淺談智能道路系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)

黃建梅 朱靜

(南京城市智能交通有限公司,江蘇南京 110000)

淺談智能道路系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)

黃建梅 朱靜

(南京城市智能交通有限公司,江蘇南京 110000)

本文通過(guò)對(duì)智能道路系統(tǒng)的概念以及系統(tǒng)框架體系的描述,淺析智能道路系統(tǒng)五大關(guān)鍵技術(shù),并分析了智能道路系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì),旨在闡述在我國(guó)引進(jìn)、開(kāi)發(fā)車(chē)路協(xié)同智能道路技術(shù)時(shí),應(yīng)該適應(yīng)我國(guó)城市的特定交通需求,同時(shí)對(duì)于系統(tǒng)的兼容性和互聯(lián)性要求應(yīng)該引起足夠的重視,以使我國(guó)的智能道路體系能夠迅速良好地與世界智能交通體系接軌。

智能道路系統(tǒng) 體系框架 關(guān)鍵技術(shù)

1 智能道路系統(tǒng)概述

智能道路系統(tǒng)(IRS)是以現(xiàn)代先進(jìn)的信息與通信技術(shù)(ICT)為核心所共同組成的用戶、道路、車(chē)輛三者的綜合體，是為包括駕駛員、車(chē)輛以及行人在內(nèi)的各種ITS用戶提供多媒體信息交換服務(wù)的平臺(tái)。IRS是在比較完善的道路交通基礎(chǔ)設(shè)施之上，將信息處理技術(shù)、定位導(dǎo)航技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、電子傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、圖像處理與計(jì)算機(jī)視覺(jué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、人工智能技術(shù)以及系統(tǒng)綜合技術(shù)等有效地集成并運(yùn)用于整個(gè)地面道路交通運(yùn)輸管理體系，實(shí)現(xiàn)人、車(chē)、路三者之間的信息共享、協(xié)同與交互，從而建立一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確、高效的綜合交通運(yùn)輸管理與服務(wù)系統(tǒng)。具體來(lái)說(shuō)，IRS由嵌入道路系統(tǒng)的車(chē)路間通信系統(tǒng)、各種傳感器網(wǎng)絡(luò)、有線／無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)以及集成和應(yīng)用上述硬件于ITS服務(wù)的框架組成。該框架是一個(gè)開(kāi)放式平臺(tái)，由一系列支持免費(fèi)和共用信息的標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議組成。

2 智能道路系統(tǒng)體系框架

智能道路系統(tǒng)(IRS)是各種功能、技術(shù)和信息的集成，其中通信需求無(wú)所不在，數(shù)據(jù)的獲取途徑和處理方法多種多樣，產(chǎn)品和服務(wù)功能的開(kāi)發(fā)具有階段性，所有這些都要求有一個(gè)統(tǒng)一的體系架構(gòu)來(lái)賴以建立高效、靈活而又經(jīng)濟(jì)的IRS，并通過(guò)確定各子系統(tǒng)、各子系統(tǒng)功能以及各子系統(tǒng)之間的關(guān)系來(lái)向設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)人員提供所需要的基本指導(dǎo)。

IRS主要由系統(tǒng)終端設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、交通信息中心三部分組成，分別承載于道路信息感知采集層、分析融合處理層和綜合服務(wù)層。

2.1 道路信息感知采集層

該層由車(chē)載智能終端以及路側(cè)單元兩大部分組成，包括基于電荷耦合裝置(CCD)視頻數(shù)據(jù)的道路邊界、車(chē)道標(biāo)識(shí)、交通標(biāo)志等幾何數(shù)據(jù)；基于激光雷達(dá)(LIDAR)波頻數(shù)據(jù)的多運(yùn)動(dòng)目標(biāo)、道路基礎(chǔ)設(shè)施以及障礙物等動(dòng)態(tài)道路環(huán)境狀況空間信息；基于衛(wèi)星定位，航位推算，地圖匹配(GPS/DR/MM)高精度組合定位系統(tǒng)的車(chē)輛行駛狀態(tài)信息；基于2．5G/3G模塊的車(chē)輛與智能道路系統(tǒng)信息中心之間的通信以及基于專用短程通信，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(DSRC/WSN)單元的車(chē)輛與道路基礎(chǔ)設(shè)施、車(chē)輛與車(chē)輛之間的通信等。

2.2 道路信息分析處理層

該層包括儲(chǔ)存有時(shí)空數(shù)據(jù)及其特征屬性的大型對(duì)象關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)以及道路幾何數(shù)據(jù)框架模型與時(shí)空索引、分布式交通信息等，也包括基于車(chē)載傳感器級(jí)的道路環(huán)境狀況信息的有效性分析與數(shù)據(jù)層融合、基于特征級(jí)道路環(huán)境狀況信息的融合處理、基于浮動(dòng)車(chē)技術(shù)的數(shù)據(jù)挖掘理論與方法以及基于自組織理論的道路交通信息的知識(shí)發(fā)現(xiàn)與動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)等。

3 智能道路系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

智能道路系統(tǒng)(IRS)是一個(gè)復(fù)雜巨系統(tǒng)，它是將先進(jìn)的信息處理技術(shù)、定位導(dǎo)航技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)、多源傳感技術(shù)、機(jī)器視覺(jué)技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等進(jìn)行有效地集成，其研究與發(fā)展將直接受益于以下這些最新技術(shù)的發(fā)展和更新。

3.1 智能車(chē)載信息終端技術(shù)

智能車(chē)載信息終端及其系統(tǒng)服務(wù)平臺(tái)主要服務(wù)于各類車(chē)輛用戶，它將融合多種傳感器集成、無(wú)線／射頻通信、定位導(dǎo)航、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)以及多媒體技術(shù)，為駕乘人員提供基于地理位置的車(chē)輛導(dǎo)航、安全駕駛、交通信息、移動(dòng)辦公和商務(wù)娛樂(lè)等綜合服務(wù)。智能車(chē)載信息終端多以嵌入式系統(tǒng)為核心，面向車(chē)載應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)軟硬件可裁減，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合言能有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。通過(guò)集成GPS、CCD、LIDAR、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)、自動(dòng)控制、高精度測(cè)微、無(wú)損檢測(cè)等多種傳感技術(shù)，并在其上整合監(jiān)控、導(dǎo)航、傳感、通信以及控制單元。對(duì)于智能車(chē)載信息終端的研究與發(fā)展，在硬件上國(guó)內(nèi)外仍以性能極高的32位甚至64位嵌入式處理器為主流技術(shù)，在對(duì)海量離散時(shí)間信號(hào)要求快速處理的場(chǎng)合使用嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)作為協(xié)處理器，其功能仍在不斷的發(fā)展和完善；同時(shí)，硬件的開(kāi)放式、一體化設(shè)計(jì)也是今后車(chē)載式智能移動(dòng)信息終端發(fā)展的主流方向。

3.2 道路環(huán)境狀況信息智能感知與實(shí)時(shí)采集技術(shù)

道路環(huán)境狀況信息的智能感知與實(shí)時(shí)采集是一項(xiàng)基本工作，也是基于多傳感器機(jī)器感知的車(chē)路協(xié)同系統(tǒng)車(chē)輛輔助安全駕駛的核心問(wèn)題，其中，最受重視的是道路跟蹤、障礙物檢測(cè)以及高精度組合定位等，涉及的主要技術(shù)包括：超聲波、紅外線、微波雷達(dá)、激光雷達(dá)、視頻處理技術(shù)、全球定位系統(tǒng)等。超聲波傳感器是利用反射回波原理制成的，其缺點(diǎn)是檢測(cè)范圍呈錐形，受車(chē)形、車(chē)高的影響，檢測(cè)精度較差，特別是在車(chē)流嚴(yán)重?fù)頂D情況下，而且檢測(cè)精度還受大風(fēng)、暴雨的影響。

3.3 智能道路系統(tǒng)(IRS)通信技術(shù)

智能道路系統(tǒng)旨在充分利用先進(jìn)的信息與通信技術(shù)，加快道路交通安全系統(tǒng)的研發(fā)與集成應(yīng)用，為道路交通提供全面的安全解決方案的同時(shí)，除自主式智能車(chē)載信息終端裝置外，還必須考慮車(chē)路協(xié)調(diào)合作方式，即通過(guò)車(chē)路、車(chē)車(chē)以及路路通信技術(shù)實(shí)時(shí)獲取當(dāng)前道路環(huán)境信息，從而更有效地評(píng)估潛在危險(xiǎn)并優(yōu)化智能車(chē)載信息終端的功能。

4 結(jié)語(yǔ)

雖然ITS在我國(guó)的實(shí)施起步較晚，但是隨著我國(guó)改革開(kāi)放的不斷深入，國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，城市建設(shè)和跨省運(yùn)輸?shù)难杆侔l(fā)展，隨之而來(lái)的是交通流量的迅速增加，交通擁堵、交通事故、空氣污染等現(xiàn)象相應(yīng)產(chǎn)生并呈現(xiàn)惡化趨勢(shì)，推行車(chē)路協(xié)同智能道路已經(jīng)十分迫切。需要著重考慮的是，在我國(guó)引進(jìn)、開(kāi)發(fā)車(chē)路協(xié)同智能道路技術(shù)時(shí)，應(yīng)該適應(yīng)我國(guó)城市的特定交通需求，同時(shí)對(duì)于系統(tǒng)的兼容性和互聯(lián)性要求應(yīng)該引起足夠的重視，以使我國(guó)的智能道路體系能夠迅速良好地與世界智能交通體系接軌。

[1]朱曉宇,楊曉光.智能道路運(yùn)輸管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題的研究[J].中外管理導(dǎo)報(bào),2002(12).

[2]朱虹.日本智能道路交通系統(tǒng)的研究[J].市政工程國(guó)外動(dòng)態(tài),2002(2).

[3]熊煒,李清泉,李宇光.智能道路系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].中國(guó)公共安全智能交通版,2007(2).