工替代。

此外，早在2009年，武漢市公交管理部門就在一些市區主干道公交站點安裝了電子智能站牌。但安裝幾年來，由于配套系統不完善，不少智能站牌處于閑置，沒有播放出實時交通狀況等信息，乘客抱怨電子智能站牌“不智能”。不少電子站牌已不再通電，完全在當普通站牌使用。

事實上，北京、濟南等城市最早電子站牌也可往前追溯近十年。但建成后不久這些電子站牌大多處于“黑屏”狀態，交通部門給出的解釋是，公交車上的GPS覆蓋度暫時不夠。

智能交通應避免“數據孤島”

有業內人士指出，對于不少智能交通剛剛起步的國內城市，最重要的是數據采集，數據達到一定量才能算出準確的交通情況，投放到誘導牌對交通進行調控。但目前，國內大部分城市智能交通往往由幾個部門同時負責，幾個部門分別掌握一部分交通信息，缺乏數據共享，容易形成“數據孤島”。

為解決數據孤島弊端，北京成立了交通運行協調指揮中心，全權負責智能交通系統的運行。可見智能交通能否發揮實質性作用，還取決于管理部門能否建立一整套完善的體系，優化設計方案，提供優質公交服務。清華大學土木系教授史其信告訴記者，中國智能交通發展的過程大體要經歷三個階段，首先是完善基礎設施建設，然后在這個基礎上提高信息化程度，最后才能發展智能化交通管理。如果沒有前兩個階段的條件和基礎，智能化交通管理很難實現。現在很多城市都在投資建設各種各樣的智能交通系統，但很少看到這些系統能起多大作用，就是因為所處的階段性。

史其信預測，未來新一代智能交通系統將是“物聯網”概念在交通領域的應用，發展下去也就成了“車聯網”，將通信、網絡傳感技術、云端和移動計算技術、智能終端和車路協同技術等高新技術應用于整個交通管理體系，以智能技術取代原先需要人工判別的任務，從而實現最優化。

資訊

萬科濟南第四城——

萬科新里程亮相

本刊訊 4月13日，“萬科新里程，奧體中軸，萬科又一城”媒體見面會在萬科新里程臨時接待中心華麗開啟，繼萬科天泰金域國際、萬科城、萬科金域中心以后，秉承“讓建筑贊美生命”的企業宗旨，萬科為濟南再造萬科新里程，引領泉城人居生活。媒體見面會上，未來之車——特斯拉也首次在濟南亮相，低碳、健康、環保、創新、時尚的新概念跑車，與萬科新里程強調的人居理念如出一轍。

（許秀靜）

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（成都電子機械高等專科學校，成都 610031）

（Chengdu Electromechanical College，Chengdu 610031，China）

摘要： 本文所論述的系統技術是根據目前我國出租車行業營運的現狀，為解決其搭載難、浪費能源、道路擁堵等問題而提出的。本技術方案是通過利用已擁有的無線通信網和GPS①資源，建立一個專用平臺――出租車呼叫管理系統，來解決這些問題。并實現便民服務、節能減排，提高城市管理等現代化形象和目標，為低碳經濟做出貢獻。

Abstract: System technology discussed in this paper is based on the current status of the operation of the taxi industry in China to address the carrying difficult, waste of energy and road congestion and other issues. The technical program is already owned by using wireless communication network and GPS resources. The establishment of a dedicated platform―Call Taxi Management System is to solve the above problem and achieve energy conservation, convenience services, and improve urban management and other modern image and objectives.

關鍵詞： 出租車 碳排放 GPS定位 節能減排

Key words: taxi；carbon emissions；GPS positioning；energy conservation

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）15-0174-02

0引言

隨著社會文明的快速發展，人類在享受著文明成果帶來的便利同時也帶來了一系列的社會問題，這樣就要求有更高、更科學的技術來完成更好的對社會服務。城市交通、環境、能源都成為現代社會日益突起的阻礙可持續發展問題，2010年全世界對炭的排放量更是提到了一個更高的層次。出租汽車是世界上大多數城市公共交通系統的重要組成部分，城市出租汽車是城市交通的一個重要環節，也是城市尾氣排放的一個重要組成部分，但在出租汽車的管理、調度和使用上卻一直缺少一種科學有效的方法。這個長期困擾著世界各國城市管理者的古老問題主要體現在兩方面：①運動式找客：即出租車不停地沿城市主要街道空載行駛，希望能夠在途中遇到需要搭乘的客人。這種載客方法造成如下問題：a）出租車空駛時間長。這即造成了燃料的浪費，碳排放增加，又加劇了道路的擁堵，同時也增加了出租車公司和司機的運營成本，并存在嚴重的安全隱患；b）乘客在城市非主要街區很難遇到出租車，增大了出行的不便；②蹲點式等客：即出租車停泊在一些乘客集中地點，如車站、賓館和出租車乘降點等，虛位以待。這一方面降低了出租車的載客率，同時也可能造成停泊地點附近的潛在通秩序問題。

這些問題存在的根本原因是迄今為止還沒有找到一種能在移動的出租車和移動的乘客之間建立起一種實時聯系的方法，因此無法把乘客的用車需求及時傳遞給服務提供者（出租車），控制好出租汽車的合理運營行駛對城市文明建設和低碳經濟有著重要作用。本《出租車呼叫及管理系統》有助于解決部分交通問題、節省能源、便民服務、控制或消除城市套牌車（黑車運營）、加快城市文明建設。

1智能化出租車呼叫系統技術方案

本系統技術的基本設想是通過手機通信網絡，把分布在城市各處的出租車車站和出租車上的機載通信定位裝置聯結起來，形成一個智能化出租車呼叫管理系統。當乘客需要出租車時，他只要走到離其最近的一個出租車站，按站牌上的提示，把車站編號用手機短信發給呼叫中心即可。收到短信后，呼叫中心的調度系統首先搜索到與該車站距離最近的待客出租車，與其確認并通知其該車站的編號（該出租車司機隨即在車載通信定位系統的引導下駛向該車站）。然后中心將向叫車乘客發出一封包含該出租車車牌號和其大概到達時間的確認短信。以上操作均由數據管理中心的計算機通過手機通信網絡與出租車上的機載通信裝置及乘客手機之間自動即時完成。

系統包括：①手機用戶，出租車站點，公共場所，餐飲娛樂場所等。②移動通信系統。③設于移動通信系統內的打的呼叫平臺。④設于出租車營運公司的出租車GPS定位管理裝置。⑤指示出租車搭載客戶的指令裝置，其與所述出租車GPS定位管理裝置相連。

方法是當手機用戶在需要打的時，通過打的呼叫平臺向移動通信系統撥打打的信號，移動通信系統確認該信號的方位后（可以為基站定位），將帶有用戶的位置信息的信號發送到租車GPS定位管理裝置，由該裝置通過GPS定位搜尋離發出打的信號位置最近的出租車（搜索最近的空載出租車），并向其發出載客指令信息。系統也可包括手機用戶、一個或多個打的呼叫平臺、出租車GPS定位管理裝置及指令裝置。本技術的做大特點是實現了將最方便的通信工具手機與最方便的交通工具出租車的結合。

2系統項目數據分析

據相關數據統計全國出租車總數高達140萬輛，而所有的出租車在運營行駛過程中并不都是在有效使用，據相關專業人士統計分析出租車乘坐率為60%，空駛率為40%，如此高的空駛率導致能源的大量浪費、交通阻礙、汽車磨損等一系列問題。

如通過本系統技術項目來控制乘客與出租車之間的相對互動作業，可大大降低空駛率，實現社會資源的整體整合。據統計數據顯示出租車每天的耗油量約在50升~55升，汽油價格按93號：6.3元/L②（升）計，出租車按100萬輛為例：

2.1 僅以降低20%左右測算

2.1.1 節約能源經濟測算

每天每輛車可以節省油量為：（50～55）（L）×20%=10～11（L）；

每天可節約費用：（10～11）（L）×6.3（元）=63～69.3（元）；

全國出租車每天節約費用：（63～69.3）（元）×100（萬輛）=6300～6930（萬元）；

全國全年最低可節約汽油能源約：（10×100（萬輛）×365（天）=36.5（億L）），大大降低了碳排放量；

一年全國出租車可節約用油費用：6300～6950（萬元）×365（天）=229～252（億元）；

2.1.2 社會環保炭排放量預測

據相關資料提供計算：節約一升汽油=減排2.3（kg③）二氧化碳=減排0.627（kg）炭；

全年全國可減少二氧化碳排放量為：2.3（kg）×36.6（億L）=83.95（億kg）

2.2 以空駛率降低10%左右測算

2.2.1 節約能源經濟測算

每天每輛車可以節省油量為：50～55（L）×10%=5～5.5（L）；

全國全年可節約汽油能源約：5～5.5（L）×100（萬輛）×365（天）=18.25（億L）；

一年全國出租車可節約用油費用為：6.3（元）×18.25（億L）≈114.98（億元）；

2.2.2 以社會環保排炭量而言會得到如下之結果

全年全國可減少二氧化碳排放量為：2.3（kg）×18.25（億L）≈41.98（億kg）；

2.3 如空駛率降低5%左右的結果

2.3.1 以油能源帶來的經濟利潤

每天每輛車可以節省油量為：50～55（L）×5%=2.5～2.75（L）；

全國全年可節約汽油能源約：2.5（L）×100（萬輛）×365（天）≈9.13（億L）；

一年全國出租車可節約用油費用為：57.49（億元）；

2.3.2 社會環保碳排放量預測

全年全國可減少二氧化碳排放量為：2.3（kg）×9.13（億L）≈21（億kg）

3結束語

以上僅僅單從油能損耗來計算的經濟效益，還不包括汽車使用年限的延長等一系列帶來的效益。從二氧化碳的排放減少量來看，此項工程為環保作出了重要貢獻。

社會城市文明建設也會因為此項工程的建立而帶來促進作用，因為正規出租車都是在系統中存檔，他與系統是緊密聯系在一起的。未在出租公司注冊的汽車將無法接收到系統有效信息,套牌車,黑車車主將失去可持續經營有效方式.致此將會無法生存而自動退出.這樣一來與套牌車，黑車帶來的一系列社會問題也將自動解決，由此而引發的社會治安問題也將得到解決。

空車行駛率的下降，可以為社會交通提供更多的道路資源，減少交通阻塞。另一方面，出租車司機因為降低了空車行駛，可以利用此時間加以調整休息，為高度緊張的工作放松休息，有了更好的精神狀態工作，社會交通事故的發生也會得到大大降低，社會交通文明的建設也將進一步得到發展。

科學技術是第一生產力，相信通過《智能化出租車呼叫及管理系統》技術的推廣應用，運用發揮其無限的經濟與社會價值，為實現我國對全球承若的低碳排放量標準做出貢獻。

注釋：

①GPS―GPS是Global Positioning System的簡稱，即全球衛星定位系統；

②L―表示容積單位：升；

③kg―表示重量單位：千克.

參考文獻：

[1]胡友健.全球定位系統（GPS）原理與應用.中國地質大學出版社，2003.

[2]（美）帕勒萬.無線網絡通信原理與應用.清華大學出版社，2003.5.

[3]王亞軍，楊俊生.GPS在城市控制測量中的應用[J].隧道建設，2003，（6）：53-54.

篇9

1 引言

射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID),是一種利用射頻信號自動識別目標對象并獲取相關信息的技術。射頻識別起源于20世紀80年代,近年射頻識別和應用得到了迅速發展,射頻識別典型應用包括:物流領域、生產線自動化、交通運輸領域、農牧漁業、醫療行業、制造業等。超高頻射頻識別,具有讀寫速度快、識別距離遠、能識別高速移動物體、數據存儲量大、非接觸識別以及可同時識別多個芯片等特點。

2 RFID應用的成功案例

射頻識別(Radio Frequency Identification,RFID)的應用案例比較成功的有,鐵路的車輛調度,鐵道部在中國鐵路車號自動識別系統建設中,推出了完全擁有自主知識產權的遠距離自動識別系統。過去,國內鐵路車頭的調度都是靠手工統計、手工進行,費人、費時還不夠準確,造成資源極大浪費,鐵道部在采用RFID技術以后,實現了統計的實時化、自動化,降低了管理成本,提高了資源利用率;另外一個就是以沃爾瑪為代表的在零售業中的應用。通過使用RFID技術,一方面,可以即時獲得準確的信息流,完善物流過程中的監控,減少物流過程中不必要的環節及損失,降低在供應鏈各個環節上的安全存貨量和運營資本;另一方面,通過對最終銷售實現的監控,把消費者的消費偏好及時地報告出來,可以幫助沃爾瑪調整優化商品結構,進而獲得更高的顧客滿意度和忠誠度。

3 RFID在交通流量自動控制中的應用

交通系統是一個復雜的綜合性系統,單獨從道路或車輛的角度來考慮,很難解決交通問題,必須把車輛和道路綜合起來全盤考慮,這就需要實現交通系統的智能化。智能交通系統是把先進的信息技術、電子通訊、自動控制以及網絡通信技術等有機的運用于交通管理體系而建立起的一種實時、準確高效的交通綜合管理和控制系統。

在智能交通控制中交通信息的采集尤為重要,交通數據采集是指利用各種技術手段對整個交通領域所要求的動態和靜態交通信息進行獲取的過程。由于靜態信息是相對固定的,在一定的時期具有一定的穩定性,因此,全面、可靠地采集動態交通信息成為交通管理與決策從而對交通流量進行自動化控制的關鍵。

一、現有交通信息采集方式及特點

現有交通信息采集方式主要包括如下四方面:

1、攝像監測技術是目前較常用的交通信息采集技術。可提供可視圖像;為交通管理提供實時信息;只用單臺攝像機和控制器就可檢測多個車道。缺點是大型車輛可能遮擋隨行的小型車輛,使信息可靠度相對降低;易造成檢測誤差等。

2、線圈地下采集技術優點是技術已經成熟、易于掌握;計數非常精確。 缺點是安裝過程對可靠性和壽命影響較大;修理或安裝時會中斷交通并且會影響路面壽命;易被重型車輛、路面修理等損壞。

3、雷達定位系統技術的特點是數據采集非常方便,而且能夠提供準確的交通數據信息,可全天候工作。缺點是成本高,而且受功率的影響,可能會產生錯誤信息。

4、微波檢測技術可以提供公路實時信息,還有多車道的車流量、道路使用率和車型等信息;具有技術先進、成本低和可靠度高等特點。

二、RFID技術的特點

RFID具有精度高,適應環境能力強、抗干擾、操作快捷等優點。射頻卡的最大特點在于非接觸,不易損壞,不怕油漬、灰塵污染等惡劣的環境。射頻卡讀寫器可識別高速物體、近距離及遠距離的物體、并可同時識別多個無線射頻識別卡等。

三、RFID與現有交通數據采集方式比較

與傳統的交通數據采集方式相比較,RFID智能交通監管技術具有優勢。利用RFID可以實現車輛的實時跟蹤將采集的交通數據通過網絡傳輸到交通控制中心,通過控制中心匯總分析后在各個路段向司機報告交通情況,并利用電子地圖實時顯示交通情況從而緩解交通。通過實時跟蹤,還可以自動查處違章車輛,記錄違章情況。采用超高頻射頻識別技術實現交通數據的采集可以對交通流量進行實時、準確、高效的自動化控制。

四、RFID在交通監管中的應用

射頻識別交通數據采集系統主要是由閱讀器(reader)和應答器(Transponder,也稱為電子標簽)等組成。RFID智能交通管理的工作原理很簡單,交通數據采集的過程如下:閱讀器與應答器通過電磁波進行能量傳遞和數據通訊。在系統工作過程中,讀卡器首先通過天線發送加密數據載波信號到RFID汽車標簽,標簽的發射天線工作區域被激活,同時將加密的載有目標識別碼的高頻加密載波信號采用某種調制方式經卡內高頻發射模塊發射出去,接收天線接收到射頻卡發來的載波信號,經讀卡器接收處理后,提取出目標識別碼送至計算機,完成預設的系統功能和自動識別,從而實現交通的自動化管理。

4結束語

利用RFID技術能夠獲得持續不斷的交通流量數據,并且能直接反映實際交通流,利用RFID可以實現車輛的實時跟蹤,將采集的交通數據進行實時處理自動調節交通流量。這項技術的應用使得在不影響交通流的情況下實時采集交通數據成為可能,進而實現交通自動化控制,促進交通狀況的改善。無線射頻識別交通監管技術將成為實時交通信息采集未來發展趨勢。

【參考文獻】

[1] 儲浩,楊曉光. 交通移動采集技術及其使用性分析.ITS通訊,2006,3

篇10

【中圖分類號】G40-057【文獻標識碼】B 【論文編號】1009―8097(2010)03―0135―05

一 引言

近年來,隨著數字化校園建設的深入開展與計算機網絡技術的廣泛應用,利用遠程教室開展跨地區課程學習和學術交流已成為一種新型的教學模式。如何實現無人值守,如何進行高度智能互動,如何通過交互實現不同地區的任何人,只要得到授課老師的授權,即可通過一臺連接網絡的計算機,實時或非實時地融入遠程教室,聽授課老師的講授,與同學老師交流,甚至進行遠程演示,是目前遠程教學系統構建中必須解決的問題。

華東理工大學現代教育技術中心為了能與美國DUKE大學開展本科生選修課互選,更好地促進教育信息化,全面提高本科教育教學水平,于2008年年初全面啟動了交互式遠程教室的建設工作。在設計初期我們就明確提出要通過構建一個無人值守的交互式遠程教室,把課堂教學中完整的教學部分,包括教師面授、教師板書、教學課件、師生交流等可能的互動教學情景真實完整地利用流媒體技術、通訊技術、智能錄播技術進行展現,并通過網絡進行傳輸,實現實時授課;在直播的同時將這些信息保存于本地服務器,供課后點播使用,以促進兩地教育教學資源的共享。

二 系統構成

“公欲善其事,必先利其器”。智能互動式遠程教室最核心的部件就是一套具有交互功能的軟、硬件設備。我們在現有教師培訓機房的基礎上添置了視、音頻信號采集系統、智能跟蹤定位系統、遠程互連系統以及顯示系統,以此來構建智能交互式遠程教學系統。如圖1:

所有的軟、硬件的工作都基于一套移動式全智能錄播系統。如圖2:

下面就對以上各系統作簡單闡述:

1 視頻信號采集系統

有研究證明,人的感知超過80%是通過視覺呈現的。因此遠程教室的一項重大任務就是將遠端的視頻信號盡可能真實、完整、及時地傳送至目的端。為提升本系統的性價比,同時考慮到今后的升級問題,我們采用了前后置攝像機的方

式,即在教室后部使用26倍光學變焦,480TV線,具備YH5902M控制云臺的SONY 980P作為教師場景攝像機,主要負責教師畫面的跟蹤與拍攝;在教室前部使用18倍光學變焦,且自帶80個預制位的SONY D70,作為學生畫面的拍攝與定位。

眾所周知,遠程教室的主體是教師。將教師的每一個動作,每一個表情充分展現給學生是遠程教室很重要的部分。因此盡可能提升攝像頭的分辨率,采用高光學變焦的攝像頭就成為了我們的首選。而教師在講課過程中可能并不定于某個點,而是在一個區域內移動。這就要求攝像機具備旋轉控制云臺,且不僅要實現目標自動跟蹤功能,而且在必要的時候實現手動控制。在項目開始初期我們選擇紅外線感應攝像機作為教師跟蹤的工具。即通過授課教師領夾上的紅外線發射器引導紅外線感應攝像機,從而實現教師端視頻的跟蹤。但是最終實驗表明這種跟蹤方式存在很大的問題。眾所周之,紅外線波長較短,約850～900納米,而可見光中紅光的波長在700納米左右。兩者相差不大的波長導致了一旦紅外攝像機接觸到接近紅色的可見光,目標就會跟丟,甚至出現不可控的來回轉動。由于中心機房靠近教師方向都有窗戶,這種跟丟的現象就極其普遍。而且由于紅外線的穿透能力弱,一旦教師背對攝像機就會產生跟丟的現象。雖然有一些解決方法,但涉及到很多問題,讓我們放棄了這種跟蹤方式。期間我們還考慮了用超聲波作為教師跟蹤工具。但是這種跟蹤方式必須要求老師攜帶一個超聲波信號發射器,并且要在機房頂部安裝超聲波信號探測器。同時經過測試,我們發覺由于超聲波在空氣中損耗較大,且容易造成回波影響,因此最終我們決定使用智能信息識別技術來解決此問題。

遠程教室的客體是學生。教育技術研究表明,只有在課堂上實現師生互動,完成主體和客體間的融合,才能教授一節成功的課程,也是目前教育發展的方向。因此對學生的視頻采集我們也進行了適當考慮。我們將學生所處位置劃分為4個區域。如圖3。

將學生攝像機的預制位設置如下:

預制位0:學生區域全景,即包括學生區域1～4中的絕大多數學生。

預制位1:以學生區域1中心為焦點,囊括此區域中的所有學生。

預制位2:以學生區域2中心為焦點,囊括此區域中的所有學生。

預制位3:以學生區域3中心為焦點,囊括此區域中的所有學生。

預制位4:以學生區域4中心為焦點,囊括此區域中的所有學生。

因此我們選擇自帶80個預制位的SONY D70作為學生場景攝像機,輕松解決學生的視頻問題,并且留下升級空間以方便增加學生區域。

2 音頻信號采集系統

對于遠程教室而言,音頻信號正常傳輸的重要性一點都不亞于視頻信號,甚至從某種方面來說其意義超越了視頻信號。有調查表明,目前絕大多數課程內容以教師講授為主,輔以師生互動,而板書或演示只占課程總課時的20%以下。所以只要音頻信號沒問題,即使視頻信號的中斷,這節課仍可繼續。因此如何充分保障音頻信號的傳輸成為本系統最重要的問題。

那么如何衡量遠程教室的聲音質量?我們參考了國標GB50371-2006《廳堂擴聲系統設計規范》中會議類擴聲系統聲學特征指標的最低等級的要求,保證所采集音頻信號的質量。

從技術角度考慮,拾音方式可分為遠距離拾音方式和近距離拾音方式。對于授課而言,我們主要考慮的是近距離拾音方式的效果。近距離拾音,是指聲源與拾音器的距離從幾厘米到1米的范圍。聲源離拾音器越近,拾音器所拾取的低頻部分就越多,低頻信號就越豐滿,越可以展現教師,特別是男教師的音域。但是如果離拾音器太近,就會使拾音器產生過多的低頻諧波共振,導致低頻的變形、失真。因此我們應該選擇低靈敏度與動態范圍寬的超指向性拾音器。

話筒的主要技術參數有:頻響特性、指向特性、靈敏度和話筒頭類型。教學錄音系統主要傳輸語音信號,而一般來說語音信號包含的頻率范圍為180Hz～4000Hz。過高的靈敏度會使話筒產生嘯叫,而話筒的指向性又對提高系統傳聲增益、防止錄入周圍噪聲和減少擴聲揚聲器的回授至關重要。因此如何選擇好的話筒對音頻信號的采集有非常大的影響。經過考慮,我們將拾音話筒配置如下:

(1)教師拾音話筒

由于教師上課過程中位置的不斷變動,因此不適宜使用固定安裝的鵝頸會議話筒。而手持式無線話筒在使用過程中不方便,從理論上說,頭戴式“耳麥”無線話筒,不論從防止嘯叫還是提高話音質量,即我們所說的提高錄音電平,都有著很大的優勢。但是由于目前我校老師授課基本采用領夾式無線話筒,因此我們最后決定采用頻響范圍為100Hz～10kHz,信噪比不低于62dB的超心型單指向性駐極體話筒。

(2)學生拾音話筒

學生拾音的特點是坐位固定而人員分散。為提高拾音質量,防止系統嘯叫,我們采用了心型指向性會議話筒。

在圖3中,我們在每一個學生區域的中間位置放置一個鵝頸式話筒。當開啟話筒后,通過無線云臺控制器,學生場景攝像頭自動轉到相應的預制學生區域。本區域學生的互動都通過這個話筒實現。關閉無線話筒,鏡頭重新切換到教師場景攝像機。在項目初期我們也考慮過用帶紅外線發射功能的話筒來實現學生場景的跟蹤。這種跟蹤有一定的好處:一旦開啟話筒,攝像頭就可以一直跟蹤講話者,因此可以在學生區域只使用一個話筒,大大節省成本。但是通過一段時間的使用我們發現了其中的不足。首先,因為在話筒開啟后紅外線發射器就一直工作。這就導致了無線話筒的電池壽命的大大降低。這樣的話筒電池一般很難撐到2個小時;其次由于紅外線的穿透力弱,很容易被人體所阻擋,導致跟丟;再次紅外線由于受其他可見光的影響也容易跟丟。因此最終我們采用了預制位的方式。使用此方式我們可以很方便地增加話筒數量,細分學生區域,甚至可以達到每一個學生都有一個話筒,都有一個預制位。

3 智能跟蹤定位系統

如前文所述,教師授課位置的移動性必須要求有一套教師場景視頻的跟蹤定位系統。我們采用的是蓋諾智能信息識別系統。如圖4

所謂智能信息識別技術是指利用分析并比較被檢測對象的體形特征,面部特征,以及衣著的顏色特征,依據用戶所選定的特征區域,進行動態捕抓判斷,做到自動跟蹤鎖定的計算機技術。利用此技術,能對教師在教室各個位置的教學活動進行跟隨聚焦,不論教師進行講臺授課、黑板授課,投影顯示區域授課,還是學生區域移動授課等,都能準確定位老師位置,實時流暢地進行自動跟蹤拍攝,同時被拍攝者始終處于畫面的主置。被拍攝者無需佩戴任何跟蹤定位設備,保證畫面的常態化,徹底解決了傳統佩戴紅外等跟蹤設備,死角盲區多,受光線等環境影響較大,失位頻發,垃圾鏡頭無法避免等弊病。

我們將智能跟蹤定位系統設置如下:老師在講臺講課時,鏡頭切換到教師特寫;教師自由移動授課時,系統自動跟蹤教師并保證教師始終處于畫面的主置;教師操作鍵盤鼠標時切換到教師機課件畫面;學生提問時切換到學生畫面。通過主畫面的自動切換,完全實現了無人工干預的遠程交互教學,能夠讓學生最直觀地參與到教學過程,大大提升遠程授課的效果。當然,教師桌面上有個觸摸屏控制器,也可以人為進行鏡頭畫面的切換控制。

4 遠程互連系統

遠程互連系統是遠程教室的核心組件。它負責將本地收集的信號轉換為能在網絡傳輸的數據格式并通過網絡發送,同時接收遠端發送過來的數據流并處理,從而實現兩地交互。目前我們所用的遠程互連系統有Polycom和Adobe Acrobat Connect Pro。

(1)Polycom系統

Polycom系統是由寶利通公司開發的視頻會議系統。它是一款適用于中小規模應用的軟、硬件設備。它可以單獨由硬件實現,也可以單獨由軟件實現,也可以軟、硬件聯合實現。

1)硬件Polycom實現遠程互連

我們所用的硬件Polycom系統的型號為Polycom 7000 S IP 。如圖5

通過此硬件系統我們可以和同樣使用此硬件的多方進行實時互連。此硬件的系統有很多優點:支持H.264的視頻編碼和Pro-Motion技術,圖像質量得到大幅度提升;支持多方連線;具有360度全方位拾音器,音質效果出眾;操作簡單易學,容易上手;系統附件較少,移動及裝卸簡便等。但是此硬件設備有一個致命缺陷,就是遠程教室兩端均要求使用相同硬件進行數據交換。試想,如果我校的遠程教室要與其它學校開展教學合作,要求使用相同的硬件就明顯不合適。

2)軟件Polycom PVX實現遠程互連

Polycom PVX是一款工作于Windows操作系統下的視頻會議軟件。其工作界面如圖6所示

Polycom PVX可以通過個人電腦和Web Cam為個人或企業提供高質量的視頻會議服務。它通過People+Content技術,同時分享高質量的視頻和高分辨率的數據圖像。它通過H.264標準的視頻壓縮技術,即使在低帶寬情況下,也能傳送清晰、鮮明的圖像。其音頻采樣率也達到了14kHz。同時它可以支持電子白板,應用程序共享,視、音頻交互等功能。這樣,只要在教學另一方的遠端電腦上安裝了該軟件,配合耳麥與攝像頭就能與本系統構建系統互連,從而降低遠程端的設備要求。但是作為一款軟件,Polycom PVX也有很大的局限性:其數據通信方式是端對端的,即在同一時間只允許兩方進行即時通訊,而且雙方都需要購買不同的軟件序列號。這樣就在很大程度上制約了多個遠程教室的同時授課。

3)軟、硬件Polycom 聯合實現遠程互連

經過一段時間的調研和調試,我們發覺軟、硬件Polycom在數據傳輸過程中使用的是相同的協議和編、解碼過程。就是說軟、硬件Polycom是可以互連的。這就開啟了我們遠程教室的新局面:如果有多方要求同時聯入本遠程教室,我們可以在本地主講端使用硬件Polycom,而在多個遠端可以使用同一序列號的Polycom PVX,從而實現多方通話。

(2) Adobe Acrobat Connect Pro系統

Adobe Acrobat Connect Pro是Adobe公司開發的基于Web方式的視頻會議軟件。它基于全球98%用戶所使用的Adobe Flash Player播放器,且不需在客戶端安裝任何軟件即可實現多方通話。其界面如下圖7:

應該來說Adobe Acrobat Connect Pro是一款比較完美的軟件。它能將視、音頻及其他輸入數據通過服務器整合處理,實現網絡傳輸的最優化。在視頻方面,它運用自帶的編、解碼技術,根據網絡情況,在必要時將一些冗余幀進行丟棄處理,在保證畫質的情況下兼顧視頻流暢度;音頻方面,它強調信號的流暢性和盡量少的延時,同時加入了獨創的抑噪技術,很好地控制了噪音與嘯叫,達到了比較好的信噪比;在數據共享方面,客戶端可被授權共享桌面、文件或白板,同時允許資源的上傳,并在共享窗口實時播放。各與會者也可進行實時文字交流,可以說完全符合目前遠程教室的要求。

5 顯示系統

顯示系統是將各個端的信號展現給師生,從而實現遠程教室的展示過程。顯示系統主要包括本地演示信號的處理與展示,屏幕廣播以及遠端的收看。

遠程教室主講端顯示系統包括教師用電腦和電子白板。一般來說,教師在多媒體教室上課時會將自己的屏幕通過投影儀展現給教室中的學生。由于遠程教室不僅要讓本地學生看到上課內容,還必須要遠端的學生看到。而一般的攝像頭對投影影像的捕捉效果不好。因此我們在遠程互連系統服務器中加入了Osprey 200視頻采集卡,通過VGA視頻分配器將教師機信號分到投影機和采集卡中。實現了視頻的多路顯示與采集。而電子白板則是教師機屏幕的延伸。我們知道傳統上課過程中板書的作用十分重要。得益于信息技術的發展,現在很多學校用上了電子白板,即用虛擬白板代替了傳統黑板,讓師生遠離粉塵污染,也在一定程度上減輕了教師的工作量。我們采用的是Smart Board 680配合日立HCP-A8短焦投影儀模式,如圖8。

在電子白板上教師不僅可以用手指操作,更可以選擇不同顏色的水筆,用不同的筆觸大小,不同的線型來任意書寫,就像在普通黑板上一樣。同時在遠端學生也同樣可以看到書寫與操作的內容。

遠程教室的遠端的顯示設備比較簡單,一般有一臺普通投影機配合聯網的電腦就可以。為更好地實現師生交互,我們在中心機房的所有學生機上均安裝了“海天屏幕廣播軟件”。只要教師授權將自己機器的屏幕進行共享,機房內所有學生都可以在本機上看到教師機的畫面,甚至教師可以將機器控制權交給某一個學生,讓其進行演示,達到完全的交互授課。這套軟件在遠端也同樣可以使用。

三 實際應用

自本交互式遠程教室建立以來,主要用于與美國DUKE大學開展遠程教學、精品課程的制作和遠程會議等。

本系統的一大亮點是系統的可移動性。我們將遠程教室的參與者定位為任何能聯網的用戶。因此客戶端的不確定性要求本系統能在不同場合,不同用戶中使用。特別是在召開遠程會議時,會議室的不確定性給遠程互連系統帶來了較高的要求。為此我們準備了2臺筆記本電腦,配備攝像頭等附件,裝上Polycom PVX作為遠程教室或遠程會議的臨時客戶端使用,一旦聯網就可以直接與本交互式遠程教學系統互連。

本系統也被用來拍攝精品課程。它分為三個界面(如圖2):教師主講界面(左)、學生界面(右下)與教師演示界面(右上)。默認情況下教師主講界面為主界面,進行教師影像的跟蹤拍攝,主要展示教師授課內容;右下方的小界面為學生界面,展示學生場景全景。如果有學生打開了話筒,則界面轉變到左側主界面,且切換到相應學生的近景;右上方界面為教師演示界面,展示了教師機的屏幕。一旦系統檢測到教師機鼠標的行為,則將此界面自動切換到左側主界面,從而實現界面的轉換,更好地提高課堂效率。

本系統實際使用非常簡單。在會議或課程之前管理員簡單告知本系統使用方法,同時調試學生區域4個無線話筒,看其預制位是否正常;使用智能跟蹤系統選定教師特征,如面部特征或穿著特征完成教師場景攝像頭的設置;查看遠程互連系統連接是否正常,遠端是否能接收到本地視頻與聲音。如果需要錄制本次會議或課程則在“蓋諾影音全自動錄播系統”中點擊錄制即可。之后的過程完全由本系統控制,真正實現了無人值守的課堂交互與精品課程的錄制。同時此系統還可廣泛應用于MBA名師授課、遠程培訓、講座、學術會議交流等。

四 存在問題

通過一年對該交互式遠程教室的應用,總體來說效果不錯。從使用者反饋情況來看,主要問題集中在網絡帶寬上。雖然我們在本系統設計初期已經考慮到這一情況,將教師、學生畫面作了選擇性處理,在同一時間只能傳輸一種畫面,但是一旦開啟桌面共享等數據傳輸量大的程序時,網絡瓶頸還是明顯存在的,甚至出現信號中斷。這是基于Internet教學普遍存在的問題,而在校園網等局域網絡環境下就不存在此類問題。

隨著數字化校園建設的深入,我校信息化水平有了大幅度的提高。我們接下來的任務是在目前遠程教室的基礎上進一步對系統軟、硬件設備進行升級和優化,更好地參與到教育信息化進程中,努力為學生拓展國際化視野創造更多的遠程互動教學環境。

參考文獻

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The Way to Build a Intelligent and Interactive Digital Campus

SHEN Jian WANG Xiao