基于邊緣計算的動態智能交通誘導系統設計

李玲琳

摘要：傳統的交通誘導系統多基于靜態交通信息構建，沒有結合實時動態交通信息、誘導效率有待提高。因此本文通過分析現有交通誘導系統的不足，結合邊緣計算和車載自組織網絡思想，設計了一個動態智能誘導系統，實現誘導信息動態及時、服務方式多樣性和個性化，并提出了該系統的系統架構、系統功能、工作原理。

關鍵詞：智能交通;交通誘導系統;邊緣計算;車載自組織網

中圖分類號TP31 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）29-0276-02

1概述

隨著科學技術的發展，智能交通管理系統不斷進步，各個大中型城市都建設了適合本城市交通管理的智能交通管理系統，以達到科技強警和保障交通秩序的目的。但是傳統的交通誘導存在著：1）指示方式不夠豐富、僅能提供基于靜態評價標準和單目標的路徑指示，給駕駛員提供的路徑選擇度較小;2）交通誘導信息服務方式單一，大多采用交通誘導屏、交通廣播等傳統方式嘲;3）依然采用群體式的誘導方式，不能提供個性化的誘導服務，從而誘導效率低，交通資源不能充分利用。因此需要借助日益發展成熟的先進網絡技術和智能處理計算改造傳統的交通誘導模式。

在2003年國際電信聯合會的車輛信息規范化會議上，提出了車載自組織網絡（vehieular Ad Hoc Network，VANET）概念。VANET系統模型包括車輛管理中心（DMV）、車載通信單元（OBU）、路側固定單元（Rsu）組成。車輛是車載自組織網絡中數量最多的組成部分，車輛中都安裝有車載通信信模（OBU），在車載自組織網絡中車輛可以接收和發送信息。車輛管理中心負責車輛的注冊和相關信息的管理。路側固定單元可以進行數據的處理和分析，作為信息的中轉站，將車輛管理中心和車輛連接起來。路側固定單元在道路上的分布要根據具體的交通狀況來定，在車輛比較密集的地方，分布相對來說較為密集。

云計算具有強大的處理性能，能夠處理海量的數據，自提出以來就在不斷改變我們的生活、工作、學習的方式。但云計算模型的系統性能瓶頸在于網絡帶寬的有限性，傳送海量數據需要一定的時間，云中心處理數據也需要一定的時間，這就會加大請求響應時間，用戶體驗差嘲。在物聯網和云計算的推動下，在邊緣結點處理、分析數據的邊緣計算模式應運而生，從而帶來極小的響應時間、減輕網絡負載、保證用戶數據的私密性。邊緣計算的構成包括兩大部分：一是資源的邊緣化，具體包括計算、存儲、緩存、帶寬、服務等資源的邊緣化分布，把原本集中式的資源縱深延展，靠近需求側，提供高可靠、高效率、低時延的用戶體驗;二是資源的全局化，即邊緣作為一個資源池，而不是中心提供所有的資源，邊緣計算融合集中式的計算模型，通過中心和邊緣之間的協同，達到優勢互補、協調統一的目的。

2系統架構

隨著科學技術的發展，智能交通管理系統不斷進步，各個大中型城市都建設了適合本城市交通管理的智能交通管理系統，以達到科技強警和保障交通秩序的目的。但是傳統的交通誘導存在著：1）指示方式不夠豐富、僅能提供基于靜態評價標準和單目標的路徑指示，給駕駛員提供的路徑選擇度較小;2）交通誘導信息服務方式單一，大多采用交通誘導屏、交通廣播等傳統方式;3）依然采用群體式的誘導方式，不能提供個性化的誘導服務，從而誘導效率低，交通資源不能充分利用。因此需要借助日益發展成熟的先進網絡技術和智能處理計算改造傳統的交通誘導模式。

在2003年國際電信聯合會的車輛信息規范化會議上，提出了車載自組織網絡（vehicular Ad Hoc Network，VANET）概念。VANET系統模型包括車輛管理中心（DMv）、車載通信單元（OBU）、路側固定單元（RSU）組成。車輛是車載自組織網絡中數量最多的組成部分，車輛中都安裝有車載通信信模（OBU），在車載自組織網絡中車輛可以接收和發送信息。車輛管理中心負責車輛的注冊和相關信息的管理。路側固定單元可以進行數據的處理和分析，作為信息的中轉站，將車輛管理中心和車輛連接起來。路側固定單元在道路上的分布要根據具體的交通狀況來定，在車輛比較密集的地方，分布相對來說較為密集。

云計算具有強大的處理性能，能夠處理海量的數據，自提出以來就在不斷改變我們的生活、工作、學習的方式。但云計算模型的系統性能瓶頸在于網絡帶寬的有限性，傳送海量數據需要一定的時間，云中心處理數據也需要一定的時間，這就會加大請求響應時間，用戶體驗差。物聯網和云計算的推動下，在邊緣結點處理、分析數據的邊緣計算模式應運而生，從而帶來極小的響應時間、減輕網絡負載、保證用戶數據的私密性。邊緣計算的構成包括兩大部分：一是資源的邊緣化，具體包括計算、存儲、緩存、帶寬、服務等資源的邊緣化分布，把原本集中式的資源縱深延展，靠近需求側，提供高可靠、高效率、低時延的用戶體驗;二是資源的全局化，即邊緣作為一個資源池，而不是中心提供所有的資源，邊緣計算融合集中式的計算模型，通過中心和邊緣之間的協同，達到優勢互補、協調統一的目的㈣。

3系統功能

下面主要論述云端的指揮中心智能交通誘導控制系統和邊緣云上的路側固定單元功能。指揮中心智能交通誘導控制系統功能包括交通信息匯聚、車輛監控、路況信息監控、實時交通誘導控制、交通誘導信息發布以及第三方數據服務等。其中：

交通信息匯聚：接收并存儲路側固定單元上報的各種路況信息;

車輛監控：對指定車輛行駛的軌跡進行跟蹤;

路況信息監控：對道路擁擠程度、交通事故狀況等進行監控;

實時交通誘導控制：根據路況信息生成各種交通誘導信息;

交通誘導信息發布：將各種交通誘導信息下發到路側固定單元;

第三方數據服務：通過統一的接口為第三方應用提供路況等數據服務。

路側固定單元功能包括采集信息管理、誘導信息控制、實時輔助安全駕駛服務、誘導信息推送管理等。其中：

采集信息管理：接收并處理信息采集系統發送的路況信息，并將相關信息實時上報或者按策略定時上報到指揮中心智能交通誘導控制系統;

誘導信息控制：對接收的路況信息進行本地處理，生成各種交通誘導信息;

實時輔助安全駕駛服務：向車載通信模塊發送道路阻塞、路面障礙物等實況道路信息;向車載通信模塊發送橋梁、隧道等車流圖像;向車載通信模塊發送行駛地天氣、危險地段信息;向車載通信模塊發送道路臨時交通管制、道路匯集等警示信息。

誘導信息推送管理：接收指揮中心智能交通誘導控制系統下發的交通誘導信息，并推送到信息發布系統。

4工作原理

部署在邊緣云上的路側固定單元既接受指揮中心智能交通誘導控制系統的控制，上報和接收各種信息，同時也對接收的各種路況信息進行本地處理，實時的將各種誘導信息推送到車載通信模塊，并能訂閱個性化實時輔助安全駕駛服務。整個系統工作原理如圖2所示。

路側固定單元一方面接收信息采集系統采集的各種交通信息，并對這些信息進行處理，生成本地實時交通誘導信息，實時的推送到接入的車載通信模塊，同時也實時或者根據控制策略將相關信息上報云端的指揮中心智能交通誘導控制系統;另一方面也接收指揮中心智能交通誘導控制系統下發的控制策略和各種交通誘導信息，并將這些誘導信息推送到信息發布系統。

5結束語

采用邊緣計算等先進網絡計算和智能處理技術，改造傳統的交通誘導系統，能夠對各種交通信息進行智能化處理和推送，為每個交通出行者提供動態的、個性化的、顯示手段豐富的交通誘導信息，這對提高車輛出行效率、增加道路使用效率、緩解交通擁堵具有十分重要的意義。

致謝：感謝唐金鵬老師在論文寫作過程中提供指導