智能运输系统的体系框架是对智能交通系统的整体有一个全面的描述,同时必须保证在进行系统集成时是可控的和无缝隙的。但是体系框架既不是一个简单的设计文档,也不是一个技术性的说明,更不是ITS本身的研究发展过程,除了对系统完整的描述之外,它还是一个贯穿于ITS标准研究制定过程的指导性框架,它提供了一个检查标准遗漏、重叠和不一致的依据。基于逻辑框架和物理框架的标准需求,是确定标准体系和制定具体标准的出发点,并为检验标准体系提供了工具。ITS体系框架的制定方法主要有两种,即结构化(面向过程)的方法(典型代表为:美国和欧洲的ITS智能交通体系框架)和面向对象的方法(典型代表为:日本和澳大利亚的ITS体系框架)。
结构化方法作为系统分析方法已经得到广发的发展和应用。结构化方法利用抽象模型的概念,按照系统内部信息传递、变换的关系,以数据为中心,依照子顶向下逐步求精的原则进行系统功能的分解与设计,最终找到并设计出满足用户需求的可实现的物理模型。面向过程的设计开发是一个线性过程,要求实现系统的业务管理规范,处理数据齐全。它把系统分解为过程,产生自顶向下、结构清晰的系统结构。面向过程的指导思想在ITS体系框架中的应用主要体现在ITS逻辑框架、物理框架的构建中。在ITS逻辑框架中的应用主要体现在对用户服务进行功能分析时,按照从上到下的顺序进行功能分解,符合人们对事物逻辑思考的过程。
由于ITS体系框架不是单个软件系统,而是涉及交通相关的多个系统,因此,ITS逻辑框架的开发具有不同于软件开发的特点。表现为在得到每项用户服务对应的辑功能及数据流表之后,需要各相似功能组合的过程,从而整理得出逻辑功能层次表,绘出各层次的数据流图,并给出相应的数据字典以描述逻辑功能和数据流。在功能分析的过程中,按照完成服务的流程给出各功能,包括系统与外界的信息交换、响应请求等边界功能。ITS物理框架构建主要是在上述ITS逻辑框架内容基础上,参考软件结构设计中的基本原理和启发式规则,结合交通系统实际状况,对逻辑功能进行模块化。由于ITS物理框架是对逻辑层次表和数据流图的元素进行转化而来的,因此它自然而然地继承了ITS逻辑框架中面向过程的思想,通过对逻辑数据流图的分解,得到具有层次关系的物理框架中的系统、子系统、系统模块及框架流等元素。结构化的方法的基本过程为:(1)明确用户和服务;(2)明确需求;(3)建立需求模型;(4)建立体系框架结构;
面向对象方法是在面向对象程序设计语言的基础上发展起来的,它与结构化方法不同,不是面向过程的。其实质是,并不是从功能上来考虑,而是从系统的组成上来进行建模,利用UML建模语言来描述系统模型。面向对象的基本原则是基于四个基本概念:抽象、包装、继承、多态。这对应了对象所具有的特性:抽象性、封装性、继承性、多态性。该方法同时考虑信息和功能,将功能与信息封装在对象内,并通过信息隐蔽(即封装原理),实现对象与外部的隔离;以用户信息为中心,并将用户信息按用户归类,实现的对象化。面向对象的信息有两个特征:
以对象化的信息为中心,信息是封装的。它把系统看作为对象的组合,功能模块能映射到数据库结构中,容易实现功能与数据结构的封装。主要使用对象模型图、数据词典、动态模型图、功能模型图等于ITS体系框架加以描述。面向对象方法的基本过程为:(1)确定对象(实体)群及其之间的关系;(2)确定对象的功能;(3)围绕数据形成关联视图。
结构化方法和面向对象方法二者之间没有本质上的优劣之分,只是有特点上的差异之别。结构化方法是从功能任务的角度对ITS各项服务进行分析,认为ITS由各功能共同作用完成;分析起来较为简单。当修改、新增服务时,需要按照框架开发步骤重新进行一遍操作,并要与已有内容相融合,更新需要涉及整个框架内容的更新。结构化方法在框架部分建模主要通过数据流图表现其逻辑功能及元素及其关系,比较简单。而面向对象的方法从ITS涉及的对象的角度分析,认为ITS系统可由对象及其间关系组成,比较符合人类认识世界的习惯。当修改、新增服务时,找出相关的对象类,对其中的内容进行修改,更新时针对相关的对象类更改相关的内容。面向对象的方法在逻辑框架部门建模时需要建立对像模型、动态模型、功能模型才可对逻辑功能元素描述清楚,逻辑建模相对复杂。由于结构化方法清晰简单,比较成熟,已形成一整套规范、标准,而且结构化方法采用面向过程的分析思路,比较符合人们的思维习惯,易于为常人所理解和接受,因此许多国家(包括中国)在开发ITS体系框架过程中选用了结构化方法。