浅谈智能道路系统相关技术

黄建梅 朱静

(南京城市智能交通有限公司,江苏南京 110000)

浅谈智能道路系统相关技术

黄建梅 朱静

(南京城市智能交通有限公司,江苏南京 110000)

本文通过对智能道路系统的概念以及系统框架体系的描述,浅析智能道路系统五大关键技术,并分析了智能道路系统的发展趋势,旨在阐述在我国引进、开发车路协同智能道路技术时,应该适应我国城市的特定交通需求,同时对于系统的兼容性和互联性要求应该引起足够的重视,以使我国的智能道路体系能够迅速良好地与世界智能交通体系接轨。

智能道路系统 体系框架 关键技术

1 智能道路系统概述

智能道路系统(IRS)是以现代先进的信息与通信技术(ICT)为核心所共同组成的用户、道路、车辆三者的综合体，是为包括驾驶员、车辆以及行人在内的各种ITS用户提供多媒体信息交换服务的平台。IRS是在比较完善的道路交通基础设施之上，将信息处理技术、定位导航技术、数据通信技术、电子传感技术、自动控制技术、图像处理与计算机视觉技术、计算机网络技术、人工智能技术以及系统综合技术等有效地集成并运用于整个地面道路交通运输管理体系，实现人、车、路三者之间的信息共享、协同与交互，从而建立一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理与服务系统。具体来说，IRS由嵌入道路系统的车路间通信系统、各种传感器网络、有线／无线数据传输网络以及集成和应用上述硬件于ITS服务的框架组成。该框架是一个开放式平台，由一系列支持免费和共用信息的标准及协议组成。

2 智能道路系统体系框架

智能道路系统(IRS)是各种功能、技术和信息的集成，其中通信需求无所不在，数据的获取途径和处理方法多种多样，产品和服务功能的开发具有阶段性，所有这些都要求有一个统一的体系架构来赖以建立高效、灵活而又经济的IRS，并通过确定各子系统、各子系统功能以及各子系统之间的关系来向设计和开发人员提供所需要的基本指导。

IRS主要由系统终端设备、数据库服务器、交通信息中心三部分组成，分别承载于道路信息感知采集层、分析融合处理层和综合服务层。

2.1 道路信息感知采集层

该层由车载智能终端以及路侧单元两大部分组成，包括基于电荷耦合装置(CCD)视频数据的道路边界、车道标识、交通标志等几何数据；基于激光雷达(LIDAR)波频数据的多运动目标、道路基础设施以及障碍物等动态道路环境状况空间信息；基于卫星定位，航位推算，地图匹配(GPS/DR/MM)高精度组合定位系统的车辆行驶状态信息；基于2．5G/3G模块的车辆与智能道路系统信息中心之间的通信以及基于专用短程通信，无线传感器网络(DSRC/WSN)单元的车辆与道路基础设施、车辆与车辆之间的通信等。

2.2 道路信息分析处理层

该层包括储存有时空数据及其特征属性的大型对象关系型数据库以及道路几何数据框架模型与时空索引、分布式交通信息等，也包括基于车载传感器级的道路环境状况信息的有效性分析与数据层融合、基于特征级道路环境状况信息的融合处理、基于浮动车技术的数据挖掘理论与方法以及基于自组织理论的道路交通信息的知识发现与动态预测等。

3 智能道路系统关键技术

智能道路系统(IRS)是一个复杂巨系统，它是将先进的信息处理技术、定位导航技术、数据通信技术、多源传感技术、机器视觉技术、计算机网络技术等进行有效地集成，其研究与发展将直接受益于以下这些最新技术的发展和更新。

3.1 智能车载信息终端技术

智能车载信息终端及其系统服务平台主要服务于各类车辆用户，它将融合多种传感器集成、无线／射频通信、定位导航、移动网络、计算机以及多媒体技术，为驾乘人员提供基于地理位置的车辆导航、安全驾驶、交通信息、移动办公和商务娱乐等综合服务。智能车载信息终端多以嵌入式系统为核心，面向车载应用，实现软硬件可裁减，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合言能有严格要求的专用计算机系统。通过集成GPS、CCD、LIDAR、惯性导航系统(INS)、自动控制、高精度测微、无损检测等多种传感技术，并在其上整合监控、导航、传感、通信以及控制单元。对于智能车载信息终端的研究与发展，在硬件上国内外仍以性能极高的32位甚至64位嵌入式处理器为主流技术，在对海量离散时间信号要求快速处理的场合使用嵌入式数字信号处理器(DSP)作为协处理器，其功能仍在不断的发展和完善；同时，硬件的开放式、一体化设计也是今后车载式智能移动信息终端发展的主流方向。

3.2 道路环境状况信息智能感知与实时采集技术

道路环境状况信息的智能感知与实时采集是一项基本工作，也是基于多传感器机器感知的车路协同系统车辆辅助安全驾驶的核心问题，其中，最受重视的是道路跟踪、障碍物检测以及高精度组合定位等，涉及的主要技术包括：超声波、红外线、微波雷达、激光雷达、视频处理技术、全球定位系统等。超声波传感器是利用反射回波原理制成的，其缺点是检测范围呈锥形，受车形、车高的影响，检测精度较差，特别是在车流严重拥挤情况下，而且检测精度还受大风、暴雨的影响。

3.3 智能道路系统(IRS)通信技术

智能道路系统旨在充分利用先进的信息与通信技术，加快道路交通安全系统的研发与集成应用，为道路交通提供全面的安全解决方案的同时，除自主式智能车载信息终端装置外，还必须考虑车路协调合作方式，即通过车路、车车以及路路通信技术实时获取当前道路环境信息，从而更有效地评估潜在危险并优化智能车载信息终端的功能。

4 结语

虽然ITS在我国的实施起步较晚，但是随着我国改革开放的不断深入，国民经济快速增长，城市建设和跨省运输的迅速发展，随之而来的是交通流量的迅速增加，交通拥堵、交通事故、空气污染等现象相应产生并呈现恶化趋势，推行车路协同智能道路已经十分迫切。需要着重考虑的是，在我国引进、开发车路协同智能道路技术时，应该适应我国城市的特定交通需求，同时对于系统的兼容性和互联性要求应该引起足够的重视，以使我国的智能道路体系能够迅速良好地与世界智能交通体系接轨。

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[2]朱虹.日本智能道路交通系统的研究[J].市政工程国外动态,2002(2).

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