第三节美国的国家ITS体系结构
1. 开发过程
U前，我国还没有形成最终完善的《国家ITS体系结构》，这里以美国为 例，简要介绍其ITS体系结构。
美国是最早开发完整的ITS体系结构的国家，美国国家ITS体系结构开发计 划分为两个阶段，第一阶段为“思路竞争阶段”，111 4个小组分别独立开发出 体系结构初步方案；经过方案评审和比较，2个开发小组获准进入第二阶段， 称为“联合开发阶段”，吸收各初步方案的优点，经过整理与合并，合作开发 统一、唯一的国家ITS体系结构。
典型的体系结构开发过程实质上包括在第一阶段的工作中，采用了反复修 改的开发程序。首先从界定用户、确定用户服务和用户服务要求出发，开发出 运营要求或系统要求，进而开发出运营概念（体系结构的U标以及用户如何与 之交互）；接着，开发包含一系列详细功能要求的逻辑结构；将逻辑结构中的 处理分配到物理实体/子系统，就产生了物理结构，一个在2012年时间框架内 提供所有用户服务的体系结构也就被开发出来了；发展部署确定导入某些功能 （或服务）的时间框架和背景；体系结构的确认体现在追溯矩阵中，追溯矩阵将 用户服务要求追溯至逻辑结构中的处理、物理结构中的子系统，以保证所有的 用户服务都被体系结构所包含；然后对体系结构进行评价，包括接受来自投资 者意愿的反馈信息；最后利用来自评价和确认过程的返馈结果进一步改进系统 要求和体系结构。
2. ITS体系结构概貌
美国国家ITS体系结构（简称UNIA）开发计划共耗资2500万美元，主要 成果体现在约2500页的文本中，分为：体系结构、评价、实施策略和相关标 准等4部分内容。下文将从用户服务与用户服务要求、逻辑结构和物理结构等 方面，介绍美国国家ITS体系结构概貌。
（1）用户服务与用户服务要求
满足用户服务和用户服务要求是对ITS体系结构的基本要求，UNIA覆盖了 30项ITS用户服务（见下表3-1））及相应的1000多条用户服务要求。
表34美国ITS用户服务
用户服务领域 出行和运输管理 用户服务 途中驾驶员信息(En-Route Driver Information) 路线导行(Route Guidance) 旅行者服务信息(Traveler Services Information) 交通控制(Traffic Control) 偶发事件管理(Incident Management) 排放测试与缓解{Emissions Testing and Mitigation) 道路一铁路交叉口(Highway-Rail Intersection) 出行需求管理 出行前旅行信息(Pre-Trip Travel Information) 合乘午匹配与预约(Ride Matching and Reservation) 需求管理和运?(Demand Management and Operations) 公共运输运营 公共运输管理(Public Transportation Management) 在途公交信息(En-Route Transit Information) 个人化公共交通(Personalized Public Transit) 公共出彳亍安全(PublicTravel Security) 电子付费服务 商用牟运营 电子付费服务(Electronic Payment Services) 商川午?电子结^(Commercial Vehicle Electronic Clearance) 自动路边安全检査(Automated Roadside Safety Inspection) 车载安全监视(On-Board Safety Monitoring) 商用乍行政管理(Commercial Vehicle Administrative Processes) 危险物品界常响应(Hazardous Material Incident Response) 商用车队管理(Commercial Fleet Management) 紧急事件管理 紧急爭件通报与个人安全(Emergency Notification and Personal Security) 紧急吃辆管理(Emergency Vehicle Management) 先进午辆控制和安全系统 纵向防撞(Longitudinal Collision Avoidance ) 横向防撞(Lateral Collision Avoidance) 交叉口防^{Intersection Collision Avoidance) 防撞视野强化(Vision Enhancement for Crash Avoidance) 危险预警(Safety Readiness) 撞前避伤(Pre-Crash Restraint Deployment) 自动公路系统(Automated Highway Systems)
（2）逻辑结构
UNIA逻辑结构通过ITS需求总图、数据流图、处理说明和数据字典来体现 前述用户服务和用户服务要求。UNIA确定的美国ITS总图如图所示，图中圆圈 代表ITS功能性“处理”，矩形代表从ITS处理接收信息或者将信息传递给ITS 处理的\外部终端”。图是简化了的UNIA顶层数据流图，图中箭头表示“数 据流”，圆圈表示“处理”、直线段表示“文件”，矩形表示“外部终端”。
商用车
1H8
丰
公交列
駛员
?n
ft
其它车
Wttfi
簡用1
公交妮齐 公交纸修 人员
c：辭务
工件人员
|收口必务
族彳r赛眼务
费机构 < /?- 人
则 交通现划 人M
a-人
交叉口 天气M 氏它求的 件管理中心 其它交通 管理中心
野理
ITS
j
停车场 I：作人员 吟牛场
$舌幼」办打 裝沖人员
仓斥 公共场闸 安金状况
眼务罠供希
与细护 衣运管理 机沟
N 它 ree.? 务
績用车运莒
RR 运林
车第 工作员 ?9?n 其它的用乍 代理热统 公空牟u 皆理齐 政府
?n
图美国ITS总图
(3) 物理结构
UINA将运输系统分成3层：运输层、通信层和体制层。运输层执行运输功 能，通信层为运输层组件之间的连接提供通信服务，体制层反映政策制定者、 规划者和其他ITS用户之间的关系。物理结构的确定要考虑体制方面的因素， 但体制层不属于物理结构部分，而是在实施策略中描述。物理结构分运输层和 通信层进行描述。
运输层
UNIA构架总图与图所示的逻辑结构总图一致。
UNIA将ITS组件分成4类，即：中心子系统、路侧子系统、车辆子系统、 出行者子系统；每种类型乂包括数量不等的个别子系统，UNIA共确定了 19个 子系统；每个子系统进一步分解多个设备包。设备包是物理结构中可以购买的 最小单位的实体，每个设备包对应着逻辑结构中的一个或多个“处理”。
图是 UNIA 顶层构架流图(Top Level Architecture Flow Diagram),显示了各类 子系统之间及其与外部终端之间的关系，图中实线框表示ITS组件，虚线框表 示外部终端。
:中心系统：
:其它中心： :子系统：
亦亡::聘IS j
请求脆务 严口 採测
车数堆 m心
4-请求一； 中心 屮心
子系统|-状态丄工作人员：
识别彳易确认
倒驶员 ? i态一 AHS
*—请求一辆 子系统 控制状态
——识别一? j交易确认— 陶碍物 空气质掀状态控制
m ??
子系统 or <-请求T 一状态 1 路侧： 工作人员： :其它车辆：：车辆系统：
I
??
:环境：：路侧系统；
I
UNIA顶层构架流图
通信层
UNIA为支持ITS子系统之间的通信定义了 4种类型的通信媒体，即：有线 通信（固定一一固定）、广域无线通信（固定一一移动）、专用短程通信（固 定一一移动）和车车通信（移动一一移动）。
图是UNIA顶层构架互连图，显示了美国ITS分属4类的19个子系统（用 矩形框表示）及其交换信息的4种基本通信连接方式（用椭圆形框表示），该 图也可被看成是UNIA物理结构之运输层和通信层的最高级视图。
03-智能交通系统体系结构 - 图文
