張堂賢臺灣大學:土木工程學研究所林尚駿Lin, Shang-ChunShang-ChunLin2010-07-012018-07-092010-07-012018-07-092009U0001-1801200905301800http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/187912政府積極推動ITS發展下，目前已成功開發許多供民眾線上查詢之交通資訊系統-ATIS，然而用路人車行中因侷限於網路環境、天候不佳或受前方車輛阻擋等因素，導致無法接收部分標誌標線號誌或前方即時交通狀況之訊息，以致違規或錯失指示訊息而繞道而行，事態嚴重時將可能影響用路人本身及他人生命財產安全。因此如何提升用路人於車行中取得即時即地交通資訊儼然已成為ITS-ATIS發展重要課題。 回顧歐、美、日與國內道路基礎設施與車輛合作相關系統後，發現其發展智慧型運輸系統需建構於即時交通資料蒐集之基礎上，後端交通管理決策亦需前端供給詳實交通資料方可造就，因此為能高效率蒐集及發佈交通資訊，本研究提出之近場資訊系統有效涵蓋範圍便占極高之重要性，故針對近場資訊系統有效涵蓋範圍進行失誤率、電腦模擬、靜態與動態相關實驗，並推估傳輸有效距離模式及分析與驗證，以確保運作之可靠程度。研究結果指出近場資訊系統設備於重發機制下傳輸失誤率趨近於0%，藉由實驗推導出之有效涵蓋範圍模式，經檢驗後為高準確性之預測，可作為評估近場資訊系統因應現地狀況佈設之參考指標，並經ITS-ATIS Demo及與現今偵測器比較後可知，近場資訊系統確實可輔助用路人獲得即時即地交通資訊以利行車決策與有效降低社會成本。Nowadays our government has been advocating for ITS. Thus, ITS has been developed successfully for citizens to check traffic reports by on-line ATIS. However the road users have been restricted by the internet environment, bad weather, on-going traffic congestion and unexpected future traffic factors. Therefore, some traffic information like traffic signs, traffic markings, traffic signals or on-going real-time information can not be received completely when cars are moving on the road. These would mislead the road users to get incorrect information and make a detour, or even lead to more serious safety problems to the road users themselves. Thus, it is a vital matter of immediate urgency for ITS-ATIS to improve on real-time traffic information for road users. hrough the retrospect on cooperating related systems between national infrastructure and vehicle agencies in Europe, the State, Japan, and Taiwan, we can find out the development of intelligent transportation system needs to be built on collecting real-time traffic information. As making big decision, the traffic management of Near Field Information System needs to be integrated various traffic information perfectively from beginning to end and provide road users real conditions so that they could get prompt and clear traffic information, which view as high efficiently collecting and transmitting the traffic information. Therefore, the concept of effective coverage in Near Field Information System from this study has taken a high value. In particular, I went through with error tests, computer stimulation, dynamic and static conditions, and relevant experiments on effective coverage of Near Field Information System to deduce the accuracy data from polynomial which come from transmitting effective distance, analytic report , and several trails to ensure the reliability of operation. ccording to this research that indicates the error tests tended to be zero percentage through the resending device of Near Field Information System by the experiments which deduced the effective coverage polynomial. Eventually, this research has turned out as a prediction of high accuracy after several trails and also regarded as a benchmark to measure Near Field Information System in the local geologic conditions. In addition, through ITS-ATIS demo and compared Near Field Information System with current vehicle detectors, we can prove near field information will be able to help road users get the real-time traffic information and make decision when driving, and cut down the cost of the society effectively as well.目錄試委員會審定書 i謝 ii要 ivbstract v錄 vii目錄 x目錄 xiii一章 緒論 1.1 研究背景與動機 1.2 研究目的 2.3 研究範圍 3.4 研究架構與流程 3二章 相關知識與文獻回顧 6.1 近場交通資訊系統 6.1.1 日本－VICS與AHS 6.1.2 美國－VII、TransGuide與SmartWay 13.1.3 英國－VMS與JTMS 18.1.4 德國－dWiSta 19.1.5 歐洲－SAFESPOT 20.1.6 台灣－智慧型高速公路發展現況 23.2 無線通訊技術 29.2.1 DSRC技術 (Dedicated Short Range Communication) 29.2.2 IEEE 802.15.1 31.2.3 UWB 35.2.4 IEEE 802.15.4 36.2.5 RFID 41.3 綜合評析 44三章 近場資訊系統架構 47.1 系統架構 47.1.1 整體架構研擬 47.1.2 交通資訊蒐集暨發佈系統架構 48.1.3 資訊流架構 49.2 運作構想 51.2.1 系統運行說明 51.2.2 行車Web3.0個人資訊分享系統 52.3 通訊協定 54.3.1 通訊協定設計及實際運作 54.3.2 通訊協定封包 55.4 綜合探討 58四章 近場無線通訊設備實驗設計 61.1 失誤率測試 61.2 軟體模擬測試 62.3 靜態測試規劃 63.3.1 實驗設備 63.3.2 實驗流程及測試環境 63.3.3 靜態模擬測試結果 65.4 動態實驗設計 66.4.1 實驗設備 66.4.2 實驗地點及測試環境配置 68.4.3 傳輸效率測試 70.4.4 動態實驗假設及變數範圍 75.5 模式推導及分析方法 76.5.1 逐步迴歸分析法 76.5.2 MAPE(平均絕對值誤差率) 78五章 實驗數值與模式分析 79.1 實驗數值分析 79.2 逐步迴歸分析 80.2.1 逐步迴歸法分析 80.2.2 迴歸模式統計檢定 82.2.3 誤差項檢定 83.3 模式驗證 84.3.1 發送功率群組誤差相關分析 84.3.2 MAPE績效指標 88.4 ITS – ATIS Demo 90.4.1 設備配置及示範地點 90.4.2 ITS – ATIS Demo示範內容及其通訊協定 91.4.3 中心端整合介面 95.4.4 近場資訊系統結合交通管理預期效益 98六章 結論與建議 99.1 結論 99.2 建議 100考文獻 102錄A 104錄B 107錄C 107目錄1.1 研究流程圖 52.1 名古屋的行進間測重系統架構示意圖 102.2 大阪地區的特許車輛偵測系統架構示意圖 102.3 阪神快速道路的事故偵測系統架構示意圖 112.4 AHS系統架構示意圖 132.5 VII系統架構圖 142.6 DMS Sign showing Travel Time 162.7 田納西那什維爾地區CCTV與DMS配置圖 172.8 DMS提供旅行時間 182.9 前方延滯資訊 192.10 旅行時間資訊 192.11 德國dWiSta系統 202.12 車輛與車輛通訊合作示意圖 222.13 V2V和V2I通訊合作警示系統示意圖 222.14 我國交通控制系統架構 262.15 北宜公路CMS面板 272.16 國道3號CMS面板 272.17 廣播訊息傳播示意圖 272.18 RDS-TMC即時路況廣播機制流程 292.19 IEEE 802.15.1Master與Slave架構 322.20 IEEE 802.15.1Scatternet組成架構圖 322.21 IEEE 802.15.1通訊堆疊架構圖 332.22 一般IEEE 802.15.1封包格式 342.23 Enhanced rateIEEE 802.15.1封包格式 342.24 IEEE 802.15.4網路協定架構 372.25 IEEE 802.15.4網路拓樸,Star(左),Peer to Peer(右) 372.26 IEEE 802.15.4網路拓樸,Cluster 382.27 IEEE 802.15.4網路拓樸,Mesh 382.28 IEEE 802.15.4網路模型 382.29 各國頻段、傳輸速率和通道數配置 402.30 RFID系統架構圖 413.1 車與路及中心系統通訊示意圖 473.2 近場交通資訊蒐集發佈系統架構 483.3 車與路通訊示意圖 493.4 近場無線通訊設備資訊流示意圖 503.5 高速公路近場交通資訊蒐集暨發佈應用構想圖 523.6 車輛在緊急事件發生時的資料傳輸 533.7 近場資訊系統蒐集及發佈訊息架構 593.8 近場資訊系統有效涵蓋範圍示意圖 604.1 節點失誤率測試示意圖 614.2 軟體模擬視窗 624.3 靜態實驗設備架構圖 634.4 動態實驗環境配置示意圖 694.5 動態實驗測試道路 695.1 標準化殘差示意圖 835.2 累積機率觀察圖 845.3 各發送功率平均誤差百分比 845.4 各發送功率下傳輸有效距離之誤差相關圖 855.5 觀測值與預測值示意圖 895.6 ITS – ATIS Demo 設備配置 915.7 ITS – ATIS Demo 示範路線 915.8 中心整合測試介面－資料總覽 955.9 中心整合測試介面－車輛偵測器記錄 965.10 中心整合測試介面－各車行駛記錄 965.11 中心整合測試介面－交通流量資料 975.12 中心整合測試介面－旅行時間 97目錄2.1 VICS無線通訊方式與內容 72.2 VICS之顯示介面與層級 82.3 國道智慧型運輸系統各服務功能與交通控制系統需求表 232.4 5.9GHz DSRC與915MHz DSRC比較 302.5 各地區DSRC技術特性比較 302.6 IEEE 802.15.1等級、最大輸出功率與傳輸距離比較表 332.7 目前IEEE 802.15.1標準版本 352.8 IEEE 802.15.4、IEEE 802.11b和IEEE 802.15.1比較表 402.9 主動式與被動式電子標籤之比較 422.10 不同寫入程度電子標籤之比較 423.1 新增路側端信號柱訊息表 553.2 通訊協定封包碼框格式 553.3 SEQ碼應用 564.1 靜態實驗Packet Load Test路側端軟體測試界面 644.2 靜態實驗Packet Load Test車輛端軟體測試監控畫面 654.3 Packet Load Test - 靜態實驗測試表 664.4 動態測試設備示意圖 674.5 動態實驗Packet Load Test路側端軟體測試界面 704.6 動態實驗Packet Load Test車輛端軟體測試監控畫面 714.7 動態實驗Packet Load Test路側端發佈編碼(40 byte) 724.8 動態實驗Packet Load Test車載端回報編碼(40 byte) 734.9 動態實驗Packet Load Test路側端發佈編碼(85 byte) 734.10 動態實驗Packet Load Test車載端回報編碼(85 byte) 744.11 動態實驗相關變數 765.1 敘述統計表 795.2 變數之相關矩陣 815.3 選入/刪除的變數 825.4 判定係數表 825.5 T檢定與P value 835.6 各發送功率下速度誤差相關表 865.7 MAPE 評估標準 905.8 ITS – ATIS Demo示範及完整封包 925.9 近場資訊系統結合交通管理預期效益表 985453994 bytesapplication/pdfen-US智慧型運輸系統先進旅行者資訊系統短距無線通訊系統近場資訊系統即時交通資訊有效涵蓋範圍傳輸效率測試車輛偵測器ITSATISDSRCNear Field Information Systemreal-time transportation informationeffective coveragetransmit testvehicle detector[SDGs]SDG9thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/187912/1/ntu-98-R95521527-1.pdf