1 國內外研究動態

1.1課題背景與意義

近年來，隨著機動車保有量的增加，我國的交通狀況不容樂觀。機動車的龐大數量帶來的各種交通問題和交通事故頻頻發生。特別是在高速公路免收道路通行費的法定假日里，各條高速公路因為事故時常陷入癱瘓狀態，不僅嚴重耽誤了時間，影響了人們假日出游的好心情，更對人們的生命財產造成了極大危害。根據國家對交通事故死亡人數的官方統計，我國因交通事故而死亡的人數穩居世界第一，而經濟的損失同樣讓人感到痛心，每年因交通事故造成的經濟損失高達數百億元。為了提高對高速公路的管理，預防交通事故發生，并及時有效地處理交通異常，同時兼顧長遠利益，一個具有科學方法和先進技術的交通管理系統正在被人們越來越迫切地需要。

智能交通系統（intelligent traffic system，簡稱 its），是將先進科學技術（信息技術、計算機技術、數據通信技術、傳感器技術、電子控制技術、運籌學、人工智能等）有效地繼承起來運用于交通運輸、服務控制體系，從而建立一種在大范圍內、全方位發揮作用的，保障安全、提高效率、改善環境、節約能源的綜合運輸系統。基于智能交通系統的這些特點，近年來 its 得到了人們極大的關注。可以說，智能交通系統的應用是今后數年的主流趨勢。

1.2 國內外研究現狀和發展態勢

國外將預警理論引入交通安全領域大約是在20世紀60年代，預警系統開發和交通事故自動檢測算法是其重點研究方向。目前，比較完善的道路交通預警系統在美英法日等許多發達國家均已經建立。

美國在1930年成立了世界上第一個交通研究機構——美國交通工程師協會，其的研究成果為美國道路交通安全方面的研究做出巨大的貢獻。美國自20世紀90年代起陸續建立如緊急交通時間管理系統、道路霧區預警系統、車道偏離預警系統等各種先進完善的道路交通預警管理系統。英國在交通安全方面也有著鮮明的成果：其交通事故緊急救援系統比較完善，能夠有效減少交通事故的發生和傷亡人數；英國利茲大學交通研究所的a.hamish jamson. franks c.h. lai，oliver m.j. carsten等人通過基于停車距離算法（sda）的碰撞預警及仿真實驗證明了停車距離算法應用于預警中的可行性；英國拉夫堡大學睡眠中心研制的駕駛員疲勞警報系統也已經在多地投入使用，這為減少因駕駛員因素而發生的交通事故提供有利的技術支持。法國的國家交通信息中心在交通安全預警中起著非常重要的作用。

通過搜集匯總交通信息（道路交通安全狀況、交通事故狀況、交通流量狀況及善后措施狀況），該交通信息中心對收集到的數據進行分析，再把分析得到的預警信息通過電視和廣播等新聞媒體進行發布，或由專門的交警部門進行發布，從而準確的把預警信息傳送給每個駕駛員，起到引導行車落線，預防交通事故、提高行車安全，最后順利到達終點的作用。日本是交通安全控制最好國家之一，于20世紀70年代就頒布了《交通安全政策法》，并且執行了為期5年的交通安全項目計劃。日本道路安全管理水平因實施交通方面的多個五年計劃得以逐步進入世界前列。而且，日本通過合理運用現代科學技術及對所有交通事故數據的處理，分析“人、物”得出安全事故發生的原因。

目前，我國對道路安全預警系統的研究主要是交通事件的檢測與預測、惡劣氣象預測等，多數都是通過分析交通安全現狀、信息的采集、構建預警指標體系、建立交通安全預警模型，確定預警的警限方法，從而對道路交通安全狀態進行評價預警。2003年，在自然基金項目——“交通災害預警系統研究”中， 國家提出了交通行業交通災害預警理論體系。

在云計算方面，經過多年的發展，云計算在國際上已經蓬勃發展，而信息發布技術所涉及的到的云計算技術包括：1、數據分布存儲技術 2、數據管理技術 3、虛擬化技術 4、云計算平臺管理技術。其中重點是云存儲技術和云計算平臺管理技術，通過精準高效的云計算平臺管理以及分布式存儲技術，提供給云信息發布系統強大的運行平臺。

目前，在美國已經出現了完全的云信息發布平臺，通過購買對應的嵌入式播放設備，直接在云平臺上注冊帳號，即可享用云信息發布技術，整個過程簡單方便。使用者不需要復雜專業的部署過程，

云信息發布技術涉及到的加密技術主要包括1、數據加密 2、傳輸鏈路加密 3、管理軟件加密，目前，國際上比較著名的常規密碼算法有：美國的des及其各種變形，比如triple des、gdes、new des和des的前身lucifer；歐洲的idea；日本的fealn、loki91、skipjack、rc4、rc5以及以代換密碼和轉輪密碼為代表的古典密碼等。在眾多的常規密碼中影響最大的是des密碼。

傳統的云發布系統采用pc架構，功耗大，部署復雜，已經不符合現代云信息發布的要求，目前國內外先進的云信息發布系統都采用潛入式技術，功耗最高只有5w，運行輕量級系統，軟件運行速度快速、高效，目前最常用的架構是arm，如高通、德州儀器，以及國內的華為等都有自己的arm芯片，而市場占有率最大的嵌入式互聯網系統android，也首先支持arm架構，為潛入式系統的應用帶來更多可能性。在arm+android架構中，云信息發布系統可以更好的處理網絡事件、多媒體內容。

2  課題研究的目標、研究內容

本文基于云架構的高速公路交通事故管理研究。分析高速公路交通事故的特點和影響因素的分析。然后研究基于物聯網相關理論，包括物聯網概述、原理和架構，最后研究基于物聯網的高速公路交通安全預警系統。

研究基于云架構高速公路交通安全預警系統的總體架構。首先考慮云計算應用在安全預警管理中的可行性，接著對高速公路交通安全預警系統進行需求分析，最后參考云計算架構對基于云架構的高速公路交通安全預警系統進行邏輯結構設計，并對信息采集系統、信息處理系統、信息發布系統基本的介紹。

研究基于云計算的信息處理系統。主要是從交通數據預處理、基于map reduce 的神經網絡算法的交通流預測、交通安全狀態評價模型的建立三個方面進行研究。

3  本課題研究目標中采取的實施方案

本課題涉及到軟件、硬件、結構等設計，同時還需要大量的驗證，因此課題時間安排如下：

2017年1月1日---2017年1月10日：選擇研究課題，確定學位論文題目

2017年1月15日---2017年1月25日：搜集資料、認真細致地做好調查研究，準備開題報告。

2017年1月26日---2017年1月30日：撰寫論文詳細提綱以及開題報告；

2017年2月1日---2017年2月30日：完成開題報告報送和審定工作；

2017年3月1日---2017年3月19日：完成畢業論文初稿內容，并交送導師審閱；

2017年3月21日---2017年3月31日：修改畢業論文三次以上；

2017年4月1日---2017年4月20日：完成畢業論文定稿；

2017年4月10日---2017年4月20日：準備畢業答辯。

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