雄安新区5G智慧交通建设路径研究

翟丽娜,吕 欣

(河北软件职业技术学院,河北 保定 071000)

0 引言

近年来,随着5G、物联网等技术的发展与应用,智慧交通与先进技术的融合创新正在不断深化,持续地向智能化、智慧化方向发展。2021年交通运输部下发的《数字交通“十四五”发展规划》提出:到2025年,“交通设施数字化感知、信息网络大范围覆盖、运输服务方便快捷智能化、行业治理线上线下协同、技术应用主动创新、网络安全保障强有力”的数字交通体系将深入推进。“十四五”规划出台后,5G通信运营商积极响应,发挥5G技术优势赋能智慧交通产业发展。

5G技术由于具备超大带宽、超低时延、超大连接特性,可以很好地支持车联网场景下高移动性的汽车对低时延网络性能的需求[1]。在智慧交通中引入5G技术,能够提供可靠的交通数据信息,帮助解决交通拥堵、交通事故等问题,提升城市运行效率和交通服务质量。

1 智慧交通

智慧交通是在智能交通的基础上,充分运用云计算、移动互联网等新一代信息技术,对交通数据进行实时采集、传输、处理和分析,综合感知人、车、路和环境4个要素,实现交通管理和交通服务的智能化和自动化。智慧交通包括智能交通管理、智能交通安全、智能交通出行和智能交通环保4个方面,可以应用于城市交通、公路交通、铁路交通和航空交通等领域。

2 雄安新区智慧交通需求分析

雄安新区位于京津冀三角腹地,是全国第一个全域按照智慧交通建设布局的区域。作为一座引领未来的智能之城,雄安新区智慧交通体系的构建意义重大。2020年6月,交通运输部批复河北雄安新区交通强国建设试点任务要点方案。智慧交通建设的内容之一是建成智慧出行服务平台,实现交通信息整合,构建实时感知、瞬时响应、智能决策的新型城市智慧交通体系。

随着人口规模逐步增长,雄安新区交通压力也随之上升。根据发展实际,雄安新区智慧交通聚焦城市交通治理和出行问题,着眼于建设数字化智能交通基础设施,推广应用5G通信、先进传感、移动互联等新技术,打造交通路网全域感知、车路协同精准公交、智慧出行、智能红绿灯、多功能智慧灯杆等智能化场景,实现车车协同、车路协同和区域路网协同管理,准确掌握车辆流量状况,满足全天候快速通行需求。

3 雄安新区交通发展现状

从2017年4月党中央、国务院发布通知决定设立雄安新区到现在,雄安新区的对外交通逐步完善。目前,雄安新区已开通5G站点超600个,3县主城区、京雄高铁、白洋淀景区等区域5G网络覆盖良好。基于5G网络建设,从基础设施建设到数字道路运营、从无人驾驶公交到车路协同系统,雄安新区智慧交通雏形已然显现,在自动驾驶、智能网联、车路协同等方面形成了一批技术示范应用成果和创新项目[2],成为未来城市智慧交通的样板。

雄安新区在容东片区推进自动驾驶示范应用,自动驾驶车辆配装了雷达、高清摄像头等设备,构成的车辆视觉系统能实现车身360°全方位监测,240 m范围内环境感知,确保自动驾驶车辆对外部路况信息的精确识别。数字道路的每一个灯杆都充满“智慧”,综合承载照明、城市监测、交通管理等多种设备,通过交通、信息、能源“三网合一”,提供多领域的智慧应用和公共服务,实现车车、车路智能协同。

雄安新区智慧交通的部分智能化场景已落地应用,但还未真正形成新型智慧交通体系,交通系统的智能化、智慧化程度还需进一步完善。目前,雄安新区正在着力建设立体化综合交通网络,逐步建成人、车、路、物实时互联互通、实时感知、瞬时响应、智能决策的新型智慧交通体系。

4 建设雄安新区5G智慧交通体系

4.1 体系框架

基于5G技术的雄安新区智慧交通体系功能架构主要由6层组成,从下向上依次为感知层、网络层、数据层、应用层、展示层和用户层,智慧交通系统架构如图1所示。

图1 智慧交通系统架构

感知层:感知层主要接入智慧交通体系的硬件设施,包括车底扫描仪、灯杆、传感器等。这些基础设施可以通过红外传感、车载终端等技术,随时随地感知、捕获信息,实现交通运行状态的可视和可测。

网络层:网络层主要由交通运输专网、4G/5G互联网构成通信网络。通过光纤、无线等传输媒介,将采集的数据通过交通系统内网或专网实时传输至数据层,实现快速、安全、高效的网络连接。

数据层:数据层是智慧交通体系的数据支撑。主要采集来自交通、公安、应急管理、民航等部门的交通数据信息,并完成数据的处理、融合分析和存储,为政府和公众提供高效的交通信息化服务。

应用层:应用层是智慧交通体系的操作系统。通过数据分析为用户提供具体的应用服务。比如:基础管理系统、交通地理信息系统、信息服务系统、执法系统等。

展示层:展示层是智慧交通体系的关键支撑。将基础设施采集到的交通信息进行关联分析,通过系统界面统一展示,包含交通基础信息、动态分析、日常监管、应急处理、信息发布等功能。

用户层:用户层面向交通运输管理人员、运维保障人员和指挥调度人员等,利用数据管理可视化、数据应用可视化、指挥调度可视化、安全监控可视化等技术手段,为使用者提供可视化和人机交互界面。

4.2 应用系统功能

4.2.1 基础管理系统

基础管理系统利用5G大容量数据接入的特点,将车辆及设备信息接入系统,对车辆、道路等基础信息数据进行采集,配合高清地图实现车辆感知、路况监测、数据分析等功能。以雄安新区交通状况监测、交通日常管控、突发事件处置为核心业务,通过与交通信息数据中心对接交互,建立安全监测、预警、运维等一体化管理体系,为日常养护、运营管理、交通管制等提供依据,包含交通基础信息、动态分析、日常监管、应急处理、信息发布等功能模块。

(1)交通基础信息模块:提供交通基础设施、视频监控等交通基础信息的查询功能。

(2)动态分析模块:提供交通数据预处理、数据挖掘、数据分析、数据结果展示等功能。

(3)日常监管模块:结合动态分析模块的相关指标,提供对公交、轨道交通等运行状态的监管功能。

(4)应急处理模块:提供应急预案、应急资源、应急事件等信息的查询功能。

(5)信息发布模块:提供交通出行信息的动态发布功能,如天气、交通拥堵、交通管制等信息的发布。

4.2.2 交通地理信息系统

该系统配合基础管理系统,以地理信息技术为支撑,借助5G网络对交通高清视频进行在线传输处理,为核心业务平台提供基础支撑,实现交通数据精细化、全面化采集[3]。对空间地理数据进行可视化展现及空间数据分析,包含地图数据导入、交通信息处理、路线规划、导航和远程控制等功能模块。

(1)地图数据导入模块:对地图数据进行导入、分析、处理和存储,以便用户随时获取所需的地图信息。

(2)交通信息处理模块:包含数据采集和数据分析2部分。数据采集是对车辆及交通事件等地图数据进行采集;数据分析是对采集的数据进行预处理、数字化等方式的分析,以便寻找有关交通事件的规律。

(3)路线规划模块:根据交通状况的实时分析,为用户提供最优的路线规划和交通预警信息。

(4)导航和远程控制模块:为用户提供导航和遥控驾驶功能,实现自动驾驶。

4.2.3 交通信息服务系统

该系统数据对接基础管理系统的信息发布模块,依托5G低时延的特点,实现交通信息实时上传和在线处理,及时发布交通状况,为公众提供交通服务信息,加强与公众的交互能力,提高交通运输服务水平[4]。系统包含路况信息查询、公交信息查询、交通快讯等功能模块。

(1)路况信息查询模块:提供公路、隧道等交通路况动态信息的实时查询。

(2)公交信息查询模块:提供公交线路、途径站点等信息的实时查询。

(3)交通快讯模块:实现交通动态、路况信息、公交快讯、交通气象等信息的发布。

4.2.4 交通执法系统

该系统借助5G技术实时向数据中心传输重点道路路口的监控数据,结合智能视频处理技术,精准判定酒驾、超速行驶、疲劳驾驶等违法行为[3],动态识别车辆异常行驶行为,并实时上传车辆违法数据,大大提高了执法效率和准确性。同时,依托车牌识别、人脸抓拍等算法模型分析,创建嫌疑车辆电子线索库,有效提高犯罪分子与交通肇事者追捕效率,有力推动交通执法的智能化进程。

5 结语

5G作为新一代移动通信技术,能够满足智能交通系统对时延、带宽的更高要求。本文立足于雄安新区智慧交通建设现状,基于5G技术搭建了智慧交通系统基础框架,探索建立了包含基础管理、交通地理信息、交通信息服务、交通执法等模块的完整智慧交通系统,为我国其他城市智慧交通建设提供了经验。然而,在智慧交通建设中仍然面临数据安全、隐私保护和系统可靠性等挑战,未来智慧交通的建设应加强顶层设计,深度融合云计算、大数据等新一代信息技术,有效提升交通系统的智慧化水平[5]。