智能交通网络

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智能交通网络范文第1篇

关键词：无线网络技术；智能交通系统；设计；利用效率

中图分类号：TN92 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）11-00-03

0 引 言

由于近年来我国经济持续发展，机动车数量飞速增加，造成了各城市交通流量的持续增加，以至于发生事故的频率不断上升。从上世纪八十年代以来，随着计算机与电子通信技术的不断发展，运用新技术将机动车、城市道路、驾驶员及乘坐人员、交通管理人员进行密切联系，以建立一种更加及时、快速、便捷的智能交通系统来解决上述问题。智能交通系统融合了计算机、无线通信技术以及全球卫星定位等技术，能在更大程度上发挥出智能交通的积极作用，让决策更富有时效性，使图像的传输更加稳定，为减缓拥挤的交通做出新的贡献。

1 无线网络技术的运行模式

无线移动网络结构可以分成数据层、服务层、用户层。每一层都有其独特的功能，下面分别对其运行模式加以阐述：

（1）数据层的运行模式。数据层主要包含了各类交通信息的获得、数据分析和发掘。数据层要确保所得到的交通信息能够准确及时，可使通信网络能够更加精准地传达各类交通信息；

（2）服务层的运行模式。服务层为交通系统的中心层，同时它也是系统和用户层、数据层实施交互的重要接口。智能交通系统运用服务层为道路控制设施设备提供各类控制办法，为用户层提供各类信息，并且向数据层请求相关数据。与此同时，服务层还负责从用户层以及数据层之中接收相关信息；

（3）用户层的运行模式。用户层一般需要配置一个无线终端接收类设备。

以上三个层次的智能交通系统设备以服务层为核心，并通过无线网络为用户层提供各类数据，可及时快速地向广大用户提供所需信息，同时还能拓展各类与查询有关的服务，从而较好地解决了当前我国各城市中出现的各类交通问题。

2 基于无线网络技术的智能交通系统设计方法

2.1 设计的主要目的

近年来各国学者对智能交通系统进行了大量研究，并取得了很大的成果。但我国国内的研究成果主要集中于公交车辆管理领域中，只能及时提供关于公交信息的和控制等内容，在智能分流、控制以及干预方面略显不足。事实上，我国城市的交通网络主要以安装于路口的高清摄像头以及设于监控中心的监控设备为基础来收集各类路况信息，之后进行堵情分析。其不足之处在于人力、物力等诸多方面的开支相对较大，对系统进行分析的成本相对较高。为此，笔者试图设计一个依靠目前已经存在的公交网络，利用无线网络技术提供实时路况信息、公交预报，并采用交通信号灯进行实时控制、路线推荐以及大屏显示等功能的现代智能交通系统。

2.2 整体设计方法

智能交通系统整体设计如图1所示。智能交通系统以ITS主控中心为核心，运用各线路的公交车来收集所在城市各公交车辆的具置和速度等相关信息，并结合GIS的地图数据提供最新的路况信息。依据全路网的负载状况图分别得出各具体路段的拥堵状况级别，并采用优化算法实施智能化分流。主控中心应当把分流解堵的信号发送至交警所持有的设备之中，并且指导交警及时排堵。还可依据道路优化办法直接控制本地的交通信号灯，以有效疏导交通状况。同时，还可运用短消息模块把实时路况信息发送至各驾驶员的手机上、显示在本市各主要路段的显示屏中，并把相关服务发送至网络，以指导社会公众更好地选择行车路线，提升路网的利用效率。

2.3 硬件设计方法

2.3.1 公交车模块的设计方法

公交车的模块应当依据GPS测量出具体的位置以及速度等信息，并采用无线方式发送至ITS主控中心。公交车模块是主控中心最为重要的数据来源之一。因为公交车系统覆盖了城市中最为重要的交通网络，同时线路极为稳定，因此利用公交车来收集数据较为经济可靠，与高清摄像头的定点方式相比，该方法具备成本偏低、容易安装以及覆盖面较广等特点，其硬件结构图如图2所示。嵌入式微控制器是公交车模块中的中心设备，不仅需要对GPS接收模块所接收的GPS定位测速信息进行实时处理并打包，还应当把位置和速度等相关数据应用无线网络模块发送至主控中心。同时，对无线网络模块从主控中心所接收到的信息进行处理后再交由LED显示模块以及语音提示模块使用。无线通信网络主要负责公交车模块和主控中心之间的彼此通信。其位置、速度以及路况信息等均通过无线通信模块进行发送与接收。这样就能实现公交车辆和主控中心之间的交互。因为使用GPRS方式需要一定的带宽，而由于带宽有限，且国家在无线网络以及无线宽带上的投入持续增加，因此无线网络因其高效、经济、实用、安全的特点将成为今后网络产业发展的重中之重。笔者使用了无线网络技术进行接入通信，这样不仅能够有效降低投入，还能适应今后的发展所需。同时，LED显示以及语音提示模块被用以显示从主控中心得到的相关路况类信息，将“下一辆车进站所需时间、公交车前方的路况”等信息显示给驾驶人。

2.3.2 公交站牌模块设计方法

公交站牌模块一般使用于公交车站点，主要运用LED显示本站信息及各条线路公交车的预计时间和到站时间等。公交站牌的硬件结构图如图3所示。无线通信技术能够接收到ITS主控中心所发的实时路况信息以及本线路公交车辆的运营信息等。输入模块能够对本站点的站牌信息、站点等进行初始化。因为站牌的位置一般都不会变动，所以完全可通过输入的方式获得，大大减少了GPS的开支。依据嵌入式微控制器所接收的具体路况信息、公交车的实时运行状况信息以及本站的位置信息等内容，可以分析并处理本站全部线路公交车辆的预计到站状况，并应用LED显示模块进行显示。LED显示模块不断滚动以显示出本站点中各线路最近所要到达的具体车况信息，从而显示出ITS主控中心所发来的各类路况信息以及新闻等。例如，某路公交车正行驶在A路上，线路畅通，约5分钟后可抵达本站：某路公交车正行驶在B路上，该线路拥堵十分严重，大约20分钟后才能抵达本站。

2.3.3 显示大屏模块

显示大屏模块的设计类似于之前所述的公交站牌模块，其差别之处在于显示大屏并非安装于公交车站之中，而是设置于本市的各个主要路段以供社会公众了解当前本市的主要路况信息，并公布该大屏所处位置附近的具体路况信息，从而实现运用其指导与疏导交通的目的。

2.3.4 其他设备接入

该部分包含交警手持设备的接入与交通信号灯的接入。

（1）交警手持设备的接入。当前我国诸多地区的交警干警配备有专用的手持设备或通信设备。智能交通系统可以充分利用这些现有设备，并在此基础上实现功能的拓展设计。交警所使用的手持设备可以和ITS主控中心联结，而ITS主控中心可依据交警所处的位置把具体路况信息、疏导优化的方案等呈现在交警面前，从而帮助其更好地指挥交通。

（2）交通信号灯的接入。城市中每一个交通信号灯的具体时间设置情况均会影响车流的急缓状况，进而影响到道路交通是否保持畅通。

2.4 软件设计方法

ITS主控中心是智能交通系统的核心，主要负责接收来自公交车模块的各项信息，并依据GIS地图所提供的信息，经分析和处理后掌握实际路况信息，找到最佳行车路线，并确定路线优化及排堵办法等。ITS主控中心使用了经典的三层架构设计，即表示层、逻辑层以及数据层。其主要功能结构如图4所示。

3 结 语

综上所述，将无线网络技术应用于智能交通系统中后，不但提升了当前交通系统的工作成效，还更方便现代人的生活。无线网络技术倚靠其在使用中所具备的灵活、便捷、组网方式多元化、不会受到环境影响等突出优点而倍受欢迎。接下来应在全面考虑目前各类交通情况的前提下提出全新的解决办法，很好地提升目前已有路网的利用率，有效缓解当前我国交通压力过大等社会现状。

参考文献

[1]李晶晶，林泓.智能交通系统中的最短路径算法分析[J].计算机与数字工程，2009，37（4）：24-27.

[2]胡志伸，林勇，徐飞，等.基于GPRS/GPS的新型公交车辆监控装置[J].计算机测量与控制，2009，17（9）：1747-1749.

[3]潘良，刘宏立.GPRS技术在智能公交管理系统中的应用与研究[J].计算机工程与科学， 2009（31）：153-155.

[4]魏瑶，陈闳中.基于无线城域网的智能公交系统设计与实现[J].计算机应用研究，2010，27（2）：603-605.

[5]王涛，李志蜀.基于精确传感网络的智能交通系统交通流模型[J].计算机应用，2012，32（4）：905-909.

[6]周小青.智能交通系统的车辆自组织网络中的探讨[J].计算机光盘软件与应用，2012（13）：155.

智能交通网络范文第2篇

关键词：Agent；网络教学；XML

中图分类号：TP18文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)18-31692-02

Intelligence Agent in the Network Instruction System

YE Yan

(School of Information Engineering of Hubei Institute of Nationalities,Enshi 445000,China)

Abstract: Agent is a new developing technology in the artificial intelligence and computer software field. This text probe into Agent technology and how apply it into network instruction system in order to improve intelligence of the network instruction system. And provide intellectual Agent application mode and implementation method in the network instruction system. Brief to analyse advantages that Agent brings to online education.

Key words: Agent;Network instruction;XML

1 引言

Internet的迅速发展，为传统的远程教学和学习提供了新的思路和方法，网络教学应运而生，它必将在教育科研的各个方面发挥越来越重要的作用。那么如何提高网络教学系统的智能化程度是目前教育技术领域的一个重大课题。人工智能领域中的Agent技术的出现为我们解决这个课题提供了强有力的支持。

2 Agent技术

随着分布式人工智能（DAI）研究的深入而发展起来的Agent技术已经成为AI（人工智能）及其它计算机领域内的一个重要研究课题。由于所研究和关心的问题不同，Agent目前尚无被普遍接受的一般定义。但Wooldridge和Jennings在1995年提出了目前较权威的Agent定义，获得了计算机领域专家的普遍认同。此定义包括了两个子定义：

定义1（弱定义）：Agent用以最一般地说明一个软硬件系统，它具有这样的特性：①自治性（autonomy）, Agent可以在没有人或其它Agent直接干预的情况下运作，而且对自己的行为和内部状态有某种控制能力；②社会性（scalability）：Agent和其它Agent（也可能是人）通过某种语言进行信息交流；③反应性（reactivity）: Agent能够理解周围的环境，并对环境的变化作出实时的响应；④能动性（preciseness）：Agent不仅简单地对其环境作出反应，也能够通过接受某些启动信息，表现出有目标的行为。

定义2（强定义）：Agent除了具备定义1中的所有特性外，还应具备一些人类才具有的特性，如知识、信念、义务、意图等。

总之，Agent是一个具有自治能力的实体，这个实体是一个由软件支持下的系统（一般以软件居多，这也是当今研究的热点），这种软件能够在目标的驱动下对环境的变化作出主动的反应，完成特定的任务。

按照Agent的应用可以分为单Agent系统和多Agent系统。

单Agent系统主要用于实现本地的任务，也可以用于在网上进行信息搜索。从结构上分析，一般把单Agent分为慎思型Agent（Deliberative Agent）、反应型Agent（Reactive Agent）和混合型Agent（Hybrid Agent）.

多Agent系统（MAS）是由一组独立的但又协同工作的Agent构成，Agent是其基本的组成单元，又是独立运行的实体。MAS通过信息使若干个Agent保持独立完成某一问题求解的能力，多个Agent相互协助以完成更复杂的问题求解。

3 基于智能Agent的网络教学系统

随着网络教育研究的不断深入，认知理论、建构主义等新的教学理论不断被引入到网络教育中。建构主义提倡在教师指导下的以学习者为中心的学习，既强调学习者的主动性，又不忽视教师的主导作用。在这里，教师是学生学习的引导者、帮助者和促进者，而不是知识的提供者和灌输者；学生是学习的主体，是意义的主动建构者，而不是知识的被动接受者和被灌输的对象。目前的网络教育课程很大程度上是把传统的教育课程搬到网上，教学方式单一，教学内容没有很好的针对性。

结合Agent技术，我们提出了一种新型的网络教学系统模式。如图1所示：

图1 基于Agent的网络教学系统模型

该系统可以采用B/A/S模式，即浏览器Browser/Agent/中心服务器Server。客户端利用浏览器上网，这样不需要为不同的客户端安装不同的客户程序，为复杂的分布式应用提供了统一的环境。中间层是各种Agent，负责沟通客户端和服务器。

3.1学生信息库：用来记载每个学生的基本特征和学习特征，基本特征包括：姓名、登录号、口令等；学习特征可以包括：学习的时间、内容、学习的水平（初始水平、目前水平）、学习者学习能力级别等，为了节省存储空间，学习特征可以记载最近几次。

3.2知识库：包含基本的学习资料和测试资料，是系统的基础和核心。能对每一个学习者提供专业的最大的资源数据，并可以通过教师的干预和学生的反应对本身的知识库进行主动的调整和扩充，主动从网络上获取相关的信息，重组成为更有意义的知识。

3.3教师Agent：当教师登录后，系统自动生成一教师Agent，这是教师与整个教学系统的接口。通过这个Agent，教师可以较好地实现与整个教学系统的交互，对教学的过程进行相关的指导和监控。

3.4学生Agent：当学生登录后，系统自动生成一学生Agent，用来辅助学生与系统交互，引导学生的学习，并在学习过程中根据学生的实际情况，从教学策略库中寻找合适的教学策略给学生以指导，在学习结束后将学生的学习结果返回学生信息库。

3.5个性分析Agent：学生登录后，系统也随之生成个性分析Agent。个性分析Agent通过调用学生信息库，查看学生以往的学习记录，根据这些记录为学生本次学习呈现最初的学习资料。个性分析Agent在学生的整个学习期间要不断地分析学生学习状态，为用户的下一步学习做相应的准备。个性分析Agent还负责将本次学习的最终分析结果返还给学生信息库。在学生的整个学习期间，学生Agent和个性分析Agent之间要不断进行交互。

3.6问题求解Agent：对学生提出的某些问题进行解答。要求智能化的程度较高，应该在其他Agent的帮助下实时给出较为满意的答案。如果有一些无法回答的问题则可以求助于教师。

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3.7评价Agent：可以自动生成针对不同学习者的测试题，来对学习者的学习水平进行评价，其根本目的在于为改进课程的模式和内容提供依据。

3.8管理Agent：负责从总体上协调各个Agent，对整个的教学情况作宏观的调控。

以上列出来的这些Agent只是一些示范性的例子，并不表示覆盖了Agent的全部。在网络教学系统逐渐完善的过程中，将包含更多的Agent和资源。

基于智能Agent的网络教学系统的实现，我们可以采用Java语言开发。因为Java的安全性和可移植性，简化了Agent的开发，Java字节码能够在任何具有Java虚拟机的硬件环境和操作系统平台上运行。

另外XML（Extensible Markup Language：可扩展标记语言）以其良好的数据存储格式、可扩展性、高度结构化、便于网络传输等特点，现已成为网络发展趋势的主流技术之一。XML提供了丰富的语法来存储数据、携带数据和交换数据，能方便地在独立的平台之间交换数据和针对特定的应用定义自己的标记语言。Agent采用Java实现并且包含XML对象，称为XML Agent。它具有以下特征：智能性，通用、简单的数据交换等。XML Agent将逻辑和数据封装在一起，在网络间移动，能在具有Java运行环境的节点直接处理。

4 基于智能Agent的网络教学系统的特点

Agent应用到网络教学系统中，主要的优点有以下几方面：

4.1实现了“个性化”教育

利用Agent的智能性可以针对每一个学生的学习情况，采取不同的教学方式，提供不同的教学资源，改变了传统素质教育的“一视同仁”，实施了个性化教学。

4.2人性化的交互界面

Agent引入后，教学系统和学习者的交互方式将发生根本的变革。在教学的过程中学生将感到与以往完全不同的教学气氛，计算机随时地“倾听”学习者的声音，并对教学过程进行调整，充分调动了学生学习的积极性和主动性。

4.3增强了系统的可维护性和可扩充性

系统中的多个Agent是相互独立而又彼此联系的实体，易于维护和扩充，从而提高了整个系统的可维护性和可扩充性。

5 结束语

现在发展网上教学的关键不是从物理意义上扩大网络范围，而应该改善现有网上教学系统的性能。Agent技术的引入，使远程教育的智能化水平得到了质的提高。随着网络环境的不断完善和智能Agent技术的逐渐成熟，基于智能Agent的网络教学系统将是未来网络教学的发展方向。

参考文献：

[1]石纯一,张伟,徐晋晖.等.译.多Agent系统引论[M].电子工业出版社,2003.52-96.

[2]聂亚杰,刘大析,马惠玲.Agent的体系结构[J].计算机应用研究,2001,(9):52-55.

[3]何克抗,郑永柏,谢幼如.等.教学系统设计[M].北京师范大学出版社,2002.47-81.

[4]何炎祥.Agent与多Agent系统的设计与应用[M].武汉大学出版社,2001.63-106.

[5]叶燕.基于多Agent的远程教育系统研究[J].中国远程教育,2004,(4):70-71.

智能交通网络范文第3篇

关键词：无线传感器网络；智能交通系统；交通信息采集；智能公交系统

无线传感网促进智能交通的发展

智能交通系统(ITS)应用在城市交通中主要体现在微观的交通信息采集、交通控制和诱导等方面，通过提高对交通信息的有效使用和管理来提高交通系统的效率，主要是由信息采集输入、策略控制、输出执行、各子系统间数据传输与通信等子系统组成。信息采集子系统通过传感器采集车辆和路面信息，策略控制子系统根据设定的目标(如通行量最大、或平均候车时间最短等)运用计算方法(例如模糊控制、遗传算法等)计算出最佳方案，并输出控制信号给执行子系统(一般是交通信号控制器)，以引导和控制车辆的通行，达到预设的目标。

无线传感器网络是一种融合短程无线通讯技术、微电子传感器、嵌入式系统的新技术，逐渐被用于智能交通系统等需要数据采集与检测的相关领域。基于IEEE 802.15.4规范的ZigBee技术，具备以下良好特性：①功耗低，2节普通5号电池可支持一个节点工作6～24个月，②组网能力强，网络最多可达个节点，并支持树状、星状、网状等多种组网方式；③传输距离远，两节点室外传输距离可达几百米，在增加发射功率后可达几千米・④可靠性高，具备多级安全模式，⑤成本低，开放的简化ZigBee协议栈，工作在2.4GHz免执照的ISM频段。

无线传感器网络具备优良特性，可以为智能交通系统的信息采集提供一种有效手段，可以监测路口各个方向上的车辆，根据监测结果，改进简化、改进信号控制算法，提高交通效率。无线传感器网络可以应用于执行子系统中的控制子系统和引导子系统等方面。例如可以应用该技术改进信号控制器，实现智能公交系统的公交优先功能。

用于ITS的无线传感器网络构建

如图1所示，在无线传感器网络结构中，安装道路两旁的汇聚节点组成一个自组织的多跳网状Mesh基础网络构架，交通信息采集专用的传感器终端节点与每个临近的汇聚节点组成星型网络进行通讯，最终的数据将被汇聚到网关节点上。网关节点可以作为一个模块安装在交叉路口的交通信号控制器内，通过信号控制器的专有网络，将所采集到的数据发送到交管中心作进一步处理。

在无线传感器网络部署中，汇聚节点可以安装在路边立柱、横杠等交通设施上，网关节点可以集成再交叉路口的交通信号控制器内，专用传感器终端节点可以填埋在路面下或者安装在路边，道路上的运动车辆也可以安装传感器节点动态加入传感器网络。

采用无线传感器网络进行交通信息采集

在交通信息采集中，终端节点可采用非接触式地磁传感器来定时收集和感知区域内车辆的速度、车距等信息。当车辆进入传感器的监控范围后，终端节点通过磁力传感器来采集车辆的行驶速度等重要信息，并将信息传送给下一个定时醒来的节点。当下一个节点感应到该车辆时，结合车辆在两个传感器节点间的行驶时间估计，就可估算出车辆的平均速度。多个终端节点将各自采集并初步处理后的信息通过汇聚节点汇聚到网关节点，进行数据融合，获得道路车流量与车辆行使速度等信息，从而为路通信号控制提供精确的输入信息。通过给终端节点安装温湿度、光照度、气体检测等多种传感器，还可以进行路面状况、能见度、车辆尾气污染等检测。

无线传感器网络在ITS中的应用

实现智能公交系统中的公交优先功能需要对现有交通信号控制器进行改造。通过添加传感器等辅助设备，交通信号控制器可以估算出公交车辆到达交叉路口的时间(旅行时间)，计算出公交车辆在路口是否需要给予优先(可选择乘客数量作为优先权重)，然后选择合适的优先控制策略，通过调整绿信比来优先放行公交车辆。交通信号控制器的改造包括：①车载无线通讯终端节点，②交叉路通信号控制器上集成无线网关；③用于公交车辆定位的终端节点；通过构建基于ZigBee的无线传感器网络可以实现上述功能。当要临近路口时，车载ZigBee无线终端节点进行公交车辆信息广播，路边部署的无线传感器网络获取信息后，公交车辆定位的终端节点对其跟踪获取信息并汇聚到无线传感器网络网关节点上，通过内部连接最后信息传送给交通信号控制器，进行相应的优先处理。

网络节点和网关节点的设计

网络节点软件功能设计

在ITS无线传感器网络的设计中，网络节点按照功能不同，需要分别进行设计。终端节点、汇聚节点和网关节点的软件功能如图3所示。终端节点安装不同的传感器用于运动车辆信息采集和道路信息获取等。其功能实现可按照精简功能设备(RFD，ReducedFunction Device)标准来实现。终端节点与汇聚节点按照星型网络组网，在固定时间点由睡眠状态醒来与汇聚节点主动通讯。信息路由则交给父(汇聚)节点及网络中具有路由功能的协调器和路由器完成，降低了节点功耗和软件实现复杂度。汇聚节点是终端节点软件功能上的扩展，实现了扩展网络及路由消息的功能，允许更多重点节点接入网络。可按照全功能设备(FFD，Full Function Device)标准进行设计。

网关节点是网络中所需要的协调器，负责启动网络、配置网络成员地址、维护网络、维护节点的绑定关系表等，还负责将所采集的数据初步处理并交付交通信号控制器传输到上一级信息中心，需要较多存储空间、计算及通讯能力。

网络节点硬件功能设计

现有较多的无线传感网解决方案，包括各芯片产商推出的单片机外接射频芯片和集成射频、微处理器的单芯片等。在节点设计中较常采用的ZigBee射频芯片有Atmel的AT86RF230、TI的CC2420、Freescale的MCl319x和MCl320x、Microchip的MRF24J40等。此外，芯片产商推出了单芯片解决方案，如TI CC2430延用了CC2420芯片的架构，在单个芯片上整合了ZigBee射频前端、内存和微控制器；Freescale的MCl321x/MCl322x和Jennic的JN5121/JN513x单芯片解决方案等。

・基于Atmel的AT86RF230射频芯片和AVR单片机设计方案

典型的终端节点和汇聚节点设计如图4所示，采用Atmel的8位RISC结构低功耗ATMegall281V MCU作为系统控制核心。采用512KB的AT45DB041D作为外部程序存储器。射频模块使用Atmel的支持ZigBee

协议的AT86RF230，RF功率达到3dBm，室外传输距离可达300米以上节点的扩展接口可连接模拟输入、数字I/O、12C、SPI和UART接口，这些扩展接口使其易于与传感器及其它外设连接，例如外接光度、温度、气压、声、地磁和加速度等传感器。

・基于TI的CC2420芯片和ARM单片机设计方案

在设计无线传感器网络网关时，需要较强的数据处理能力，用以实现复杂路由协议以及信息处理等。如图5所示Crossbow的imote2节点采用了Marvell PXA271高性能、低功耗处理器。该处理器使用动态电压调节技术，频率范围13MHz～416MHz，可工作于低电压(0.85V)低频率(13MHz)模式，具备了优良的动态电源管理技术。此外，该处理器封装内集成三个芯片256KB SRAM，32MB FLASH以及32MB SDRAM，减小了体积。通过提供多种I/O，能够灵活的支持不同种类的传感器。该处理器还支持一个MMX协处理器，提高多媒体处理能力，可以用于无线多媒体传感器网络中的语音和图像处理。Imote2使用TI的CC2420 ZigBee射频芯片，支持2.4GHz、16通道250kb/s数据传输。发送功率一24～0dBm。有效通讯距离是30米，可以通过SMA接口外接天线来增加传输距离。

・节点设计其他考虑

在智能交通系统专用无线传感器网络节点设计时需要如下考虑：①节点低功耗设计。终端节点都是电池(可用太阳能蓄电池)供电。②节点成本要低廉。在进行大规模交通信息采集等部署时，节点成本将是项目关键。③节点的数据处理及存储能力。一些节点需要进行高速信息采集并且运行识别算法，所以需要数据处理能力。还需要考虑在有限的空间之内存储程序、数据、以及支持代码在线更新等功能。④此外，根据不同应用场合的需要，无线传感器节点要具有不同的传感器接口，能外接不同的传感器。其中，能耗管理应该作为重点考虑。特别是采用32位ARM处理器外接射频芯片的解决方案，需要有效降低节点能耗，需要在系统级软件上进一步改善能耗管理，例如优化TinyoS或嵌入式Linux电源管理功能。

智能交通网络范文第4篇

1.1“3S”技术简述

“3S”技术由RS、GIS以及GPS这三种技术构成，它具备着很多传统技术无法比拟的优势，不仅能够对采集相关的有用信息资料，还能够进行定性与定量分析和管理，因此具有非常现实的推广意义。

1.2智能交通简述

智能交通系统是把先进的数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术和计算机技术等有效地集成运应用在整个地面交通管理系统中而搭建起来的，它是交通系统一个长期的发展趋势。在智能交通系统里面，车辆在这个系统中靠自己的智能在公路上自由行驶，公路靠自身的智能把交通流量控制到最优，管理人员借助于这个系统，可以清楚地掌握道路、车辆的行踪情况。智能交通系统是在大范围内、全方位发挥作用，并且准确、实时、高效的一种综合交通运输管理模式。1.3结合“3S”技术与智能交通在智能交通系统发展的过程中，“3S”技术处于一个极为关键的地位，它能够提供必要的空间数据及交通信息的获取、处理、分析、可视化的理论和技术指导智能交通系统。“3S”提供了关键技术给数据库建设、智能交通系统信息采集。并且其经过多年在交通领域的应用和发展，正逐步建立合适交通系统的时空数据模型、时空数据分析及时空基准等理论基础，逐步促进了一个可以采集有价值的信息源，同时还能够融合处理相关信息、进行交通行业有关数据的集中、传输表达交通信息等功能的有效实现，在交通、导航、工业、建筑以及服务业等各行各业中得到了广泛的推广。

2“3S”技术的发展背景

“GPS”建立在无线电定位系统基础上的空间导航系统，它是以距离为基本测量单位，通过对多颗卫星同时进行伪距离测量来确定接收机的方位，由于是在极短时间内完成测距的，因此能够实现动态测量。GIS是这几年发展起来的把计算机图形与数据库融为一体，储存与处理空间信息的一种新科技，它有机地结合起地理位置与相关属性来，根据具体情况图文并茂、准确真实地给用户输出，满足人们生活、企业管理、城市规划、工程建设等对空间信息的要求，借助它特有的可视化表达与空间分析功能，进行各种辅助决策。同时让GIS与公路交通行业的具体工作情况相联系，应用先进的计算机等科学技术，创建一个完善的交通地理信息管理系统，可以提高公路交通工作的经济性和社会性。

3“3S”技术在现代交通管理中的应用

对“3S”技术的合理运用，能够提供准确的交通信息及新的技术方法给交通规划与交通管理部门，为他们进行道路规划、重点路口的监控、车辆引导、辅助决策等具有极为明显的作用，尤其在智能导航、交通运输安全、信息服务、交通管理、物流管理等方面的应用更为显著，在智能交通系统中这些应用起着越来越重要的地位。

3.1物流管理

“3S”技术的物流管理模式，是以物流管理模式是指以货物流作为重要的前提条件，使货物流可以与信息流得到相互印证的效果，对交通运输工具设施、货物监督管理与检查等方面进行全程的动态有效监督，它是一种高效率的新型物流管理形式与方法。这种新型模式可以使地图显示、车辆定位控制、通讯传输等功能有机地结合在一起，与此同时，还能够应用GIS特有的功能（例如强大的数据分析研究的功能、创建模型的功能、高效率的查询和匹配功能），另外还可以依据GPS的精确定位功能、覆盖率大的无线通信线路及网络地理信息系统的功能，对运输货物的实时情况进行较为精确的监控。

3.2道路交通管理

利用通讯与网络技术的有机结合，同时借助地理信息系统进行建立有效的数据模型，实现交通运输网络的实时监控，同时还可以利用系统对紧急情况进行及时的反映，以便相关人员作出处理；应用公路网络有价值的信息，同时使过去与现时的交通信息相结合进行综合的分析，对长短期交通车辆的流量数据进行较为准确的预估；结合行车流量、公路网络情况、行驶者的具体行为以及环境等因素，进行公路网络交通需求生成机理的深入探究，对出现路网堵塞的原因进行及时的反映与分析，同时还可以帮助普及人员在面临特殊情况时人员与交通疏散知识；同时利用全球定位系统与RS技术，同时结合摄影测量技术，还可以对交通网络设施设备的病害情况进行有效的监控，对公路桥梁、路面路基工程等重要的交通基础设施情况进行检验，及时识别设施的病害情况，以便相关人员进行维修操作，确保交通基础设施能够安全而高效地发挥其功能。

3.3智能导航

通过接收卫星的定位数据，车载终端能够确定车辆当前所处的位置、状态与行驶速度等信息，可以快速方便地根据地理信息系统的图形界面确定GPS接收机当前所处的地理据点，同时可以对全球定位系统运动目标的具体轨迹情况进行实时的监控，利用无线通信等先进的技术，反映不同时间节点的交通信息情况，然后应用路线图或语音对行驶者的行驶路径进行准确的指导，制定更为人性化与个性化的先进导航方案。

3.4道路交通安全

同时在公路的交通安全领域，信息化技术应用的频率也不断提高，“3S”技术可以使智能化的识别功能、智能化的控制功能、多传感器等现代先进技术得到有机的结合，通过车辆自身安置的红外线、传感和摄像等设备，应用终端服务系统内存贮的数字化地图与数据库，达成多种功能集合的辅助驾驶（例，道路转弯处自动转向、安全车距提示、超速提醒、紧急情况自动报警、道路障碍的自动识别等）。并且，能够准确及时地接收来自道路管理各部门的指导信息，从而确保安全驾驶。此外，“3S”技术提供了一个集成平台将路网维修、路网监控、路网管理、交警以及特况救援等方面与通讯系统形成一个有机的整体，能够实时地提供道路养护管理、现场紧急处理与事故信息等服务给道路管理者。

3.5交通信息服务

交通信息服务是使车载终端服务器和现代无线网络有机地结合起来，对路网上的行车情况进行实时的监控，包括车辆的绝对与相对位置信息，通过这一毓的处理，提供与位置有关的交通信息服务，另外还可以帮助用户进行决策，满足用户广泛的需求。近年来，空间信息不断发展，实现了与气候、商业据点、路网堵塞情况信息等多种的融合，可以为行驶者提供更为全面的信息化服务。

4结束语

智能交通网络范文第5篇

关键词：ICAI；系统模型；教学策略；综合集成方法论MSM；现代教育技术

中图分类号：G250.73 文献标识码：B 文章编号：1673-8454(2012)01-0030-04

计算机辅助教学（Computer Aided Instruction，简称CAI）是利用计算机来模拟教师的行为，通过学生与计算机之间的交互活动来达到教学的目的。即在计算机辅助下进行的各种教学活动，主要是以对话方式和学生讨论教学内容、安排教学进程、进行教学训练的方法与技术。CAI为学生提供一个个人化的学习环境，综合应用多媒体、知识库等计算机技术，这是传统CAI的主要应用方式。

在没有智能系统支持的情况下，传统CAI尽管可能具有良好的教学材料模型，但它往往仅借助于计算机来展示教学内容，并不能很好地根据它所教学生的学习特征，以不同的教学策略和教学方法来教授；只是盲目地传授知识给学生，如果某个学生不能接受提供的教学策略，系统没有为这个学生提供可供选择的另外的教学策略。目前使用的绝大多数CAI是将全部教学信息以编程方式预置于课件中，这样的CAI课件一旦制作完成，很难对课件进行更新和维护，尤其是在这样的CAI系统中，学生的学习仍然处于被动状态，即完全受计算机控制。

一、智能化计算机辅助教学概念

现代教育技术的日益发展以及与其他领先技术的结合，必然促使计算机辅助教学CAI的进一步发展。人工智能技术应用于CAI产生的基于网络环境的智能化CAI，就是现代信息化社会发展的产物，并在教育教学领域中有很好的发展前景。

人工智能是计算机科学的一个分支，它的目标是构造能表现出一定智能行为的，目的就是让计算机这台机器能够像人一样思考。人工智能的研究更多地是结合具体领域进行的，主要研究领域有专家系统、机器学习、模式识别、博弈、智能决定支持系统、人工神经网络等等。人工智能技术与专家系统的成就，促使人们把问题求解、知识表示这些技术引入CAI，并借助于网络环境来实施，这便是智能型计算机辅助教学。

智能计算机辅助教学ICAI（Intelligence Computer Assisted Instruction）属于人工智能的一个分支，是以认知科学和思维科学为理论基础，综合人工智能技术，教育心理学等多门学科的知识对学生实施教育的一门新的教育技术。ICAI通过研究人类学习思维的特征和过程，探索学习知识的模式，利用信息化网络环境使学生获得个别化自适应性学习的获取知识方法，从而使学生的学习更有针对性，更有效。

ICAI依靠人工智能技术的进步，主要应在因材施教方面取得进展。其主要特点是:

（1）能自动生成适合学习者程度的学习内容。

（2）能根据学生的不同认知水平与学习风格选择教学策略和教学方法。

（3）能评价学生的学习结果，并不断地在教学中改善教学策略。

二、智能化计算机辅助教学研究现状

现阶段，在一些发达国家，如美国、日本、加拿大、英国、法国、澳大利亚等，CAI已经普遍存在于学校和家庭中，正起着越来越大的作用。而ICAI的研究还处于初始阶段。目前国内在这一领域的研究主要集中在CAI和ICAI的优缺点比较，ICAI的理论来源、系统特征、模块建设、发展趋势等基础理论知识的研究，基于相关课程或学科的实践研究还比较少见。智能教学系统的设计和开发是一项复杂的系统工程，由于需要考虑的因素较多，系统比较庞大，同时也依赖于人工智能等技术的发展,因而要建立完善的ICAI还是比较困难的。[1]因此ICAI有很大的理论和实践发展空间。

完善的ICAI系统需能够充分调动学生的主动性，并能通过分析推理，对某具体学生做出适合的教学决策。使学生获得个别化自适应性学习的学习方法，达到因材施教的目的。人工智能技术的发展必将会对ICAI的发展起到巨大的推动作用。随着计算机科学的发展，21世纪的教育教学辅助手段将是以ICAI为主线，多学科、多方位发展的新技术的体现，越来越多的教育工作者会从更多的视角审视ICAI，并从事ICAI的研究。相信ICAI将会在现代教育领域中有更广泛的应用。

“现代教育技术”既是教育技术专业的必修课程，也是大中专院校广泛设置的选修课程，适用范围非常广泛。本文以《现代教育技术》这门课程为主要研究对象，来研究智能化教学系统设计在具体实践中的应用。

三、ICAI决策系统的理论依据

1.综合集成理论

教育是以人为主体参与的活动，而人本身就是一个复杂巨系统，因此以这种大量的复杂巨系统为子系统组成的系统――教育系统，是一个复杂巨系统。依据系统与其环境是否有物质、能量和信息的交换，将系统划分为开放系统和封闭系统来看，学生的学习受到教师、同学、家庭及社会等因素的影响，所以教育系统是一个开放的复杂巨系统。

钱学森的理论和实践研究表明：现在能用的、惟一能有效处理开放的复杂巨系统的方法，就是定性定量相结合的综合集成方法论。综合集成方法论（Meta-synthesis Methodology MSM）是方法论上的创新，它是研究复杂巨系统和复杂性问题的方法论。[2]定性定量相结合的综合集成方法是将专家群体(各种有关的专家)、数据和各种信息与计算机技术有机结合起来，把各种学科的科学理论和人的经验知识结合起来，发挥这个系统的整体优势和综合优势。[3]它把人的经验、知识、智慧以及各种情况、资料和信息系统集成起来，从多方面定性认识上升到定量认识，从而达到解决复杂系统问题的目的。在解决问题的过程中，专家群体和专家的经验知识起着重要的作用。

教学系统设计是一个复杂的系统，它是由教育系统的复杂性决定的。教育系统具有复杂系统的基本特点，它在结构与功能上表现为规模大、相关因素多且相关方式复杂、目标多样等；在运动上表现为随机性、非线性等。用一般的理论方法无法全面合理地解决这一不良结构的问题，本研究尝试用综合集成方法论来指导、分析教学设计智能化过程。因此，运用综合集成理论的方法来研究教学设计系统，探讨具体科目的教学设计在设计过程中遇到的复杂性问题，进而构建科学合理的教学设计系统，具有重要的理论和实践价值。

2.教学设计理论

本文采用“双主”教学模式作为ICAI的教学设计的理论基础。“双主”教学模式既能发挥教师的主导作用又能充分发挥学习者认知主体作用，是在教师主导下的课堂中能让学习者参与进来共同学习的一种教学模式。

基于“双主”的教学模式，要求根据学习者的特征、学习内容、学习策略、学习目标等多种因素的不同情况研究它们的结合方式，以使系统达到理想的教学效果。

基于网络环境的ICAI相对于传统的CAI来说，充分体现了“双主”的教学模式。ICAI中有专门分析学习者学习方式和认知水平的学生模型，有专门为不同的学习内容选择不同的学习策略的策略库模型（也称为教师模型），有评价学习效果并反馈给系统的评价模型。学生模型是对学习者的学习特征进行分析，包括学习者的学习风格、认知水平。策略库模型包含有丰富教学策略和有一个智能推理机，能根据学生模型的信息和学习目标为学习者选择合适的学习策略，指导学习者学习。

3.建构主义学习理论

当代建构主义者主张，世界是客观存在的，但是对于世界的理解和赋予意义却是由每个人自己决定的。建构主义者认为学习者要以自己的经验为基础来建构现实，或者至少说是在解释现实，每个人的经验世界是用自己的头脑创建的。

学习过程同时包含两方面的建构：一方面是对新知识意义的建构，同时又包含对原有经验的改造和重组。建构主义者强调学习者在学习过程中能够灵活地建构起用于指导实践活动的图式，这种图式是对概念的丰富理解，依据个人经验背景的不同而不同。

教学应当把学习者原有的知识经验作为新知识的生长点，引导学习者从原有的知识经验中，生长新的知识经验。教学不是知识的传递，而是知识的处理和转换。

ICAI伴随着这种理论的发展而发展，它注重的是由学习者来控制学习过程，重视学习内容的知识结构和学习情境，让学习者主动构建对自己有意义的知识的活动。基于网络环境的ICAI积极地为学习者创设学习情境，帮助学习者用他们已有的知识去建构、生成、整合新的知识。

4.教学处方理论

“教学处方理论”是郑永柏博士于1998年提出的一种新型适合于信息化教学设计的理论，他通过对教学系统设计理论和计算机辅助教学设计方面的研究，建构了一种新型的教学系统设计理论――教学处方理论。该理论主要包括：六个基本概念、一个理论框架、三条基本原理和两个关于教学设计的知识库。[4]

该理论指出教学处方可以看作是教学设计者(有时可以看作是教师)依据系统分析后使用的各种教学模式、教学方法和教学内容处理模式的组合；说明了在特定教学条件下对特定教学结果的教学，以不同的学习理论和教学理论为指导将会采用不同的教学方法，即教学处方，这也是本研究的核心内容，是该系统设计的指导理论。“教学处方理论”具有更好的包容性、开放性，能够吸收和容纳丰富的学习和教学研究成果。

四、ICAI系统的模块结构

1.前端分析模块：认知能力、学习动机、认知风格

前端分析是美国学者哈利斯（Harless，J．）在1968年提出的一个概念，指的是在教学设计过程开始的时候，先分析若干直接影响教学设计但又不属于具体设计事项的问题，本文主要指认知能力、学习动机和认知风格方面的分析。前端分析模块主要是建立相应的学生特征类型的数据库。

认知能力的测量采用认记、理解、应用、分析、综合、评价六个维度，每个维度有“优、良、中、差”四个选项。通过数据分析找出学习者的现状和期望之间的差距，确定需要解决的问题是什么，并确定问题的性质，形成不同层次的教学设计项目的目标。

学习风格和学习动机通过专门的量表来收集数据。

2.内容分析模块

教学内容分析就是在确定好总教学目标的前提下，借助归类分析法、图解分析法、层级分析法、信息加工分析法等方法，分析学习者要实现总的教学目标，需要掌握哪些知识、技能或形成什么态度。通过对教学内容的处理，确定学习者所需学习内容的范围和深度，确定内容各组成部分之间的关系，为以后教学顺序的安排奠定好基础。

对教学内容的处理主要包括：教学内容的选择、教学内容的编排、确定单元目标及对内容进行初步评价、分析教学内容类别及性质等四个基本方面。在构建规定性教学内容处理模式库时，应对上述四个方面提供具体的方法。[5]

3.决策模块

教学策略（处方）的制定就是根据特定的教学目标、教学内容、教学对象等条件，来合理地选择相应的教学顺序、教学方法、教学组织形式。在数据库中建立可供选择的不同的教学策略（处方），是本文所研究的ICAI系统的主要模块，也是特色模块。

教学策略（处方）的制定包括教学顺序的确定、教学方法的选择、教学组织形式的选择等。教学顺序的确定就是要确定教学内容各组成部分之间的先后顺序；教学方法的选择就是要通过讲授法、演示法、讨论法、练习法、实验法、示范模仿法等不同方法的选择，来激发并维持学习者的注意和兴趣，传递教学内容；教学组织形式主要有集体授课、小组讨论和个别化自学三种形式，各种形式各有所长，须根据具体情况进行相应的选择。教学策略的制定是根据具体的目标、内容、对象等来确定的，要具体问题具体分析，不存在能适用于所有目标、内容、对象的教学策略。

4.评价模块

在基于网络环境的ICAI的评价模块，要依据前面确定的教学目标，运用评价量表，分析学习者对预期学习目标的完成情况，主要收集三个方面的基本信息，一是要收集关于教师对教学设计方案和教学方案实施结果的满意度的信息数据，二是要收集关于学习者对教学过程、教学策略的适应性的信息数据，三是要看与其他方法相比，本处方中所采用的方法是否有独到之处，是否有不足之处。[6]在数据分析的基础上，对教学策略和教学内容的修改和完善提出建议，并以此为基础对ICAI各个环节的工作进行相应的修改。

5.ICAI系统模型框图

学习者前端数据采集数据库包括：认知结构测量及分析系统、学习动机测量及分析系统、学习风格测量及分析系统和学生基本信息系统。系统模型如图所示。

五、ICAI决策系统实验数据来源

本课题实践研究的调查对象来自云南大学，是2008届市场营销教育和财会教育本科生，共89人，课程设置为现代教育技术。学生调查表包括本科生基本信息表，所罗门学习风格量表，学习者认知能力调查问卷，学习者学习动机调查问卷四份表格组成。实际收到数据表89份，有效数据表75份。数据表中的信息选项根据所占权重，统一折合成百分制进行处理。

六、总结

本文把教学设计理论、方法与“现代教育技术”课程相结合，拟研发出一个基于综合集成方法论的广义智能网络教学设计辅助系统。主要研究成果如下：

（1）把综合集成方法论引入解决教学设计这一不良结构问题；

（2）结合数字化方法和数据挖掘技术，它能对学习者进行数字化的前端分析；

（3）它所自动化给出的教学设计方案，可为青年教师提供良好借鉴，有利于教师因材施教、因风格施教、因需要施教；

（4）它所自动化给出的学习者学习建议方案，有利于促进学习者自主学习。

现有的CAI存在的许多问题随着新技术的不断出现而显得越来越不能适应新环境的需求，因此以基于网络环境的ICAI为代表的新计算机辅助教学系统，将是教育教学研究人员在教育技术上需要不断探求、努力实现的发展方向。

参考文献：

[1]杨采坚，董玉铭.智能教学系统设计[J].中国电大教育,1993（3）.

[2]于景元,涂元季.从定性到定量综合集成方法――案例研究[J].系统工程理论与实践,2002.5.

[3]钱学森,于景元,戴汝为.一个科学新领域：开放的复杂巨系统及其方法论[J].自然杂志,1990(1).

[4]郑永柏.教学系统设计理论和方法研究:教学处方理论和ISD-EPSSS的设计与开发[D].北京师范大学博士学位论文，1998.