基于C-V2X的高速公路服務區智慧停車引導 技術研究

作者簡介：

胡筱娥（1982—），碩士，講師，研究方向：計算機應用技術。

文章針對C-V2X在高速公路停車場的應用優勢進行闡述，對高速公路停車引導的現狀與面臨的挑戰進行了分析，指出利用C-V2X中的場站路徑引導服務功能可提高服務區停車效率、優化停車體驗，并具體探究C-V2X在服務區的停車引導技術應用方法，且在實際的落地案例中得到驗證，說明了該方法的可用性和適用性，以期為智慧高速公路的建設提供參考和借鑒。

高速服務區；智慧停車引導；C-V2X

中圖分類號：U491.8 A 54 171 3

0 引言

高速公路是社會經濟發展的重要組成部分。在交通強國戰略的指引下，我國高速公路網絡不斷發展完善，已經擁有全球規模最大的高速公路網，起到了支撐經濟社會發展的重要作用。近年來，在新基建浪潮的推進下，國務院、交通運輸部相繼發布了一系列智慧交通政策文件，并先后開展“智慧高速”試點建設，“智慧高速”成為我國基礎設施建設的熱點之一。為了滿足滿足高速公路運行效率與人民日益增長交通服務美好出行需求，廣西積極落實黨和國家的決策部署，圍繞“智慧高速”組織開展關鍵技術研究及應用，統籌規劃、分步開展“智慧高速”試點示范推廣工作。在“十三五”期間，已經建成南寧沙井至吳圩智慧高速公路并通車運營；在2022年廣西壯族自治區交通運輸廳發布的《廣西智慧交通“十四五”發展規劃》中明確，到2025年“基礎設施數字化、行業治理精準化、運輸服務智能化、融合創新深度化、安全保障規范化”的智慧交通體系深入推進，推動廣西“智慧高速”建設步伐不斷加快。

高速公路服務區是高速公路的重要組成部分，而停車場是高速公路服務區的重要設施之一。停車服務作為服務區重要的職能，不僅事關高速公路出行服務體驗，更直接影響著高速公路的運行安全和通行效率［1］。本文結合廣西高速公路服務區停車的現狀與特點，研究利用C-V2X技術提高服務區停車效率與服務體驗的方法，以期為廣西“智慧高速”的建設提供參考和借鑒。

1 C-V2X技術優勢

高速公路服務區是高速公路交通流、客流的重要集

散樞紐，不僅在高速公路運營管理系統中發揮重要功能，還可以通過特色建設讓高速公路服務區成為地方經濟發展的“助推器”。如廣西大新至憑祥高速公路項目首創開放式服務區，既滿足對內需求，又能與地方經濟、鄉村振興融為一體發展，切實提高服務區附加值和增加產業集群。

C-V2X是由3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計劃）定義的基于 3G/4G/5G 等蜂窩網技術演化形成的車用無線通信技術。C是蜂窩（Cellular），V2X（Vehicle to Everything）指的是車輛與一切事物相連，其中的V代表車輛，X表示任何與車交互信息的對象，當前X主要包含車、人、路側基礎設施和網絡。C-V2X有兩種通信接口，分別是 PC5 接口（直連通信接口，對應 V2X-Direct）和 Uu接口（蜂窩通信接口，對應 V2X-Cellular）［2］。V2X-Direct通過PC5接口實現，采用車聯網專用頻段，滿足車-車、車-路、人-車等短距離信息交互場景需求，具有短距離、低時延、高可靠性的技術特點。V2X-Cellular通過Uu接口實現，采用蜂窩網頻段，主要解決長距離、大數據量、時延不敏感的應用場景。C-V2X 兩種通信接口相互配合，彼此支撐，形成有效冗余來應對各種應用場景，如下頁圖1所示。

在本文研究的高速公路智慧停車引導中，通過C-V2X實現車輛、停車位狀態感知設施、司乘人員及網絡之間的信息全方位連接，為高速公路服務區智慧停車系統提供低時延、高可靠性的信息通信基礎，能提高停車的效率，改善服務區泊車體驗。

2 高速公路服務區停車現狀與面臨挑戰

高速公路服務區停車場的規模主要依據高速公路主線斷面交通量、車輛駛入率、同行車輛車型比例等因素作為參考，這些因素并非固定不變的，而是隨著我國經濟結構的變化而不斷調整。所以在高速公路新建或改擴建項目中，高速公路服務區停車場也需進行科學的布局設計、匹配合理的規模，才能為高速公路服務區運營數字化、服務智能化打下良好的基礎。

根據廣西當前的經濟發展規模，高速公路服務區的停車位數量，應參照廣西地方標準《高速公路服務區設計規范》（DB45/T 2052-2019）［3］進行計算確定，可按表1進行配置，在場地等條件允許的前提下，應盡量按接近上限取值。另外，新建或改擴建的服務區停車場還應設置數量不少于小客車停車位10%的電動汽車充電設施。

由于人均汽車保有量與快遞貨運量快速增長等原因，現有高速公路服務區停車場普遍存在以下幾個方面的問題：

（1）服務區停車場的停車位的占用/空閑狀態，只能通過停車場引導員人工目測判斷，效率低且安全隱患大［4］。

（2）從服務區運營成本考慮，停車場引導員一般由少數安保人員兼任，進場車輛在服務區大型停車場得不到良好的泊車引導，司乘人員需隨機尋找空閑停車位，尋找過程占用服務區主干道路時間長，容易出現導致場內空氣污染與交通擁堵。

（3）同一路段不同服務區之間的停車場車位信息不連通，高速公路運營方無法有效配置車位資源，部分停車場使用率低、不均衡，導致服務區整體效率不高。

近年來，在高速公路智慧服務區建設大背景下，結合物聯網、無線通信等新技術在停車智慧管理方面的應用不斷加強。為提高高速公路服務區停車場的車位利用率，提高服務區停車場信息化、智能化管理水平，廣西高速公路部分停車場部署視覺或地磁融合車位感知的分級車位引導管理系統，如圖2所示。這些系統在有效縮短場內車輛尋泊時間，提升停車效率，緩解場內交通擁堵等方面起到了一定的作用。

在實際運營中發現，這些系統方案主要存在的問題有：（1）純視覺車位狀態監控方案受天氣、能見度以及遮擋物等環境因素的影響，特別是夜間檢測準確度不高；（2）無線地磁傳感車位探測方案不但需要土建施工，還需要數量眾多的車位檢測傳感器和組網設備，實施成本高且運維難度大；（3）停車場中的引導屏僅可在停車場內部進行分級的小區域車位范圍停車引導，未能實現車位級狀態管理和實時引導功能［5］。為了解決上述相關的停車問題，本文基于C-V2X的技術優勢，以高速公路停車場和停車位資源為基礎，將全天候環境感知傳感融合技術與無線通信技術結合起來，使停車資源聯網化和全局化，利用C-V2X中的場站路徑引導服務功能，向車主實時推送停車過程中的相關信息，實現高效停車服務。

3 C-V2X在服務區停車引導技術的應用研究

主要在廣西某高校“車-路-站”協同測試基地進行，對停車位全天候動態識別、C-V2X場站路徑引導開展應用研究。系統硬件架構如圖3所示。

系統各硬件的作用說明如下：

（1）激光雷達和低延時網絡相機用來對停車位的空閑/占用狀態進行檢測，通過交換機將數據上傳到路側計算單元。

（2）路側計算單元采集激光雷達和相機采集的環境信息，將信息過濾、融合計算后可分別輸出給路側單元RSU和智能停車云平臺。

（3）路側單元RSU用于與車載單元OBU進行基于C-V2X標準信息交互，將停車位導引服務信息Msg_PAM和Msg_VIR下發給OBU。

3.1 服務區停車位全天候動態識別技術

邊緣計算單元操作系統采用Ubuntu18.04，系統部署物模型、基于YOLO_V3的圖像檢測模型、融合算法模型等，MEC完成傳感器數據的接入與處理，實現停車位目標的檢測。算法應用流程如圖4所示。

利用設置在場端的攝像頭和激光雷達分別獲取停車場數據，通過標定和對齊后RGB圖像和點云數據進行分割，將分割后的點云數據通過球面投影變換為距離圖像。向量切分后的數據經過Transformer編碼器進行特征提取，得到對應停車位的分類結果，在分類結果輸出停車位空閑或占用情況。

3.2 基于C-V2X的停車引導技術

場站路徑引導是指車輛行駛到停車場、高速公路服務區等內部區域后，RSU會向駛入的車輛提供站點地圖信息和車位信息，如圖5所示。

車輛收到RSU（路側單元）廣播的場站車位地圖信息后，該地圖信息能夠被顯示在車輛的HMI（人機交互界面）導航界面上，司乘人員可利用該地圖服務信息，按路徑快速被導引到目標停車位。

對于沒有安裝車載終端OBU的車輛，司乘人員可利用手機/平板電腦等移動終端，通過圖商的APP，訪問高速公路服務區智能停車引導云平臺，實時更新上傳至合作圖商APP上的車位級導航界面上；司乘人員也可利用該地圖服務信息，按路徑快速被導引到目標停車位，如圖6所示。

本文利用“車-路-站”協同測試基地的路端設備，已經驗證基于C-V2X技術的動態車位狀態識別與場站路徑引導技術的可用性。由于廣西現有的智慧高速公路服務區的停車位定位數據暫沒有對圖商開發，因此本文使用微信向入場司機發送服務區停車位空位導引信息的方式開展云端模擬實驗。測試所用車輛為5座小客車，單次發送信息包括停車場平面布局圖、可用空閑停車位編號及場內行車路線示意圖。在G75高速公路賓陽服務區開展停車場云端-移動端路徑引導測試，分別在可見度高和可見度低兩種環境，占位比例分別為30%、60%和90%三種狀態下開展測試。測試結果表明，在停車場空閑位較少時，應用服務區停車引導技術可減少尋位時間20%～30%左右，如表2所示。

4 結語

本文針對C-V2X在高速公路停車場的應用優勢進行闡述，對高速公路停車引導的現狀與面臨的挑戰進行了分析，指出利用C-V2X中的場站路徑引導服務功能可提高服務區停車效率、優化停車體驗，并具體探究C-V2X在服務區的停車引導技術應用方法，且在實際案例中得到驗證，說明了該方法的可用性和適用性，以期促進廣西智慧高速公路服務區的發展。

參考文獻

［1］何廷全，王少飛，陳 芬.山區高速公路服務區停車場布局方式研究［J］.公路交通科技，2021（10）：122-127.

［2］ETSI TR 121 914，3GPP TR 21.914 version 14.0.0 Release 14［S］.

［3］DB45/T 2052-2019，高速公路服務區設計規范［S］.

［4］陳大地，覃 薇，莫新強.高速公路服務區智能停車誘導系統建設方案［J］.西部交通科技，2020（6）：141-142.

［5］文方波.基于V2X的智慧停車信息管理平臺研究與設計［D］.重慶：重慶郵電大學，2019.

收稿日期：2022-10-16