CORBA技術在動態(tài)交通分配系統(tǒng)中的應用

摘要：介紹了一個在分布式計算環(huán)境下可以實時運行的動態(tài)交通分配系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于CORBA技術，可進行動態(tài)起迄點出行分布矩陣的估計和預測，還可以進行系統(tǒng)一致性控制。

隨著經(jīng)濟發(fā)展，交通擁擠、道路阻塞、交通事故和交通污染等問題越來越嚴重地困擾著世界各國的城市。應運而生的智能交通系統(tǒng)ＩＴＳ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ）通過使用先進的計算機技術、電子技術和通信技術以提高現(xiàn)有交通系統(tǒng)的效率，給人類帶來了新的希望。根據(jù)美國智能交通協(xié)會ＩＴＳ ＡＭＥＲＩＣＡ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ）的定義，ＩＴＳ的兩個基本組成部分是先進交通信息系統(tǒng)ＡＴＩＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｒａｖｅｌｅｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ）和先進交通管理系統(tǒng)ＡＴＭＳ（Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｒａｆｆｉｃ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍｓ）。ＡＴＩＳ使用視覺和聽覺設備搜集相關交通信息，然后分析、傳遞和提供信息，從而在起點到終點的旅行過程中，向出行者提供實時幫助，使整個旅行過程舒適、方便、高效；ＡＴＭＳ將車輛作為管理系統(tǒng)的一部分，利用它感知并預測未來交通擁擠堵塞，并且給出交通管理最佳策略。

保證ＩＴＳ（尤其是ＡＴＭＳ）運行的核心方法是動態(tài)交通分配ＤＴＡ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｔｒａｆｆｉｃ Ａｓｓｉｇｎｍｅｎｔ）。所謂動態(tài)交通分配，就是將實時交通流量在路網(wǎng)各路段上進行合理分配，為旅行者提供出發(fā)時間與方式選擇，為車輛提供道路誘導系統(tǒng)，引導車輛行駛在最佳線路上，并提供誘導系統(tǒng)與交通控制系統(tǒng)的相互聯(lián)系。

美國德克薩斯州奧斯汀大學于２００１年開發(fā)出了一套實時ＤＴＡ系統(tǒng)——ＤＹＮＡＳＭＡＲＴ－Ｘ。本文基于其研究成果，提出了一個ＣＯＲＢＡ分布式實時ＤＴＡ系統(tǒng)的框架。

１ ＣＯＲＢＡ技術

從１９８９年成立起?熏對象管理組織ＯＭＧ（Ｏｂｊｅｃｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）一直致力于使用面向?qū)ο蠹夹g，使基于對象的軟件在分布異構(gòu)環(huán)境中可重用、可移植、可互操作。公共對象請求代理體系結(jié)構(gòu)ＣＯＲＢＡ（Ｃｏｍｍｏｎ Ｏｂｊｅｃｔ Ｒｅｑｕｅｓｔ Ｂｒｏｋｅｒ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ）即是由ＯＭＧ提出的應用軟件體系結(jié)構(gòu)和對象技術規(guī)范。其核心是一套標準的語言、接口和協(xié)議，以支持異構(gòu)分布應用程序間的互操作性及獨立于平臺和編程語言的對象重用。

ＣＯＲＢＡ技術是一個重大革新，它解決了系統(tǒng)集成中兩大著名問題：（１）開發(fā)客戶機／服務器應用的困難；（２）快速集成新老系統(tǒng)的問題。它被認為是新出現(xiàn)的分布式對象管理ＤＯＭ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｏｂｊｅｃｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）技術的規(guī)范。ＤＯＭ技術在基本的分布式計算服務上提供了一個更高層次的面向?qū)ο蠼涌�。最高層次的�?guī)范叫做對象管理體系結(jié)構(gòu)ＯＭＡ（Ｏｂｊｅｃｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ），見圖１。其中，ＯＲＢ的作用是對其他部件間的請求進行傳遞；ＣＯＲＢＡ服務提供了一些基本的系統(tǒng)服務，如命名、持久性和事件通知等；ＣＯＲＢＡ設施包括用戶界面、信息管理等設施；ＣＯＲＢＡ域?qū)�應于特定的應用域，如財政、制造和遠程通信技術等。

集成應用對象的關鍵是使用接口定義語言ＩＤＬ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｌａｎｇｕａｇｅ）定義的標準規(guī)范。一旦所有應用和數(shù)據(jù)有了一個與ＩＤＬ兼容的接口，通信就會獨立于物理位置、平臺類型、網(wǎng)絡協(xié)議和程序語言。一個使用ＣＯＲＢＡ創(chuàng)建的信息系統(tǒng)仲裁這些軟件對象間的控制和信息流。

廣泛使用的ＣＯＲＢＡ２．０ ＯＲＢ是在對象間建立客戶機／服務器關系的中間件。使用一個ＯＲＢ，一個客戶機對象可以透明地調(diào)用一個服務器對象的一個方法，這個服務器對象可以在同一臺機器上，也可以在一個網(wǎng)絡上。ＯＲＢ截聽調(diào)用請求，并負責找到一個對象，執(zhí)行這個請求，傳遞參數(shù)，調(diào)用方法并返回結(jié)果。此客戶機不需要知道對象的位置、編程語言、操作系統(tǒng)或其他任何不屬于對象接口的方面。注意到客戶機／服務器作用只是協(xié)調(diào)兩個對象之間的相互作用非常重要。

２ 動態(tài)交通分配

ＤＴＡ系統(tǒng)是一個復雜的系統(tǒng)，在保證對交通系統(tǒng)中周期性和非周期性的事件進行實時響應的同時，還需要對數(shù)以萬計的路段、控制器和車輛的歷史、當前及預測數(shù)據(jù)進行管理。ＤＴＡ系統(tǒng)的實時運行要求系統(tǒng)同時滿足兩個條件：（１）系統(tǒng)響應避免系統(tǒng)故障；（２）系統(tǒng)響應及時，如果不能及時響應，系統(tǒng)也不致停止運行。計算環(huán)境和軟件工具是保證一個復雜系統(tǒng)實時響應的兩個主要因素。

２．１ 實時運行機制

為了滿足實時運行的要求，需要一個機制，使ＤＴＡ系統(tǒng)實時接收測量值，并啟動相應的算法單元，傳遞結(jié)果到相應的外部設備。圖２給出了這種實時運行機制。在當前運行時段Ｔｉ的起點，ＤＴＡ系統(tǒng)接收并評價剛剛過去的運行時段Ｔｉ－１的測量值�；�于這些測量值，整個系統(tǒng)及其中的算法單元在當前時段響應和作用。每個算法單元和整個集成系統(tǒng)在邏輯內(nèi)部和功能設計上均使用上述機制，從而通過運行時段的一致定義，即可方便地增減算法步驟和功能，大大提高了靈活性。

２．２ 實時ＤＴＡ框架

實時ＤＴＡ系統(tǒng)由以下功能單元組成：（１）一致性檢查；（２）一致性更新；（３）Ｏ－Ｄ估計（Ｏ即Ｏｒｉｇｉｎ，Ｄ即Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ，Ｏ－Ｄ估計即起迄點出行分布矩陣估計）；（４）Ｏ－Ｄ預測；（５）狀態(tài)估計；（６）狀態(tài)預測；（７）交通分配；（８）用戶界面；（９）數(shù)據(jù)庫：（１０）管理。這些功能單元之間相互作用并與ＡＴＭＳ數(shù)據(jù)庫相互作用。其中（１）負責檢查真實系統(tǒng)和ＤＴＡ仿真器與（３）之間的一致性，主要是比較預測的狀態(tài)變量和實際的狀態(tài)變量，一旦超過事先規(guī)定的閾值，即向（２）報告；（２）基于（１）的報告更新ＤＴＡ仿真器和（４）；（３）基于監(jiān)視系統(tǒng)的實時測量值和歷史Ｏ－Ｄ數(shù)據(jù)，估計當前道路網(wǎng)絡的起迄點出行矩

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