交通信息网格的关键服务技术研究

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1、同济大学电子与信息工程学院博士学位论文交通信息网格的关键服务技术研究姓名：章昭辉申请学位级别：博士专业：计算机应用指导教师：蒋昌俊20061101摘要ITS(智能交通系统)是改善交通拥堵的有效手段，但现有的ITS分散独立系统形成了大量的交通信息孤岛，不能提供良好的综合交通信息服务。网格计算技术是近几年来国内外新兴的技术，它可以有效地解决ITS中传统技术不能解决的问题。交通信息网格是将网格技术应用于交通信息服务，提升交通服务水平和质量的一种软件系统。交通信息网格具有分布性、异构性、动态性、自治性、协同性等网

2、格特征，是实践和验证信息网格关键技术的典型应用。交通信息网格实现交通信息应用层面的互联互通、交通专网和公网内的资源共享和协同工作，能够显著提高资源利用率和交通信息服务水平；实现多源交通数据采集与整合、海量分布数据处理、区域路况预测、最优出行方案、并行交通仿真、服务点播与展示等，．为．移动或因特网用户提供交通信息点播服务，为政府提供交通管理辅助决策方案。本文综述了网格技术和ITS的研究现状，研究了交通信息网格中的关键服务技术，包括交通信息网格的体系结构、多源交通数据集成及虚拟数据库服务模型、基于流动GPS数

3、据的动态路况建模及其并行算法、最优出行方案及其算法等，最后给出了交通信息网格的设计与实现。本文工作的主要贡献在于以下几个方面：(1)提出了基于0GSA(开放网格服务结构)的交通信息网格体系结构。提出了交通信息网格的概念模型、交通网格参考框架标准、以及面向OGSA的高级交通信息服务规范，提出了交通信息网格结构及其服务体系结构。(2)实现了多源交通数据的集成与融合及提出了基于0GS^的交通数据虚拟数据库访问模型。定义了流动车辆GPS消息格式，以及批量GPS数据包的格式，分析了交通信息服务相关数据的概念关系，定

4、义了各种数据表的组织方式，提出了基于网格环境下的交通数据二级存储模式，以及实现数据集成与访问的网格虚拟数据库模型。(3)实现了基于流动车辆GPS数据的交通路况建模及其并行算法。分别基于非线性回归方法和主曲线方法，利用流动车辆GPS数据实现了交通路况的摘要建模。提出了基于海量交通6PS数据建模的并行算法，该算法的数据调度控制使得各分布式结点机能有效的完成路况建模，且计算负载相对均衡。(4)提出并实现了基于网格环境下最优出行方案及其算法。根据城市路网中心区域道路密集的特征，提出了路网的中心分割法，并在此基础上

5、分析并分别提出了两种最优静态出行计算模型及其并行算法。提出了一种最优动态出行方案的启发式模型及其算法。该算法可以求出在动态网络下最短行程时间的路径，效率比全局动态路径最优解算法高出几个数量级。(5)设计了交通信息网格系统。提出了网格结点的组织方式和结点间的业务流程。根据交通信息网格的需求，设计了交通信息网格的四层结构。在系统的设计基础上，提出了系统的实现逻辑框架，设计了典型业务过程的实现流程，并给出了系统实现的结果。关键词：网格计算，交通信息服务，体系结构，数据集成，动态路况，最短路径，并行算法ⅡAbst

6、ractABSTRACTITS(IntelligentTransportationSystem)isaneffectivemeansofimprovingthestatusoftrafficcongestion．However,current1TSscannotprovidebettergeneralservicesoftrafficinformationbecausetheyaresodistributedandself-existenttoformmanytrafficinformationisola

7、tedislands．Gridcomputing,anewkindofinformationtechnique，canresolvesomeissuesin1TSswithwhichtraditionaltechniquescannotdealwell．Trafficinformation鲥dsareasortofsoftwaresystemsinwhichgridtechniquesareappliedtotrafficinformationservicestopromotethelevelandqua

8、lityoftrafficservices．Atrafficinformationgridcannotonlyheightentheavailablerateoftrafficresourcesandtheleveloftrafficinformationservices，butalsoprovideon·demandservicesoftrafficinformationformobileorIntemetusersanda