智能交通中的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)研究

熊文文、熊屹

（江西路通科技有限公司，江西南昌330002）

0 引言

當(dāng)今科學(xué)技術(shù)水平不斷發(fā)展，智能交通系統(tǒng)也在不斷強(qiáng)化，巧妙地將網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及傳感器技術(shù)進(jìn)行有效融合，能在很大程度上方便市民出行，也能使交通管制變得更加高效與快捷。當(dāng)前，將無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)與智能交通系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合，可以大大提高智能交通系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，能更好地提高交通運(yùn)輸?shù)男始鞍踩浴?/p>

1 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)

近年來(lái)，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)得到了飛速發(fā)展，該技術(shù)的崛起也推動(dòng)著其他各行各業(yè)的發(fā)展。無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)主要是將需要發(fā)送的相關(guān)信息內(nèi)容通過(guò)特定的發(fā)送端傳輸?shù)綗o(wú)線(xiàn)電的頻率上，再通過(guò)天線(xiàn)，將這些已經(jīng)加工好的數(shù)據(jù)傳送到無(wú)線(xiàn)信道上，信號(hào)主要以電磁波的形式進(jìn)行傳輸。接收信號(hào)時(shí)，主要也是通過(guò)天線(xiàn)收集信號(hào)，再通過(guò)專(zhuān)業(yè)的調(diào)制設(shè)備對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行具體的調(diào)制。這樣一來(lái)，這些無(wú)線(xiàn)電波就可以被有效地轉(zhuǎn)化為原始的發(fā)送信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)信息傳輸。將無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)應(yīng)用在交通系統(tǒng)中，可以加快交通智能化的進(jìn)程[1]。通常情況下，當(dāng)交通工具處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，運(yùn)用無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)可以有效實(shí)現(xiàn)圖文信息及實(shí)時(shí)信息的及時(shí)轉(zhuǎn)化。

2 智能交通系統(tǒng)

智能交通系統(tǒng)這一概念，起源于美國(guó)，也被稱(chēng)為智能運(yùn)輸系統(tǒng)，智能交通系統(tǒng)能夠有效推動(dòng)交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在其中起關(guān)鍵作用。結(jié)合我國(guó)智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，將無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)應(yīng)用其中，可以有效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制技術(shù)、傳感技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的融合，從而有效提高智能交通系統(tǒng)的工作效率。

3 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 GSM 技術(shù)應(yīng)用

在無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的具體應(yīng)用中，往往會(huì)涉及GSM技術(shù)。GSM 技術(shù)指的是全球移動(dòng)通信系統(tǒng)，也就是數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)。如今，科技水平不斷發(fā)展，信息幾乎覆蓋了整個(gè)地球，在這樣的背景下，使用移動(dòng)通信設(shè)備構(gòu)建交通智能系統(tǒng)基本平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)車(chē)輛與車(chē)輛之間的相互溝通。全球移動(dòng)通信系統(tǒng)中的語(yǔ)音和數(shù)據(jù)技術(shù)促進(jìn)了智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，從一定程度上提高了智能交通系統(tǒng)的工作效率。此外，數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，有一套較為安全的加密系統(tǒng)，在確保信息傳輸速度的同時(shí)，還可以有效保證相關(guān)信息的安全。同時(shí)，在智能交通系統(tǒng)中，第3 代以及第4 代移動(dòng)通信技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用[2]。第3 代無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)主要是通過(guò)蜂窩數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)通信，再利用蜂窩區(qū)域達(dá)到通信的要求，同時(shí)，在應(yīng)用蜂窩數(shù)據(jù)時(shí)，能夠在利用漫游通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，將相關(guān)數(shù)據(jù)傳遞到智能交通系統(tǒng)中，進(jìn)而更高效地對(duì)車(chē)輛進(jìn)行管理，大大提高運(yùn)輸?shù)陌踩?。? 代無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)具備良好的信息傳輸特點(diǎn)，可以減少信息的損失，能夠?qū)?chē)輛進(jìn)行綜合定位，并且可以綜合收集交通路況信息，能在導(dǎo)航、優(yōu)化道路選擇等方面有效發(fā)揮作用，能夠?qū)崿F(xiàn)智能交通指揮。

3.2 車(chē)輛無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)應(yīng)用

車(chē)輛無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的應(yīng)用，可以在車(chē)輛移動(dòng)的狀況下進(jìn)行信息的實(shí)時(shí)傳輸。具體的信息傳輸內(nèi)容主要包括四個(gè)方面。

第一，通過(guò)調(diào)度中心，將交通信息發(fā)送給每一輛正處于移動(dòng)狀況下的車(chē)輛。

第二，通過(guò)調(diào)度中心發(fā)送指令，幫助車(chē)隊(duì)或運(yùn)轉(zhuǎn)部門(mén)將相關(guān)信息及時(shí)有效地傳輸給指定的車(chē)輛及駕駛?cè)藛T。

第三，為駕駛員提供安全可靠的道路信息。

第四，可以讓運(yùn)行中的車(chē)輛及時(shí)獲得車(chē)輛的安全信息。

3.3 ZigBee 雙向無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)應(yīng)用

ZigBee 是一種雙向的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，其具有許多優(yōu)點(diǎn)，可以使一些傳輸效率低下的電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)信息傳輸，也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)特殊數(shù)據(jù)的傳輸，如周期性數(shù)據(jù)、間接性數(shù)據(jù)以及低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)等。將該項(xiàng)技術(shù)與數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)巧妙結(jié)合，建立起無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)框架，可以有效地將收集到的信息及時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)平臺(tái)，可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)公交車(chē)到站以及離站的具體時(shí)間。

3.4 車(chē)輛通信技術(shù)

相較于傳統(tǒng)技術(shù)，車(chē)輛通信技術(shù)最顯著的特點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)通信和動(dòng)態(tài)通信，具有中距離通信的空中接口和專(zhuān)用的短距離通信/無(wú)線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)。車(chē)輛通信網(wǎng)絡(luò)是目前現(xiàn)代化智能領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一，構(gòu)建高水平的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，和車(chē)站、基站、交通系統(tǒng)、城市系統(tǒng)等相結(jié)合，形成完整的交通系統(tǒng)，能夠大幅提升交通運(yùn)行的安全水平，有效預(yù)防交通事故，促進(jìn)交通運(yùn)輸效率和質(zhì)量的提升。

3.4.1 專(zhuān)用的短距離通信

該方面的通信是應(yīng)用專(zhuān)用的短距離通信設(shè)備，實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備之間的數(shù)據(jù)信息交換，如車(chē)載單元與路邊單元的通信[3]。

3.4.2 無(wú)線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)

ITS 一直是智能交通領(lǐng)域的重點(diǎn)研究方向，該技術(shù)運(yùn)行效率高，具備可持續(xù)性，是非常先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)技術(shù)。車(chē)載環(huán)境主要是應(yīng)用無(wú)線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信的安全性。在車(chē)載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，無(wú)線(xiàn)訪(fǎng)問(wèn)系統(tǒng)的關(guān)鍵作用在于保證車(chē)輛可以穩(wěn)定通信，能夠達(dá)到防撞的效果，可有效保證車(chē)輛運(yùn)行的安全性。

3.4.3 用于中遠(yuǎn)距離通信的通信空中接口

目前，中遠(yuǎn)距離通信環(huán)節(jié)主要是應(yīng)用通信空中接口（CALM），這屬于目前非常有效的多媒體運(yùn)行通信技術(shù)。CALM 在任何地點(diǎn)、時(shí)間范圍內(nèi)，與ITS 結(jié)合都可以達(dá)到良好的連接和運(yùn)行效果。

3.5 紅外

紅外的方向性非常強(qiáng)，即使是遠(yuǎn)距離傳輸也能夠達(dá)到傳輸速度快和穩(wěn)定性的要求，所以在特定通信車(chē)輛上運(yùn)行效果良好。因?yàn)榻煌〝?shù)據(jù)有多樣性的特點(diǎn)，數(shù)據(jù)的收集和使用有非常高的要求。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集方式成本非常高，人力投入時(shí)間較長(zhǎng)，甚至需要比較復(fù)雜的過(guò)程才能滿(mǎn)足運(yùn)行要求。在混合交通條件下，數(shù)據(jù)收集的難度會(huì)非常大。

目前，有些研究人員已經(jīng)發(fā)明了紅外交通記錄儀，該技術(shù)較為先進(jìn)，屬于非侵入類(lèi)型的監(jiān)控，能夠根據(jù)不同車(chē)輪底座尺寸、車(chē)軸間距實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的監(jiān)控。應(yīng)用基線(xiàn)狀態(tài)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同交通環(huán)境下的車(chē)流量的控制，保證交通速度、狀態(tài)符合要求。研究分析發(fā)現(xiàn)，除了交通復(fù)雜的兩輪和重載交通條件，紅外記錄的全部車(chē)輛精度超過(guò)90%，速度檢測(cè)精確性可以達(dá)到90%。

3.6 毫米波

毫米波是先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)技術(shù)，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，高技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸和應(yīng)用，提供豐富的頻譜資源。當(dāng)前，車(chē)輛傳感器的數(shù)量持續(xù)增多，形成的數(shù)據(jù)量也不斷加大，毫米波技術(shù)能在相應(yīng)范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間每秒千兆的傳輸速度，且無(wú)線(xiàn)連接效果好，能夠起到良好的車(chē)輛監(jiān)控效果，可有效提高交通運(yùn)輸管理效果。

4 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

4.1 對(duì)車(chē)速和車(chē)流量進(jìn)行監(jiān)控

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，我國(guó)的交通工具使用數(shù)量也在不斷上升，交通工具的運(yùn)行速度也在不斷提高。但由于一些城市的道路建設(shè)相對(duì)落后，道路交通經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)堵塞顯現(xiàn)，這會(huì)給交通管理工作帶來(lái)巨大的壓力。而將無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)與智能交通系統(tǒng)相互結(jié)合，則能有效實(shí)現(xiàn)對(duì)交通運(yùn)輸情況的智能監(jiān)控，這樣就可以大大減輕交警的工作量。

4.2 為交通工具導(dǎo)航

隨著技術(shù)的發(fā)展，交通工具的導(dǎo)航系統(tǒng)在社會(huì)生活中普及開(kāi)來(lái)，所有的導(dǎo)航設(shè)備都是以無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)為基礎(chǔ)進(jìn)行作業(yè)的。無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)可以給車(chē)輛提供相關(guān)的道路信息，將地圖及車(chē)輛具體所在位置實(shí)時(shí)反饋給用戶(hù)，并且可以智能規(guī)劃出最優(yōu)的路線(xiàn)，結(jié)合語(yǔ)音服務(wù)，可以安全地告知用戶(hù)路段情況[4]。這樣可以在很大程度上解決司機(jī)在陌生道路上迷路的問(wèn)題。

4.3 公交車(chē)監(jiān)控技術(shù)

公交車(chē)是城市中的主要交通工具，當(dāng)前社會(huì)，人們的生活節(jié)奏越來(lái)越快，許多上班族往往都有較強(qiáng)的時(shí)間觀念，而通過(guò)對(duì)公交車(chē)進(jìn)行有效的監(jiān)控，可以預(yù)測(cè)車(chē)輛的到站時(shí)間以及車(chē)輛的離站時(shí)間，能夠使其更好地規(guī)劃出行計(jì)劃。為了更好地滿(mǎn)足民眾的出行需求，車(chē)站可以設(shè)置智能化的站牌，通過(guò)信息傳輸，將車(chē)輛的行駛情況呈現(xiàn)在站臺(tái)上。乘客則可以通過(guò)使用智能App，實(shí)時(shí)監(jiān)控車(chē)輛的運(yùn)行情況。此外，公交車(chē)總部可以通過(guò)對(duì)公交車(chē)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)車(chē)輛進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)度。

4.4 短信或廣播推送

借助互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字通信以及無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)快捷、高效的特點(diǎn)，車(chē)輛監(jiān)控中心可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，將重要的交通信息實(shí)時(shí)傳輸給指定的車(chē)輛司機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)共享，與司機(jī)之間的交流也能變得更加便利。

5 對(duì)ITS 通信專(zhuān)網(wǎng)的幾點(diǎn)建議

在智能交通系統(tǒng)中，可以借助現(xiàn)代數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建ITS 通信專(zhuān)門(mén)網(wǎng)[5]。但是，如果能夠結(jié)合智能交通系統(tǒng)自身的一些通信優(yōu)點(diǎn)及通信需求，開(kāi)發(fā)專(zhuān)門(mén)的ITS 網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中的應(yīng)用效果將會(huì)更加顯著。下面，對(duì)ITS 專(zhuān)網(wǎng)與智能交通系統(tǒng)的結(jié)合提出幾點(diǎn)建議。

第一，交通信息控制中心在與其他自動(dòng)收費(fèi)站點(diǎn)以及監(jiān)測(cè)站點(diǎn)進(jìn)行信息傳輸?shù)臅r(shí)候，一般是由固定的點(diǎn)進(jìn)行收發(fā)工作。因此，可以將固定無(wú)線(xiàn)接入傳輸系統(tǒng)。加之收費(fèi)站、監(jiān)測(cè)站的位置分布相對(duì)分散，且信息傳輸?shù)膬?nèi)容主要是突發(fā)信息，為更有效地傳輸信息，智能交通系統(tǒng)可以選擇150MHz 或450MHz 的低頻段傳輸。

第二，由于處于行駛狀態(tài)中的車(chē)輛在使用智能交通系統(tǒng)的時(shí)候，往往需要對(duì)各種信息進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)查詢(xún)，在這種情況下，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)就可以結(jié)合移動(dòng)通信公司的相關(guān)GSM 系統(tǒng)以及CDMA 系統(tǒng)進(jìn)行工作。

第三，可采用大區(qū)制蜂窩網(wǎng)組網(wǎng)方式，以減少車(chē)載臺(tái)越區(qū)切換的頻率，并提高信號(hào)覆蓋率。移動(dòng)通信基站可以采用全向天線(xiàn)或扇形天線(xiàn)，并按照公路沿線(xiàn)鋪設(shè)。總的來(lái)說(shuō)，在ITS 中應(yīng)用各種無(wú)線(xiàn)通信互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不同的管理功能，能夠達(dá)到更好的交通管理效果。

5 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)智能化發(fā)展

5.1 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的智能化特征

相較于傳統(tǒng)的通信技術(shù)，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的運(yùn)行更加方便、快捷，通信限制也比較少。移動(dòng)通信技術(shù)的智能化運(yùn)行需要加入智能化技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，在二者的結(jié)合下，通信工具的便攜性更好，且傳輸速度非?？臁４送?，移動(dòng)通信無(wú)線(xiàn)技術(shù)的智能化發(fā)展可以使信息傳輸更穩(wěn)定，信號(hào)覆蓋范圍擴(kuò)大，如目前不同國(guó)家的4G通信技術(shù)雖有所差異，但4G 通信信號(hào)已經(jīng)覆蓋到各個(gè)角落內(nèi)，這對(duì)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展有重要意義。

5.2 5G 通信技術(shù)發(fā)展

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)的通信技術(shù)處于高速發(fā)展的階段，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的應(yīng)用范圍更加廣泛，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的智能化發(fā)展也在加速進(jìn)行。自從4G 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信技術(shù)快速朝智能化的方向發(fā)展。并且，在5G 通信、Wi-Fi 技術(shù)的全面發(fā)展下，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的覆蓋范圍不斷擴(kuò)大，能夠更好地實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)終端通信。在5G 技術(shù)的高速發(fā)展之下，息傳輸更加方便，可以滿(mǎn)足不同人群的使用需要，其在智能交通系統(tǒng)中也有非常高的應(yīng)用價(jià)值。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，智能交通系統(tǒng)對(duì)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的應(yīng)用要求非常高，因此，在技術(shù)應(yīng)用上，需要結(jié)合實(shí)際做好對(duì)相關(guān)技術(shù)的綜合選擇，確保智能交通系統(tǒng)的服務(wù)質(zhì)量得以提高，在交通管理中更好地發(fā)揮作用，提高交通運(yùn)輸?shù)男逝c安全性，為城市交通的發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。