基于5.8G路徑識(shí)別系統(tǒng)的路網(wǎng)信息采集與應(yīng)用

張成 顏銀慧 劉詠平

摘? 要：在交通運(yùn)輸部加快ETC的全面覆蓋，實(shí)現(xiàn)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的大趨勢(shì)下，該文針對(duì)基于5.8 GHz多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)在高速公路中路網(wǎng)交通信息采集的技術(shù)應(yīng)用方案，介紹了采用基于DSRC的雙向通信技術(shù)的5.8 GHz多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)的原理，以及該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)實(shí)時(shí)交通信息采集等內(nèi)容。為交通出行信息服務(wù)、規(guī)劃決策、運(yùn)行管理領(lǐng)域開展交通大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：高速公路;5.8 GHz路徑識(shí)別;交通信息采集

中圖分類號(hào)：U491? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著2015年交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院ITS中心發(fā)布了《收費(fèi)公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)多義性路徑識(shí)別技術(shù)要求》，正式在全國(guó)范圍內(nèi)開展5.8 GHz多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)的推廣工作，以下簡(jiǎn)稱5.8 G路徑識(shí)別系統(tǒng)。在交通運(yùn)輸部加快高速公路電子不停車快捷收費(fèi)功能建設(shè)，全面覆蓋高速公路省界收費(fèi)站的推進(jìn)下，截至8月2日全國(guó)ETC用戶累計(jì)突破1億。與此同時(shí)5.8G路徑識(shí)別系統(tǒng)也將在全國(guó)聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)的大趨勢(shì)下得以普及。

基于5.8G路徑識(shí)別系統(tǒng)不僅可以滿足車輛路徑標(biāo)識(shí)需求，還可以進(jìn)一步加強(qiáng)高速公路網(wǎng)交通信息的采集能力。高速公路上基礎(chǔ)交通信息數(shù)據(jù)呈現(xiàn)多樣性、復(fù)雜性和地域性，數(shù)據(jù)質(zhì)量不高，各種信息采集裝置存在功能單一、信息交叉冗余，而且高速公路設(shè)施還存在建設(shè)重復(fù)、管理成本增加等缺點(diǎn)。由于5.8G路徑識(shí)別系統(tǒng)的全面普及，建設(shè)了大容量、分布式、實(shí)時(shí)綜合業(yè)務(wù)的平臺(tái)，提供了更完整、更全面的實(shí)時(shí)有效的高速公路交通流信息。通過5.8G路徑識(shí)別系統(tǒng)中的車輛信息，系統(tǒng)可以統(tǒng)計(jì)車輛通過2個(gè)標(biāo)識(shí)點(diǎn)之間的時(shí)間差，從而判斷車速車流量等信息，得到具體路段的實(shí)時(shí)路況，并發(fā)送到高速公路信息發(fā)布牌等實(shí)現(xiàn)車流控制及引導(dǎo)，提高高速公路的通行效率。

1 5.8GHz多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)

1.1 多義性路徑精確識(shí)別現(xiàn)狀

在高速公路建設(shè)路網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)不斷復(fù)雜化的情況下，采用模糊識(shí)別的方式來解決高速公路多義性路徑識(shí)別的問題，已經(jīng)適應(yīng)不了高速公路發(fā)展的需要，必須采用“精確識(shí)別”的方式不能滿足高速公路發(fā)展的要求?；?.8 GHz專用短程通信技術(shù)的路徑識(shí)別系統(tǒng)，能與高速公路ETC收費(fèi)系統(tǒng)兼容，在解決ETC車輛和MTC車輛的多義性路徑識(shí)別問題的同時(shí)，還可以基于5.8G路徑識(shí)別系統(tǒng)構(gòu)建全網(wǎng)高度協(xié)作的高速公路信息化服務(wù)系統(tǒng)。

1.2 5.8 G路徑識(shí)別系統(tǒng)介紹

多義性路徑精確識(shí)別系統(tǒng)是聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，主要由?。▍^(qū)、市）聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)結(jié)算管理中心系統(tǒng)、路段收費(fèi)中心系統(tǒng)、收費(fèi)站系統(tǒng)、收費(fèi)車道系統(tǒng)、5.8 GHz路側(cè)標(biāo)識(shí)站點(diǎn)系統(tǒng)（RSU）、ETC車載設(shè)備（包括OBU和用戶卡）、路徑標(biāo)識(shí)卡（CPC）等構(gòu)成，如圖1所示。

5.8G路徑識(shí)別系統(tǒng)的工作流程分為3個(gè)階段。1）駛?cè)肼肪W(wǎng)階段，進(jìn)入路網(wǎng)的車輛用戶分為2種情況，一種是ETC用戶從ETC車道正常不停車進(jìn)入路網(wǎng)。另外，一種是非ETC用戶（包括支付卡和現(xiàn)金用戶）從MTC車道需停車領(lǐng)取CPC卡進(jìn)入路網(wǎng)。2）路徑標(biāo)識(shí)階段，當(dāng)車輛行駛途中，途經(jīng)有安裝RSU設(shè)備的地方，RSU通過5.8 GHz專用短程通信技術(shù)將與該RSU相對(duì)應(yīng)的路徑信息寫入到OBU或CPC卡內(nèi)。3）駛離路網(wǎng)階段，駛離路網(wǎng)的車輛用戶分為2種情況，一種是ETC用戶從ETC車道正常不停車?yán)U費(fèi)駛離，也可以從MTC車道刷卡繳費(fèi)駛離。另外，一種是非ETC用戶只能通過MTC車道交回CPC卡后，通過非現(xiàn)金支付卡或現(xiàn)金進(jìn)行繳費(fèi)駛離路網(wǎng)。

工作流程示意圖，如圖2所示。

2 路網(wǎng)實(shí)時(shí)交通信息采集與應(yīng)用

由于采用了基于DSRC的雙向通信技術(shù)，5.8G多義性路徑識(shí)別系統(tǒng)除了能完成路徑信息記錄外，還具備多種交通信息采集及管理功能。

2.1 車流量調(diào)查

汽車在高速公路行駛途中，由車輛的OBU或CPC上報(bào)信標(biāo)基站，即可由信標(biāo)基站統(tǒng)計(jì)單位時(shí)間內(nèi)的車流量，并且通過通信網(wǎng)絡(luò)上傳到數(shù)據(jù)中心，進(jìn)而應(yīng)用在高速公路出行服務(wù)系統(tǒng)。車輛流調(diào)查示意圖，如圖3所示。

2.2 識(shí)別倒卡車輛

在高速公路出口，系統(tǒng)通過OBU或CPC卡內(nèi)的標(biāo)識(shí)站信息，計(jì)算出OBU或者CPC卡的實(shí)際路徑?？紤]到CPC卡可以與車輛分離使用，持有CPC卡的用戶，存在倒卡使用的可能性。若CPC卡反復(fù)經(jīng)過同一個(gè)信標(biāo)站點(diǎn)，該信標(biāo)基站將會(huì)將該CPC卡的相關(guān)信息上傳至后臺(tái)管理中心，為高速公路網(wǎng)循環(huán)換卡嫌疑車輛的稽查提供了數(shù)據(jù)支撐。倒卡車輛識(shí)別示意圖，如圖4所示。

2.3 車輛測(cè)速

當(dāng)攜帶有OBU或CPC卡的車輛途經(jīng)高速公路的2個(gè)RSIU時(shí)，經(jīng)雙向通信分別得出時(shí)間t1、t2的信息，根據(jù)2個(gè)RSIU的距離L，通過公式L/（t2-t1）的計(jì)算，即可得出車輛在2個(gè)RSIU之間路網(wǎng)內(nèi)行駛平均速度。車輛測(cè)速示意圖，如圖5所示。

2.4 車輛闖關(guān)取證

在高速公路出口外布設(shè)5.8G基站RSIU，當(dāng)闖關(guān)車輛途經(jīng)信標(biāo)基站時(shí)，RSIU就可以讀取OBU或CPC內(nèi)車輛信息，包括車牌、車型等，作為稽查的參考依據(jù)。車輛闖關(guān)示意圖，如圖6所示。

以上內(nèi)容闡述了基于5.8G路徑的識(shí)別系統(tǒng)，通過5.8G路側(cè)標(biāo)識(shí)點(diǎn)RSIU，根據(jù)不同場(chǎng)景對(duì)途經(jīng)攜帶OBU或CPC卡的車輛進(jìn)行車輛信息的讀取、寫入，可以實(shí)現(xiàn)車流量調(diào)查、識(shí)別倒卡車輛、車輛測(cè)速、車輛闖關(guān)取證等工作。另外，5.8 GHz路側(cè)標(biāo)識(shí)點(diǎn)RSIU設(shè)備可以同眾多信息采集設(shè)備聯(lián)通，獲取路網(wǎng)實(shí)時(shí)交通信息，采集設(shè)備包括但不限于地感線圈、車牌識(shí)別攝像頭、激光車型檢測(cè)器等，所以5.8G路徑識(shí)別系統(tǒng)為高速公路、城市公路等運(yùn)營(yíng)管理、安全管理、養(yǎng)護(hù)管理以及“互聯(lián)網(wǎng)+”的車輛出行信息服務(wù)，提供強(qiáng)有力的、全面覆蓋的交通大數(shù)據(jù)支持。

3 結(jié)論

綜上所述，在ETC全面覆蓋的大背景下，5.8G路徑識(shí)別系統(tǒng)將會(huì)在全國(guó)范圍內(nèi)廣泛使用，充分發(fā)揮該系統(tǒng)在路網(wǎng)實(shí)時(shí)交通信息采集的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，將進(jìn)一步加強(qiáng)高速公路網(wǎng)的交通信息的采集能力。充分利用交通運(yùn)輸路網(wǎng)實(shí)時(shí)交通信息數(shù)據(jù)，開展交通運(yùn)輸運(yùn)行狀態(tài)預(yù)測(cè)、趨勢(shì)分析，及時(shí)向社會(huì)發(fā)布運(yùn)行狀態(tài)，不僅能夠增強(qiáng)交通運(yùn)輸運(yùn)行管理的預(yù)見性、主動(dòng)性和高效性，還能為交通出行信息服務(wù)、運(yùn)行管理等領(lǐng)域開展交通大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。

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