智慧交通发展浅析

2021-03-17 11:52:31
丁婷
文章摘要: 智慧交通系统又被称为智能运输系统,主要是将人、车、路三者综合考虑,结合先进的控制工程技术、电子计算机技术、数据通信传输技术、信息技术及传感器技术等,将各种高新技术有效集成,形成一种高效、环保、节能的综合运输系统,进而实现道路管理智慧化、交通工具智慧化及出行方式智慧化的一套综合系统。

本文主要从智慧交通发展背景、现状、关键技术、应用场景等角度,对智慧交通的发展与应用进行了简要阐述。5G技术、物联网技术、大数据云计算技术、AR技术的发展为智慧交通系统的建设提供了强大的技术支撑和发展动力,为人车路协同发展提供了基础,也将促进我国智慧交通建设继续高速增长。

随着经济社会的发展,汽车保有量持续增加,交通基础设施建设受到土地、规划等因素的影响,导致目前道路通行能力无法满足城市快速增长的交通需求。交通拥堵、环境污染、能源消耗、安全驾驶等已经成为全人类面对的共同问题。初期,各国传统做法为大规模改扩建交通基础设施,通过道路扩容提高通行能力。但是目前现有的城市规划及有限的城市空间使道路扩容举步维艰,交通快速发展所带来的负面效应日益体现,人们追求舒适快捷出行的美好愿望与现有道路严重拥堵的现状产生了巨大矛盾,同时新的时代,科学技术水平井喷式发展,通信电子技术更新为新的出行方式奠定了基础,在此背景下,智慧交通应运而生。

一、发展现状

智慧交通系统又被称为智能运输系统,主要是将人、车、路三者综合考虑,结合先进的控制工程技术、电子计算机技术、数据通信传输技术、信息技术及传感器技术等,将各种高新技术有效集成,形成一种高效、环保、节能的综合运输系统,进而实现道路管理智慧化、交通工具智慧化及出行方式智慧化的一套综合系统。

目前我国交通系统的建设主要通过交通点信息采集、后台数据处理和信息发布来实现,例如路口红绿灯系统、实时路况提醒系统、道路指示标志指引系统、情报板系统等。近年来,各地各部门先后对智慧交通系统进行了探索,不断拓展交通的智慧属性,如通过技术手段打破信息不对称,使出行资源更有效地实现供需对接,开发出了共享单车、网约车、分时租赁、充电桩等资源共享系统,优化了交通资源配置;从单点检测到线检测再到区域检测,不断扩大检测范围,特别是桥梁、隧道、浓雾、风吹雪等高风险地区,扩大监控范围,同时在道路交叉口上设置电子警察、高清卡口、车牌抓拍、信号灯等对来往车辆进行引导;除了新设备新系统的应用,还不断改进生产工艺,提升系统性能,提高设备使用效率。

二、关键技术分析

(一)5G技术

5G网络又被称为第五代移动通信技术,区别于前几代通信技术的主要标志性能力指标为Gbps用户体验速率,其核心性关键技术为超密集组网及新型式的网络架构。5G网络最主要的优势为数据传输速率高,平均数据速率超过100Mbit/s,峰值速率高达20Gbit/s,能够全方位优化上网效率[1]。同时还可以将流量容量和网络效率提升100倍,并将延迟降低1倍至1ms。5G网络正朝着网络更快、更多、更灵活的方向发展。其关键技术包括高密度异构网络、大规模多天线技术、同时同频全双工通信、毫米波可见光传输等。

其中高密度异构网络通过拉近终端与节点间的距离,扩大网络覆盖范围及系统容量,扩大系统容量流量密度,提升高峰值速率和用户体验速率,并增强系统灵活性;理论上,天线越多,频谱效率和传输可靠性越高,大规模多天线技术采用分布式天线系统,围绕小区在不同空间位置分别部署数十至数百根天线单元,这些天线单元通过光纤接至基站设备,提供强大的天线增益;同时同频全双工通信可以增加链路容量、实现频谱虚拟化、任意分双工、采用新型中继方案,简化干扰协调;随着半导体技术和工艺的发展和成熟,毫米波可见光传输也取得了很大的发展,为5G性能的提升提供了多样选择。

(二)物联网技术

物联网技术即万物互联技术,指的是通过红外感应、RFID识别、全球定位、激光扫描等传感器设备,按特定的协议,将无处不在的物体通过互联网连接起来,可以进行信息交换和处理,主要技术为传感器技术、射频技术、嵌入式技术等。

(1)传感器技术。传感器技术是目前实现采集、通信、控制等的关键技术,是各种高新技术的基石。传感器相对于物体而言就像人的五官一样,物体可以通过传感器感知周围环境,可以将抽象的各种生物、化学、物理等信号采集并通过某种规律进行转化,转化为计算机可以识别处理的数字信号。

(2)射频技术。射频技术是将无线射频技术和嵌入式技术进行融合而产生的一种传感器技术,可以直接附着在物品上,本身标签上携带了大量的信息,可以通过专用设备对其信息进行读写,识别工作不需要人工干预,不受环境限制,可应用于高速运行的物体或者恶劣的气候环境中。

(3)嵌入式技术。嵌入式技术是以应用为中心,以计算机技术基础,综合计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术等一系列的复杂技术。嵌入式系统类似于人的大脑,可以对接收到的信息进行分类处理。

(三)大数据云计算技术

大数据是指以不同方式,通过多个来源搜集到的具有实时性特征的庞大数据组,为了有效挖掘信息的内在价值而产生的技术。云计算技术是由于用户服务需求的增长,企业处理业务能力需求的提升而产生的,通过互联网管理资源,为企业降低管理成本。两者就像硬币的正反面一样,大数据依托云计算的分布式处理对海量数据进行挖掘,同时云计算对大数据进行支撑,为大数据提供灵活的基础架构[2]。随着云计算技术的发展进步,大数据分析变得更加完善,能够帮助使用者整合来自众多来源的数据;云计算根据当时的需求进行扩展,减小工作负载。同时私有云解决方案也对大数据的安全性和隐私性进行了保护,避免大数据受到高级威胁。

(四)AR技术

AR技术也叫做增强现实技术,是利用计算机多媒体技术、三维建模仿真、实时跟踪、智能交互等手段生成的一种逼真的视、听、力、触和动等感觉的虚拟环境,让用户沉浸其中,实现用户和环境直接进行自然交互,从而实现对真实世界的“增强”。AR技术可以将多种虚拟信息,通过增强现实的方式与真实世界融合、叠加起来,例如地理位置信息、道路运行状态、交通管理部门业务信息等,通过增强现实的方式把他们与真实世界进行融合、叠加,可以很直观、及时地感知到当前路面、交通、车辆、警员勤务等信息。

三、关键技术融合应用

在智能交通的建设上,要实现低延误、安全、环保的出行目标,需要将以上关键技术结合起来,将大数据技术、云计算技术、5G技术、AR技术相互融合、渗透,构建数字化的信息采集系统、网络化的信息传输系统、智能化的管理与服务系统,有效提高运营管理和出行服务信息化、智能化水平,更好地满足人民群众安全舒适便捷的出行需求,使人、车、路更加协同、更加智能。

比如对最常见的红绿灯系统进行改进,通过传感器实时感知不同方向车流量变化,结合收集上来的车辆速度、数量以及分布密度等因素,对道路上运行的车辆状态、排队长度、转向车辆比例等进行深度分析,根据分析结果,对红绿灯相位及配时进行调整,在不同时间段执行不同的配时方案,降低车辆等待时间,减少路口道路资源消耗。

在解决停车问题上,可以充分利用周围停车位,将小区、商场等停车位均纳入到城市停车管理调度系统中,实时调整周围控制停车位状态,引导车主就近停车,节约资源,缓解路侧停车压力,同时提高停车位使用效率。

在智慧服务区的建设上,对卫生间、休息区、停车场、便利店、餐厅、加油(加气、充电)站、维修站等各服务场所运行状态进行在线检测和信息自动采集,全面提升系统感知能力。信息传输初步实现网络化,服务设施建设与信息基础设施建设实现一体化发展,在服务区不断推广应用5G、云计算等技术,通信信息网络持续完善,网络通信服务实现广覆盖、低时延、高可靠、大带宽功能。实现智能卫生间、智能停车管理、智能商超餐饮、出行信息发布等功能,为公众提供更加便捷舒适的停车、如厕、购物、餐饮、休息、信息获取等服务,公众出行体验不断提升。

在车辆通行中,发展优化车辆编队系统、自动驾驶技术、不停车收费系统等,对车辆运行中道路事件做到及时可靠发现,提升交通控制措施有效性,优化并利用系统资源、提高道路交通安全和效率、缓解道路交通拥挤,研究有限数据下高效的车路协同架构体系,突破实时交通事件监测技术、交通问题疏解策略选优方法、交通控制诱导策略关键技术。实现高速公路分车道精细控制,支持有人驾驶车辆、自动驾驶车辆的混合出行,实现安全、环保、高效的车路协同智慧交通的典型示范。

四、智慧交通发展前景

近年来我国公路、铁路、水运、航空等交通行业都得到了飞速发展,但是各种出行方式之间信息交互仍然滞后,未来随着信息化和智能化进一步提高,各种出行方式信息共享和智能化服务技术将得到充分发展和应用。在国家政策大力扶持、科学技术飞速前进的大背景下,巨大的市场空白及发展空间使各行业企业争相入驻,在各分支领域为出行者提供了更加精细、准确、完善和智能的服务。政府积极出台各项政策法规,为各行业参与智慧交通建设部门提供了政策支持和辅助。基于以上因素,我国智慧交通建设必将继续保持高速增长。

参考文献

[1]袁周阳,李超杰.5G通信技术应用场景及关键技术探讨[J].信息通信,2017(7):260-261.

[2]周鸣.广西云计算大数据应用平台构建研究[J].中国管理信息化,2018(14):130-132.

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