ITS系统工程导论PDF电子书下载

第1篇 基础篇 1

第1章 系统的基本问题 2

系统的概念［1］［2］［3］ 2

系统的分类［2］［3］ 5

自然系统与人造系统 5

实体系统与概念系统 5

静态系统与动态系统 6

封闭系统与开放系统 6

小系统、大系统与巨系统［1］ 7

简单系统与复杂系统 7

开放复杂巨系统［1］ 7

巨系统 7

复杂巨系统 8

开放复杂巨系统 9

系统的分层［2］ 10

几个重要的概念简介 11

线性系统与非线性系统 11

系统动特性（或称为动态特性） 12

时不变系统与时变系统 13

稳定性 14

鲁棒性 15

不确定性 15

本章小结 18

第2章 系统工程的基本问题 19

系统工程的概念［4］［5］［6］ 19

系统工程与相关学科的关系 21

系统工程学的特征 22

系统工程的方法论 24

霍尔的“三维结构”［1］ 24

切克兰德的“调查学习”模式［1］ 26

硬系统方法和软系统方法［2］［10］ 27

从定性到定量的综合集成方法［1］ 31

系统工程的应用概述［1］［4］ 34

本章小结 34

第3章 交通系统的系统观 36

交通系统的基本要素分析［11］ 36

交通系统目标分析 37

交通系统的环境 39

交通系统的特点分析 40

交通系统的层次结构分析 41

按交通方式组成的交通系统结构 42

按覆盖范围划分的交通系统结构 42

按照交通方式服务对象划分的交通系统结构 42

按照功能关系分层的交通系统结构 43

交通系统调控层次结构 45

交通系统调控层次结构的重要性 45

交通系统调控层次结构图 45

对交通系统调控层次结构图的说明 46

应用交通系统调控层次结构的注意事项 50

本章小结 51

第4章 对ITS的认识和分析 53

ITS发展历程的回顾［14］［15］ 53

世界交通面临的共同问题 53

解决交通问题的出路在于“一体化”和“智能化”［16］ 54

关于ITS名称的来历 54

与ITS有关的前期基础工作［17］ 55

ITS初创期（1985～1993）的概况［17］ 56

ITS进入发展期后的主要进展 58

美国、欧洲、日本发展ITS战略的对比分析 61

对ITS内涵的探讨 63

对ITS争论的观点 63

ITS的通俗解释 64

ITS的内涵 64

ITS的主要属性和本质性内容 65

为什么ITS的核心是智能化？［19］［20］ 67

ITS名称明确地表明了智能化是其核心 67

从科技进步来理解ITS的核心是智能化［23］ 68

对智能化的通俗理解 71

交通系统的特点决定了它必须智能化 73

智能化的理论依据 74

ITS与一般交通系统的区别 74

ITS的发展现状分析 76

系统的发展阶段 76

技术成分 77

商品化 77

标准化 77

理论研究 77

关于一体化交通系统 78

从“Integrated”翻译谈起 78

什么是交通系统的一体化［24］ 78

交通系统智能化与一体化的关系 81

发展ITS是一项系统工程［26］［27］ 85

本章小结 85

第2篇 研究篇 87

第5章 系统工程定性分析方法概要 88

集体创造性思考法（头脑风暴法）［30］ 88

5W1H法［30］ 89

Synetics方法［31］ 89

矩阵表示法［31］ 90

水平思考法［30］ 91

K.J.法［1］ 92

NGT法［30］ 93

结构模型法［32］ 93

DEMATEL法［30］ 97

本章小结 103

第6章 系统建模问题 104

系统建模概述 104

为什么要建模 104

系统建模的原则 105

系统建模的过程［33］ 106

模型的分类 108

系统建模方法的分类 111

ITS的系统建模问题 112

物理问题和事理问题［1］ 112

ITS的系统建模问题的特点 113

关于人-机系统［35］［32］ 113

人-机的性能对比 113

人的功能 115

人的因素 117

本章小结 119

第7章 系统预测问题——交通流短时预测方法研究 121

一般预测问题及方法概述 121

预测在系统工程中的地位与作用 121

预测的类型［36］ 122

一般预测方法［37］ 122

预测的基础［36］ 123

预测的局限性［36］ 124

ITS中的预测问题 124

交通流短时预测问题概述 124

交通流短时预测的必要性 124

从控制角度看交通流预测［38］ 125

交通流短时预测的方法分类［39］ 126

数学符号定义 126

4种基本的线性预测模型［40］ 127

对线性预测模型的改进 128

Box-Cox法 128

ARIMA时间序列分析法［41］ 128

自适应权重联合模型［42］ 129

多因素联合模型 129

自适应权重系统的实时应用 129

模型的对比与讨论 130

卡尔曼（Kalman）滤波预测法 131

卡尔曼滤波原理模型［43］ 131

卡尔曼滤波算法 133

性能评价［44］ 134

讨论 134

非参数回归预测法［45］ 135

基本原理 135

算法 135

性能分析及讨论 136

KARIMA模型预测方法［46］ 137

基本原理 137

Kohonen神经网络 137

六角形Kohonen图与ARIMA模型的结合 139

讨论 139

状态空间重构预测方法［47］［48］ 140

基本原理 140

算法 140

应用结果 140

讨论 141

基于小波分析的预测方法 142

WDR原理［51］ 142

预测过程 142

对参数选取的讨论 144

示例 147

本章小结 148

第8章 系统优化方法 150

优化理论概述［54］［55］［56］ 150

基本概念 151

优化问题及其分类 152

优化算法及其分类 155

计算复杂性［58］ 157

问题复杂性分类［58］ 157

ITS中涉及的优化问题及其特点 158

遗传算法［59］［60］ 159

遗传算法的基本步骤［61］ 159

遗传算法的技术细节 160

遗传算法评述 164

遗传算法的改进［62］ 164

免疫遗传算法［63］［64］［58］ 165

免疫遗传算法流程 165

免疫算子 166

禁忌搜索算法［58］［65］［66］ 168

概述 168

禁忌搜索算法流程 172

禁忌搜索算法的参数 172

禁忌搜索算法评述 175

禁忌搜索算法的改进 175

模拟退火算法［67］［68］［58］ 176

模拟退火算法的基本思路 176

模拟退火算法的流程图 177

模拟退火算法主要参数的确定原则 178

模拟退火算法的评述 180

蚁群算法［69］ 181

蚁群算法的基本思路 181

蚁群算法的基本步骤［70］［71］ 181

蚁群算法的评述 184

混合型算法示例—GASA算法［58］［66］［74］ 184

GASA算法的出发点 184

GASA算法的结构特点 185

其他混合型算法综述［75］ 187

城市交通控制中的优化问题 187

城市交通控制问题概述［76］［77］［82］ 188

城市交通控制系统的被控对象 190

城市交通控制系统最优控制问题的提法［78］ 192

城市交通控制系统最优控制的目标函数 192

城市交通控制系统最优控制中的预测问题［79］ 193

城市交通控制系统最优控制的决策问题［80］ 194

城市交通控制系统最优控制问题的几何空间描述 194

解决城市交通控制系统中最优控制问题的途径［81］ 196

本章小结 197

第3篇 管理篇 199

第9章 系统开发问题 200

系统的生命周期［83］ 200

系统的工程设计方法论［83］ 201

“自下而上”（Bottom-Up）和“自上而下”（Top-Down）的方法 201

设计综合、分析与评价等的相互关系 201

系统方案设计［83］［84］ 202

方案设计阶段的工作内容 202

可行性分析 203

制定系统开发计划 203

系统功能分析 206

时间基线分析［84］ 209

系统功能分配［3］ 210

系统初步设计的要求 216

系统设计的评价［83］ 216

系统详细设计［83］ 216

详细设计的要求 216

子系统、部件和零件的设计 218

样机研制、试验和鉴定 218

本章小结 219

第10章 系统开发的风险分析 220

概述［30］［83］ 220

有关概念 221

风险与风险因子 221

风险的分类 222

等风险曲线 222

风险的辨识［84］ 223

风险的估计 224

技术风险的估计 224

进度风险的估计 226

费用风险的估计 229

风险的管理 231

控制和降低风险的技术 231

减小风险的途径 232

本章小结 238

第11章 系统可靠性设计与分析 239

概述 239

可靠性的度量［32］［83］ 239

故障率 239

可靠性函数 242

零部件的可靠性与系统可靠性的关系 243

有关的参数 245

系统生命周期中的可靠性［83］ 250

可靠性分析方法［30］［83］ 251

故障模式、影响和关键分析（FMECA） 251

故障树分析（FTA）［30］ 253

可靠性预测［30］ 256

人-机系统的可靠性［30］ 258

单个因素对人的可靠性影响 258

影响人的可靠性的因素分析 258

人的信息处理过程模型［83］ 259

人的出错率预测法 260

两个作业的可靠性模型 261

系统安全性 262

危险评价 262

危险的控制 264

本章小结 265

第12章 系统开发进度管理 267

概述 267

进度计划的制定［83］ 267

工作分解结构 268

利用工作分解结构编制计划进度的方法［84］ 270

利用工作分解结构编制计划进度的步骤 272

计划网络分析基础 272

网络图概念［56］ 273

绘制网络图的规则 274

关键路线法（CPM）［83］ 276

路线与关键路线 276

时间参数 277

时间参数的计算方法［85］ 281

网络计划的优化 283

计划评审技术（PERT）［30］ 287

图解评审法（GERT）［85］ 289

GERT网络的特征与符号 289

GERT的一般步骤 291

GERT的基本方法 292

本章小结 296

参考文献 297