淺談智能道路系統相關技術

黃建梅 朱靜

(南京城市智能交通有限公司,江蘇南京 110000)

淺談智能道路系統相關技術

黃建梅 朱靜

(南京城市智能交通有限公司,江蘇南京 110000)

本文通過對智能道路系統的概念以及系統框架體系的描述,淺析智能道路系統五大關鍵技術,并分析了智能道路系統的發展趨勢,旨在闡述在我國引進、開發車路協同智能道路技術時,應該適應我國城市的特定交通需求,同時對于系統的兼容性和互聯性要求應該引起足夠的重視,以使我國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 體系框架 關鍵技術

1 智能道路系統概述

智能道路系統(IRS)是以現代先進的信息與通信技術(ICT)為核心所共同組成的用戶、道路、車輛三者的綜合體，是為包括駕駛員、車輛以及行人在內的各種ITS用戶提供多媒體信息交換服務的平臺。IRS是在比較完善的道路交通基礎設施之上，將信息處理技術、定位導航技術、數據通信技術、電子傳感技術、自動控制技術、圖像處理與計算機視覺技術、計算機網絡技術、人工智能技術以及系統綜合技術等有效地集成并運用于整個地面道路交通運輸管理體系，實現人、車、路三者之間的信息共享、協同與交互，從而建立一種在大范圍內、全方位發揮作用的，實時、準確、高效的綜合交通運輸管理與服務系統。具體來說，IRS由嵌入道路系統的車路間通信系統、各種傳感器網絡、有線／無線數據傳輸網絡以及集成和應用上述硬件于ITS服務的框架組成。該框架是一個開放式平臺，由一系列支持免費和共用信息的標準及協議組成。

2 智能道路系統體系框架

智能道路系統(IRS)是各種功能、技術和信息的集成，其中通信需求無所不在，數據的獲取途徑和處理方法多種多樣，產品和服務功能的開發具有階段性，所有這些都要求有一個統一的體系架構來賴以建立高效、靈活而又經濟的IRS，并通過確定各子系統、各子系統功能以及各子系統之間的關系來向設計和開發人員提供所需要的基本指導。

IRS主要由系統終端設備、數據庫服務器、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層。

2.1 道路信息感知采集層

該層由車載智能終端以及路側單元兩大部分組成，包括基于電荷耦合裝置(CCD)視頻數據的道路邊界、車道標識、交通標志等幾何數據；基于激光雷達(LIDAR)波頻數據的多運動目標、道路基礎設施以及障礙物等動態道路環境狀況空間信息；基于衛星定位，航位推算，地圖匹配(GPS/DR/MM)高精度組合定位系統的車輛行駛狀態信息；基于2．5G/3G模塊的車輛與智能道路系統信息中心之間的通信以及基于專用短程通信，無線傳感器網絡(DSRC/WSN)單元的車輛與道路基礎設施、車輛與車輛之間的通信等。

2.2 道路信息分析處理層

該層包括儲存有時空數據及其特征屬性的大型對象關系型數據庫以及道路幾何數據框架模型與時空索引、分布式交通信息等，也包括基于車載傳感器級的道路環境狀況信息的有效性分析與數據層融合、基于特征級道路環境狀況信息的融合處理、基于浮動車技術的數據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發現與動態預測等。

3 智能道路系統關鍵技術

智能道路系統(IRS)是一個復雜巨系統，它是將先進的信息處理技術、定位導航技術、數據通信技術、多源傳感技術、機器視覺技術、計算機網絡技術等進行有效地集成，其研究與發展將直接受益于以下這些最新技術的發展和更新。

3.1 智能車載信息終端技術

智能車載信息終端及其系統服務平臺主要服務于各類車輛用戶，它將融合多種傳感器集成、無線／射頻通信、定位導航、移動網絡、計算機以及多媒體技術，為駕乘人員提供基于地理位置的車輛導航、安全駕駛、交通信息、移動辦公和商務娛樂等綜合服務。智能車載信息終端多以嵌入式系統為核心，面向車載應用，實現軟硬件可裁減，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合言能有嚴格要求的專用計算機系統。通過集成GPS、CCD、LIDAR、慣性導航系統(INS)、自動控制、高精度測微、無損檢測等多種傳感技術，并在其上整合監控、導航、傳感、通信以及控制單元。對于智能車載信息終端的研究與發展，在硬件上國內外仍以性能極高的32位甚至64位嵌入式處理器為主流技術，在對海量離散時間信號要求快速處理的場合使用嵌入式數字信號處理器(DSP)作為協處理器，其功能仍在不斷的發展和完善；同時，硬件的開放式、一體化設計也是今后車載式智能移動信息終端發展的主流方向。

3.2 道路環境狀況信息智能感知與實時采集技術

道路環境狀況信息的智能感知與實時采集是一項基本工作，也是基于多傳感器機器感知的車路協同系統車輛輔助安全駕駛的核心問題，其中，最受重視的是道路跟蹤、障礙物檢測以及高精度組合定位等，涉及的主要技術包括：超聲波、紅外線、微波雷達、激光雷達、視頻處理技術、全球定位系統等。超聲波傳感器是利用反射回波原理制成的，其缺點是檢測范圍呈錐形，受車形、車高的影響，檢測精度較差，特別是在車流嚴重擁擠情況下，而且檢測精度還受大風、暴雨的影響。

3.3 智能道路系統(IRS)通信技術

智能道路系統旨在充分利用先進的信息與通信技術，加快道路交通安全系統的研發與集成應用，為道路交通提供全面的安全解決方案的同時，除自主式智能車載信息終端裝置外，還必須考慮車路協調合作方式，即通過車路、車車以及路路通信技術實時獲取當前道路環境信息，從而更有效地評估潛在危險并優化智能車載信息終端的功能。

4 結語

雖然ITS在我國的實施起步較晚，但是隨著我國改革開放的不斷深入，國民經濟快速增長，城市建設和跨省運輸的迅速發展，隨之而來的是交通流量的迅速增加，交通擁堵、交通事故、空氣污染等現象相應產生并呈現惡化趨勢，推行車路協同智能道路已經十分迫切。需要著重考慮的是，在我國引進、開發車路協同智能道路技術時，應該適應我國城市的特定交通需求，同時對于系統的兼容性和互聯性要求應該引起足夠的重視，以使我國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。

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