n

智能交通體系框架n

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術n目

錄智慧高速公路是為充分發(fā)揮高速公路的功能屬性

，基于智慧理念

，運用大數(shù)據(jù)技術、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等先進技術

，通過對高速公路核心系統(tǒng)的各項關鍵信息的采

集、分析、挖掘

，形成開放共用的基礎平臺

，多層次可擴展的業(yè)務系統(tǒng)；

它以安

全、高效、便捷、綠色為目標

，結合多樣、開放的運營管理與服務模式

，為人和貨物的快速運輸提供可靠的網(wǎng)絡化通行服務

，為“人-車-路-云”交互提供自由的通信管道服務

，為應急事件提供全時可響應的應急服務

，為出行者提供精細化、自主化的出行服務

，響應高速公路使用者和管理者的各類需求

，從而實現(xiàn)高速公路的可持續(xù)發(fā)展。n

8.1

智慧高速公路系統(tǒng)概述智慧高速公路綜合利用現(xiàn)代信息技術

，具備智能感知、多源分析、精準預測、主動控制、車路協(xié)同等能力并隨技術發(fā)展不斷演進的智能化高速公路。智慧高速公路系統(tǒng)的主要特征如下。(

1)

交通信息的全面感知對公路道路人、車、路、環(huán)境四大要素進行全面、實時的采集

，將多源的交通感知信息進行融合分析、匯聚和建模

，形成對公路交通狀況的全面感知

，包括交通流量的時空分布、交通事件檢測、以及路面狀態(tài)和環(huán)境狀況

，預測未來交通流量等

，為智能化出行服務及運營管理提供數(shù)據(jù)基礎與支撐。n

8.1.1

智慧高速公路系統(tǒng)的內(nèi)涵(2)

多通信技術的相互融合充分利用融合5G、

C-V2X、

DSRC等多種先進通信技術

，構建多網(wǎng)融合的交通信息通信網(wǎng)絡

，實現(xiàn)公路交通基礎設施、

公路交通參與者、

公路道路、

公路服務與管理平臺間的實時高效信息互通

，打通“人-車-路-網(wǎng)-云”五大要素連接

，提供廣覆蓋、

低時延、高可靠、

大帶寬的網(wǎng)絡通信服務。(

3)

交通數(shù)據(jù)的綜合共享促進人、

車、路、

網(wǎng)、

云大數(shù)據(jù)融合

，實現(xiàn)跨層級、

跨地域、

跨系統(tǒng)、

跨部門、

跨業(yè)務的數(shù)據(jù)共享、

協(xié)同管理和一體化服務

，挖掘交通大數(shù)據(jù)的潛在價值

，建立健全大數(shù)據(jù)輔助科學決策機制

，持續(xù)進行綜合大數(shù)據(jù)業(yè)務創(chuàng)新

，為數(shù)據(jù)運營提供基礎數(shù)據(jù)支撐。n

8.1.1

智慧高速公路系統(tǒng)的內(nèi)涵(4)

智慧多樣的業(yè)務應用充分利用智能終端、

全面的感知網(wǎng)絡、

多元異構的傳輸網(wǎng)絡以及先進的軟硬件平臺

，升級完善地理信息服務平臺、

三維信息處理平臺、

建設省級視頻整合的云平臺、

交運部門人員權限管理平臺、

數(shù)據(jù)應用支撐平臺、

數(shù)據(jù)庫軟件、

公路數(shù)據(jù)分析平臺、

公路可視化基礎設施管理平臺、

智能網(wǎng)聯(lián)平臺等

，使得智慧高速的業(yè)務應用更加多樣、

智能。n

8.1.1

智慧高速公路系統(tǒng)的內(nèi)涵(

5)

個性多元的服務應用體系針對公路運營、

管理及社會大眾的不同需求

，建設多層次智能化應用體系

，包括建設大數(shù)據(jù)支撐的交通控制、

管理、

決策、

服務一體化的信息共享、

全程可視、

智能可控的智能公路管理系統(tǒng)；

建設交通安全智能分析判別體系

，提升高速公路主動安全水平；

構建交互式公眾交通信息服務體系

，包括車路交互平臺、

公共服務平臺、

智能應用終端、

管理控制平

臺等

，提供安全輔助駕駛、

無感支付、

高清娛樂視頻以及其他多樣化、

個性化的行車服務，

全面提升大眾行車安全、

效率與體驗。n

8.1.1

智慧高速公路系統(tǒng)的內(nèi)涵(

1)

國外智慧高速公路系統(tǒng)發(fā)展歐美等發(fā)達國家早在20年前就已進入“后建設”時代

，近10年隨著信息、

通信和傳感技術的

發(fā)展

，紛紛提出了第五代道路、

合作式智能交通、

互聯(lián)車輛以及智慧高速等面向高速公路智

能化的發(fā)展戰(zhàn)略

，并開展了大量的技術研發(fā)和示范推廣工作。美國的公路智能化發(fā)展主要從兩大方面展開：

一是面向運營管理

，各州紛紛啟動了智慧通道

(Smart

Corridor)的建設；

二是面向車路合作

，開展了互聯(lián)車輛(Connected

Vehicle)計劃。

其中

，智慧通道主要包括區(qū)域通道級高速公路的主動交通管理和面向運輸車輛的車隊管理、

車輛信息服務等。

互聯(lián)車輛計劃通過利用專用短程通信技術(DSRC)

，實現(xiàn)車車、

車路的交

互與協(xié)同

，確保車輛在高速公路上的自組織、

高效、

安全行駛。n

8.1.2

智慧高速公路系統(tǒng)發(fā)展情況日本在整合高速公路ETC系統(tǒng)、

VICS系統(tǒng)基礎上

，提出了ETC2.0戰(zhàn)略

，該戰(zhàn)略以基于DSRC的車路交互技術為核心

，整合車內(nèi)智能終端

，通過在高速公路上設置路側熱點(ITS

SPOT)實

現(xiàn)了收費、

信息服務和車車、

車路交互等功能

，建立面向安全、

管理和服務的開放平臺。韓國于2008年提出并實施了Smart

Highway項目

，該項目共提出了安全駕駛輔助、

車路高

速通信服務、

面向用戶的便捷服務

，綜合考慮了道路設施的智能化和多種通信模式下的車車、

車路交互等服務

，還包括了6項信息化基礎設施和9項關鍵技術的戰(zhàn)略計劃。n

8.1.2

智慧高速公路系統(tǒng)發(fā)展情況發(fā)達國家的智慧高速公路系統(tǒng)主要特點有：1)

信息獲取和發(fā)布商業(yè)化。

以互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)為主的私營機構逐漸占據(jù)了信息采集和服務領域的主導地位。

INRIX、

TomTom等企業(yè)利用互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)開展了大量分析工作

，并以此推出了覆蓋幾十個國家的個性化

信息發(fā)布業(yè)務。

近期

，結合智能穿戴技術的發(fā)展

，信息發(fā)布服務已具備了融合車載導航、

智能手機甚至可

穿戴設備的能力

，基于智能終端的智慧交通服務體系已經(jīng)具備一定的發(fā)展規(guī)模。2)

重視高速公路車路交互技術。

日本依托廣泛的ETC系統(tǒng)平臺

，開發(fā)了兼容ETC系統(tǒng)和VICS信息服務功

能的ITS

SPOT系統(tǒng)

，實現(xiàn)了車車/車路的高效、

安全通信。

歐美國家在ETC應用方面并無規(guī)?；瘧?/p>

，但

DSRC通信協(xié)議、

安全機制的標準化以及車車/車路合作一體化測試驗證等方面開展了大量工作。

結合未來

自動駕駛、

無人駕駛車輛的發(fā)展

，無線交互平臺將成為智慧高速為公眾提供更加安全和便捷服務的基礎。n

8.1.2

智慧高速公路系統(tǒng)發(fā)展情況發(fā)達國家的智慧高速公路系統(tǒng)主要特點有：3)

空基技術對交通運行的支撐作用日漸顯現(xiàn)。

隨著地基高精度定位技術和地圖技術的發(fā)展

，

其對運輸服務和交通運行管理的支撐功能越來越強大

，

同時無人機等裝備在線型設計、

養(yǎng)護檢

測、

日常巡查監(jiān)測和應急處置方面顯示了明顯的優(yōu)勢。n

8.1.2

智慧高速公路系統(tǒng)發(fā)展情況(2)

國內(nèi)智慧高速公路發(fā)展為推動新一代國家交通控制網(wǎng)及智慧高速試點有序開展

，

防止試點同質(zhì)化、

碎片化。

2018年2月

，交

通運輸部發(fā)布《關于加快推進新一代國家交通控制網(wǎng)和智慧高速試點的通知》

，劃定了北京、

河北、

吉林、

江蘇、

浙江、

福建、

江西、

河南以及廣東九個智慧高速試點地區(qū)；

基礎設施數(shù)字化、

路運一體

化車路協(xié)同、

北斗高精度定位綜合應用、

基于大數(shù)據(jù)的路網(wǎng)綜合管理、

“互聯(lián)網(wǎng)+”路網(wǎng)綜合服務、

新一代國家交通控制網(wǎng)六個試點主題

，各地智慧高速發(fā)展情況如下：1)

北京：

2019年7月

，北京大興新機場高速、

大興機場北線高速正式通車運營

，新機場高速公路成

為國內(nèi)首條具備“防冰融雪”功能的高速公路

，并通過智慧高速新收費系統(tǒng)、

仿真推演與電子沙盤

打造智慧管理體系等手段打造成京津冀首條“6+1”智慧高速公路。n

8.1.2

智慧高速公路系統(tǒng)發(fā)展情況(2)

國內(nèi)智慧高速公路發(fā)展2)

河北：

延崇高速是國家加快推進智慧高速試點的重點示范項目

，沿線配有攝像頭、

路側雷達、

氣

象傳感器等智能設備。

奧迪中國研發(fā)團隊進行了

L4

自動駕駛以及基于

C-V2X

(基于蜂窩網(wǎng)絡的

V2X)

的車路協(xié)同演示

，無需駕駛員干預

，車輛便可自動識別交通標識

，并進行相應的車速調(diào)整。

此外

，演示車輛還完成了變道超車、

自動減速以及緊急停車等動作

，使用場景包括限速提示、

事故

預警、

變道輔助以及緊急制動預警等十余個。n

8.1.2

智慧高速公路系統(tǒng)發(fā)展情況(2)

國內(nèi)智慧高速公路發(fā)展3)

吉林：

“吉林省高速公路智能化示范工程”是交通運輸部為貫徹落實“交通強國”和“數(shù)字中國”

戰(zhàn)略目標

，加快推進新一代國家交通控制網(wǎng)和智慧高速建設試點項目

，確定的“互聯(lián)網(wǎng)+路網(wǎng)綜合服

務”方向試點示范工程

，

旨在提升高速公路管理、

指揮調(diào)度、

運營安全、

車路協(xié)同、

出行服務等智

能化水平

，提高公路基礎設施和運輸效率及服務水平。

2019年吉林省依托琿烏高速吉林省全線試點

工程和長春龍嘉機場連接線

，建設完成新一代國家交通控制網(wǎng)和智慧高速示范項目

，

2020年在全省高速公路推廣。n

8.1.2

智慧高速公路系統(tǒng)發(fā)展情況(2)

國內(nèi)智慧高速公路發(fā)展4)

江蘇：

世界首條“三合一”無線充電智慧高速亮相蘇州同里

，在國際上首創(chuàng)里面光伏發(fā)電、

動態(tài)

無線充電、

無人駕駛三種先進技術的融合應用

，并設有LED智能引導標識、

電子斑馬線、

多功能路

燈等智慧交通設備?！督K“智慧高速”信息化支撐關鍵技術研究》科技項目結合江蘇智慧高速建

設的總體要求

，對其中支撐層所涵蓋的公路云、

公路大數(shù)據(jù)、

公路數(shù)據(jù)管理、

公路移動應用和公路

外場監(jiān)測設備管控等關鍵技術開展了深入研究

，研究成果對于支撐江蘇“智慧高速”信息化建設具

有重要指導意義。n

8.1.2

智慧高速公路系統(tǒng)發(fā)展情況(2)

國內(nèi)智慧高速公路發(fā)展5)

浙江：

2018年3月

，浙江省交通運輸廳在杭州組織召開了《杭州繞城西復線智慧高速試點項目實

施方案》評審會。

2018年7月

，杭州板塊智慧高速試點示范項目杭州繞城西復線實施方案成功獲省

交通運輸廳批復。

2019年4月

，杭紹甬智慧高速工程跨曹娥江大橋紹興濱海側棧橋先行工程獲批

，

工程系杭紹甬智慧高速關鍵性節(jié)點工程

，標志著杭紹甬智慧高速先行工程全面啟動。

杭紹甬智慧高

速設計時速預計將突破120公里/小時

，支持自動駕駛、

邊通車邊無線充電等“未來科技”。n

8.1.2

智慧高速公路系統(tǒng)發(fā)展情況(2)

國內(nèi)智慧高速公路發(fā)展6)

山西：

2017年12月

，江西省首條智慧高速公路——寧定高速公路建成并試運營。

在高速公路沿

線樞紐分布著交調(diào)站

，可對車流情況進行實時監(jiān)測。

在重點路段的隧道、

高邊坡等處布設了監(jiān)測系

統(tǒng)

，能夠準確監(jiān)測安全運行情況。

此外

，這條高速公路上還運用北斗衛(wèi)星技術

，整合報警手機定位、

路況預判等功能

，實現(xiàn)對交通事故的快速處置。

2019年5月

，依托昌九高速公路改擴建工程

，江西

省新一代國家交通控制網(wǎng)和智慧高速示范工程—新祺周到永修收費站近10公里段

，成為國內(nèi)首條面

向國家交通控制網(wǎng)的智慧高速

，形成終端產(chǎn)品及標準、

云平臺和運營管理等成套技術體系。n

8.1.2

智慧高速公路系統(tǒng)發(fā)展情況(2)

國內(nèi)智慧高速公路發(fā)展7)

河南：

2019年6月

，關于河南省新一代國家交通控制網(wǎng)和智慧高速試點工程

(普通干線公路)

工

程設計文件的批復

，主要建設內(nèi)容為省級完善路網(wǎng)運行監(jiān)測及應急處置設施、

建設網(wǎng)絡和信息安全

系統(tǒng)、

公路感知服務網(wǎng)、

完善應用平臺支撐及綜合信息管理系統(tǒng)。

2019年7月

，河南省新一代國家

交通控制網(wǎng)和智慧高速試點工程

(機西高速公路)

詳細設計批復

，建設以基礎設施數(shù)字化和基于大

數(shù)據(jù)的路網(wǎng)綜合管理為重點的“231”

(

2套數(shù)字化體系

，

3套應用系統(tǒng)

，

1個云數(shù)據(jù)中心)

智慧高速

公路。n

8.1.2

智慧高速公路系統(tǒng)發(fā)展情況(2)

國內(nèi)智慧高速公路發(fā)展8)

廣東：

2018年6月

，深圳市交委將僑香路作為深圳首條智慧道路

，采用了物聯(lián)網(wǎng)、

大數(shù)據(jù)以及人

工智能等新技術

，完善了道路的感知、

管控與服務設施

，構建智能化的設施管養(yǎng)和交通治理體系。

目前

，廣東省已建成省交通數(shù)據(jù)中心并實現(xiàn)了信息資源整合

，在省公路交通數(shù)據(jù)中心的基礎上

，建

成了統(tǒng)一的省交通數(shù)據(jù)中心和省交通系統(tǒng)

(云浮)

數(shù)據(jù)備份中心

，并提供主題分析和決策支持服務，

搭建了省交通GIS公共服務平臺。

基本建成了覆蓋高速公路、

國省干線公路重點路段、

兩客一危車輛

等動態(tài)運行監(jiān)測體系。

公路、

道路運輸、

綜合執(zhí)法等管理部門開展了大量的信息化建設工作。

建設高速公路不停車收費、

公交一卡通、

客運聯(lián)網(wǎng)售票、

交通服務熱線、

交通綜合信息發(fā)布APP等系統(tǒng)并進行推廣應用

，全省面向社會公眾、

企業(yè)的公共信息服務水平顯著提升。n

8.1.2

智慧高速公路系統(tǒng)發(fā)展情況n目

錄n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術n

8.2

智能高速公路系統(tǒng)體系框架8.2.1

智能高速公路系統(tǒng)總體架構圖8-1

總體邏輯架構圖8.2.2

智能高速公路系統(tǒng)系統(tǒng)構成智慧高速公路系統(tǒng)系依托5G、

車路協(xié)同、

北斗高精定位技術及AICDE能力

，打造“車-路-邊-管-云”一體化5G智慧高速系統(tǒng)。

基于視頻監(jiān)控設備、

毫米波雷達、

激光雷達、

氣象傳感器及智能信息情報板組成的全面交通信息感知交互網(wǎng)絡

，基于5G、

C-V2X、

北斗等多信息技術融合的傳輸網(wǎng)絡

，利用高精度定位平臺、

人車路協(xié)同平臺、

視頻聯(lián)網(wǎng)云平臺、

地理信息服務平臺、

基礎設施管理平臺五大能力平臺

，為用戶及管理者提供多層次、

智能化、可擴展的應用體系

，滿足公路“運-管-養(yǎng)-用”多層次需求

，并為智能網(wǎng)聯(lián)汽車及車路協(xié)同自動駕駛提供路側感知輔助及決策支撐。

系統(tǒng)構成圖

，如圖8-2所示。n

8.2

智能高速公路系統(tǒng)體系框架n

8.2

智能高速公路系統(tǒng)體系框架8.2.2

智能高速公路系統(tǒng)系統(tǒng)構成圖8-2

系統(tǒng)構成圖n目

錄n

智能交通體系框架8.3.1

智能交通視頻云技術在不改變原有高速公路視頻管理系統(tǒng)架構的基礎上

，以云計算技術為支撐

，采用扁平化的架構思

想

，利用互聯(lián)網(wǎng)成熟的分布式技術架構、

服務動態(tài)擴容、

視頻海量分發(fā)、

數(shù)據(jù)高速緩存等技術

，

實現(xiàn)省級公路視頻云聯(lián)網(wǎng)平臺的云端應用

，達到視頻資源的秒級調(diào)看與高并發(fā)訪問。高速交通視頻云平臺的應用架構充分采用云計算技術

，底層使用IaaS基礎設施相關技術

，利用云

上服務器、

存儲及網(wǎng)絡設施

，形成可伸縮、

高安全性、

低維護量的存儲資源池和計算資源池；

中

間層采用PaaS基礎平臺相關應用

，使用MySQL開源數(shù)據(jù)庫、

負載均衡器、

消息中間件等平臺應

用來構建信息系統(tǒng)；

上層結合業(yè)務需求調(diào)用各項SaaS服務

，實現(xiàn)更加靈活豐富的監(jiān)控視頻聯(lián)網(wǎng)應

用模式。n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術8.3.1

智能交通視頻云技術在視頻匯聚點開通互聯(lián)網(wǎng)專線寬帶

，部署視頻上云網(wǎng)關和防火墻設備

，打通視頻匯聚點與省級云平臺間以及省部級云平臺間的上云網(wǎng)絡

，開通安全加密傳輸通道

，云平臺和匯聚點的交互信息走隧道

，保證數(shù)據(jù)的安全。

省級云平臺部署在云端的VPC里

，構建出一個隔離的、

自行管理配置策略的虛擬網(wǎng)絡環(huán)境

，保證數(shù)據(jù)資源的安全性

，在VPC環(huán)境中管理私有的子網(wǎng)結構、

IP地址范圍和分配方式、

網(wǎng)絡的路由策略等

，形成可控的私有的云計算環(huán)境。

省級云平臺的ELB服務采用高性能集群

，能夠支撐高并發(fā)用戶訪問

，

網(wǎng)絡服務支持跨區(qū)域容災

，

當某區(qū)域內(nèi)發(fā)生故障

，可迅速切換至另一個區(qū)域。n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術8.3.1

智能交通視頻云技術為了應對大量視頻監(jiān)測資源的同時接入與龐大的用戶訪問

，省級云平臺分別部署在云端同城的不同可用區(qū)內(nèi)

，應用層程序與數(shù)據(jù)庫部署在多個異地可用區(qū)。

通過DNS

解析到彈性公網(wǎng)的EIP上，并將EIP綁定到多可用區(qū)部署的負載均衡集群

，

當業(yè)務需要從一個可用區(qū)遷移到其他可用區(qū)時

，無需做DNS切換

，公網(wǎng)IP

地址保持不變

，負載均衡集群將業(yè)務自動分配給正常的可用區(qū)里的應用服務器。

數(shù)據(jù)庫自動進行主從切換

，將正?？捎脜^(qū)里的庫作為主庫

，保證整個業(yè)務系統(tǒng)的正常運行。n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術8.3.2

智能交通人車路協(xié)同人車路協(xié)同以提高駕駛安全性、

交通效率以及提升用戶體驗為目標

，形成車、

基礎設施以及人互聯(lián)

，提供以汽車行駛安全、

交通效率提升和信息服務為主要應用場景。

路側傳感設備感知到的道路狀況、

決策信息可以通過5G網(wǎng)絡、

車路協(xié)同網(wǎng)絡及有線網(wǎng)絡實時傳輸至人車路協(xié)同平臺

，再由車路協(xié)同平臺通過5G網(wǎng)絡或車路協(xié)同網(wǎng)絡實時下發(fā)至用戶終端

，結合智能終端應用程序

，實現(xiàn)輔助駕駛應用場景業(yè)務通訊側端到端的連通

，提供動態(tài)道路危險狀況預警、

異常天氣預警、

5G超視

距透視、

匝道合流輔助等5G+車路協(xié)同輔助駕駛應用

，全面提升高速公路車輛交通安全和路網(wǎng)通

行效率。n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術8.3.2

智能交通人車路協(xié)同人車路協(xié)同平臺以C-V2X為核心

，融通“人車路網(wǎng)”四要素

，具有設備監(jiān)控與管理

，數(shù)據(jù)采集、清洗、

分析

，信息上傳與下達

，智慧交通應用支撐等功能

，提供安全高效的信息服務。

人車路協(xié)同平臺綜合利用路側全息感知網(wǎng)絡設備

，將采集的交通信息進行融合分析

，形成對交通狀況的全

面感知

，包括交通流量的時空分布、

交通事件檢測、

以及路面狀態(tài)和環(huán)境狀況。

再將感知數(shù)據(jù)分

析計算結果通過5G網(wǎng)絡或C-V2X網(wǎng)絡下發(fā)給車輛

，提供車路協(xié)同安全預警服務

，并為自動駕駛提

供感知及決策支撐。

在安全防護技術方面

，車路協(xié)同平臺重點支持車聯(lián)網(wǎng)通信

(包含車-車、車-

路、車-云等)

車聯(lián)網(wǎng)服務的安全

，并在各個環(huán)節(jié)都貫穿數(shù)據(jù)安全和隱私保護

，采用證書、

密碼技

術和可信計算

，構建可信的車路/車車通信。

基于PKI證書系統(tǒng)實現(xiàn)

，構建CA證書管理系統(tǒng)

，確認

用戶身份

，保護用戶隱私

，為設備實現(xiàn)提供基礎安全保障

，

防范假冒車輛終端、

假冒基礎設施

，

或通過阻斷、

偽造、

篡改、

重放通信消息等破壞消息的真實性的行為

，避免影響車輛駕駛安全

，

確保正常車路協(xié)同系統(tǒng)運行。n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術8.3.2

智能交通人車路協(xié)同圖8-3

智能人車路協(xié)同8.3.2

智能交通人車路協(xié)同(

1)

V2X車路協(xié)同技術V2X

(Vehicle

to

Everything)

是車與外界進行信息交換的一種通信方式

，包括：車與車之間的直接通信

(V2V)

；汽車與行人通信

(V2P)

；汽車與道路基礎設施通信

(V2I)

；以及車輛通過移動網(wǎng)絡與云端進

行通信

(V2N)

。C-V2X是基于3GPP全球統(tǒng)一標準的通信技術

，包含LTE-V2X、

5G-V2X及后續(xù)演進。C-

V2X技術基于蜂窩網(wǎng)絡

，提供Uu接口

(蜂窩通信接口)

和PC5接口

(直連通信接口)

，可復用蜂窩網(wǎng)的基

礎設施

，部署成本更低、網(wǎng)絡覆蓋更廣

，在更密集的環(huán)境中

，C-V2X支持更遠的通信距離、更佳的非視距通

信性能、增強的可靠性

(更低的誤包率)

更高的容量和更佳的擁塞控制

，擁有清晰地、具有前向兼容性的

5G演進路線

，利用5G技術的低延時、高可靠性、高速率、大容量等特點

，不僅可以幫助車輛之間進行位置、

速度、駕駛方向和駕駛意圖的交流

，而且可以用在道路環(huán)境感知、遠程駕駛、編隊駕駛等方面。n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術8.3.2

智能交通人車路協(xié)同(

2)

5G車路協(xié)同技術

5G車路協(xié)同是5G、C-V2X先進無線通信和全面交通感知、人工智能等技術的結合

，實現(xiàn)車車、車路、車云動態(tài)實時信息交互

，全時空動態(tài)交通信息采集與融合。

5G車路協(xié)同的應用能夠突破當前公路行業(yè)在交通數(shù)據(jù)采集實時性全面性、車與路協(xié)同互通的難點。一方面通過廣覆蓋、低時延、高可靠、大帶寬的網(wǎng)絡通信，提供危險預警、路網(wǎng)狀態(tài)等車路協(xié)同輔助駕駛服務

，提升高速公路交通安全、路網(wǎng)效率及大眾出行體驗。另一方面

，以網(wǎng)絡能力及數(shù)據(jù)能力

，實現(xiàn)信息共享、全程可視、智能可控的智慧高速管理

，提升公路交通管控與運營效率

，加快推進新一代國家交通控制網(wǎng)建設。另外

，智能化的路側設施、高速安全的多元通信網(wǎng)絡能夠為自動駕駛提供有力支撐。n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術8.3.3

高速公路高精度定位智能高速公路的高精度定位以北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)為主

，GPS、

GLONASS及

Galileo系統(tǒng)為輔，

依托完善的運營服務機制、

可靠的信息安全體系

，將高精度位置服務

，大用戶量并發(fā)訪問服務

相結合

，提供可信位置服務

，為范圍內(nèi)用戶提供全天候、

全天時、

高精度的定位、

導航和授時服務

，

同時可在區(qū)域范圍內(nèi)提供實時亞米級、

厘米級和后處理毫米級高精度定位服務。

依托5G

傳輸優(yōu)勢、

邊緣計算技術

，將

RTK

高精度定位實現(xiàn)方式從終端升級到邊緣云

，以降低終端功耗及成本

，提高定位精度。

如圖8-4所示。n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術8.3.3

高速公路高精度定位圖8-4

高速公路高精度定位8.3.3

高速公路高精度定位(

1)

北斗高精度定位北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是中國著眼于國家安全和經(jīng)濟社會發(fā)展需要

，

自主建設、

獨立運行的衛(wèi)星導航系統(tǒng)

，是為全球用戶提供全天候、

全天時、

高精度的定位、

導航和授時服務的國家重要空間基礎設施。

隨著北斗系統(tǒng)建設和服務能力的發(fā)展

，相關產(chǎn)品已廣泛應用于交通運輸、

海洋漁業(yè)、

水文監(jiān)測、

氣象預報、

測繪地理信息、

森林防火、

通信時統(tǒng)、

電力調(diào)度、

救災減災、

應急搜救等領域，逐步滲透到人類社會生產(chǎn)和人們生活的方方面面

，為全球經(jīng)濟和社會發(fā)展注入新的活力。n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術8.3.3

高速公路高精度定位1)

基本導航服務。為全球用戶提供服務

，空間信號精度將優(yōu)于0.5米；全球定位精度將優(yōu)于10米

，測速精

度優(yōu)于0.2米/秒

，授時精度優(yōu)于20納秒；亞太地區(qū)定位精度將優(yōu)于5米

，測速精度優(yōu)于0.1米/秒

，授時精度

優(yōu)于10納秒

，整體性能大幅提升。2)

短報文通信服務。中國及周邊地區(qū)短報文通信服務

，服務容量提高10倍

，用戶機發(fā)射功率降低到原來的

1/10

，單次通信能力1000漢字

(

14000比特)

；全球短報文通信服務

，單次通信能力40漢字

(

560比特)

。3)

星基增強服務。按照國際民航組織標準

，服務中國及周邊地區(qū)用戶

，支持單頻及雙頻多星座兩種增強服

務模式

，滿足國際民航組織相關性能要求。4)

精密單點定位服務。服務中國及周邊地區(qū)用戶

，具備動態(tài)分米級、靜態(tài)厘米級的精密定位服務能力。5)

高精度定位在智慧高速的應用。一方面能夠為道路上行駛車輛、輔助駕駛、

自動駕駛車輛提供精準定位

導航服務

，加強車路協(xié)同應用服務的精準性。另一方面能夠運用在智慧停車場、車輛管理、物流貨運及橋隧

邊坡監(jiān)測。n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術8.3.3

高速公路高精度定位(

2)

高精度交通GIS地圖GIS

(地理信息系統(tǒng))

，指的是用于采集、

存儲、

處理、

分析、

檢索和顯示交通元素相關的空間數(shù)據(jù)的

計算機系統(tǒng)。

與普通地圖相比

，GIS具備的先天優(yōu)勢是將數(shù)據(jù)的存儲與數(shù)據(jù)的表達進行分離

，

因此基于

相同的基礎數(shù)據(jù)能夠產(chǎn)生出各種不同的產(chǎn)品。

精確到厘米的高精度交通GIS地圖

，基于云服務架構

，結

合物聯(lián)網(wǎng)等技術

，全面整合高速公路基礎設施、

外場設備采集數(shù)據(jù)、

車輛定位數(shù)據(jù)、

收費流水數(shù)據(jù)等

，

對道路監(jiān)控、

車輛動態(tài)管理、

事件應急處置的綜合集成化呈現(xiàn)

，通過對海量數(shù)據(jù)的整合處理、

挖掘分析

與知識發(fā)現(xiàn)

，為應急指揮、

領導決策、

公眾參與提供服務。

提供數(shù)據(jù)加載、

數(shù)據(jù)轉換、

類型轉換、

數(shù)據(jù)

瀏覽和編輯、

地圖制作、

場景操作、

布局排版等功能。

提供空間數(shù)據(jù)庫引擎SDX+

，提供地圖服務、

空

間數(shù)據(jù)訪問與管理、

智能緩存技術

，還提供集群服務。

提供在線實現(xiàn)高級網(wǎng)絡分析功能

，

當發(fā)生交通突

發(fā)事件時

，實現(xiàn)事件地點最新視頻監(jiān)控畫面自動調(diào)取

，

匹配最近應急資源

(人員、

車輛、

物資等)

，對

事件全程監(jiān)控并提供快速有效的處理輔助手段。n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術8.3.4

高速公路安全輔助駕駛在高速公路交通安全問題日漸凸顯的情況下

，交通事故嚴重危害人民群眾生命財產(chǎn)安全。

根據(jù)交通事故發(fā)生前車輛行駛狀態(tài)

，運用高速公路交通事故調(diào)查和研究的數(shù)據(jù)

，通過分析分析高速公路交通事故發(fā)生前車輛制動狀態(tài)、

偏移狀態(tài)和偏轉狀態(tài)

，確定車輛異常行駛預警參數(shù)閾值

，動態(tài)評價車輛異常行駛風險。

高速公安全輔助駕駛

，主要對高速公路出口異常車輛行駛車輛進行預警，對高速公路合流區(qū)異常車輛行駛車輛進行預警

，對高速公路車道級事故事件預警進行預警以及高速公路數(shù)字化車道控制等。n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術8.3.4

高速公路安全輔助駕駛圖8-5

高速公路安全輔助駕駛8.3.5

高速公路智慧服務區(qū)智慧服務區(qū)主要功能有：服務區(qū)車輛流量監(jiān)測和統(tǒng)計

，可根據(jù)車輛識別數(shù)據(jù)統(tǒng)計出任意時間段內(nèi)服務區(qū)出入口

車流量

，精確統(tǒng)計出客1~4

，貨1~5的9種車輛類型的數(shù)量

，以及每一輛車或每一類車輛在服務區(qū)的滯留時間。

兩客一危車輛識別：利用智能攝像機自動分析識別兩客一危車輛

，通過誘導屏對車輛進行重點停車引導和車輛

監(jiān)控

，確保安全運行。逃費車輛監(jiān)控和識別：根據(jù)車輛識別數(shù)據(jù)對服務區(qū)出入口車輛特征比對

，對換牌、甩掛、

使用假軸等逃費行為進行識別取證

，并將可疑車輛加入聯(lián)網(wǎng)收費系統(tǒng)黑名單進行布控

，當車輛再次進入或者駛

離收費車道時

，由高速公路運營管理單位進行逃費稽查處理等。n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術8.3.5

高速公路智慧服務區(qū)高速公路智慧服務區(qū)典型應用舉例。高速公路智慧服務區(qū)系統(tǒng)主要由服務區(qū)出入口系統(tǒng)、服務區(qū)廣場全景監(jiān)控系統(tǒng)、服務區(qū)客流監(jiān)測系統(tǒng)等構成。

服務區(qū)出入口系統(tǒng)對進出服務區(qū)的車輛進行車型分析指引兩客一危車輛進入指定區(qū)域

，重點對貨車出入口特征

進行比對和分析并上報到平臺；服務區(qū)廣場全景監(jiān)控系統(tǒng)通過超廣角監(jiān)控和低感光夜視效果對整體服務區(qū)進行

事件監(jiān)測和預警上報；客流監(jiān)測系統(tǒng)對人流密集區(qū)域進行客流量統(tǒng)計和人臉抓拍識別

，對客流量進行預警監(jiān)測

和可疑人員預警；智慧服務區(qū)管理平臺進行各個部分信息的收集整理并對信息通過平臺或者手機進行預警發(fā)布，n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術圖8-6所示。8.3.6

高速公路地理信息服務高速公路地理信息服務提供高速公路精準導航、AR導航服務?；A地理數(shù)據(jù)包括行政區(qū)劃分、道路、

POI、水

系、綠地、房屋、鐵路等數(shù)據(jù)圖層

，含有空間位置地理坐標信息。導航數(shù)據(jù)產(chǎn)品是在在基礎地理數(shù)據(jù)的基礎上

增加路網(wǎng)、

POI

(興趣點)

、交通規(guī)則等數(shù)據(jù)

，為用戶提供目的地查詢、路線選擇、規(guī)劃和導向等地圖應用服

務。公眾用戶可實時在線查詢、定位、推送高速公路沿線的交通服務設施和興趣點。AR實景導航

，基于已經(jīng)

采集制作的高精度實景地圖

，通過車載或手機等移動終端

，能快速的實現(xiàn)增強現(xiàn)實的導航服務體驗。有別于三

維虛擬影像導航

，AR

(增強現(xiàn)實)

導航能夠隨時隨地進行定向定位

，輔助駕駛和行駛。n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術8.3.7

高速公路大數(shù)據(jù)管理信息時代

，將大數(shù)據(jù)技術與高速公路管理工作深度融合

，是我國公路事業(yè)發(fā)展的必然趨勢。基于大數(shù)據(jù)、物聯(lián)

網(wǎng)、人工智能等技術,構建智慧高速公路交通運營管理系統(tǒng)

，既能進一步減輕公路管理人員的壓力

，同時也能為

駕乘人員提供更好的出行服務。大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)管理在高速公路領域的應用主要體現(xiàn)在：(

1)

通行費征收：收費額度排名

，收費構成分析

，ETC/MTC分析

，通行量/通行費統(tǒng)計分析

，偷逃費行為識

別和預防；(2)

出行服務分析：路況與施工發(fā)布

，特殊天氣提醒

，輻射資源提示

，交通旅游

，人口流動與出行預測；

(

3)

運營提升：道路與設備的養(yǎng)護

，成本效益評估分析

，服務區(qū)評估

，高速公路經(jīng)營分析、高速公路工程建

設與投融資；(4)

高速公路公共屬性：堵點評估

，疏導路徑

，高速公路應急救援

(交通疏導、人員救治、危化品應急處

理)

，現(xiàn)場實時視頻

，事故多發(fā)地關聯(lián)分析與事故預防。n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術8.3.7

高速公路大數(shù)據(jù)管理大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)管理在高速公路領域的主要應用方向：(

1)

關鍵指標統(tǒng)計分析與展示：客貨運量、周轉量及其時間和空間的分布

，統(tǒng)計排名；通行規(guī)費收入

，及其

時間和空間分布、統(tǒng)計排名；各路段擁堵系數(shù)；交通事故發(fā)生率及其時間空間分布

，統(tǒng)計排名；(2)

具體車輛和事件分析：擁堵分析

，包括擁堵疏導和擁堵根因；事故分析

，指導路徑規(guī)劃和警示標志設置；

車輛通行異常

，包括速度時間不匹配、入口出口車牌不符、以及高速路違法行為

，整治秩序

，追捕逃費；(

3)

挖掘高速公路通行宏觀規(guī)律：總結交通事故規(guī)律

，探索提升安全管理途徑；通過高速公路出行數(shù)據(jù)

，分

析人群流動方向和規(guī)律

，出行規(guī)律與支付習慣；分析高速機電設備故障損耗規(guī)律

，提升養(yǎng)護效率

，節(jié)約成本；

(4)

探尋高速公路數(shù)據(jù)的經(jīng)濟價值：高速公路客運/貨運指數(shù)

，探索高速公路客貨物流與相關經(jīng)濟要素的關系，

對比高速公路通行與其他交通方式的關聯(lián)關系

，經(jīng)營分析

，工程建設與道路養(yǎng)護等成本投入

，經(jīng)濟效益關聯(lián)分

析

，高速公路建設企業(yè)信用評估。n

8.3

智慧高速公路系統(tǒng)的關鍵技術8.3.7

高速公路大數(shù)據(jù)管理大數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)管理在高速公路領域的主要應用方向：(

1)

關鍵指標統(tǒng)計分析與展示：客貨運量、周轉量及其時間和空間的分布

，統(tǒng)計排名；通行規(guī)費收入

，及其

時間和空間分布、統(tǒng)計排名；各路段擁堵系數(shù)；交通事故發(fā)生率及其時間空間分布

，統(tǒng)計排名；(2)

具體車輛和事件分析：擁堵分析

，包括擁堵疏導和擁堵根因；事故分析

，指導路徑規(guī)劃和警示標志設置；

車輛通行異常

，包括速度時間不匹配、入口出口車牌不符、以及高速路違法行為

，整治秩序

，追