基于邊緣計算的動態(tài)智能交通誘導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計

李玲琳

摘要：傳統(tǒng)的交通誘導(dǎo)系統(tǒng)多基于靜態(tài)交通信息構(gòu)建，沒有結(jié)合實時動態(tài)交通信息、誘導(dǎo)效率有待提高。因此本文通過分析現(xiàn)有交通誘導(dǎo)系統(tǒng)的不足，結(jié)合邊緣計算和車載自組織網(wǎng)絡(luò)思想，設(shè)計了一個動態(tài)智能誘導(dǎo)系統(tǒng)，實現(xiàn)誘導(dǎo)信息動態(tài)及時、服務(wù)方式多樣性和個性化，并提出了該系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)、系統(tǒng)功能、工作原理。

關(guān)鍵詞：智能交通;交通誘導(dǎo)系統(tǒng);邊緣計算;車載自組織網(wǎng)

中圖分類號TP31 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）29-0276-02

1概述

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能交通管理系統(tǒng)不斷進步，各個大中型城市都建設(shè)了適合本城市交通管理的智能交通管理系統(tǒng)，以達到科技強警和保障交通秩序的目的。但是傳統(tǒng)的交通誘導(dǎo)存在著：1）指示方式不夠豐富、僅能提供基于靜態(tài)評價標(biāo)準和單目標(biāo)的路徑指示，給駕駛員提供的路徑選擇度較小;2）交通誘導(dǎo)信息服務(wù)方式單一，大多采用交通誘導(dǎo)屏、交通廣播等傳統(tǒng)方式嘲;3）依然采用群體式的誘導(dǎo)方式，不能提供個性化的誘導(dǎo)服務(wù)，從而誘導(dǎo)效率低，交通資源不能充分利用。因此需要借助日益發(fā)展成熟的先進網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能處理計算改造傳統(tǒng)的交通誘導(dǎo)模式。

在2003年國際電信聯(lián)合會的車輛信息規(guī)范化會議上，提出了車載自組織網(wǎng)絡(luò)（vehieular Ad Hoc Network，VANET）概念。VANET系統(tǒng)模型包括車輛管理中心（DMV）、車載通信單元（OBU）、路側(cè)固定單元（Rsu）組成。車輛是車載自組織網(wǎng)絡(luò)中數(shù)量最多的組成部分，車輛中都安裝有車載通信信模（OBU），在車載自組織網(wǎng)絡(luò)中車輛可以接收和發(fā)送信息。車輛管理中心負責(zé)車輛的注冊和相關(guān)信息的管理。路側(cè)固定單元可以進行數(shù)據(jù)的處理和分析，作為信息的中轉(zhuǎn)站，將車輛管理中心和車輛連接起來。路側(cè)固定單元在道路上的分布要根據(jù)具體的交通狀況來定，在車輛比較密集的地方，分布相對來說較為密集。

云計算具有強大的處理性能，能夠處理海量的數(shù)據(jù)，自提出以來就在不斷改變我們的生活、工作、學(xué)習(xí)的方式。但云計算模型的系統(tǒng)性能瓶頸在于網(wǎng)絡(luò)帶寬的有限性，傳送海量數(shù)據(jù)需要一定的時間，云中心處理數(shù)據(jù)也需要一定的時間，這就會加大請求響應(yīng)時間，用戶體驗差嘲。在物聯(lián)網(wǎng)和云計算的推動下，在邊緣結(jié)點處理、分析數(shù)據(jù)的邊緣計算模式應(yīng)運而生，從而帶來極小的響應(yīng)時間、減輕網(wǎng)絡(luò)負載、保證用戶數(shù)據(jù)的私密性。邊緣計算的構(gòu)成包括兩大部分：一是資源的邊緣化，具體包括計算、存儲、緩存、帶寬、服務(wù)等資源的邊緣化分布，把原本集中式的資源縱深延展，靠近需求側(cè)，提供高可靠、高效率、低時延的用戶體驗;二是資源的全局化，即邊緣作為一個資源池，而不是中心提供所有的資源，邊緣計算融合集中式的計算模型，通過中心和邊緣之間的協(xié)同，達到優(yōu)勢互補、協(xié)調(diào)統(tǒng)一的目的。

2系統(tǒng)架構(gòu)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能交通管理系統(tǒng)不斷進步，各個大中型城市都建設(shè)了適合本城市交通管理的智能交通管理系統(tǒng)，以達到科技強警和保障交通秩序的目的。但是傳統(tǒng)的交通誘導(dǎo)存在著：1）指示方式不夠豐富、僅能提供基于靜態(tài)評價標(biāo)準和單目標(biāo)的路徑指示，給駕駛員提供的路徑選擇度較小;2）交通誘導(dǎo)信息服務(wù)方式單一，大多采用交通誘導(dǎo)屏、交通廣播等傳統(tǒng)方式;3）依然采用群體式的誘導(dǎo)方式，不能提供個性化的誘導(dǎo)服務(wù)，從而誘導(dǎo)效率低，交通資源不能充分利用。因此需要借助日益發(fā)展成熟的先進網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和智能處理計算改造傳統(tǒng)的交通誘導(dǎo)模式。

在2003年國際電信聯(lián)合會的車輛信息規(guī)范化會議上，提出了車載自組織網(wǎng)絡(luò)（vehicular Ad Hoc Network，VANET）概念。VANET系統(tǒng)模型包括車輛管理中心（DMv）、車載通信單元（OBU）、路側(cè)固定單元（RSU）組成。車輛是車載自組織網(wǎng)絡(luò)中數(shù)量最多的組成部分，車輛中都安裝有車載通信信模（OBU），在車載自組織網(wǎng)絡(luò)中車輛可以接收和發(fā)送信息。車輛管理中心負責(zé)車輛的注冊和相關(guān)信息的管理。路側(cè)固定單元可以進行數(shù)據(jù)的處理和分析，作為信息的中轉(zhuǎn)站，將車輛管理中心和車輛連接起來。路側(cè)固定單元在道路上的分布要根據(jù)具體的交通狀況來定，在車輛比較密集的地方，分布相對來說較為密集。

云計算具有強大的處理性能，能夠處理海量的數(shù)據(jù)，自提出以來就在不斷改變我們的生活、工作、學(xué)習(xí)的方式。但云計算模型的系統(tǒng)性能瓶頸在于網(wǎng)絡(luò)帶寬的有限性，傳送海量數(shù)據(jù)需要一定的時間，云中心處理數(shù)據(jù)也需要一定的時間，這就會加大請求響應(yīng)時間，用戶體驗差。物聯(lián)網(wǎng)和云計算的推動下，在邊緣結(jié)點處理、分析數(shù)據(jù)的邊緣計算模式應(yīng)運而生，從而帶來極小的響應(yīng)時間、減輕網(wǎng)絡(luò)負載、保證用戶數(shù)據(jù)的私密性。邊緣計算的構(gòu)成包括兩大部分：一是資源的邊緣化，具體包括計算、存儲、緩存、帶寬、服務(wù)等資源的邊緣化分布，把原本集中式的資源縱深延展，靠近需求側(cè)，提供高可靠、高效率、低時延的用戶體驗;二是資源的全局化，即邊緣作為一個資源池，而不是中心提供所有的資源，邊緣計算融合集中式的計算模型，通過中心和邊緣之間的協(xié)同，達到優(yōu)勢互補、協(xié)調(diào)統(tǒng)一的目的㈣。

3系統(tǒng)功能

下面主要論述云端的指揮中心智能交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)和邊緣云上的路側(cè)固定單元功能。指揮中心智能交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)功能包括交通信息匯聚、車輛監(jiān)控、路況信息監(jiān)控、實時交通誘導(dǎo)控制、交通誘導(dǎo)信息發(fā)布以及第三方數(shù)據(jù)服務(wù)等。其中：

交通信息匯聚：接收并存儲路側(cè)固定單元上報的各種路況信息;

車輛監(jiān)控：對指定車輛行駛的軌跡進行跟蹤;

路況信息監(jiān)控：對道路擁擠程度、交通事故狀況等進行監(jiān)控;

實時交通誘導(dǎo)控制：根據(jù)路況信息生成各種交通誘導(dǎo)信息;

交通誘導(dǎo)信息發(fā)布：將各種交通誘導(dǎo)信息下發(fā)到路側(cè)固定單元;

第三方數(shù)據(jù)服務(wù)：通過統(tǒng)一的接口為第三方應(yīng)用提供路況等數(shù)據(jù)服務(wù)。

路側(cè)固定單元功能包括采集信息管理、誘導(dǎo)信息控制、實時輔助安全駕駛服務(wù)、誘導(dǎo)信息推送管理等。其中：

采集信息管理：接收并處理信息采集系統(tǒng)發(fā)送的路況信息，并將相關(guān)信息實時上報或者按策略定時上報到指揮中心智能交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng);

誘導(dǎo)信息控制：對接收的路況信息進行本地處理，生成各種交通誘導(dǎo)信息;

實時輔助安全駕駛服務(wù)：向車載通信模塊發(fā)送道路阻塞、路面障礙物等實況道路信息;向車載通信模塊發(fā)送橋梁、隧道等車流圖像;向車載通信模塊發(fā)送行駛地天氣、危險地段信息;向車載通信模塊發(fā)送道路臨時交通管制、道路匯集等警示信息。

誘導(dǎo)信息推送管理：接收指揮中心智能交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)下發(fā)的交通誘導(dǎo)信息，并推送到信息發(fā)布系統(tǒng)。

4工作原理

部署在邊緣云上的路側(cè)固定單元既接受指揮中心智能交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)的控制，上報和接收各種信息，同時也對接收的各種路況信息進行本地處理，實時的將各種誘導(dǎo)信息推送到車載通信模塊，并能訂閱個性化實時輔助安全駕駛服務(wù)。整個系統(tǒng)工作原理如圖2所示。

路側(cè)固定單元一方面接收信息采集系統(tǒng)采集的各種交通信息，并對這些信息進行處理，生成本地實時交通誘導(dǎo)信息，實時的推送到接入的車載通信模塊，同時也實時或者根據(jù)控制策略將相關(guān)信息上報云端的指揮中心智能交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng);另一方面也接收指揮中心智能交通誘導(dǎo)控制系統(tǒng)下發(fā)的控制策略和各種交通誘導(dǎo)信息，并將這些誘導(dǎo)信息推送到信息發(fā)布系統(tǒng)。

5結(jié)束語

采用邊緣計算等先進網(wǎng)絡(luò)計算和智能處理技術(shù)，改造傳統(tǒng)的交通誘導(dǎo)系統(tǒng)，能夠?qū)Ω鞣N交通信息進行智能化處理和推送，為每個交通出行者提供動態(tài)的、個性化的、顯示手段豐富的交通誘導(dǎo)信息，這對提高車輛出行效率、增加道路使用效率、緩解交通擁堵具有十分重要的意義。

致謝：感謝唐金鵬老師在論文寫作過程中提供指導(dǎo)