CN115394100A - 一种面向车路协同的智慧路侧系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种面向车路协同的智慧路侧系统，涉及智能交通控制技术领域。该面向车路协同的智慧路侧系统，包括多接入边缘计算单元、多传感器融合感知单元、高精定位基站、信号灯和预警信息处理单元，所述多传感器融合感知单元包括视觉感知传感器、毫米波雷达传感器和激光雷达传感器。该系统通过采用基于多接入边缘计算单元、车路协同通信单元、实时动态差分高精定位基站、多传感器融合感知单元等融合技术的系统架构，通过在既有路灯与标志牌杆件上部署车路通信设备、多传感器融合感知设备、边缘计算单元、高精定位基站等，为车辆提供交叉口车速引导、安全预警、高精地图服务，可有效提升车辆通行效率和行车安全。
Description
技术领域
本发明涉及智能交通控制技术领域，具体为一种面向车路协同的智慧路侧系统。
背景技术
近年来，随着机动车保有量不断提升以及道路基础设施建设，交通污染、交通效率、交通安全等问题日渐突出，为解决交通安全、拥堵等热点问题，我国参照日本、欧洲等国外智能交通体系制定了中国智能交通标准。经过数十年的努力，我国智能交通水平得到了很大提升，如在城市主要路段实现违法抓拍、交叉口信号灯联网联控以及实现全国联网的ETC收费系统。随着新理论、新技术的不断推出，一种面向城市管理的新型智慧交通构思应运而生，即全息感知、在线推演、精明管控和全程服务的智慧交通体系。
车路协同是指基于车路专用通信技术（vehicleto everything, V2X）专用短程通信，车辆与路侧基站进行数据交互与协作，他既为交通感知提供了前端节点，同时也为管控提供了末端节点叫目前，V2X通信主要采用专用短程通信(dedicated short rangecommunication, DSRC)，长期演进车辆通信技术(long term evolution vehiclecommunication, LTE-V)两种方式，随后会过渡到5G通信，但是，由于V2X通信距离较短，一般为500m左右，为提高通信覆盖率以及交通感知覆盖率，需要增加路侧微基站补充信号同时用于交通感知。
鉴于智慧交通的发展需求以及车路协同技术应用特点，本文提出一种面向车路协同的智慧路侧系统，为智慧交通提供数据感知、交通控制通道与交通控制节点。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种面向车路协同的智慧路侧系统，能够基于多接入边缘计算单元、车路协同通信单元、实时动态差分高精定位基站、多传感器融合感知单元等融合技术的系统架构，通过在既有路灯与标志牌杆件上部署车路通信设备、多传感器融合感知设备、边缘计算单元、高精定位基站等，为车辆提供交叉口车速引导、安全预警、高精地图服务，可有效提升车辆通行效率和行车安全。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种面向车路协同的智慧路侧系统，包括多接入边缘计算单元、多传感器融合感知单元、高精定位基站、信号灯和预警信息处理单元，所述多传感器融合感知单元包括视觉感知传感器、毫米波雷达传感器和激光雷达传感器，所述预警信息处理单元包括智能路侧单元、LED信息屏和云平台，该系统以多接入边缘计算单元为交互中心，以多传感器融合感知单元作为数据源，以实时动态差分定位高精定位基站作为位置服务数据源，以信号灯作为信号数据源与交通控制节点，以智能路侧单元作为车路通信数据收发通道，以LED信息屏和云平台作为智能交通信息发布通道；
视觉感知传感器，其优势是目标分类，通过建立真值数据库，利用成熟的算法即可进行识别，如区域卷积神经网络、快速区域卷积神经网络等；
毫米波雷达传感器，其优势是可以对多车道实时准确测速，且对环境抗干扰能力较强，不受雨雾天气影响，但是其探测距离一般较短；
激光雷达传感器，其优势是可实时探测360度环境，且探测距离远，但是对环境的抗干扰能力较弱；
高精定位基站，由1个基准站和多个流动站组成，基准站位置已知且固定不变，持续跟踪所有可见卫星，并通过数据电台向移动站发送差分修正数据，流动站接收基准站发射的差分修正数据，并在内部进行位置解算处理，实时获取流动站高精位置。
优选的，所述多接入边缘计算单元、多传感器融合感知单元、高精定位基站、信号灯和预警信息处理单元等采用V2X通信技术进行交互通信，所述V2X通信是指借助某种满足低时延、高可靠要求的通信技术，实现车与车、车与路、车与其他设备之间的实时信息交互，且目前主流的V2X通信技术包括基于802.1 Ip的DSRC和基于蜂窝通信的LTE-V及5G通信，DSRC技术体系已经趋于稳定，LTE-V技术正在演进之中，由于LTE-V可以平滑过渡到5G网络，所以LTE-V技术具有更大的发展空间。
优选的，所述智慧路侧系统还包括边缘计算单元，边缘计算是指在网络边缘节点处理、分析数据，边缘节点就是在数据产生源头和云中心之间具有计算资源 和网络资源的节点七边缘节点具有数据处理与分发功能，同时可完成场景算法等本地业务。
优选的，所述智慧路侧系统还包括数据感知模块、交通效率模块、交通安全模块和数据服务模块；
数据感知模块，主要基于视觉感知、毫米波雷达、激光雷达等传感器识别目标以及RTK基站实时数据，同时接入传统智能交通既有线圈、信号灯配时数据；
交通效率模块，主要针对重要交通节点进行管理与优化配置，包括匝道控制和交叉口绿波红波控制；
交通安全模块，主要针对视线受阻条件下事件识别预警，包括危险行为、危险路段、恶劣天气预警；
数据服务模块，基于V2X通信、LED屏幕、云平台等多种分发方式，包括实时性较高的本地动态高精地图分发、差分数据分发以及云平台下发的动态交通管制信息。
优选的，所述本地动态高精地图分发就是在常规地图之上叠加更细化的道路参数图层、更实时的交通状态图层，即静态高精图层和动态高精图层，且高精地图的分发与传统地图中的离线和云端更新方式有所不同，增加了局部地图动态更新方式，静态高精图层数据主要通过云端获取方式，动态高精图层数据则需要从邻近区域的智能路侧单元获取最实时的动态数据。
优选的，所述数据感知模块包括实时交通目标单元、实时信号配时单元、差分基站数据单元、交通拥堵状态单元和交通事故状态单元。
优选的，所述交通效率模块包括信号配时广播单元、路口车速引导单元和信号路口优先通行单元。
优选的，所述交通安全模块包括交叉口碰撞预警单元、弯道限速预警单元、闯红灯预警单元和汇流区域碰撞预警单元。
优选的，所述数据服务模块包括高精地图分发单元、差分数据分发单元和交通管制信息单元。
（三）有益效果
本发明提供了一种面向车路协同的智慧路侧系统。具备以下有益效果：
1、本发明提供了一种面向车路协同的智慧路侧系统，该系统通过采用V2X通信、RTK差分定位、高精地图分发、目标识别感知等新型技术，并利用MEC边缘计算单元实现数据融合、预警算法等业务实现，同时，云端监控系统可对V2X车载单元、智慧路侧系统各组件数据进行在线监控管理，提高交通管理的实时性与精细化。
2、本发明提供了一种面向车路协同的智慧路侧系统，该系统架构基于V2X通信与感知数据，并融合了智能交通既有的线圈等感知数据、实时信号配时数据，可实现现有智能交通的平滑升级，使用效果更好，也更加可靠。
3、本发明提供了一种面向车路协同的智慧路侧系统，该系统基于多接入边缘计算单元、车路协同通信单元、实时动态差分高精定位基站、多传感器融合感知单元等融合技术的系统架构，通过在既有路灯与标志牌杆件上部署车路通信设备、多传感器融合感知设备、边缘计算单元、高精定位基站等，为车辆提供交叉口车速引导、安全预警、高精地图服务，可有效提升车辆通行效率和行车安全。
附图说明
图1为本发明提出的面向车路协同的智慧路侧系统的框架图；
图2为本发明提出的面向车路协同的智慧路侧系统的应用功能组成图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1-2所示，本发明实施例提供一种面向车路协同的智慧路侧系统，包括多接入边缘计算单元、多传感器融合感知单元、高精定位基站、信号灯和预警信息处理单元，多传感器融合感知单元包括视觉感知传感器、毫米波雷达传感器和激光雷达传感器，预警信息处理单元包括智能路侧单元、LED信息屏和云平台，该系统以多接入边缘计算单元为交互中心，以多传感器融合感知单元作为数据源，以实时动态差分定位高精定位基站作为位置服务数据源，以信号灯作为信号数据源与交通控制节点，以智能路侧单元作为车路通信数据收发通道，以LED信息屏和云平台作为智能交通信息发布通道；
视觉感知传感器，其优势是目标分类，通过建立真值数据库，利用成熟的算法即可进行识别，如区域卷积神经网络、快速区域卷积神经网络等；
毫米波雷达传感器，其优势是可以对多车道实时准确测速，且对环境抗干扰能力较强，不受雨雾天气影响，但是其探测距离一般较短；
激光雷达传感器，其优势是可实时探测360度环境，且探测距离远，但是对环境的抗干扰能力较弱；
高精定位基站，由1个基准站和多个流动站组成，基准站位置已知且固定不变，持续跟踪所有可见卫星，并通过数据电台向移动站发送差分修正数据，流动站接收基准站发射的差分修正数据，并在内部进行位置解算处理，实时获取流动站高精位置。
多接入边缘计算单元、多传感器融合感知单元、高精定位基站、信号灯和预警信息处理单元等采用V2X通信技术进行交互通信，V2X通信是指借助某种满足低时延、高可靠要求的通信技术，实现车与车、车与路、车与其他设备之间的实时信息交互，且目前主流的V2X通信技术包括基于802.1 Ip的DSRC和基于蜂窝通信的LTE-V及5G通信，DSRC技术体系已经趋于稳定，LTE-V技术正在演进之中，由于LTE-V可以平滑过渡到5G网络，所以LTE-V技术具有更大的发展空间。
智慧路侧系统还包括边缘计算单元，边缘计算是指在网络边缘节点处理、分析数据，边缘节点就是在数据产生源头和云中心之间具有计算资源 和网络资源的节点七边缘节点具有数据处理与分发功能，同时可完成场景算法等本地业务。
智慧路侧系统还包括数据感知模块、交通效率模块、交通安全模块和数据服务模块；
数据感知模块，主要基于视觉感知、毫米波雷达、激光雷达等传感器识别目标以及RTK基站实时数据，同时接入传统智能交通既有线圈、信号灯配时数据；
交通效率模块，主要针对重要交通节点进行管理与优化配置，包括匝道控制和交叉口绿波红波控制；
交通安全模块，主要针对视线受阻条件下事件识别预警，包括危险行为、危险路段、恶劣天气预警；
数据服务模块，基于V2X通信、LED屏幕、云平台等多种分发方式，包括实时性较高的本地动态高精地图分发、差分数据分发以及云平台下发的动态交通管制信息。
本地动态高精地图分发就是在常规地图之上叠加更细化的道路参数图层、更实时的交通状态图层，即静态高精图层和动态高精图层，且高精地图的分发与传统地图中的离线和云端更新方式有所不同，增加了局部地图动态更新方式，静态高精图层数据主要通过云端获取方式，动态高精图层数据则需要从邻近区域的智能路侧单元获取最实时的动态数据。
数据感知模块包括实时交通目标单元、实时信号配时单元、差分基站数据单元、交通拥堵状态单元和交通事故状态单元，交通效率模块包括信号配时广播单元、路口车速引导单元和信号路口优先通行单元，交通安全模块包括交叉口碰撞预警单元、弯道限速预警单元、闯红灯预警单元和汇流区域碰撞预警单元，数据服务模块包括高精地图分发单元、差分数据分发单元和交通管制信息单元。
该智慧路侧系统监控平台可实现对车载预警状态、云平台监控状态进行分析，与单车智能车辆相比，在智慧路侧系统覆盖范围内，安装V2X终端的车辆可以在弯道、汇流区等视线受阻区域提前预警，提高行车安全性。同时，云端监控系统可对V2X车载单元、智慧路侧系统各组件数据进行在线监控管理，提高交通管理的实时性与精细化程度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种面向车路协同的智慧路侧系统，其特征在于，包括多接入边缘计算单元、多传感器融合感知单元、高精定位基站、信号灯和预警信息处理单元，所述多传感器融合感知单元包括视觉感知传感器、毫米波雷达传感器和激光雷达传感器，所述预警信息处理单元包括智能路侧单元、LED信息屏和云平台，该系统以多接入边缘计算单元为交互中心，以多传感器融合感知单元作为数据源，以实时动态差分定位高精定位基站作为位置服务数据源，以信号灯作为信号数据源与交通控制节点，以智能路侧单元作为车路通信数据收发通道，以LED信息屏和云平台作为智能交通信息发布通道；
视觉感知传感器，其优势是目标分类，通过建立真值数据库，利用成熟的算法即可进行识别，如区域卷积神经网络、快速区域卷积神经网络等；
毫米波雷达传感器，其优势是可以对多车道实时准确测速，且对环境抗干扰能力较强，不受雨雾天气影响，但是其探测距离一般较短；
激光雷达传感器，其优势是可实时探测360度环境，且探测距离远，但是对环境的抗干扰能力较弱；
高精定位基站，由1个基准站和多个流动站组成，基准站位置已知且固定不变，持续跟踪所有可见卫星，并通过数据电台向移动站发送差分修正数据，流动站接收基准站发射的差分修正数据，并在内部进行位置解算处理，实时获取流动站高精位置。
2.根据权利要求1所述的一种面向车路协同的智慧路侧系统，其特征在于：所述多接入边缘计算单元、多传感器融合感知单元、高精定位基站、信号灯和预警信息处理单元等采用V2X通信技术进行交互通信，所述V2X通信是指借助某种满足低时延、高可靠要求的通信技术，实现车与车、车与路、车与其他设备之间的实时信息交互，且目前主流的V2X通信技术包括基于802.1 Ip的DSRC和基于蜂窝通信的LTE-V及5G通信，DSRC技术体系已经趋于稳定，LTE-V技术正在演进之中，由于LTE-V可以平滑过渡到5G网络，所以LTE-V技术具有更大的发展空间。
3.根据权利要求1所述的一种面向车路协同的智慧路侧系统，其特征在于：所述智慧路侧系统还包括边缘计算单元，边缘计算是指在网络边缘节点处理、分析数据，边缘节点就是在数据产生源头和云中心之间具有计算资源 和网络资源的节点七边缘节点具有数据处理与分发功能，同时可完成场景算法等本地业务。
4.根据权利要求1所述的一种面向车路协同的智慧路侧系统，其特征在于：所述智慧路侧系统还包括数据感知模块、交通效率模块、交通安全模块和数据服务模块；
数据感知模块，主要基于视觉感知、毫米波雷达、激光雷达等传感器识别目标以及RTK基站实时数据，同时接入传统智能交通既有线圈、信号灯配时数据；
交通效率模块，主要针对重要交通节点进行管理与优化配置，包括匝道控制和交叉口绿波红波控制；
交通安全模块，主要针对视线受阻条件下事件识别预警，包括危险行为、危险路段、恶劣天气预警；
数据服务模块，基于V2X通信、LED屏幕、云平台等多种分发方式，包括实时性较高的本地动态高精地图分发、差分数据分发以及云平台下发的动态交通管制信息。
5.根据权利要求4所述的一种面向车路协同的智慧路侧系统，其特征在于：所述本地动态高精地图分发就是在常规地图之上叠加更细化的道路参数图层、更实时的交通状态图层，即静态高精图层和动态高精图层，且高精地图的分发与传统地图中的离线和云端更新方式有所不同，增加了局部地图动态更新方式，静态高精图层数据主要通过云端获取方式，动态高精图层数据则需要从邻近区域的智能路侧单元获取最实时的动态数据。
6.根据权利要求4所述的一种面向车路协同的智慧路侧系统，其特征在于：所述数据感知模块包括实时交通目标单元、实时信号配时单元、差分基站数据单元、交通拥堵状态单元和交通事故状态单元。
7.根据权利要求4所述的一种面向车路协同的智慧路侧系统，其特征在于：所述交通效率模块包括信号配时广播单元、路口车速引导单元和信号路口优先通行单元。
8.根据权利要求4所述的一种面向车路协同的智慧路侧系统，其特征在于：所述交通安全模块包括交叉口碰撞预警单元、弯道限速预警单元、闯红灯预警单元和汇流区域碰撞预警单元。
9.根据权利要求4所述的一种面向车路协同的智慧路侧系统，其特征在于：所述数据服务模块包括高精地图分发单元、差分数据分发单元和交通管制信息单元。
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2022
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