智能交通车路协同技术分析

摘 要：近年来，随着城市化进程和人口流动速度的加快，交通负担持续加重，成为制约城市发展的重要因素之一。在此背景下，智能交通的兴起为城市的可持续发展和人民生活质量的提升开辟了新的路径。智能交通系统正在逐步改变民众的出行方式，其借助一系列协同技术，实现了实时路况信息的收集、分析和传递，不仅能够预防交通事故的发生，提高交通网络的运行效率，还能为改善交通环境、提升城市整体交通质量提供新的解决方案。文中对智能交通协同技术进行了综合分析，探究了智能车载系统、智能路侧系统和通信平台的研究现状和发展趋势，对该技术当前面临的主要挑战进行了总结，并展望了其未来的发展方向。以全面而深刻的视角，对该技术进行细致剖析，旨在为该领域的进一步研究与实践提供有力的支撑与指导。

关键词：智能交通；车路协同；智能车载；智能路侧；无线通信；道路交通

中图分类号：TP39；TN914 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2025）05-00-03

0 引 言

交通作为人们日常生活中不可缺少的一环，其复杂性随着社会的发展日益增强。随着经济的不断增长，人们的生活水平得到显著提升的同时，出行需求也大幅增加，尤其是对于个人交通工具的需求，汽车保有量的持续攀升便是这一趋势的直观体现，人们越来越依赖于个人交通工具来满足日常出行的需求。然而，随之而来的交通问题却愈发严峻，交通拥堵、交通安全隐患等问题日益成为人们关注的焦点。

在此背景下，智能交通的兴起为城市的可持续发展和人民生活质量的提升开辟了新的路径。车路协同技术作为一项新兴技术，能够将车辆、道路、交通管理等要素进行智能化联接，从而构建起一个更加智能的交通系统，实现更加高效、安全的交通流动。该技术的出现为改善交通状况、提高交通运输效率提供了全新的思路和解决方案。本文对车路协同系统展开了深入分析，详细探讨了该系统的三个关键板块的研究现状，并展望了其未来的发展方向。从全面而深刻的视角，对该系统进行细致剖析，为该领域的进一步研究与实践提供有力的支撑与指导。

1 车路协同系统

智能车路协同系统是一种融合了多种技术的综合系统，它由智能车载系统、智能路侧系统和通信平台三部分组成[1]。这三个部分紧密协作，共同构建了一套完整的体系。在智能车路协同系统的协助下，车辆在行驶过程中能够实现车与车、车与路、车与人的信息交互。这种实时的信息共享使得人们能够及时掌握车辆周围的交通动态和障碍物等信息，降低了发生交通事故的风险，提高了道路通行效率。同时，这套系统也为行人提供了更加安全和便捷的出行环境。因此，智能车路协同系统已经成为确保现代交通顺利运行的重要手段。

1.1 智能车载系统

智能车载系统主要负责对车辆自身状况和周边的行车环境进行检测，包括车辆状态、路况信息、行车安全等多个方面。它能够实时监控车辆的状态，一旦发现异常情况，便能及时为驾驶员提供准确的车辆与交通信息，协助驾驶员提前采取相应的措施，保证行车安全[2]。作为车端的核心，智能车载系统集成了多种传感器和执行器，如雷达、激光雷达、摄像头、GPS等，这些设备能够实时收集车辆周围的交通状况、行人动态等环境信息，同时也能获取车辆自身的状态信息，如速度、方向、位置等。智能车载系统能够通过对这些信息进行处理和分析，为驾驶员的驾驶决策提供依据。

当前，我国智能车载系统的设计与实现有着多样化的硬件方案。文献[3]基于ARM Cortex-A53架构的开发板，成功打造了一款具有低功耗、高性能、高性价比等特性的硬件平台，这样的设计不仅标志着技术上的飞跃，也为整个行业树立了新的典范。研究者们借助Qt这一功能全面的跨平台应用开发框架[4]，成功地将基于ARM Cortex-A53架构的开发板迁移至多个不同的操作系统平台，赋予其卓越的可移植性，从而极大地便利了各平台用户的操作体验，也为项目的广泛推广和应用铺设了道路。此外，研究者通过巧妙的设计优化与细致的配置调整，实现了高性能与高性价比的完美平衡，在确保开发板卓越性能的同时，有效控制其成本，为用户带来了既优质又经济的选择。正因如此，该开发板在市场上展现出了强大的竞争力，赢得了广大用户的认可。

文献[5]详细介绍了一款基于STM32芯片的智能车载预警与求助系统。研究者们为了应对国内外车载安全领域所面临的诸多挑战，在智能车载系统中集成STM32微控制器的同时，引入了多元传感器技术，不仅实现了技术层面的飞跃，更是对当前复杂驾驶环境下车辆智能化安全监测的一次重要探索。在该系统中，STM32扮演着核心角色，为智能车载系统注入了强大的计算与控制能力，多种传感器协同作业，为系统提供了全面、精确的数据支持，使系统能够全方位地感知车辆周围环境，确保了其在各种驾驶情境中均能高效地执行预警与求助任务。

研究者们对国内外车载安全系统领域的现状进行了全面且深入的探索，为智能车载系统的设计奠定了坚实的理论基础，并在此基础上进一步深入研究，不仅充分利用了STM32等硬件平台的技术优势，更在系统的安全评估算法和输出接口设计上进行了卓越的创新。

1.2 智能路侧系统

智能路侧系统主要负责对车流量和道路异常等信息进行收集和处理，以便更好地为道路交通安全和高效运营提供保障。该系统主要包括路侧感知设备、路侧边缘计算设备和路侧通信设备三个模块。路侧感知设备负责对路面信息、交通标志、车辆等进行感知，为系统提供丰富的数据源；路侧边缘计算设备负责在本地对收集到的数据进行初步的处理，执行数据处理、图像识别等任务，并根据车辆数据对路况进行预判；路侧通信设备负责将收集到的数据上传至云端，实现数据共享和信息交互。

文献[6]在路侧安全关键技术领域进行了深入研究，该研究以密码为基础支撑，针对网络通信安全、通信安全、数据安全等方面进行了深入探索，旨在为V2X通信环境下OBU、RSU等V2X设备间的通信构建一套完整的安全保障体系。该体系从网络通信安全的角度出发，采用先进的加密算法和身份认证技术，确保网络通信过程中的数据传输安全，防止非法窃听和篡改，并在此基础上进一步强化了通信安全，通过使用可靠的密钥管理和交换机制，确保V2X设备间的通信密钥不会被泄露或滥用。同时，为确保数据安全，该体系采用了高级数据加密技术和访问控制策略，确保车辆行驶过程中产生的数据不会被非法获取和利用。这样的体系为V2X通信提供了坚实的安全保障，确保了OBU、RSU等V2X设备在各种环境下都能安全地运行。

文献[7]通过对C-V2X（蜂窝式车辆到车辆通信）技术的深入研究和理解，成功地将这种技术应用于设计智慧路侧系统。该智慧路侧系统采用先进的V2X通信技术、车路协同技术、边缘计算技术和多源融合感知计算等关键技术，实现数据的全面感知、精确传递、实时融合和有效利用。系统的基本框架包括了智能感知层、信息传输层、协同决策层和应用服务层。其中，信息传输层利用无线通信网络，实现车辆与道路设施之间的信息传递和交换；协同决策层则负责整合各方的信息，进行数据融合和计算，为道路交通预警等业务提供支持；应用服务层则面向不同的需求方，如交通管理部门、驾驶员和行人等，提供各类服务，如交通流量监测、道路安全预警、紧急事件处理等。该系统在各种交通场景中都有良好的适应性，如城市道路、高速公路、乡村道路等。其部署原则根据不同场景的特点和需求确定，以确保系统的稳定性和有效性。此外，该系统面向不同需求方，具有广泛的应用价值，有助于提升交通效率、改善交通安全状况和提升出行体验。系统整体架构如图1所示。

1.3 通信平台

通信平台主要负责对收集来的信息进行储存和传播，实现车与车、车与路、车与人的信息交互。目前国内外对此平台的研究多种多样。 文献[8]在5G网络中引入了多接入边缘计算（Mobile Edge Computing， MEC）平台，以进一步降低端到端通信时延，为C-V2X提供了更低时延的通信支持。通过这一技术，能够将应用智能直接引入基站边缘侧，从而减少数据传输路由节点，将信息在边缘节点直接进行处理，从而为用户提供更低时延、更高带宽和更多连接的高性能网络服务。此外，通过MEC的部署，能够极大程度地降低端到端通信时延。这一技术在提高通信速度的同时，也能够有效提高数据的传输效率。更重要的是，MEC作为一种本地服务托管环境，能够支持部署具有地理和区域特色的高吞吐量车联网服务。这意味着车联网的应用程序能够在最近的基站边缘侧进行部署，从而为用户提供更快速、更可靠的数据传输服务。这将极大地改善车辆之间的通信质量，提高道路安全性，同时也为自动驾驶等新兴技术的发展提供了强大的支持。

文献[9]整合了大数据、无线通信、互联网和汽车领域，巧妙地在移动设备上运用集成开发平台，打造出一款多功能软件。这款软件涵盖了登录注册、车辆管理、数据管理以及地图导航等模块，用户通过操作客户端，能够实时观测所行经道路的状况，这包括了道路的交通情况等信息，这一创新设计旨在最大程度地缓解城市道路拥堵问题，提高车辆行驶速度与乘坐的舒适度的同时，还能有效地减少人们在出行过程中花费的时间。该软件的独特之处在于其综合运用了大数据分析、无线通信以及互联网连接等技术，通过这些先进技术的协同作用，用户可以更加智能地规划行车路线，避开拥堵路段，从而更快捷、便利地到达目的地。登录注册功能为用户提供了个性化的体验，车辆管理模块则使用户能够方便地监控和管理其拥有的车辆，数据管理模块则确保了信息的安全性和准确性。这款软件不仅仅是一款简单的工具，更是一种致力于优化城市交通、提升出行体验的综合解决方案，通过整合多个领域的技术，为人们的日常出行带来了更便捷、智能的选择，为城市交通管理注入了创新活力。

文献[10]设计了一种全面的无线通信平台，旨在实现车辆之间、车辆与道路之间以及人与车之间的无缝沟通，这一平台的独特之处在于它不仅实现了车-车通信和车-路通信，还实现了人-车通信，形成了一个涵盖人、车、路三者的协同系统。在该平台中，三种不同的通信模式采用了相同的技术原理，这为系统的高效运行奠定了坚实的基础，通信联络器作为这三种通信模式的共有装置，起到了关键的作用，确保了它们的协同工作。该平台采用了体现道路特征的三个重要参数，即行驶方位、公路类型和行驶车道，这三个参数构成了通信联络码，通过快速生成收发相对地址，快速且可靠地建立了信息传递通道，这种智能的通信联络码不仅令通信更加高效，而且更贴近实际道路状况，从而提高了整个系统的实用性和适应性。

2 车路协同技术的展望

随着科技的不断进步，智能交通车路协同技术正成为未来交通系统的关键组成部分。这项技术旨在通过车辆、道路和基础设施之间的高效沟通，提高交通系统的安全性、效率和可持续性。展望未来，这一技术有望为社会带来深远的变革。智能交通车路协同技术将大大提升道路安全水平，通过车辆间的实时通信和对周围环境的感知，交通系统可以及时发现潜在危险并采取预防措施；智能交通车路协同技术有望实现交通系统的高效运行，车辆通过互联互通可以共享实时交通信息，帮助驾驶员选择最优路径，减少通勤时间；智能交通车路协同技术也将在促进环境可持续发展方面发挥作用，通过智能交通管理，可以减少车辆排放，降低空气污染水平。然而，智能交通车路协同技术的发展也面临一些挑战，包括安全性、隐私性以及系统稳定性等问题，必须采取有效的安全措施、隐私保护措施，并确保系统具有高度的鲁棒性，以应对潜在的技术故障和攻击。

随着智能交通技术的不断成熟和推广，其带来的社会经济效益也日益显现。首先，智能交通系统有望减少交通事故的发生，降低交通事故造成的人员伤亡和财产损失，从而减轻社会治安压力和医疗资源负担。其次，智能交通系统能够提高交通运输效率，减少交通拥堵，有助于提高城市的整体运行效率，促进社会经济的健康发展。未来，智能交通的发展趋势将主要体现在技术的不断创新和应用场景的拓展上，随着人工智能、大数据等技术的不断进步，智能交通系统将更加智能、高效。同时，其在城市管理、环境保护等方面的应用也将不断深化，为构建更加智慧、可持续的城市交通环境奠定坚实基础。

3 结 语

通过对智能交通车路协同技术的研究分析发现，智能交通系统的应用范围涉及到诸多领域，其中车路协同技术是倍受关注的一个方向，通过引入车路协同技术，不仅可以提高行车安全性，减少交通事故的发生，还能够缓解交通拥堵，提高道路通行能力。此外，智能交通系统还包括了智能交通信号灯、智能停车系统等，这些应用的推广将极大地改善城市交通管理水平。相较于传统交通系统，智能交通系统具有诸多优势。首先，智能化的交通系统能够更加精准地进行交通流量预测和管理，避免交通拥堵的发生。其次，通过实时监测和数据分析，系统能够及时发现交通违规行为，提高交通安全性。另外，智能交通系统还能够为驾驶者提供实时路况信息，帮助其更加智能地选择出行路线。期待未来智能交通技术在更多领域展现出其强大的应用潜力，为社会带来更多的便利和福祉。

注：本文通讯作者为龚金锭。

参考文献

[1] 邓佳，沈臻.浅析智能车路协同系统在我国的发展现状[J].上海公路，2023（4）：113-116.

[2] 荣洋.车路协同技术在智慧高速领域的应用探索[J].交通世界，2021（34）：131-132.

[3] 陈岳煜，师文庆.基于Coretex-A53和Qt的智能车载系统设计[J].机电工程技术，2020，49（11）：37-39.

[4] 胡光元，毕静.加油机多媒体屏管理系统设计与实现[J].电脑知识与技术，2021，17（13）：197-199.

[5] 侯宇杰，鲁世翔，张清源，等.基于STM32的智能车载预警与求助系统设计与实现[J].机电工程技术，2020，49（10）：115-117.

[6] 黄明浩，王雍，李强，等.车联网路侧系统信息安全机制与技术[J].通信技术，2023，56（1）：82-88.

[7] 夏宁馨.基于C-V2X的智慧路侧系统设计及应用[J].智能物联技术，2022，5（6）：29-34.

[8] 马东平，丁聪. 5G在车联网业务中的应用[J].安徽电子信息职业技术学院学报，2020，19（3）：20-22.

[9] 吴皓，刘淼.基于智能网联汽车的客户端设计[J].智能计算机与应用，2021，11（5）：202-204.

[10] 龚立新，龚青，王少磊，等.智能交通系统无线通信平台[C]//中国智能交通协会.第六届中国智能交通年会暨第七届国际节能与新能源汽车创新发展论坛论文集（上册）——智能交通.北京，中国：常柴股份公司国家级技术中心，2011：8.