智能交通背景下交通信息采集技术介绍

周 婷 商 林

（武汉交通职业学院电子与信息工程学院， 湖北 武汉 430000）

1 研究背景

智能交通是如今交通行业发展的热门方向之一，它能有效地综合运用各项技术，充分发挥交通基础设施的效能，提升出行服务质量，实现交通运输系统的科学化、高效化和人性化。

交通信息采集是智能交通中的重要一环，它为智能交通的有效运行、正确决策提供了基础支撑和科学依据。在智能交通背景下，一部分传统技术以其技术成熟、成本低廉、便于操作等优势依然在信息采集技术中占有一席之地，如地感线圈、红外线、超声波等，另一些原有技术在不断改进、优化之后渐渐成为交通信息采集的重要手段，如视频采集技术、地磁、浮动车技术等。此外，还有一部分新技术虽然是交通信息采集技术中的“新人”，但是它们因为技术新颖、与当前研究热点联系密切，逐渐成为智能交通大环境下交通信息采集的“宠儿”，例如无人机技术等。本文将选择其中一些信息采集技术进行介绍。

2 视频采集技术

视频采集技术是通过在目标区域安装摄像机来获取视频图像，然后利用计算机从视频图像中提取可用于交通分析和决策的信息，从而实现交通信息的智能化采集[1]。它具有检测范围广、安装无干扰、检测参数多、可视性强的特点。

早在20 世纪70 年代国外就已开始将视频图像用于交通信息采集。国内从20世纪90 年代也开始视频车辆检测技术的研究。随着对视频采集技术研究的深入，图像质量、传输技术、处理技术等都有了很大程度的提升，视频采集逐渐向高清视频和智能视频方向发展。

视频采集技术的应用主要体现在：

（1）常规交通参数的提取，如车流量、占有率、排队长度、拥挤状况、停车等待时间等；

（2）交通违章信息的收集与检测，如电子警察系统；

（3）辅助交通信号控制，如部分城市正在试点基于视频检测的行人过街协调感应控制系统；

（4）交通事故与拥堵检测，如通过视频采集技术检测到交通事故和拥堵以便于交警及时到场处理。

3 地磁车辆检测技术

地磁车辆检测器主要利用的是地磁场。车辆进入、停留或离开地磁车辆检测器所在位置，地磁场强度发生变化，地磁车辆检测器捕捉到这种变化，并将磁场变化量转化为更易观察、更易理解的电信号，从而实现车辆的检测[2]。

地磁车辆检测器的特点可总结为：（1）体积小精度高，路面破坏小。地磁车辆检测器在安装时只需在所要检测的路段地面钻孔，对路面的破坏较小；而若只是在侧面安装时，基本不破坏路面。（2）外界环境干扰小。由于地磁车辆检测器利用的是铁质车身在地磁场中引起的磁场变化，因此它不受气候、昼夜、温度等变化的影响。

地磁车辆检测器可用于停车管理。第一，在停车场出入口位置安装地磁车辆检测器，其功能类似传统的停车场管理系中地感线圈的作用，既可以检测到车辆的存在，触发系统工作，还可以在车子离开道闸时实现车过杆落，防止砸车。第二，在各个车位安装地磁车辆检测器，一方面可以获取车辆在对应车位的停留时间，进行停车收费计时，另一方面，可以及时将数据传输至停车场管理系统，告知停车场内各区域的空车位数量，从而实现停车诱导和管理。

地磁车辆检测器还可用于车流量、车辆类型等数据的收集，从而为信号控制提供依据。

除上述应用外，2019 年5 月，深圳市提出了“智慧路贴”的概念，并进行了试点建设。将太阳能智能地磁道钉安装于车道分割线和路肩表面来实现交通信息数据的收集。

4 浮动车技术

最初的浮动车技术主要针对的是公交车和出租车[3]。传统的交通出行模式下，公交车和出租车几乎可以代表着绝大部分出行者的出行选择，它们穿行于城市的快速路、主干路、次干路和支路，因此在这类车上安装定位系统，可以在较大程度上获取城市各道路的交通状况。

然而随着滴滴出行、高德地图这类出行软件的成熟，人们的出行选择增加，道路上车辆分布也发生了一些变化，浮动车技术的应用范围也渐渐扩大。通过安装在公交车、出租车、各类私家车上的定位装置，我们可以获取到城市各条道路上的车辆分布信息，从而可以实现交通网络中交通信息的测量，为拥堵治理提供依据。

浮动车的信息采集过程主要包括三个阶段：首先，对于在路网上行驶的安装有车载端定位设备的车辆，采集其运行的数据；然后，定位设备每隔一定的时间向服务器发送浮动车的位置信息，数据采集系统对收集的实时定位数据进行格式转换；最后数据采集系统将格式转换后的信息传至数据控制中心，同时接收来自数据中心的命令，从而实现数据的“上传”和“下达”。完成信息采集后，信息处理系统会依据这些信息进行地图匹配——行驶路径推算——路况信息处理——信息发布等操作[4]。

浮动车数据采集技术是在传统的浮动车原理的基础上，借助新兴的出行选择，进一步扩大了浮动车的范围，弥补了传统浮动车技术样本数量有限的不足，从而实现了信息采集的全面性、实时性和有效性。

5 无人机检测技术

无人驾驶飞机（Unmanned Aerial Vehicle , UAV），也称无人机，最初被用于军事领域，但渐渐地在民用领域也越来越受青睐，尤其是在交通监控、信息采集等方面。通过装载传感器和摄像机、照相机，可在空中及时获取目标路段或目标区域的交通信息。与一般意义上的视频采集技术相比，无人机在保留视频采集交通信息时的优点的同时，还具有其独特的优势。

对于交通事故，无人机可实现快速到场、快速取证。传统的事故处理需交警接警后到达现场，路况复杂、距离较远、交通拥堵、警力不足等原因都可能使得事故处理花费额外的时间。而无人机不受地面交通状况干扰，可第一时间到达事故地点，协助处理交通事故，在节约警力的同时，也为事故车辆和受影响车辆节约了时间成本。

对于交通拥堵，无人机可实现实时获取、及时疏散与预警。一般的信息采集技术受地理、布设条件等限制，无法实现随时随地的采集。因此，在其他信息采集技术覆盖不到的地方，无人机有着巨大的作用。借助无人机的空中视角，可以更直观、更方便地获知需要查看的路段或区域的交通分布情况，一方面可以及时将拥堵路段信息传送至控制中心，从而辅助控制中心科学调整信号配时、及时疏散交通拥堵；另一方面通过路况的连续监测，研究目标区域或目标路段的交通流规律，为交通诱导提供依据，防患于未然。

此外，无人机可借助其独特优势，为消防车、救护车等特殊车辆提供导航和保驾护航服务，为生命救助打开绿色通道。

借助无人机进行交通信息的采集优势明显[5]：（1）检测范围广。无人机鸟瞰城市，相比地感线圈、红外线、远程微波等技术，它获取的数据更宏观，更有大局观；（2）检测视角灵活。无人机可随时调整观测角度、位置和路线，无论是桥面，还是隧道，均可快速到达目标区域，比传统的采集技术更为方便；（3）检测效率高。无人机可第一时间到达待检测区域，以摄像机和传感器代替必须到达现场的人力，同时省去了安装成本，不必中断交通，显然比传统检测器更高效。

但作为应用到交通领域的一门新技术，无人机检测尚存在一些不足。第一，由于技术问题，无人机在执行信息采集任务时，须克服因机身震动带来的画面抖动问题[6]。且无人机机身小巧，体积和重量不足以抵抗太大的风力[5]，因此大风天气暂无法正常使用无人机。第二，将无人机这项交通领域的新技术应用于执法领域的科学性尚有待商榷。目前暂无相关法规和标准为无人机辅助执法提供规范可行的支撑，那么无人机辅助执法时的公平公正如何保证？无人机在高空飞行时拍摄的画面是否会泄露，信息安全问题能否保证？这些都是无人机应用于交通领域时需要考虑的问题。

6 结语

从最初的人工采集法，到地感线圈、视频、红外线、一卡通、浮动车检测，再到移动定位、无人机，交通信息采集技术在不断进步、不断优化。当然，现阶段各种检测技术都会有其不足，以本文介绍的方法为例，视频检测技术所获取的画面易受阴影、积水反射、昼夜转换等影响，地磁车辆检测器在通信效果和续航方面须深入研究，浮动车技术对数据传输、地图匹配等要求较高，无人机在画面抖动、续航等方面都需继续改进。正因如此，实际在进行交通数据采集时，我们并未拘泥于单一技术，常选择多种技术结合的方式，互相取长补短，实现信息采集的全面性、准确性和实时性。