基于AR與物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用是怎樣

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市人口和機(jī)動(dòng)車(chē)保有量迅猛增長(zhǎng)，交通需求與道路交通設(shè)施之間的矛盾日益突現(xiàn)，交通擁堵、交通事故、大氣污染等問(wèn)題已經(jīng)逐步影響了人民的日常生活，同時(shí)也給道路交通實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理提出了新課題。AR技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為解決這一問(wèn)題提供了思路，高新興通過(guò)AR與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合，提出來(lái)基于AR與物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)在智能交通上的應(yīng)用，并成功得到實(shí)施。

1.引言

無(wú)論是發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家， 道路建設(shè)速度永遠(yuǎn)趕不上汽車(chē)增長(zhǎng)的速度， 交通擁堵愈演愈烈，與之相關(guān)的環(huán)境污染等問(wèn)題也愈發(fā)嚴(yán)重這些問(wèn)題不能僅靠政府頒布限購(gòu)、限號(hào)等政策來(lái)治理， 要用智能交通來(lái)解決。

智能交通系統(tǒng)（Intelligent Tansportation Systems，ITS）通過(guò)在基礎(chǔ)設(shè)施和交通工具當(dāng)中廣泛應(yīng)用先進(jìn)的感知技術(shù)、識(shí)別技術(shù)、定位技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、控制技術(shù)、智能技術(shù)對(duì)道路交通進(jìn)行全方面感知，對(duì)交通工具進(jìn)行全程控制，對(duì)每一條道路進(jìn)行全時(shí)空控制，以提高交通運(yùn)輸系統(tǒng)的效率和安全，同時(shí)降低能源消耗和對(duì)地球環(huán)境的負(fù)面影響。智能交通系統(tǒng)是一種實(shí)時(shí)的、準(zhǔn)確的、高效的交通運(yùn)輸綜合管理和控制系統(tǒng)［1］。

2.AR與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的概述

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)是一種將真實(shí)世界信息和虛擬世界信息“無(wú)縫”集成的新技術(shù)，借助顯示技術(shù)、交互技術(shù)、多種傳感技術(shù)和計(jì)算機(jī)圖形與多媒體技術(shù)將計(jì)算機(jī)生成的虛擬環(huán)境與用戶(hù)周?chē)默F(xiàn)實(shí)環(huán)境融為一體，使用戶(hù)從感官效果上確信虛擬環(huán)境是其周?chē)鎸?shí)環(huán)境的組成部分［2］。概括地說(shuō)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)是借助計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)和可視化技術(shù)產(chǎn)生現(xiàn)實(shí)環(huán)境中不存在的虛擬對(duì)象，并通過(guò)傳感技術(shù)將虛擬對(duì)象準(zhǔn)確“放置”在真實(shí)環(huán)境中，并呈現(xiàn)給用戶(hù)一個(gè)感官效果真實(shí)的新環(huán)境［3］。

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。顧名思義，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層意思：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶(hù)端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。因此，物聯(lián)網(wǎng)的定義是通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

3.高新興AR與物聯(lián)融合技術(shù)解決方案

針對(duì)城市重點(diǎn)交叉路口、重點(diǎn)交通樞紐、常發(fā)交通擁堵點(diǎn)、交通事故多發(fā)點(diǎn)和一些重點(diǎn)路段等等，高新興提出了基于AR與物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)的解決方案。

高新興AR與物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)解決方案，實(shí)現(xiàn)了將視頻畫(huà)面的交通場(chǎng)景進(jìn)行結(jié)構(gòu)化描述、可視化展示、扁平化互動(dòng)。系統(tǒng)將AR與大數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)平臺(tái)結(jié)合，充分利用現(xiàn)有智能交通先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備與業(yè)務(wù)平臺(tái)，創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)虛擬標(biāo)簽的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)標(biāo)注技術(shù)、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)攝像機(jī)的3D自動(dòng)定位技術(shù)，率先引入無(wú)人機(jī)、汽車(chē)電子標(biāo)識(shí)等新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)深度融合、信息資源共享，有效提高整體與各子系統(tǒng)效能的發(fā)揮，以視頻碼流作為地圖真實(shí)指揮場(chǎng)景，服務(wù)于交管指揮中心，開(kāi)創(chuàng)指揮中心城市交通指揮管理的新模式，提升交通的服務(wù)水平和運(yùn)行效率。

高新興利用自身的AR技術(shù)優(yōu)勢(shì)和對(duì)交通業(yè)務(wù)的深入探索，打造界面首創(chuàng)交通監(jiān)測(cè)云行系統(tǒng)。云行系統(tǒng)著眼于城市重點(diǎn)區(qū)域的交通運(yùn)行綜合監(jiān)測(cè)，能夠精準(zhǔn)把握城市路口的交通態(tài)勢(shì)，助力路口交通管控，實(shí)現(xiàn)路口交通指揮調(diào)度。云行系統(tǒng)具有視頻實(shí)景地圖、GIS地圖應(yīng)用、視頻高低聯(lián)動(dòng)、道路信息可視化管理、道路運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、道路態(tài)勢(shì)評(píng)估研判、車(chē)輛位置聯(lián)動(dòng)管控、實(shí)景化視頻警力調(diào)度、布控告警快速處理、交通大數(shù)據(jù)研判等功能。

◆道路運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)

通過(guò)實(shí)時(shí)調(diào)用各業(yè)務(wù)子系統(tǒng)數(shù)據(jù)，把各自獨(dú)立的數(shù)據(jù)聯(lián)系到一起，全方位實(shí)時(shí)展示道路運(yùn)行狀態(tài)。道路的信號(hào)控制狀態(tài)、交通擁堵?tīng)顩r、交通誘導(dǎo)信息、交通違法抓拍情況、過(guò)車(chē)數(shù)據(jù)等道路運(yùn)行狀態(tài)都在系統(tǒng)內(nèi)實(shí)時(shí)變化呈現(xiàn)。

◆交通態(tài)勢(shì)評(píng)估研判

交通擁堵指數(shù)和道路服務(wù)水平是評(píng)價(jià)全路網(wǎng)或者區(qū)域路網(wǎng)的交通狀態(tài)的重要指標(biāo)。交通管理者及交通參與者可以通過(guò)交通指數(shù)的變化及時(shí)采取相應(yīng)措施，減少擁堵的發(fā)生。而道路服務(wù)水平更是直觀反映了道路交通擁堵、交通事故、環(huán)境污染、能源消耗等問(wèn)題。

云行系統(tǒng)界面可通過(guò)選配的交通態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)單元和對(duì)接用戶(hù)的交通態(tài)勢(shì)系統(tǒng)在云行視頻主畫(huà)面顯示當(dāng)前路口或者路段的交通擁堵指數(shù)和服務(wù)水平等級(jí)，同時(shí)利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)進(jìn)行研判分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)區(qū)域交通現(xiàn)狀的科學(xué)分析。

◆實(shí)景化視頻警力調(diào)度

系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)可視化警力調(diào)度功能，通過(guò)對(duì)接警員攜帶的手持警務(wù)終端、對(duì)講機(jī)、執(zhí)法記錄儀等設(shè)備，進(jìn)行地理位置信息的坐標(biāo)映射，能實(shí)時(shí)定位出警員在視頻畫(huà)面中的具體位置，指揮中心人員可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，調(diào)整警力分布，指揮員可點(diǎn)擊標(biāo)簽獲取警員相關(guān)信息，進(jìn)行警力調(diào)配和視頻聯(lián)動(dòng)。

◆布控告警快速處理

布控車(chē)輛經(jīng)過(guò)該路口后云行系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，將車(chē)輛的具體信息實(shí)時(shí)顯示在系統(tǒng)主界面內(nèi)，再利用視頻警力實(shí)時(shí)調(diào)度功能即可對(duì)布控車(chē)輛進(jìn)行快速處理。

◆交通大數(shù)據(jù)分析研判

城市里的“人、車(chē)、路、環(huán)境”綜合影響著城市的交通，尤其是隨著城市汽車(chē)保有量的持續(xù)增長(zhǎng)，道路上的車(chē)輛與道路交通秩序和交通安全息息相關(guān)。

云行系統(tǒng)里利用后端數(shù)據(jù)平臺(tái)結(jié)合其他智能交通子系統(tǒng)對(duì)重點(diǎn)區(qū)域的車(chē)輛信息進(jìn)行重點(diǎn)研判。車(chē)輛違法信息研判包括違法類(lèi)型的分析、違法區(qū)域的分析和違法多點(diǎn)位的統(tǒng)計(jì)。過(guò)車(chē)統(tǒng)計(jì)包括全域過(guò)車(chē)量的分析，重點(diǎn)路口過(guò)車(chē)量的分析和車(chē)輛類(lèi)型的分析。

◆重大活動(dòng)安保

通過(guò)在二維地圖上勾畫(huà)重大活動(dòng)路線(xiàn)，系統(tǒng)自動(dòng)聯(lián)動(dòng)路線(xiàn)附近的云行高點(diǎn)和低點(diǎn)監(jiān)控、誘導(dǎo)等智能交通設(shè)備。同時(shí)通過(guò)右邊的設(shè)置界面，設(shè)置路口相應(yīng)高低點(diǎn)視頻的預(yù)置位、相應(yīng)信號(hào)機(jī)的相位和啟動(dòng)倒計(jì)時(shí)時(shí)間和鎖相時(shí)間。也可設(shè)置相關(guān)誘導(dǎo)的顯示狀態(tài)。

當(dāng)重大活動(dòng)路線(xiàn)啟動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)預(yù)先制定好的信號(hào)機(jī)方案、誘導(dǎo)屏顯示內(nèi)容、低點(diǎn)切換時(shí)間執(zhí)行預(yù)案。并且通過(guò)對(duì)活動(dòng)車(chē)輛在二維地圖和實(shí)景地圖上進(jìn)行定位顯示，實(shí)時(shí)切換高點(diǎn)視頻畫(huà)面，實(shí)現(xiàn)活動(dòng)車(chē)輛動(dòng)態(tài)全程追蹤。除此之外，相關(guān)人員可根據(jù)實(shí)際情況手動(dòng)切換或鎖定信號(hào)相位，切換低點(diǎn)視頻畫(huà)面，從而保障活動(dòng)車(chē)輛一路暢通。

◆道路交通管制

道路管制列表存放要執(zhí)行的任務(wù)，點(diǎn)擊列表按鈕可查看附近的管制道路信息，并進(jìn)行相應(yīng)操作。通過(guò)高點(diǎn)視頻繪制管制路線(xiàn)并錄入相關(guān)信息來(lái)新增管制任務(wù)，同時(shí)可通過(guò)二維地圖查看已被管制路段信息。管制任務(wù)執(zhí)行時(shí)，路段管制時(shí)間結(jié)束會(huì)閃動(dòng)提示，并顯示“管制時(shí)間已到” ，出現(xiàn)“延長(zhǎng)管制”和“撤除“按鈕，需要先連線(xiàn)附近交警后才可以進(jìn)行管制撤除。

4.關(guān)鍵技術(shù)

（1）AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

業(yè)內(nèi)首創(chuàng)基于實(shí)時(shí)視頻的增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能對(duì)監(jiān)測(cè)場(chǎng)景進(jìn)行豐富的信息標(biāo)注，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)背景的結(jié)構(gòu)化，方便視頻數(shù)據(jù)提取和分析，同時(shí)也具有空間位置、姿態(tài)感知能力等功能。通過(guò)增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，不僅能夠獲得視頻背景的結(jié)構(gòu)化描述信息，還可以通過(guò)視頻聯(lián)動(dòng)能匯聚已有的低點(diǎn)監(jiān)測(cè)視頻，在當(dāng)前監(jiān)測(cè)畫(huà)面中以畫(huà)中畫(huà)形式呈現(xiàn)目標(biāo)攝像機(jī)的監(jiān)測(cè)畫(huà)面，并可以跳轉(zhuǎn)到目標(biāo)攝像機(jī)。

（2）動(dòng)靜態(tài)標(biāo)簽標(biāo)注及跟隨

研究3D自動(dòng)定位技術(shù)，在設(shè)備內(nèi)置高精度可變倍鏡頭，利用坐標(biāo)自標(biāo)定算法實(shí)現(xiàn)標(biāo)簽位置的實(shí)時(shí)更新，使得虛擬標(biāo)簽準(zhǔn)確地跟蹤物體。

研究帶地理位置定位信息的動(dòng)態(tài)標(biāo)簽在視頻畫(huà)面內(nèi)的標(biāo)注及跟隨。

（3）基于視頻地圖引擎的VGIS平臺(tái)技術(shù)

VGIS（Video Geographic Information System）視頻地理信息系統(tǒng)，VGIS平臺(tái)以視頻為基礎(chǔ)，以AR技術(shù)為核心，以地理信息技術(shù)為支撐，提供實(shí)景地圖服務(wù)、地理位置信息定位服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)，以服務(wù)于各種交通業(yè)務(wù)應(yīng)用、信息共享和決策支持的可視化。

（4）交通大數(shù)據(jù)技術(shù)

研究基于全體系交通大數(shù)據(jù)的超融合技術(shù)，在交通數(shù)據(jù)的感知上，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)交通檢測(cè)數(shù)據(jù)，AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)視頻數(shù)據(jù)，汽車(chē)電子標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，互聯(lián)網(wǎng)交通數(shù)據(jù)，其他相關(guān)數(shù)據(jù)（如交通環(huán)境數(shù)據(jù)、其他業(yè)務(wù)部門(mén)數(shù)據(jù)）等全體系全類(lèi)型的交通數(shù)據(jù)的采集和感知，在數(shù)據(jù)的分析上，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜交通數(shù)據(jù)融合的融合模型，最后運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)交通大數(shù)據(jù)的深度應(yīng)用。

（5）汽車(chē)電子標(biāo)識(shí)技術(shù)

汽車(chē)電子標(biāo)識(shí)技術(shù)能將車(chē)輛注冊(cè)信息寫(xiě)入電子車(chē)牌內(nèi)芯片，由讀寫(xiě)器讀出車(chē)輛相關(guān)信息后，再通過(guò)通信技術(shù)把車(chē)輛相關(guān)的信息傳輸給后臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，最后得到最實(shí)時(shí)、真實(shí)的交通數(shù)據(jù)。汽車(chē)電子標(biāo)識(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)快速識(shí)別，安全可靠，識(shí)別率高等特點(diǎn)，并且能夠配合其他車(chē)輛信息采集方法（如視頻、卡口采集），識(shí)別套牌車(chē)輛，檢查盜搶車(chē)輛，實(shí)現(xiàn)城市車(chē)道級(jí)交通流量全覆蓋采集，為車(chē)輛的精細(xì)管制、車(chē)輛的交通誘導(dǎo)、交通管理方面的決策制定提供支撐。

（6）無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)視頻AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)

研究了基于無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)視頻的AR增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，通過(guò)在AR增強(qiáng)高點(diǎn)攝像機(jī)畫(huà)面中以畫(huà)中畫(huà)方式呈現(xiàn)無(wú)人機(jī)視頻畫(huà)面，解決了無(wú)人機(jī)視頻監(jiān)控盲點(diǎn)的問(wèn)題，并且能夠同高點(diǎn)視頻畫(huà)面配合，進(jìn)行車(chē)輛的可視化追蹤；通過(guò)對(duì)無(wú)人機(jī)實(shí)時(shí)視頻進(jìn)行增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)標(biāo)簽標(biāo)注，解決了無(wú)人機(jī)視頻不直觀，無(wú)法和畫(huà)面范圍內(nèi)其他監(jiān)控和業(yè)務(wù)資源互通的問(wèn)題，能夠?qū)崿F(xiàn)基于無(wú)人機(jī)畫(huà)面的標(biāo)簽搜索定位跟隨、高低視頻聯(lián)動(dòng)和業(yè)務(wù)集成，為交通管理中的交通態(tài)勢(shì)感知，交通違法抓拍，交通事故處理提供有力支持。

5.在交通領(lǐng)域的應(yīng)用

解決方案主要是服務(wù)于城市交通管理部門(mén)，致力于城市交通運(yùn)行監(jiān)測(cè)，尤其是城市重點(diǎn)交叉路口、重點(diǎn)交通樞紐、常發(fā)交通擁堵點(diǎn)、交通事故多發(fā)點(diǎn)和一些重點(diǎn)路段等等，輔助交通管理部門(mén)進(jìn)行交通管控、交通態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)和交通可視化指揮。另外在高速公路也具有應(yīng)用價(jià)值，高速服務(wù)區(qū)、收費(fèi)站、高速互通等場(chǎng)景具有極大的應(yīng)用價(jià)值。

解決方案在應(yīng)用上有很高的適應(yīng)性和可塑性。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，系統(tǒng)通過(guò)聯(lián)動(dòng)不同應(yīng)用子系統(tǒng)，貼合業(yè)務(wù)實(shí)戰(zhàn)，鎖定用戶(hù)的關(guān)注點(diǎn)。在主要路段和路口，系統(tǒng)能夠結(jié)合交通管理業(yè)務(wù)子系統(tǒng)，針對(duì)交通擁堵、交通事故、交通管制等交通事件進(jìn)行現(xiàn)況了解、問(wèn)題分析、問(wèn)題處理，使交通管理人員足不出門(mén)而盡知城市交通路況、解決交通問(wèn)題。在機(jī)場(chǎng)、高速服務(wù)區(qū)、公交站場(chǎng)等人流密集的交通樞紐，系統(tǒng)結(jié)合人車(chē)防控、信息發(fā)布、停車(chē)管理、人員指揮等系統(tǒng)，對(duì)重點(diǎn)人員、嫌疑車(chē)輛、假套牌車(chē)輛進(jìn)行精準(zhǔn)打擊，使區(qū)域內(nèi)突發(fā)事件能夠及時(shí)檢測(cè)、快速處理，保障區(qū)域內(nèi)秩序穩(wěn)定、運(yùn)行高效。

解決方案已經(jīng)在多個(gè)城市得到應(yīng)用，如清遠(yuǎn)、深圳、綿陽(yáng)等地，特別是在2018年清遠(yuǎn)國(guó)際馬拉松賽事安保及交通管理上發(fā)揮了重要作用，在清遠(yuǎn)馬拉松賽事中，接入了賽事沿途監(jiān)控視頻3000多路，同時(shí)還有無(wú)人機(jī)、信號(hào)控制、電警卡口、交通誘導(dǎo)這些系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)賽場(chǎng)內(nèi)外交通態(tài)勢(shì)全監(jiān)測(cè)，全程為與賽人員保駕護(hù)航。

6.結(jié)束語(yǔ)：

基于AR與物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用與傳統(tǒng)的ITS不是“復(fù)制”關(guān)系，也不是前者為工具或技術(shù)手段，后者為理想目標(biāo)的關(guān)系。AR與物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展ITS相輔相成。針對(duì)城市交通的微觀管理，特別是容易忽視重要區(qū)域和路口的微觀交通環(huán)境對(duì)整個(gè)路網(wǎng)交通運(yùn)行狀態(tài)的影響。高新興提出的基于AR與物聯(lián)網(wǎng)融合技術(shù)的智能交通解決方案給出來(lái)一種切實(shí)可行的解決辦法，在清遠(yuǎn)等多地市得到應(yīng)用，解決了交通管理的實(shí)際問(wèn)題，開(kāi)創(chuàng)了城市交通指揮管理的新模式，對(duì)城市智能交通建設(shè)的意義重大。