車路協(xié)同在智慧高速領(lǐng)域的應(yīng)用探索

文/褚宏靖、楊揚(yáng)

1 前言

隨著城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展，現(xiàn)今城市建設(shè)的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，交通運(yùn)輸業(yè)作為基礎(chǔ)性行業(yè)也受到了社會(huì)大眾的普遍性重視，相關(guān)部門為了順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，在實(shí)際的建設(shè)過程中開始落實(shí)“智慧高速”“智慧交通”的要求，以支持自動(dòng)駕駛、提供高效的管理和服務(wù)為目標(biāo)，其主要是依托各類先進(jìn)性技術(shù)為手段，通過自動(dòng)駕駛、車路協(xié)同等技術(shù)來開展工程建設(shè)，這樣不僅可以滿足高級(jí)自動(dòng)駕駛車輛的測試需求，同時(shí)還可以在一定程度上提高高速公路管理和服務(wù)水平，對(duì)交通運(yùn)輸行業(yè)的未來發(fā)展有著很大的促進(jìn)作用[1]。

2 車路協(xié)同與智慧高速相融合

在我國科學(xué)技術(shù)水平快速發(fā)展的背景下，交通運(yùn)輸行業(yè)也出現(xiàn)了較大的變化，其中最為主要的變化即各項(xiàng)先進(jìn)性技術(shù)的運(yùn)用，這使得高速公路的發(fā)展步入到一個(gè)新的階段，即智慧高速時(shí)代。其主要是得益于車路協(xié)同技術(shù)的應(yīng)用，這一項(xiàng)技術(shù)綜合了新一代的大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)了車車交互、車路交互納入整體的構(gòu)想，同時(shí)也致力于實(shí)現(xiàn)交通安全、節(jié)能減排的目標(biāo)。但相關(guān)部門要實(shí)現(xiàn)車路協(xié)同與智慧高速的融合，就需要在實(shí)際的建設(shè)過程中對(duì)車路協(xié)同技術(shù)的發(fā)展有充分的了解，結(jié)合實(shí)際高效應(yīng)用相關(guān)技術(shù)，為人們提供便捷的出行服務(wù)。實(shí)際上，車路協(xié)同是一個(gè)覆蓋面廣的技術(shù)方向，它可以提供一般車載信息服務(wù)以及一些常見的交通運(yùn)營管理系統(tǒng)，如實(shí)現(xiàn)了車車信息交互、車路信息交互的輔助安全駕駛系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車輛編隊(duì)自動(dòng)運(yùn)行的交通系統(tǒng)、有路側(cè)信息支撐的自動(dòng)駕駛，這些復(fù)雜性的功能不僅可以提升高速公路整體服務(wù)水平，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸行業(yè)的未來發(fā)展目標(biāo)，這對(duì)其可持續(xù)性發(fā)展有著很大的促進(jìn)作用[2]。

3 車路協(xié)同智慧高速系統(tǒng)整體思路與內(nèi)容

3.1 一個(gè)平臺(tái)

為了進(jìn)一步促進(jìn)車路協(xié)同技術(shù)與智慧高速的融合，相關(guān)部門要重視對(duì)車路協(xié)同智慧高速系統(tǒng)的分析，掌握其整體思路與內(nèi)容，在后續(xù)的運(yùn)用過程中發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢。實(shí)際上，車路協(xié)同智慧高速系統(tǒng)整體思路與內(nèi)容可以總結(jié)為一個(gè)平臺(tái)，即業(yè)務(wù)應(yīng)用與大數(shù)據(jù)分析云控平臺(tái)，通過該平臺(tái)可以對(duì)道路、救援、路政等各方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合，同時(shí)還可以分析與研判這些數(shù)據(jù)，為后續(xù)高速公路的運(yùn)行提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，進(jìn)而支持智慧高速的發(fā)展，為其提供數(shù)字可視化、應(yīng)急指揮、大數(shù)據(jù)分析等服務(wù)，最終實(shí)現(xiàn)智慧高速全面發(fā)展。

3.2 兩套支撐體系

在車路協(xié)同智慧高速系統(tǒng)中，其整體思路和內(nèi)容還可以總結(jié)為兩套支撐體系，它主要是指互聯(lián)感知體系和應(yīng)用支撐體系，這兩套支撐體系在實(shí)際的智慧高速系統(tǒng)中發(fā)揮了極大的作用。其中，互聯(lián)感知體系主要是對(duì)智慧高速系統(tǒng)中的所有元素進(jìn)行監(jiān)控，其包括了道路、設(shè)備、電力等基礎(chǔ)設(shè)施，互聯(lián)感知體系對(duì)交通運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控可以為高速公路后續(xù)的運(yùn)用提供全面的監(jiān)控和維護(hù)，這保證了其運(yùn)行的安全性，同時(shí)它所監(jiān)控的方式也依靠了一系列互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，因此具有較高的精準(zhǔn)性。而應(yīng)用支撐體系則主要是通過與交通行業(yè)已有地理信息系統(tǒng)的融合來提供服務(wù)，它可以與車路協(xié)同基礎(chǔ)設(shè)施相結(jié)合，進(jìn)而為營運(yùn)車輛車道級(jí)的定位監(jiān)控、隧道等監(jiān)測提供支撐，保證車輛行駛的安全，同時(shí)也可以為智慧高速的發(fā)展提供技術(shù)保障[3]。

3.3 三類服務(wù)

在車路協(xié)同智慧高速系統(tǒng)中，整體思路和內(nèi)容還涉及三類服務(wù)，這主要是指運(yùn)營管理類服務(wù)、公眾出行類服務(wù)以及車輛測試類服務(wù)。其中，運(yùn)營管理類服務(wù)主要是指車輛協(xié)同路側(cè)單元所獲取區(qū)域內(nèi)所有車輛的運(yùn)行信息后對(duì)各車道車輛生成行駛策略，后續(xù)通過車路交互來下達(dá)行駛指令，確保車路按照道路引導(dǎo)策略來行駛，進(jìn)而規(guī)避行駛過程中的一系列風(fēng)險(xiǎn)問題。而公眾出行類服務(wù)則主要是通過V2X 技術(shù)、手機(jī)App 等方式來將智慧高速系統(tǒng)所采集的信息告知給車輛駕乘人員，為駕乘人員提供隧道、急彎、事故易發(fā)路段等提醒信息，這可以為駕乘人員的駕駛提供幫助，進(jìn)而確保駕駛?cè)藛T安全行駛車輛。車輛測試服務(wù)主要是在指高速公路上側(cè)重于綜合類的場景測試，例如ADAS 功能測試、V2X 車路協(xié)同自動(dòng)駕駛測試等，通過測試獲得準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，進(jìn)而為后續(xù)的工作奠定良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[4]。

4 車路協(xié)同智慧高速的整體架構(gòu)

4.1 外場感知設(shè)備

車路協(xié)同技術(shù)在智慧高速中的應(yīng)用有助于提升智慧高速系統(tǒng)整體水平，相關(guān)部門要實(shí)現(xiàn)車路協(xié)同技術(shù)作用的最大化發(fā)揮，就需要對(duì)車路協(xié)同技術(shù)在智慧高速中的實(shí)際應(yīng)用有一個(gè)全面性了解，掌握其整體架構(gòu)，以此才可以在后續(xù)的應(yīng)用過程中掌握其技術(shù)要點(diǎn)，發(fā)揮出其技術(shù)價(jià)值。實(shí)際上，車路協(xié)同智慧高速的整體架構(gòu)中設(shè)計(jì)到外場感知設(shè)備，包括了車路協(xié)同路側(cè)設(shè)備、車載設(shè)備，其中車路協(xié)同路側(cè)設(shè)備主要是基于連續(xù)環(huán)境信息等，來對(duì)路網(wǎng)交通狀態(tài)、車輛信息等進(jìn)行采集，后續(xù)再對(duì)所采集的信息進(jìn)行預(yù)處理和分析，由此對(duì)自動(dòng)駕駛車輛等進(jìn)行安全輔助和效率引導(dǎo)，降低車輛在行駛過程中的風(fēng)險(xiǎn)率。

4.2 通信網(wǎng)絡(luò)

在車路協(xié)同智慧高速中，其整體架構(gòu)中還涉及通信網(wǎng)絡(luò)和IT 基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，它們作為整體結(jié)構(gòu)中的重要部分，對(duì)智慧高速的建立有著非常大的促進(jìn)作用。實(shí)際上，通信網(wǎng)絡(luò)主要是為智慧高速系統(tǒng)提供信息采集、發(fā)布等基礎(chǔ)條件，一般情況下通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)主要涉及有線光纖網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)兩種，其中有線光纖網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)多方式、可靠性強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳輸，而無線網(wǎng)絡(luò)則是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、大接入信息的傳輸，在極大程度上滿足智慧高速系統(tǒng)的需求。而IT 基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)主要是為了提升智慧高速的管理水平，其由物理資源平臺(tái)和云管理服務(wù)平臺(tái)（IaaS）構(gòu)成，物理資源平臺(tái)可以滿足運(yùn)行、管理業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)的運(yùn)行需求，即提供主機(jī)、存儲(chǔ)等設(shè)備資源，為其后續(xù)的工作提供保障；而云管理服務(wù)平臺(tái)（IaaS）則主要是負(fù)責(zé)虛擬化管理，所管理的內(nèi)容包括了主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等物理資源的管理，其可以對(duì)物理資源進(jìn)行分配、回收和管理等，進(jìn)而降低IT 基礎(chǔ)設(shè)施的能耗，提升智慧高速系統(tǒng)的運(yùn)行效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)資源最大化利用。

4.3 應(yīng)用支撐平臺(tái)（PaaS）

應(yīng)用支撐平臺(tái)也是車路協(xié)同智慧高速整體架構(gòu)中的一個(gè)重要部分，其包括了用戶的創(chuàng)建、開發(fā)和測試等業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，同時(shí)還涉及這些業(yè)務(wù)的大數(shù)據(jù)分析等，在實(shí)際的應(yīng)用過程中它可以為后續(xù)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)提供一定支持，進(jìn)而保證開發(fā)的效率。應(yīng)用支撐平臺(tái)在實(shí)際使用過程中所涉及的內(nèi)容較多，因此在實(shí)際開發(fā)過程中的難度也較大，相關(guān)部門一般會(huì)安排專業(yè)性人員來開展相關(guān)工作。在具體的實(shí)踐過程中，相關(guān)的工作人員需要對(duì)項(xiàng)目開發(fā)情況有一個(gè)全面性掌握才可以開展后續(xù)工作，例如在應(yīng)用開發(fā)工具鏈中需要涉及支持桌面程序、移動(dòng)應(yīng)用（Mobile App）開發(fā)、網(wǎng)頁程序（Web App）等集成開發(fā)環(huán)境，同時(shí)還要對(duì)軟件測試的配套工具進(jìn)行配備，保證業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)代碼級(jí)的一致性和兼容性，確保開發(fā)過程中的有效性，同時(shí)為后續(xù)應(yīng)用系統(tǒng)集成的升級(jí)和維護(hù)提供便利，更好地實(shí)現(xiàn)智慧高速的自動(dòng)化和智能化。

4.4 業(yè)務(wù)應(yīng)用和大數(shù)據(jù)分析云控平臺(tái)（SaaS）

車路協(xié)同智慧高速整體架構(gòu)中不可缺少的一個(gè)部分就是業(yè)務(wù)應(yīng)用和大數(shù)據(jù)分析運(yùn)控平臺(tái)，其中業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)憑借著自身的優(yōu)勢，在實(shí)際應(yīng)用過程中可以為各類用戶提供較多的服務(wù)，進(jìn)而提升用戶的滿意度。在對(duì)其所提供的服務(wù)進(jìn)行分析的過程中可以發(fā)現(xiàn)，它不僅可以為用戶提供自動(dòng)駕駛測試，還可以滿足用戶的網(wǎng)絡(luò)車輛測試、公眾出行等需求，為用戶的出行提供極大的便利，進(jìn)而確保其出行的安全性。而大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)則包括了視頻圖像分析、預(yù)測預(yù)警、公眾信息服務(wù)等大數(shù)據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)，后續(xù)對(duì)相關(guān)信息還會(huì)進(jìn)行處理和儲(chǔ)存，以此為后續(xù)平臺(tái)的應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。統(tǒng)一信息門戶可以為運(yùn)控平臺(tái)用戶提供訪問入口，實(shí)現(xiàn)用戶信息的發(fā)布展現(xiàn)，進(jìn)而幫助用戶更便捷的獲得信息和應(yīng)用。在大數(shù)據(jù)分析運(yùn)控平臺(tái)中，各個(gè)用戶都可以通過平臺(tái)獲得自己所需的信息，同時(shí)還可以在平臺(tái)上與其他用戶之間進(jìn)行數(shù)據(jù)、信息的互換和共享，保證信息的及時(shí)性和準(zhǔn)確性，避免出現(xiàn)信息不對(duì)稱的現(xiàn)象，而且其所采用的路網(wǎng)監(jiān)控視頻的接入，可以保證用戶的信息安全，為平臺(tái)的使用提供安全保障，同時(shí)還可以提升智慧高速系統(tǒng)整體的運(yùn)行效率，更好地推動(dòng)交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展。

5 結(jié)語

綜上所述，要實(shí)現(xiàn)智慧高速的建設(shè)，相關(guān)部門就要認(rèn)識(shí)到車路協(xié)同技術(shù)在智慧高速建設(shè)中的重要作用，在此基礎(chǔ)上掌握車路協(xié)同智慧高速整體工作內(nèi)容，后續(xù)再采取合理、有效的方式來加強(qiáng)其應(yīng)用，進(jìn)而保證其技術(shù)作用得到發(fā)揮，推動(dòng)智慧高速建設(shè)順利開展。