智慧高速公路实时交通信息监测系统的设计与探究

朱 江，王 军

(1.黑龙江省交投高速运营管理有限公司黑大分公司，黑龙江 哈尔滨 150000;2.黑龙江省交投信息科技有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150000)

1 多传感器数据融合

从目前高速公路复杂的实际交通通行环境来看，单一设备及传统检测手段所实现的事件监测能力各有缺陷。因此，实时交通信息监测系统宜采用多传感器数据融合实现实时交通状况信息采集。

1.1 单一视频检测现有功能和存在的问题

单一视频检测现有功能包括支持全目标结构化信息提取的特征识别和车流量、排队长队等参数采集，并具备白昼以及夜间光照环境好状况下15～80 m的检测范围。同时存在问题如下：

(1)低照度下检测不准或失效；

(2)受雨、雾、大风、灰尘等异常天气受干扰影响大；

(3)无空间位置信息；

(4)无准确速度信息；

(5)准确率受视频的距离限制。

1.2 毫米波雷达与传统检测手段的对比

(1)毫米波雷达可实现全天候、全天时检测：与传统检测手段相比，毫米波雷达具有穿透性强，不受风雨雪天气和低照度环境的干扰，具备全天候全天时工作的特点。

(2)毫米波雷达可实现远距离、多车道检测：跟传统检测手段相比，毫米波雷达检测距离更远、范围更广，支持4～8车道、200 m范围目标检测。

(3)毫米波雷达具有高精度、抗干扰的优点：同普通雷达相比，毫米波雷达具有体积小、质量轻和精度高的特点。在天线口径相同情况下，毫米波雷达有更窄的波束，可提高雷达的角分辨能力和测精度，并且抗电子干扰、杂波和多径反射等。

(4)毫米波雷达可实现高分辨、多目标跟踪：毫米波雷达工作频率高，能得到大信号带宽和大数值的多普勒频移，可提高距离和速度的测量精目标分辨能力，并能分析目标细节特征，同时可辨别很小的目标和多个目标，具有很强的空间分辨能力。

1.3 传统检测方式和检测参数的对比

传统监测方式还包括地磁、线圈、微波等其他方式，其对交通状况信息采集的参数对比详见表1。

1.4 综上所述，交通信息监测设备宜采用视频、雷达等多传感器数据融合的技术路线

通过高清视频监控深度学习检测算法和毫米波雷达高场景适应性、高检测距离和精度等感知方式和感知信息互补融合的优点，结合AI算法，可以实现全天候、多场景、多目标、高精度的多元化信息的检测，结合路侧智能站提供的基于通信的安全事件检测能力，能够实现通信和图像/视频采集信息的传感信息融合，提供了全天候(雨雪，夜晚等)、非视距(建筑物/山体等遮挡)下的环境及事件检测能力，具有以下优点：

(1)双融合：77G毫米波雷达&400 W全结构摄像机实现视频和雷达的深度融合及信息互补。

(2)全天候：不受雨雪、雾、大风、光照等影响，实现在夜晚低照度及恶劣天气下的精准检测。

(3)远距离：支持双向4～8车道多目标轨迹跟踪检测及目标可视化，纵向支持200 m，减少设备及立杆密度，降低成本。

(4)全结构化：支持智能识别，支持车辆抓拍及车辆全结构化功能，并在融合界面展示雷达检测数据。

2 安装位置选择原则

为保证实时交通信息监测系统完善运行，高速公路路侧应安装部署的交通信息监测设备包括但不限于：

(1)交通流检测设备；

(2)车牌识别检测设备；

(3)交通事件检测设备；

(4)气象监测设备；

(5)单兵设备、视频巡逻车、无人机等移动信息采集设备；

(6)RSU设备。

2.1 交通流检测设备宜遵循以下布设原则

(1)交通流量大(服务水平三级及以下)、事故发生率高(年均每公里事故数>20.3起)的路段布设间距宜为0.5 km～1 km；

(2)交通流量大(服务水平三级及以下)或事故发生率高(年均每公里事故数>20.3起)的路段布设间距宜为1 km～2 km；

(3)交通流量小(服务水平二级及以上)、事故发生率较低(年均每公里事故数≤20.3起)的路段，宜根据实际情况，布设间距宜为2 km～3 km；

(4)高速公路互通式立体交叉、枢纽、服务区和停车区等出入口匝道位置应设置交通流检测设备。

2.2 车牌识别检测设备宜遵循以下布设原则

(1)高速公路行程时间计测区间的所有车道上应设置车牌识别检测设备；

(2)服务区出入口应设置车牌识别检测设备；

(3)高速公路沿线特大桥、大桥或特长隧道、长隧道上游路段，宜设置车牌识别检测设备；

(4)易拥堵、易发生重特大突发事件的路段应设置车牌识别检测设备，易拥堵路段布设间距宜为3 km～5 km。

2.3 交通事件检测设备宜遵循以下布设原则

(1)交通流量大(服务水平三级及以下)、事故发生率高(年均每公里事故数>20.3起)的路段道路两侧，宜按0.4 km～0.6 km设置1处交通事件感知点位，每处设置1台遥控摄像机和2套事件检测设备；

(2)交通流量大(服务水平三级及以下)或事故发生率高(年均每公里事故数>20.3起)的路段道路两侧，宜按照1 km间距设置1处交通事件感知点位，每处设置1台遥控摄像机和2套事件检测设备；

(3)交通流量小(服务水平二级及以上)、事故发生率较低(年均每公里事故数≤20.3起)的路段两侧宜按照1.5 km～2 km设置1处交通事件感知点位，每处设置1台遥控摄像机和2套事件检测设备；

(4)高速公路互通式立体交叉、枢纽、收费广场、服务区和停车区等路段应在高点设置全景摄像机；

(5)高速公路出入口匝道、避险车道、转弯半径较小、长下坡路段、隧道口、桥隧相接、桥下空间等特殊部位应设置交通事件感知点位。

2.4 气象监测设备宜遵循以下布设原则

(1)I类或II类地形区在高速公路沿线宜按20 km～40 km间距布设气象监测设备，III类地形区应充分考虑海拔高度、地形、地貌对气象的影响，在高速公路沿线宜按10 km～30 km间距布设气象监测设备；

(2)在路网相对密集地区应对区域高速公路网沿线的气象监测设备进行统筹考虑；

(3)特殊地形地物、大型桥梁结构物、恶劣气象条件频发路段等位置宜布设具有针对性传感器的气象监测设备。

2.5 车辆微观行为信息采集RSU设备宜遵循以下布设原则

(1)高速公路互通式立体交叉出入口匝道、服务区出入口、隧道出入口等特殊位置、易发生重特大突发事件、恶劣气象条件频发等路段宜设置RSU设备。

(2)交通流量大(服务水平三级及以下)、事故发生率高(年均每公里事故数>20.3起)的路段宜按照0.5 km～1 km间距设置RSU设备。

(3)交通流量大(服务水平三级及以下)或事故发生率高(年均每公里事故数>20.3起)的路段宜按照1 km～2 km间距设置RSU设备。

(4)交通流量小(服务水平二级及以上)、事故发生率较低(年均每公里事故数≤20.3起)的路段，宜根据实际情况，按2 km～5 km间距设置RSU设备。

(5)在满足功能要求的前提下，布设位置的选择应尽量利用既有路侧设施杆件。