基于边缘计算的动态智能交通诱导系统设计

李玲琳

摘要：传统的交通诱导系统多基于静态交通信息构建，没有结合实时动态交通信息、诱导效率有待提高。因此本文通过分析现有交通诱导系统的不足，结合边缘计算和车载自组织网络思想，设计了一个动态智能诱导系统，实现诱导信息动态及时、服务方式多样性和个性化，并提出了该系统的系统架构、系统功能、工作原理。

关键词：智能交通;交通诱导系统;边缘计算;车载自组织网

中图分类号TP31 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）29-0276-02

1概述

随着科学技术的发展，智能交通管理系统不断进步，各个大中型城市都建设了适合本城市交通管理的智能交通管理系统，以达到科技强警和保障交通秩序的目的。但是传统的交通诱导存在着：1）指示方式不够丰富、仅能提供基于静态评价标准和单目标的路径指示，给驾驶员提供的路径选择度较小;2）交通诱导信息服务方式单一，大多采用交通诱导屏、交通广播等传统方式嘲;3）依然采用群体式的诱导方式，不能提供个性化的诱导服务，从而诱导效率低，交通资源不能充分利用。因此需要借助日益发展成熟的先进网络技术和智能处理计算改造传统的交通诱导模式。

在2003年国际电信联合会的车辆信息规范化会议上，提出了车载自组织网络（vehieular Ad Hoc Network，VANET）概念。VANET系统模型包括车辆管理中心（DMV）、车载通信单元（OBU）、路侧固定单元（Rsu）组成。车辆是车载自组织网络中数量最多的组成部分，车辆中都安装有车载通信信模（OBU），在车载自组织网络中车辆可以接收和发送信息。车辆管理中心负责车辆的注册和相关信息的管理。路侧固定单元可以进行数据的处理和分析，作为信息的中转站，将车辆管理中心和车辆连接起来。路侧固定单元在道路上的分布要根据具体的交通状况来定，在车辆比较密集的地方，分布相对来说较为密集。

云计算具有强大的处理性能，能够处理海量的数据，自提出以来就在不断改变我们的生活、工作、学习的方式。但云计算模型的系统性能瓶颈在于网络带宽的有限性，传送海量数据需要一定的时间，云中心处理数据也需要一定的时间，这就会加大请求响应时间，用户体验差嘲。在物联网和云计算的推动下，在边缘结点处理、分析数据的边缘计算模式应运而生，从而带来极小的响应时间、减轻网络负载、保证用户数据的私密性。边缘计算的构成包括两大部分：一是资源的边缘化，具体包括计算、存储、缓存、带宽、服务等资源的边缘化分布，把原本集中式的资源纵深延展，靠近需求侧，提供高可靠、高效率、低时延的用户体验;二是资源的全局化，即边缘作为一个资源池，而不是中心提供所有的资源，边缘计算融合集中式的计算模型，通过中心和边缘之间的协同，达到优势互补、协调统一的目的。

2系统架构

随着科学技术的发展，智能交通管理系统不断进步，各个大中型城市都建设了适合本城市交通管理的智能交通管理系统，以达到科技强警和保障交通秩序的目的。但是传统的交通诱导存在着：1）指示方式不够丰富、仅能提供基于静态评价标准和单目标的路径指示，给驾驶员提供的路径选择度较小;2）交通诱导信息服务方式单一，大多采用交通诱导屏、交通广播等传统方式;3）依然采用群体式的诱导方式，不能提供个性化的诱导服务，从而诱导效率低，交通资源不能充分利用。因此需要借助日益发展成熟的先进网络技术和智能处理计算改造传统的交通诱导模式。

在2003年国际电信联合会的车辆信息规范化会议上，提出了车载自组织网络（vehicular Ad Hoc Network，VANET）概念。VANET系统模型包括车辆管理中心（DMv）、车载通信单元（OBU）、路侧固定单元（RSU）组成。车辆是车载自组织网络中数量最多的组成部分，车辆中都安装有车载通信信模（OBU），在车载自组织网络中车辆可以接收和发送信息。车辆管理中心负责车辆的注册和相关信息的管理。路侧固定单元可以进行数据的处理和分析，作为信息的中转站，将车辆管理中心和车辆连接起来。路侧固定单元在道路上的分布要根据具体的交通状况来定，在車辆比较密集的地方，分布相对来说较为密集。

云计算具有强大的处理性能，能够处理海量的数据，自提出以来就在不断改变我们的生活、工作、学习的方式。但云计算模型的系统性能瓶颈在于网络带宽的有限性，传送海量数据需要一定的时间，云中心处理数据也需要一定的时间，这就会加大请求响应时间，用户体验差。物联网和云计算的推动下，在边缘结点处理、分析数据的边缘计算模式应运而生，从而带来极小的响应时间、减轻网络负载、保证用户数据的私密性。边缘计算的构成包括两大部分：一是资源的边缘化，具体包括计算、存储、缓存、带宽、服务等资源的边缘化分布，把原本集中式的资源纵深延展，靠近需求侧，提供高可靠、高效率、低时延的用户体验;二是资源的全局化，即边缘作为一个资源池，而不是中心提供所有的资源，边缘计算融合集中式的计算模型，通过中心和边缘之间的协同，达到优势互补、协调统一的目的㈣。

3系统功能

下面主要论述云端的指挥中心智能交通诱导控制系统和边缘云上的路侧固定单元功能。指挥中心智能交通诱导控制系统功能包括交通信息汇聚、车辆监控、路况信息监控、实时交通诱导控制、交通诱导信息发布以及第三方数据服务等。其中：

交通信息汇聚：接收并存储路侧固定单元上报的各种路况信息;

车辆监控：对指定车辆行驶的轨迹进行跟踪;

路况信息监控：对道路拥挤程度、交通事故状况等进行监控;

实时交通诱导控制：根据路况信息生成各种交通诱导信息;

交通诱导信息发布：将各种交通诱导信息下发到路侧固定单元;

第三方数据服务：通过统一的接口为第三方应用提供路况等数据服务。

路侧固定单元功能包括采集信息管理、诱导信息控制、实时辅助安全驾驶服务、诱导信息推送管理等。其中：

采集信息管理：接收并处理信息采集系统发送的路况信息，并将相关信息实时上报或者按策略定时上报到指挥中心智能交通诱导控制系统;

诱导信息控制：对接收的路况信息进行本地处理，生成各种交通诱导信息;

实时辅助安全驾驶服务：向车载通信模块发送道路阻塞、路面障碍物等实况道路信息;向车载通信模块发送桥梁、隧道等车流图像;向车载通信模块发送行驶地天气、危险地段信息;向车载通信模块发送道路临时交通管制、道路汇集等警示信息。

诱导信息推送管理：接收指挥中心智能交通诱导控制系统下发的交通诱导信息，并推送到信息发布系统。

4工作原理

部署在边缘云上的路侧固定单元既接受指挥中心智能交通诱导控制系统的控制，上报和接收各种信息，同时也对接收的各种路况信息进行本地处理，实时的将各种诱导信息推送到车载通信模块，并能订阅个性化实时辅助安全驾驶服务。整个系统工作原理如图2所示。

路侧固定单元一方面接收信息采集系统采集的各种交通信息，并对这些信息进行处理，生成本地实时交通诱导信息，实时的推送到接入的车载通信模块，同时也实时或者根据控制策略将相关信息上报云端的指挥中心智能交通诱导控制系统;另一方面也接收指挥中心智能交通诱导控制系统下发的控制策略和各种交通诱导信息，并将这些诱导信息推送到信息发布系统。

5结束语

采用边缘计算等先进网络计算和智能处理技术，改造传统的交通诱导系统，能够对各种交通信息进行智能化处理和推送，为每个交通出行者提供动态的、个性化的、显示手段丰富的交通诱导信息，这对提高车辆出行效率、增加道路使用效率、缓解交通拥堵具有十分重要的意义。

致谢：感谢唐金鹏老师在论文写作过程中提供指导