美畅物联丨车路协同智慧交通系统是什么？

2025-01-17 原创技术分享丨美畅物联

在去年，我们在《美畅物联丨智慧交通的 “慧眼”：视频汇聚平台的多维应用》一文中，对视频汇聚平台于智慧交通领域的应用情况有所了解。近期，后台陆续收到用户询问车路协同智慧交通系统的定义及其应用范畴。今天，我们就来聊一聊这个话题。

车路协同智慧交通系统，作为一种集成式的智能交通解决方案，依托先进的无线通信技术与新一代互联网技术，全面实现车与车、车与路、车与人之间的动态实时信息交互。

一、系统构成

（一）硬件终端

1、车载终端

车载终端作为安装于车辆的核心终端设备，在拓展驾驶员对行车环境的感知维度，以及强化对车辆运行状态的精准监控方面，发挥着关键作用。其中，摄像头承担着识别交通标志、车道线以及周边车辆、行人等目标物体的重要职责。以智能汽车为例，其前置摄像头不仅能够精准识别前方红绿灯状态，为驾驶员提供辅助决策依据，更是自动驾驶系统关键的数据输入来源，对自动驾驶功能的实现意义重大。毫米波雷达凭借其在精确测量车辆与周围物体距离及相对速度方面的卓越性能，即便在雾、雨等恶劣天气条件下，依然能够稳定运行，为车辆安全行驶保驾护航。激光雷达则通过构建车辆周边环境的高分辨率三维模型，为车辆提供详尽的环境信息，助力车辆在复杂路况下做出精准、科学的行驶决策。

2、智能路侧设备

智能路侧设备涵盖部署于道路基础设施中的各类传感器与通信设备，其核心功能为实时、精准地采集道路及交通状况信息。例如，地磁传感器可精确检测车辆的通过情况、行驶速度等关键参数，尤其在交通信号灯路口的应用场景中，为信号灯智能控制策略的制定提供重要的数据支持。气象传感器沿道路沿线合理布局，用于实时监测路面温度、湿度、积水或结冰等气象条件，这些信息对保障道路交通安全至关重要。采集到的各类信息通过高效、可靠的通信网络传输至指挥中心或路侧处理单元，经深入分析与处理后，再通过网络精准传递给有需求的车载终端，辅助驾驶员在不同路况下做出科学合理的驾驶决策。

（二）通信技术

1、专用短程通信（DSRC）技术

DSRC 作为一种具备高效数据传输能力的无线通信技术，主要应用于车辆与车辆（V2V）以及车辆与基础设施（V2I）之间的短距离通信场景。该技术工作于 5.9GHz 频段，数据传输速率较高，能够充分满足车辆安全预警等对实时性要求极高的应用场景需求。例如，在交叉路口场景下，车辆借助 DSRC 技术可快速、准确地交换速度、行驶方向等关键信息，一旦检测到潜在的碰撞风险，系统能够迅速发出警报，提醒驾驶员及时采取制动或避让措施，从而有效降低交通事故的发生概率，显著提升道路交通安全水平。

2、基于蜂窝网络的车联网（C - V2X）技术

C - V2X 技术充分利用现有的蜂窝网络基础设施，如 4G/5G 网络，实现车辆与外界的全方位、无缝通信。该技术包含车辆与基站之间的通信（Uu 接口）以及车辆与车辆、车辆与基础设施之间的直连通信（PC5 接口）两种通信模式。C - V2X 技术的显著优势在于其广泛的覆盖范围以及卓越的通信稳定性，即便车辆处于高速行驶状态，依然能够确保可靠的通信质量。例如，在高速公路场景下，车辆可通过 C - V2X 技术实时接收远方的交通信息与路况通知，为驾驶员提供及时、准确的行驶决策依据，助力其合理规划行程，提升出行效率。

（三）定位技术

1、全球卫星导航系统（GNSS）与差分定位技术

GNSS 作为车辆定位的基础技术，包含 GPS、北斗等全球知名的卫星导航系统。然而，在实际应用中，特别是在城市复杂环境下，由于建筑物遮挡等因素影响，单纯的 GNSS 定位精度往往难以满足车路协同系统对高精度定位的严格要求，信号衰减和多径效应问题较为突出。差分定位技术的应用，有效解决了这一技术难题。通过在已知精确位置的基准站接收卫星信号，并与车辆接收的信号进行精确比对，能够消除误差，使车辆的定位精度达到厘米级，这对于自动驾驶以及高精度地图的应用而言，具有至关重要的意义，为实现车辆的精准导航与自动驾驶功能提供关键技术支撑。

2、惯性导航系统（INS）辅助定位

INS 作为一种自主式导航系统，主要依靠加速度计和陀螺仪等高精度传感器，通过精确测量车辆的加速度和角速度，进而推算车辆的位置和姿态信息。在 GNSS 信号因特殊环境（如隧道、高楼密集区域）而丢失的情况下，INS 能够作为有效的补充定位手段，与 GNSS 紧密结合，确保车辆在复杂环境下仍能持续、准确地获取自身位置信息，为车辆的安全行驶提供可靠的定位保障，弥补了 GNSS 在特殊场景下的局限性。

（四）大数据与人工智能

1、大数据处理

车路协同系统在运行过程中会产生海量的多维度数据，包括车辆行驶数据、交通流量数据、道路状况数据等。大数据处理技术通过对这些数据进行高效的收集、存储、清洗和深度分析，能够挖掘出数据背后蕴含的潜在价值。例如，通过对大量交通流量数据的深入分析，可以精准洞察交通拥堵的规律和成因，为交通管理部门制定科学合理的交通改善措施提供坚实的数据支撑，助力交通管理决策的科学化与精细化。

2、人工智能算法应用

在交通流量预测领域，机器学习算法中的长短期记忆网络（LSTM）凭借其对时间序列数据的强大处理能力，能够依据历史交通数据准确预测未来的交通流量变化趋势，帮助交通管理部门提前制定交通疏导策略，提升交通运行效率，缓解交通拥堵。在自动驾驶场景中，深度学习算法如卷积神经网络（CNN）被广泛应用于物体识别和环境感知任务，能够精准识别车辆、行人、交通标志等关键物体，为自动驾驶车辆做出合理的驾驶决策提供有力支持，推动自动驾驶技术的安全、可靠发展。

二、应用场景

（一）交通安全方面

1、事故预警与避免

车路协同智慧交通系统借助车辆与车辆（V2V）、车辆与基础设施（V2I）间的实时通信机制，能够提前敏锐察觉潜在危险状况。例如，当车辆靠近交叉路口时，系统可实时掌握交通信号灯状态以及其他车辆的行驶意图。一旦监测到有车辆闯红灯或者突然变道等危险行为，系统会迅速向周边车辆发出警报，提醒驾驶员及时制动或者避让，从而切实降低交通事故发生的概率，有效保障道路交通安全。

2、改善恶劣天气下的行车安全

在雨、雪、雾等恶劣天气条件下，驾驶员的视线和判断力会受到严重影响，给行车安全带来巨大挑战。车路协同系统中的道路传感器能够实时检测路面湿滑程度、积水深度、结冰情况等关键信息，并及时将这些信息传送给车辆。车辆的智能驾驶系统依据这些信息，可自动调整车速、增大安全间距，或者向驾驶员发出安全提示，从而显著提高恶劣天气下的行车安全性，为驾驶员提供更可靠的安全保障。

（二）交通效率方面

1、优化交通信号灯控制

智能交通信号灯作为车路协同系统的重要组成部分，借助车路通信技术，能够根据实时交通流量动态调整信号时长。例如，在早晚高峰时段，依据各个方向车流量的实际变化情况，及时延长车流量较大方向的绿灯时间，有效减少车辆等待时间，提高路口的整体通行能力，进而缓解交通拥堵状况，提升城市交通运行效率，实现交通资源的优化配置。

2、智能路径规划

车辆能够实时接收来自道路基础设施和云平台的交通路况信息，如道路施工、事故拥堵等详细情况。基于这些实时信息，车载导航系统可为驾驶员提供最优的行驶路线规划，引导车辆避开拥堵路段，实现车辆在道路网络中的高效行驶。对于物流运输车辆而言，这不仅有助于降低运输成本，提高物流配送效率，而且能够提升物流行业的整体运营效益，推动物流产业的可持续发展。

（三）环境保护方面

1、减少车辆怠速和空转

由于交通信号灯的智能控制以及实时交通信息的精准引导，车辆在路口的等待时间大幅减少，怠速和空转状况得到有效改善。这不仅降低了燃油消耗，减少了尾气排放，对改善空气质量、推动环境保护具有积极且深远的意义，有助于实现交通领域的绿色可持续发展目标。

2、促进绿色出行模式发展

车路协同系统为公共交通、拼车等绿色出行方式提供了有力支持。例如，通过优化公交车辆的运行路线和信号优先控制，能够提高公交的准点率和运行效率，从而鼓励更多人选择公交出行。同时，该系统还能为拼车服务提供精准的信息匹配和合理的路线规划，提高车辆的载客率，减少道路上的机动车数量，进一步推动城市交通朝着绿色、低碳方向转型发展。

（四）自动驾驶发展方面

1、增强环境感知能力

车路协同系统为自动驾驶车辆提供了更加丰富、全面的环境感知信息。道路基础设施中的传感器能够检测到一些车辆自身传感器难以发现的情况，如道路上的小型障碍物、隐藏在弯道后的车辆等。这些关键信息通过通信网络实时传送给自动驾驶车辆，使其能更好地应对复杂多变的交通环境，显著提升自动驾驶的安全性和可靠性，为自动驾驶技术的广泛应用和发展筑牢坚实基础。

2、提供高精度地图和定位支持

该系统能够为自动驾驶车辆提供高精度地图数据，帮助车辆实现更精准的定位和路径规划。通过车路通信，车辆可实时获取地图的更新信息，如道路新建、改建等情况，确保自动驾驶车辆所使用的地图数据始终保持最新状态，为自动驾驶的稳定运行提供可靠保障，推动自动驾驶技术迈向更高水平。

三、发展潜力

目前，车路协同智慧交通系统已在淄博的 1520 个路口、广东南沙大桥、乐广高速公路以及甘肃清傅公路等多个地区成功实现场景应用。随着人工智能、自动驾驶技术的不断发展，车辆的感知和协同决策能力将显著增强。未来，车辆有望借助车路协同系统实现高度智能化导航、智能驾驶等功能，为驾驶员提供更便捷、安全、舒适的交通出行体验。同时，该系统将进一步整合来自更多车辆、道路以及交通管理中心的数据源，构建更全面、准确、实时的交通信息数据库。通过大数据分析与应用，交通管理决策将更加科学合理，实现交通资源的优化配置和高效利用。此外，车路协同系统还将与城市信息系统深度融合，实现城市智能交通的一体化管理。通过与公交系统、停车场管理系统等的协同配合，全面提升整体交通运输效率，有力推动城市交通朝着绿色、智能、可持续方向发展。

​车路协同智慧交通系统作为一种先进的智能交通解决方案，通过实现车与车、车与路、车与人之间的动态实时信息交互，为城市交通管理提供智能化的决策支持。随着技术的不断进步和应用的广泛推广，车路协同智慧交通系统必将在城市道路交通领域发挥愈发重要的作用，引领智能交通发展的新潮流。

————————————————

关注“美畅物联”，了解更多视频汇聚及AIoT底座解决方案。