淺談物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通中的應(yīng)用

李東睿，楊 艷

（中移物聯(lián)網(wǎng)有限公司，重慶 401121）

1 引言

物聯(lián)網(wǎng)是萬物相連的網(wǎng)絡(luò)，它的基本構(gòu)成中的重要一環(huán)是網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)可以分為短距通信網(wǎng)絡(luò)和長距通信網(wǎng)絡(luò)，短距通信網(wǎng)絡(luò)主要是以ZigBee、藍(lán)牙、WiFi等技術(shù)為主，長距通信網(wǎng)絡(luò)主要是指的蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)，包括2/3/4G和未來的5G技術(shù)。交通行業(yè)的應(yīng)用具有移動(dòng)性、智能化、分布化的特點(diǎn)，近年來在交通行業(yè)的應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大，并且形成了智能交通管理、交通信息服務(wù)、車聯(lián)網(wǎng)等多個(gè)分支。智能交通作為一種新興產(chǎn)業(yè)，與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合是其發(fā)展的必然選擇，在未來的發(fā)展中，該行業(yè)將在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下獲得更大的應(yīng)用空間和市場價(jià)值。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通中功能的構(gòu)建

物聯(lián)網(wǎng)一般是指物物之間相互連接而成的網(wǎng)絡(luò)，其技術(shù)基本架構(gòu)遵循 云-管-端 的三層架構(gòu)體系，其中 云 是指各種應(yīng)用承載的云平臺(tái)或應(yīng)用平臺(tái)， 端 是指芯片、模組和終端設(shè)備，是通俗意義上的 物體 ，而 管 的含義是指通信管道，包括短距和長距通信技術(shù)，通過不同的通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)物物之間的信息傳輸。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)過程中，端能夠?qū)崿F(xiàn)對信息的實(shí)時(shí)采集， 管 以各種通信形式進(jìn)行信息傳輸，最終通過 云 的云平臺(tái)提供的計(jì)算能力對海量信息進(jìn)行批量處理，為各種業(yè)務(wù)需求提供云服務(wù)支持。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通中主要包括以下幾個(gè)方面。

2.1 公共交通監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要是對公共交通工具的運(yùn)行管理，包括公共汽車、出租車、網(wǎng)約車等。該系統(tǒng)是典型的 云-管-端 架構(gòu)，安裝在車輛上的是車載信息終端，通過GPS、基站定位等方式感知車輛的運(yùn)行速度、運(yùn)行位置等信息，為大眾提供出行參考，避免長時(shí)間等車不來的情況。在管側(cè)則是通過蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，將感知數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳和信息交換，在未來還會(huì)通過V2X車際網(wǎng)技術(shù)，使公共交通車輛成為城市道路上參與智能交通的重要一環(huán)，通過V2V技術(shù)，識(shí)別公共交通車輛各自的運(yùn)行信息，并進(jìn)行車與車信息交換，可以實(shí)現(xiàn)緊急剎車避免事故發(fā)生，公交車輛編隊(duì)行駛提升同行效率。在云側(cè)則是部署一套公共交通監(jiān)控管理平臺(tái)，該平臺(tái)的功能主要包括：第一，收集和發(fā)布交通路況信息；第二，便于查詢車輛位置信息；第三，對城市交通車輛進(jìn)行調(diào)度和分配管理；第四，對車速和車距進(jìn)行管理，減少車輛事故發(fā)生。

2.2 智能交通信息綜合管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要通過交通基礎(chǔ)設(shè)施的狀態(tài)進(jìn)行采集和對交通設(shè)施信息進(jìn)行監(jiān)控，再經(jīng)過車輛信息的收集和分析，以及交通基礎(chǔ)設(shè)施和車輛的短距通信和信息交換，交通綜合信息系統(tǒng)中采集的信息屬于車輛的原始記錄，主要包括行車路況的實(shí)時(shí)信息、基礎(chǔ)設(shè)施信息、車輛的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)信息等。通過這些信息實(shí)現(xiàn)了交通基礎(chǔ)設(shè)施與車輛協(xié)同的功能，可以實(shí)現(xiàn)虛擬紅綠燈減少等待時(shí)間，交通施工信息發(fā)布和避讓信息，及時(shí)的交通信息廣播等功能，十字路口人車碰撞提醒，ETC收費(fèi)管理，車輛信息讀取等，通過這些功能實(shí)現(xiàn)了智能交通管理，大大提高城市交通運(yùn)輸?shù)男?，對緩解擁堵，預(yù)防事故有很大的好處。與現(xiàn)階段的車聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)相比，交通綜合信息系統(tǒng)中融入了車際網(wǎng)（V2X）和5G技術(shù)，5G的傳輸速度可達(dá)毫秒級(jí)，能夠?qū)囕v的行車安全給予高度的保護(hù)，5G的峰值速度可以為10-20Gbit/s，連接數(shù)密度能夠達(dá)到100萬個(gè)/km2，充分滿足當(dāng)前車輛、人與交通設(shè)施之間的通信需求。

2.3 個(gè)人車載娛樂系統(tǒng)

車載娛樂系統(tǒng)是交通行業(yè)發(fā)展的重要方向之一，隨著汽車在中國的逐漸普及，擁有私家車的家庭越來越多?，F(xiàn)階段車載系統(tǒng)的功能也越來越強(qiáng)大，一般私家轎車的車載系統(tǒng)的主要功能有行車電腦、導(dǎo)航、藍(lán)牙電話、FM廣播、車載多媒體系統(tǒng)、應(yīng)急救援等。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來了車載系統(tǒng)的網(wǎng)聯(lián)化，車載終端可以接入4G網(wǎng)絡(luò)，未來還將接入5G網(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崿F(xiàn)在線導(dǎo)航、實(shí)時(shí)路況、網(wǎng)絡(luò)FM、在線音樂、在線視頻等網(wǎng)絡(luò)類的服務(wù)，使得車主獲得更加豐富的車載娛樂體驗(yàn)。

2.4 無人駕駛系統(tǒng)

無人駕駛系統(tǒng)是交通行業(yè)中最新的物聯(lián)網(wǎng)高新技術(shù)應(yīng)用，目前無人駕駛整體來看還不太成熟。國際汽車工程師學(xué)會(huì)（SAEInternational）于2014年發(fā)布了自動(dòng)駕駛的六級(jí)分類體系，從0～5級(jí)如表1所示：

表1 自動(dòng)駕駛的六級(jí)分類體系

目前大多數(shù)汽車都處于0-1級(jí)的水平，而現(xiàn)階段無人駕駛系統(tǒng)最大的瓶頸是受制于網(wǎng)絡(luò)。無人駕駛系統(tǒng)也需要云平臺(tái)提供強(qiáng)大的計(jì)算能力和存儲(chǔ)資源，因?yàn)樗枰臄?shù)據(jù)量非常大，對網(wǎng)絡(luò)的壓力也很高，不僅需要高速的帶寬支撐，更關(guān)鍵的是要低延時(shí)，因此現(xiàn)有的4G網(wǎng)絡(luò)是無法支撐無人駕駛的網(wǎng)絡(luò)要求的。這就需要更適配無人駕駛系統(tǒng)的下一代物聯(lián)網(wǎng)5G技術(shù)，車際網(wǎng)（V2X）技術(shù)來進(jìn)行支撐。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能交通中的應(yīng)用

3.1 在智能交通體系中的應(yīng)用

智能交通體系的建立能夠?qū)崿F(xiàn)對車輛的有序引導(dǎo)，對路徑進(jìn)行科學(xué)的規(guī)劃，并且還能夠通過虛擬交通燈對交通信號(hào)進(jìn)行智能控制，為各個(gè)路段進(jìn)行交通信息采集，加強(qiáng)車輛與交通基礎(chǔ)設(shè)施之間的聯(lián)系，通過智能交通平臺(tái)提供更好的交通信息化服務(wù)。在智能交通體系中采用的車際網(wǎng)（V2X）技術(shù)是蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，能夠?qū)Ξ?dāng)前網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)和頻譜進(jìn)行重復(fù)使用，運(yùn)營商不需要另行安裝路側(cè)設(shè)備和專用頻譜。LTE-V2X的應(yīng)用能夠?qū)⒔煌▽?shí)體之間存在的 共享傳感問題進(jìn)行良好的解決，使車載探測系統(tǒng)的視野范圍由數(shù)十米轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)百米以上，使車主能夠在特定的交通場景下進(jìn)行輔助駕駛。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還能夠?yàn)榻煌ü芾砣藛T提供信息化服務(wù)，通過交警的位置定位和車輛交通信息的協(xié)調(diào)配合，就近出警，快速處理定位和處理交通事故，提升交通管理效率。

表2 車際網(wǎng)（V2X）技術(shù)參數(shù)

3.2 在車聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在車輛中的應(yīng)用主要包括三個(gè)方面，第一，車際網(wǎng)V2X技術(shù)的應(yīng)用，車際網(wǎng)（V2X）通過實(shí)現(xiàn)車-車（V2V）、車-路（V2I）、車-網(wǎng)（V2N）、車-人（V2P），能夠?qū)崿F(xiàn)車與車之間、車與外界之間、車與行人之間的信息交換，使車輛運(yùn)行信息的采集變得更加高速，并且做到在任意環(huán)境下的動(dòng)態(tài)監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)了手動(dòng)駕駛與自動(dòng)駕駛的兼容。第二，在車輛內(nèi)部設(shè)置射頻電子裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)車輛動(dòng)態(tài)運(yùn)行于靜態(tài)身份信息的高度結(jié)合，為車輛管理工作的實(shí)施帶來極大的便利。第三，對行車路線進(jìn)行優(yōu)化，主要通過路線優(yōu)化子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，對車輛當(dāng)前位置進(jìn)行定位，然后將車輛目的的位置輸入進(jìn)去，這時(shí)在交通數(shù)據(jù)運(yùn)輸系統(tǒng)中將出現(xiàn)路網(wǎng)交通信息，在顯示屏中展示出車輛行駛前方的道路狀況圖，并且以箭頭的形式標(biāo)記出最佳路線，為出行者提供更加便利通常的路線，有效的減少交通擁堵等問題，使車主能夠高效率、低延誤的到達(dá)行車目的地。

4 結(jié)束語

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)與智能交通的緊密結(jié)合，將開啟智能交通科技化的新時(shí)代，通過V2X車際網(wǎng)和5G技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從交通基礎(chǔ)設(shè)施、各種車輛、網(wǎng)絡(luò)和云平臺(tái)的有機(jī)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了交通參與者的協(xié)同和調(diào)度，使得交通的管控力度和通行效率得到顯著提升。筆者認(rèn)為未來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將在智能交通、車聯(lián)網(wǎng)兩個(gè)方向發(fā)揮更大的作用，能夠有效降低能源的消耗、環(huán)境城市的環(huán)境污染問題，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益的共贏目標(biāo)。

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