【行業(yè)分享】新型車路協(xié)同系統(tǒng)，為司機打開上帝視角
眾所周知，交通問題面臨兩大主要挑戰(zhàn)：交通安全和通行效率，傳統(tǒng)的解決方法是采用車輛安全保障和控制誘導等方法。隨著近年來我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，汽車總量不斷增長，交通問題日益嚴重，傳統(tǒng)解決方法處理起來存在很大的局限性。首先，汽車行駛過程中不能感知周圍環(huán)境，對汽車自身行車狀況和駕駛員反應有很強的要求，不能實現(xiàn)主動式安全；其次，信息量不足，實時性、準確和覆蓋面欠缺容易導致交通誘導和控制不全面。這樣就形成目前城市交通流幾個特點：
- 高密度車流，道路滿負荷、超負荷承載，容易形成擁堵；
- 車流速度越發(fā)緩慢，車輛間距更??；
- 因為道路條件的限制，導致人、非機動車、機動車對于路權的爭奪加??；
- 道路上違法駕駛、行駛的行為時有發(fā)生，容易引發(fā)事故；
- 主干道潮汐車流的情況越發(fā)明顯等。
智能車路協(xié)同系統(tǒng)是當前解決交通問題的主要研究方向之一，通過采用先進的無線通信和新一代互聯(lián)網(wǎng)技術，可以全方位實施車車、車路動態(tài)實時信息交互，擴展交通信息的時空范圍，豐富其獲取手段，能夠大范圍開展車輛主動安全控制和道路協(xié)同控制。車路協(xié)同系統(tǒng)首次提出構建 “車輛感知+路側感知”結合的車路協(xié)同感知網(wǎng)絡，系統(tǒng)可在交叉口、彎道的路側和車輛頭部安裝廣域雷達感知設備，全方位立體式采集區(qū)域道路內人和車的實時信息，對行人和車輛的軌跡進行分析判斷，通過無線網(wǎng)絡互聯(lián)，實現(xiàn)視線盲區(qū)或相鄰車輛的避撞預警，使人、車、路有效協(xié)同，提高交通安全、減少交通事故。
1、車路協(xié)同系統(tǒng)基本架構
車路協(xié)同系統(tǒng)是以路側系統(tǒng)和車載系統(tǒng)為基礎進行構建，通過無線通訊設備實現(xiàn)車路的信息交互和共享，其主要工作流程為：首先是由路側系統(tǒng)的傳感器采集交通流、道路路面狀況和一些異常事件等信息，并由路側控制單元進行處理，然后傳向路側無線通訊設備，再通過路側無線通訊設備傳遞到車載無線通訊設備，與車輛采集的信息進行交互和融合，最后反饋給駕駛員，由駕駛員對當前的交通環(huán)境進行判斷，做出相應的反應動作。
一般來說，車路協(xié)同主要涉及三個端口：智能車載系統(tǒng)（OBU）、智能路側系統(tǒng)（RSU）和車路協(xié)同云平臺，三者恰好構成智慧交通場景下協(xié)同感知與協(xié)同決策的閉環(huán)。
智能車載系統(tǒng)：安裝在車輛終端的起拓寬駕駛員視野、增加駕駛員對行車環(huán)境和車輛運行狀態(tài)的感知、加強行車安全的單元。主要技術包括信息獲取、信息交互、事故隱患提示等。從各類傳感器和車載網(wǎng)絡獲取原始信息，并解算出典型車路協(xié)同應用需要的底層信息，通過信息交互傳遞至路側單元。其功能包括車輛運動狀態(tài)獲取、行車環(huán)境信息感知、車輛定位信息獲取、信息交互、信息處理及管理、安全報警與預警等。
智能路側系統(tǒng)：車路協(xié)同系統(tǒng)的重要組成部分，其主要功能是采集當前的道路狀況、交通狀況等信息，通過通訊網(wǎng)絡，將信息傳遞至指揮中心或路側處理單元進行處理，并裁定相關信息通過網(wǎng)絡傳遞到有相應信息請求的車載終端，輔助駕駛員進行駕駛。
車路協(xié)同云平臺：實現(xiàn)城市交通宏觀角度下的交通大數(shù)據(jù)分析，城市級交通狀態(tài)的識別與預測，智能交通協(xié)同指揮控制、出行服務與交通調度等車路協(xié)同綜合應用。
3、廣域雷達技術在車路協(xié)同系統(tǒng)中的應用
由前文的系統(tǒng)架構中，可以很容易看出在車路協(xié)同系統(tǒng)中，影響系統(tǒng)靈敏度與安全性的一個關鍵因素就是信息的可靠性采集。傳統(tǒng)的采集方式如感應線圈、超聲波、地磁等，因為其檢測的傳感器點位是離散的，在橫向和縱向上都不連續(xù)，那么在稍微復雜的交通流環(huán)境下就力不從心。為了克服這個問題，基于跟蹤和模式識別技術的視頻數(shù)據(jù)事件檢測器和廣域雷達感知系統(tǒng)應運而生。他們的共同特點是檢測的是一整個區(qū)域，在這個區(qū)域上的所有目標都在系統(tǒng)的跟蹤和分析之下；另外除了交通流量、速度、占有率等傳統(tǒng)信息，這類“面檢測”設備還能提供排隊長度、逆行、壓線等事件檢測信息。在提供的信息方面，面檢測設備帶來了前所未有的巨大革新和升級。
而目前在實際項目使用過程中，由于視頻技術在全天候環(huán)境、抗干擾能力、系統(tǒng)維護和可靠性等方面存在一定的不足。而廣域雷達檢測精度高、提供信息豐富、系統(tǒng)可靠性穩(wěn)定性高、抗干擾能力強、全天候工作和安裝維護方便快捷，從而使得廣域雷達在這個領域得到了大規(guī)模廣泛的應用，并且還在不斷地拓展應用之中。
路測系統(tǒng)將廣域雷達安裝于交叉口或彎道等易發(fā)生安全事故的位置，廣域雷達利用其檢測范圍廣、數(shù)據(jù)豐富等特點，采集覆蓋區(qū)域內所有行人、車輛，采集目標位置信息、速度信息、交通流信息和道路異常信息綜合分析，一旦發(fā)現(xiàn)可能存在的目標沖突，則通過情報板警示和改變信號燈配時的方式，避免事故的發(fā)生。車載系統(tǒng)將廣域雷達安裝在車輛前端，前向照射，采集自身車輛狀態(tài)信息和感知周圍行人和車輛信息，一旦發(fā)現(xiàn)可能潛在的碰撞危險，則提醒駕駛人員，采取緊急措施。
如下圖所示，抗擊新冠肺炎疫情以來，多個省市主干路采用廣域雷達檢測箭筒信號感性控制技術來對路口各方向車輛的排隊長度、通行流量、車距、車速進行實時監(jiān)測。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，交通信號機實時優(yōu)化調整綠燈通行時長，提高路口車輛通行率，減少機動車等待時間，綠燈不再空放。
這套系統(tǒng)利用廣域雷達，可以在8個車道、150米長的道路范圍內，同時識別、跟蹤、檢測，對機動車排隊長度、通行流量、車距、車速、大小車輛和車道占有率等數(shù)據(jù)實時統(tǒng)計。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，紅綠燈周期實時變化。新系統(tǒng)運行時，還能同時接收到相鄰路口的信號控制策略信息，經(jīng)過系統(tǒng)分析之后實現(xiàn)路口間信號協(xié)同配合。
4、ZLG車路協(xié)同系統(tǒng)化解決方案
ZLG憑借在智慧交通行業(yè)的多年經(jīng)驗積累，結合現(xiàn)有的車路協(xié)同技術的優(yōu)點推出ZLG車路協(xié)同系統(tǒng)化解決方案。該方案搭建融合的車、路、網(wǎng)基座，通過云平臺實現(xiàn)多種應用和路側單元-車載單元-云平臺的整體架構。該方案整體架構如下：
該方案主控平臺采用ZLG推出的M6Y2C核心板，該核心板是一款工業(yè)控制核心板,采用NXP Cortex?-A7 800MHz主頻的處理器，以先進的電源管理架構帶來更低功耗。核心板標配8路UART、2路USB OTG、2路CAN-Bus、2路以太網(wǎng)等接口；標配128/256/512MB DDR3和128M/256M /512M/4G電子硬盤、硬件看門狗；通過嚴格EMC和高低溫測試，確保道路環(huán)境嚴酷的條件下穩(wěn)定工作。
同時，ZLG還提供免費的云平臺（ZWS IoT-PaaS）服務：ZWS IoT-PaaS云平臺支持多種協(xié)議的設備快速接入，支持數(shù)據(jù)透傳轉發(fā)以及完善的二次開發(fā)包，支持全私有化部署，并提供功能豐富的后臺MIS系統(tǒng)進行設備統(tǒng)一管理，為客戶的核心需求提供一站式的解決方案。
該車路協(xié)同系統(tǒng)解決方案可以在車車之間、車路之間建立有效的信息溝通，極大地提高車輛與道路資源使用效率，減少交通安全事故的發(fā)生。同時，一定程度上能夠減少汽車尾氣排放，降低環(huán)境污染。車路協(xié)同系統(tǒng)技術的發(fā)展將會為交通運輸?shù)陌踩c效率帶來一個嶄新的局面，為國家智能交通產(chǎn)業(yè)提供核心競爭力。
