多媒體交通預警系統中的數字技術應用

黃可倫

摘 要：雖然國家對交通建設的投資逐年增加，道路網絡日漸完善，公路總里程數不斷增加，但配套的交通設施仍有許多不能完全匹配的地方，必要的交通標識設置有待合理完善。本文提出了優化交通預警系統中數字媒體技術應用部分的概念，加強道路交通標識設施的多媒體技術應用。此研究成果，不僅能客觀地反映現存交通標識的問題，提出了交通預警系統的優化方向，還能實現對改擴建后交通標識設計、設置、高速營運中出現的各種問題的提前預防。因此，本套系統將如同安全帶、ABS等系統一樣，成為車輛必不可少的安全裝置。

關鍵詞：標識;交互;多媒體;智能交通系統

0 緒論

交通擁堵是由多種因素相互作用產生的一個復雜的結果，各省市的實際情況不同，出現的交通問題也有其特殊性。一般來說，有道路發展、交通管理、城區分布等方面的原因，與我國全民的交通意識也密切相關。與其說是堵在路上，不如說是堵在思路上。由此可得出，要緩解我國目前道路交通擁擠的現狀，各級政府及交通管理部門必須從人們的出行習慣、社會經濟狀況、環境氣候因素等角度全方位入手，采取科學、合理的統籌研究和整體規劃、設計方法解決這一問題。

1 多媒體交通預警標識系統的研究內容

1.1 多媒體交通預警標識系統的概念界定

在本文的設計中，以更能主動引導駕駛人的操作行為、靈活構建“智慧”的道路交通標識指引系統為出發點，力求將交互多媒體的傳達形式融入道路交通標識，不僅僅使依賴交通參與者單靠視覺接收的道路交通標識信息，通過結合車載裝置以多種感知途徑傳達給交通參與者，也使駕駛人直觀獲取交通信息，是本文研究論述的多媒體交通預警標識系統的概念。

本文設計的預警系統的工作內容主要包括三個部分：信息收集——信息處理——信息反饋。

第一，信息收集：交通消息是本文設計的系統的主要作用對象之一，需要采集、分析、整理與交通有關的各種信息等。

第二，信息處理：將各路信息進行分類、甄別、整合，針對具體情況做出相應的調控決策。

第三，信息反饋：是該系統運作中最重要的部分，主要負責與交通參與者互動。將引導信息傳遞給交通參與者的同時，也將參與者的行駛狀態、目標地點、訴求等反饋給交通信息監管平臺，及時互通信息。

1.2 交互式多媒體與道路交通標識的結合

（1）在交通標識的基礎上使用交互式多媒體傳播信息。本文設計將利用現有的道路交通基礎設施，升級其硬件以配備多媒體交通預警標識系統需要的技術，與多個信息平臺形成聯動，提高道路交通標識認知效率，交互式地感知交通參與者的需求并互通信息。

（2）利用多媒體的表現形式提高交通標識的識別度。交通預警標識系統突破了傳統的單一靜態圖像傳達模式，配合AR動畫呈現交通標識信息，可以減少外界因素對駕駛人的干擾，避免其因錯誤操作導致的交通事故和交通擁堵。多媒體的表現形式能夠有效促進人們對道路交通標識的識別，智能交通系統“以人為本”的服務宗旨，符合當下人們的出行方式和社會發展趨勢，讓人們安全快樂地出行。

（3）交互式多媒體移動終端與道路交通標識信息互動。車載型的多媒體裝置安置于駕駛室內向人們傳遞互動信息，有相應的友好的操作系統和界面，可以根據駕駛人的要求實現個性化的服務，并及時得到信息反饋，也可以向交通管理者及時反饋車輛的信息，使路網中的交通參與者實現信息共享，車輛和駕駛人時刻在線，以便在出現任何特殊狀況時系統能夠知曉，及時提供必要的幫助，以確保交通參與者的安全。

2 優化交通預警標識系統的方案

2.1 利用現有的道路交通標識設施

（1）活用電子信息屏。電子信息屏憑借其優勢，是道路交通標識中傳遞信息力度最大的設施之一。在本文的設計中，應該靈活利用電子信息屏，將車流量、道路暢通狀況、未來數小時天氣等信息滾動播放于駕駛人視線可及的范圍內，與車載終端形成同步互動，使信息能夠更全面、直觀、自然地傳達給駕駛人。

（2）路面基礎設施——收集、處理信息。交通標識牌已經比較普及，基本覆蓋了道路的各個關鍵節點。在本設計中，首先將升級此類交通標識設施，設置具有感應功能的裝置，如電子監控、GIS等，包括張貼二維碼，以便實時采集路上的車輛信息和交通狀況。

（3）車載導航與HUD、AR互動裝置的運用——反饋信息。如交通標識牌和車輛交互反饋信息時，車載多媒體移動終端通過HUD、AR、語音播報等裝置將信息清晰地傳遞給駕駛人，而交通標識牌則將剛才與車輛交互收集到的信息整合到系統中，以便向下一輛車傳遞。

2.2 運用數字媒體藝術結合多項理論

數字媒體藝術是一門結合了自然科學、社會科學和人文科學的綜合性學科，集中體現了“科學—藝術—人文”的理念。

（1）人—機—環境系統。人—機—環境系統工程是一門綜合性邊緣技術科學，是運用系統科學理論和系統工程方法，正確處理人、機、環境三大要素的關系最優組合的一門科學。這門學科經過多年研究和實踐已經發展得較為完善，該項理論指導了諸多不同領域的工程實施。

（2）人機工程學原理。人機工程學是一門多學科結合的交叉學科，研究方法和評價手段涉及心理學、生理學、醫學、人體測量學、美學、設計學和工程技術等多個領域，研究的目的是通過各學科知識的應用，指導上述三者的設計和改造，使產品在安全高效、健康舒適等方面的特性得到提高。

（3）動態視覺特征。駕駛人在運動狀態下觀察外界事物時，其視覺特征與靜止狀態下是有很大不同的，主要表現在這幾方面：

一是視銳度降低，視銳度又稱視力;二是視野變窄，雙眼凝視遠方并集中于一點，形成“隧道視覺”;三是空間識別范圍縮小，即很難分辨清距離車輛較近的物體;四是視覺觀察能力下降，隨著車輛加速，難以分辨目標的細節;五是視覺刺激量增大，反映錯誤增加。

因此，本文設計中需要考慮到上述因素對行駛安全的影響，以視覺刺激性最小、接受度最高的方式，在設計中優化界面的形狀、顏色、位置、浮動效果和指引方式，彌補視野變窄可能帶來的信息缺失。

（4）感知覺要素。視覺仍然是人類認識世界的最主要途徑。多媒體交通預警系統中可以更多地考慮通過視覺器官傳遞主要信息。同時，為了積極調動我們人體的感知覺器官，界面變更的同時伴隨語音播報，以聽覺感官作為輔助，能更大程度上幫助駕駛人主動接收信息。

3 以高速公路為例的設計

3.1 問題與建議

（1）我國高速公路智能交通發展概述。我國推廣應用智能交通系統之后，在提高運輸效率、減少事故率方面有了顯著成效，同時在降低能耗和減少污染方面也發揮了重要作用。例如電子顯示牌、測速監控、ETC收費等設施都得到了大范圍的普及。

（2）移動終端——車載導航等智能設備的使用情況。20世紀90年代開始，電子導航裝置開始被運用到汽車上。其主要目的，一是為了方便用戶，使其快捷地到達目的地;二是為了緩解城市的交通壓力。外接的GPS終端設備優勢包括便于接待、易于更新，缺陷在于設備通常體積較小，可視范圍小，不便于駕駛人獲取信息，并且需要駕駛人轉移視線，存在很大的安全隱患。

（3）改進建議。基于這種車載導航已經十分普及的現狀，本文設計的方案有了載體和基礎，可以在增強互動的同時，在界面、呈現形式等方面作進一步優化。例如，將界面投射至前擋風玻璃上，可以揚長避短，克服駕駛人需要轉移視線的問題。

3.2 通過多媒體交通預警標識系統設計改善高速公路交通問題

（1）基本功能。高速公路適用的多媒體交通預警標識系統的基本功能有：

第一，各類沿途設備向交通參與者發送實時交通路況信息。

第二，將車輛定位、交通信息和當地氣象部門構成信息聯動，及時發布臨近路段數小時內的氣象狀況。

第三，針對惡劣天氣頻出的路段，交通標識牌引入音頻媒體，通過車載終端接收道路交通標識信息并播報。

第四，與路旁具有感應功能的交通設施形成交互，由車載終端發出繁忙路段、警示警告等提示，表現在投影畫面和語音播報上。

第五，交通參與者之間的交通信息共享及聯動，由車載終端自行收集臨近車輛信息并處理，然后反饋給參與者。如提示后方有較多車輛駛來，周圍有較快車速車輛，請注意避讓等。

第六，針對意外事故，監控系統能迅速做出反應，發布信息、展開救援、疏導交通、維持車輛的正常通行。

（2）在其他區域應用的設計分解。本文設計涉及的路段還包括城區道路，如結合廣域網和局域網的運用，在沒有無線網絡信號的地下停車場仍可以為車輛提供導航。

如構建獨立單元的地圖，并設置監控攝像、傳感器等設備，在地下室利用局域網信號收集進場停車的車輛信息，并處理、分析、反饋給新入場停車的車輛，在路旁的交通標識上顯示實剩余停車位數量和大致位置、指路標識，并同步至車載終端內，由終端設備投影該區域地圖，繼續為車輛提供導航至空位停車。

第一，電子信息屏和停車場內其他監控裝置聯動，同時裝有感應裝置，與車內裝置的IC卡感應，記錄入庫車輛信息。

第二，非接觸式IC卡記錄有車輛的型號、車主姓名、車身數據、使用年限等信息，也可以同步記載出行始發點、目的地等信息，與停車場的感應裝置響應，除了有記錄入場、出場時間，便于記錄車費的意義以外，也在車輛沒有信號時持續記錄了車輛的位置。

這種運作方式類似于工人在井下作業時使用“對講機”，且信號更穩定，可以擺脫外界無線網有無信號的影響。同時單位區域內有中央處理器，可以通過有線網絡與外界網絡實時交換、更新信息，使整體的交通預警系統仍能收集到無信號處車輛的信息，保證做到“不失聯”，車輛駛出停車場時能及時對接信息，提供下一步引導。

4 總結與展望

本文設計具有很廣闊的應用前景。首先，全球范圍內道路交通都是交通運輸的最主要方式，與人們的日常生活息息相關。其次，發展中國家的民用汽車保有量都在逐年升高，尤其是中國市場仍是具有很大發展前景的年輕市場，人們對于出行的需求越來越多，要求也越來越高，因此汽車生產商們紛紛在車輛設計中大量運用先進科技和設備，以增加市場競爭力。

今后的研究者將向進一步增強車載終端直接引導人們使之產生行為認同感并對交通標識系統做出相應的反應——標識的交互性方面研究。這不僅需要在車輛駕駛室內設置感應裝置，識別駕駛人的語音口令、視線方向，更需要在車輛外圍甚至全身設置感應裝置。

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