交通區域協調聯動控制與一體化服務研究

陳乙利

（深圳榕亨實業集團有限公司）

1 交通區域協調邏輯結構

交通區域協調與聯動控制系統設計體系結構時，系統體系結構具有覆蓋區域與城市相結合的特點，以及區域系統服務區域交通、城市系統服務城市交通的特征。

采集通信層：數據采集功能可對各信息系統進行有效集成，實現信息共享。集成的信息主要是從相關業務系統獲取的數據，接入的系統主要包括：交通誘導信息顯示屏系統、信號機控制系統、激光/毫米波雷達系統、行人檢測系統、5G網絡系統、車載定位系統、停車場出入口管理系統等。采集的信息包括停車場車輛入場時信息、車位引導循跡信息、出口引導循跡信息、盲區行人預警信息、障礙物預警信息、假人假車測試信息、限速與危險道路提示信息等。

中間件層：為平臺業務應用提供網絡資源、計算資源、存儲資源、大數據等技術支撐，主要包括虛擬化資源池、大數據資源池、GPU計算池、云計算、大數據及人工智能等。同時組織及存儲各類平臺需要的基礎信息、靜態信息、動態交通信息、業務過程和結果信息以及系統自身的用戶權限等信息，提供數據匯聚、數據接口、數據質量管理等服務，為上層業務應用提供數據存儲、管理、整合、分析、查詢等服務。

應用層：通過對采集上傳的各類交通、車輛信息，按照統一的規則、控制策略和算法進行相應的數據處理和交通信息的發布，實現考試場景、測試場景、接駁場景的應用，通過大屏、桌面或手持終端進行展示，并完成與市級車輛監管平臺、政府平臺、車輛運營商平臺的信息互聯。應用層功能包括考訓管理、MEC管理、車輛監測系統、測試應用、APP、測試場管理應用、數據統計分析、數據中心、運維管理、基礎應用，以及數據接口、外部數據對接等。原有的方法學并不能解決信息服務概念的引入帶來的解決方案，并且服務是水平方向的概念，而不是垂直方向的概念，在服務分析與設計的過程中，需要處理服務和現有方法學的關系。因此，覆蓋區域與城市相結合的模式，既服務于區域交通、又服務于城市交通，符合區域交通和城市交通外部與內部相結合的創新模式要求。

2 協調聯控架構模型建立

以某地交通區域化面向交通服務的建模和架構設計為例，分析面向服務的交通聯調系統架構任務和研究方法。主要需要業務流程采集和各路數據的錄入，其中包含路側感知數據接入、視頻數據和雷達數據接入，系統實時接入路側監控視頻數據和路側雷達點云數據，為行人/車輛數據的感知融合分析提供實時數據源。信號燈數據接入，系統通過信號機系統實時接入路口信號機相位、倒計時等信息，為車端信號燈信息推送提供實時數據源[1]。感知數據融合分析程序將行人監測數據融合分析實現MEC將接入的微波雷達和視頻數據進行分析，得出結構化結果數據，目標物體位置(基于地圖坐標系的絕對位置)，目標物體速度，目標物體大小，目標物體航向角(基于地圖坐標系的方向角度)，RSU數據通訊模塊，RSU數據通訊模塊實現MEC根據車用通信協議對V2X信息進行封裝，并向RSU推送。

路側安全信息數據推送，對于行人/車輛檢測融合數據，系統實現將實時融合數據通過推送至RSU，由RSU轉發至車端，為車端提供路側安全信息，保障測試車輛正常安全行駛。同時MEC通訊模塊將路側安全信息數據推送至中心平臺進行存儲，供科研分析使用。信號燈狀態，MEC對接信號燈系統采集實時相位狀態和倒計時信息，通過RSU轉發至車端，為車端提供路口信號燈信息，保障智能網聯車輛正常安全行駛。

高精度地圖推送，對于高精度地圖數據，MEC定時從中心平臺高精度地圖服務器同步路口區域地圖，并推送至RSU，由RSU轉發至車端，為車端提供地圖導航服務，保障測試車輛正常安全行駛。

區域化交通聯控業務組件模型是業務領域分解的輸入之一，區域化交通聯控業務組件模型是一種業務咨詢和轉型的工具，它根據業務職責、職責間的關系等因素，將業務細分為業務領域、業務執行層和業務組件。

AVP&APA管控模塊系統結合高精度地圖、高精度定位系統、場端物聯網設施設備，對智能網聯車輛的AVP&APA流程進行管理控制。入出場管控系統對出入口電子標簽讀取器進行監聽，當檢測到測試車輛行駛至閘機口時，通知閘機系統升起欄桿后，同時通過RSU向車端發送抬桿狀態。

3 交通區域協調聯動控制與一體化服務設計

交通區域協調聯動控制與一體化服務系統的設計為整個軟件的基礎應用做架構設計，用于支撐具體的業務應用，或給各業務應用提供公共服務調用功能。基礎應用包含提供統一的登錄門戶，根據用戶權限加載對應功能模塊。根據不同用戶提供個性化的權限設定，提供統一的用戶管理，可進行新建、刪除、修改操作，支持各類業務場景下的審批流程配置，對各類操作進行日志記錄并可進行查詢審計，系統內建立相關加密解密服務，確保信息安全，接入運營短信服務接口，提供短信通知服務，根據業務場景需求采用不同方式通知消息到指定人員。

主要展現數據流圖、數據流描述框架、框架流描述列圖、實體關系圖等對智能交通系統體系結構加以描述。面向過程的設計方法是一種線性過程，按照系統內部信息轉化、傳遞的關系，以數據為中心，自上而下地逐步細化進行系統功能的分解與設計，最終設計出滿足用戶需求的物理模型。與面向對象的設計方法一樣，面向過程的設計方法的主要步驟可以分為制定用戶服務、制定邏輯結構框架以及制定物理框架三個主要部分。

3.1 區域協調聯動控制功能模型形式

設計交通區域協調聯動控制與一體化服務采用面向對象的方法，需要建立三個緊密相關的模型，包括描述系統靜態結構的對象模型、描述系統控制結構的動態模型以及描述系統計算機結構的功能模型。

統一門戶：通過單點登錄技術，建設統一服務門戶平臺，可將系統內的各個應用系統入口統一集中在同一門戶下，根據用戶權限加載對應模塊，并加載與用戶匹配的消息推送，任務推送。

權限管理：系統可以按照功能模塊為系統管理者、使用者、操作者、維護者進行個性化的權限設定[2]。權限管理功能包括：

頁面訪問授權：頁面級授權管理，可控制不同用戶對頁面的訪問權限。

功能操作授權：按鈕級授權管理，可控制不同用于對頁面上按鈕的訪問權限。

新建用戶：管理員通過本功能模塊，新建一個用戶，信息應包含用戶名、姓名、描述、密碼等。

刪除用戶：管理員通過本功能模塊，將一個用戶的所有信息刪除。

修改用戶：管理員通過本功能模塊，修改用戶信息，用戶通過本功能模塊，修改自己的密碼。

選擇群組：建立用戶和群組的歸屬關系，用戶屬于群組，一個用戶可以歸屬于多個群組。

查看群組信息：查看用戶所具備的各項信息，包括用戶本身的信息，與其他對象所關聯的信息等。

3.2 交通一體化服務信息發布的順序圖

順序圖顯示對象如何通過交互來執行部分或全部用例的行為，一個或多個順序圖可以闡述用例的對象交互。

順序圖典型的組織方式是：流程引擎服務，支持各類業務場景下的審批流程配置，工作流設計頁面可視化，并可查看歷史版本。功能包括：流程管理、流程設計、流程跟蹤。

日志審計：系統內各類操作都要進行日志記錄并可進行查詢審計。功能包括可視化管理頁面，查看設備的狀態、日志數據的信息、集群狀態信息等。

日志狀態：查看相關索引、日志字段、字段類型、數據容量等信息。

日志搜索：根據不同參數查詢日志數據。日志內容包括操作人、操作時間、操作模塊、操作內容。

3.3 服務聯控交通信息協作

區域化交通聯控發布的協作為提高車輛測試業務數據的安全性和保密性，系統通過加密算法轉換、附加密碼或加密模塊等方法實現對MEC和中心平臺的通信數據進行雙向加密，起到對測試業務數據信息安全保護的作用。通過有線/無線協議對邊緣計算設備進行本地組網，實現邊緣側信息共享。實現在靠近數據源頭的網絡邊緣側就近提供邊緣智能服務，滿足實時業務、數據優化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關鍵需求。同時它實現了在靠近數據源所在的本地區網內運算，盡可能地不將數據回傳到云端，減少數據往返云端的等待時間和網絡成本，減緩網絡帶寬壓力，提升業務處置能力。通過平臺實現人、車、路等智能信息交換共享，推進智能網聯汽車快速發展。平臺將支撐智能網聯汽車相關業務的開展，為體驗和監控數據的存儲、分析、應用開發、平臺管理和系統監控提供硬件和軟件的支撐。基于智能網聯與智慧道路、智慧園區信息安全態勢感知技術，實現信息化、智能化和網聯化的人、車、路和交通環境數據的實時匯聚、集成管理和共享服務技術，支持多種通信制式V2X數據信息的接入，基于多源多維智能網聯汽車與智慧交通數據的綜合分析、挖掘應用。對于每個用例實現，可能有描繪其參與類的一個或多個類圖，系統設計對每個用例實現識別出了具體的類和接口，并按照MVC設計模式，對各個參與類定義屬性和方法，結合具體實現技術對類的屬性和操作進行了定義。可以將類圖組織成包（并由包所擁有），顯示特定包中的相關內容。除了表示類、屬性和職責，類圖中還必須對類之間的關系加以描述。

4 結語

本次研究交通區域協調聯動控制與一體化服務研究從系統設計理念、集成方式方法等方面進行了創新，系統在城市聯動控制與一體化服務引入動態交通信息，建立戰略系統將智能化多種技術手段融入到城市交通在線監測、運行評價、交通解決方案選擇以及交通建設決策中，提高科學性和整體效率。系統改變傳統交通規劃封閉、靜態的工作流程方法應用交通硬件系統、通信與網絡傳輸交換系統、傳感與綜合數據采集系統應用于一體化聯動控制管理過程中，實現了跨學科應用的系統集成創新。

系統改變傳統交通規劃封閉、靜態的研究方法，建立基于實時、連續交通信息采集和處理的交通規劃技術，實現基礎數據采集的現代化、自動化。系統不僅在調查研究、尋求解決方案、決策三大流程中融入了智能化技術手段，而且改變了以往決策階段人工操作評價模式，引入了智能聯動控制與一體化服務理念，實現交通規劃方案生成的定量性、科學性。利用先進的聯動控制與一體化服務技術，實現多種方式的交通信息發布，為運輸企業和公眾提供所需的交通信息，引導合理的交通行為，優化交通運輸結構。建立基于實時交通信息采集和處理的交通規劃、建設、管理技術及流程，實現基礎數據采集的自動化交通區域協調與聯動控制系統是基于海量實時動態交通信息決策支持和智能仿真平臺一體化建設的跨學科、跨領域的復合型大系統區域化交通聯控建模“大數據”的良好應用和驗證。