今邁科技|技術(shù)前沿-如何構(gòu)建基于數(shù)字孿生的智慧全息路口

全息路口是基于數(shù)字孿生技術(shù)，將城市道路上的全要素進(jìn)行數(shù)字化還原，進(jìn)而為交通治理提供一體化解決措施，是為交通精細(xì)化治理而生的一款產(chǎn)品。

對(duì)路口交通進(jìn)行精細(xì)化治理，首先要獲得路口的交通信息，比如車行狀況、人行狀況、存在何種交通問(wèn)題、應(yīng)該采用何種治理措施等，將路口客觀存在的交通對(duì)象轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)可理解的數(shù)據(jù)，這就是基于數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行全息路口構(gòu)建的過(guò)程。今邁科技

全息路口的應(yīng)用場(chǎng)景主要有以下四個(gè)方面：

01效率

服務(wù)于交通效率的提升。比如信號(hào)燈配置優(yōu)化，如果一個(gè)方向?yàn)榧t燈，但交叉方向并沒(méi)有車，這說(shuō)明路口的信號(hào)燈配置存在問(wèn)題，需要進(jìn)一步優(yōu)化。此外還有路口的交通組織、智能可變車道等，都可以提升路口效率。

02交通安全

路口存在車輛與非機(jī)動(dòng)車互相搶道的問(wèn)題，存在極大的安全隱患，除此之外還有交通秩序研判、交通事件報(bào)警等。

03交通管理

交通管理者時(shí)常需要保障一些特殊任務(wù)，比如警衛(wèi)保障任務(wù)、公交優(yōu)先以及重點(diǎn)車輛管控。

04出行服務(wù)

比如按照最優(yōu)路線對(duì)行人進(jìn)行誘導(dǎo)，比如針對(duì)路口存在的安全問(wèn)題為車輛提供預(yù)警，或在車?yán)锛纯色@取前方路口紅綠燈情況。

引入全息路口前，行業(yè)存在諸多痛點(diǎn)，主要有三個(gè)方面：

01數(shù)據(jù)不全面

像攝像頭、球機(jī)設(shè)備都只是視頻數(shù)據(jù)，需要人為查看才能明確問(wèn)題所在，另外設(shè)備和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度會(huì)隨著使用逐漸降低甚至不可用。數(shù)據(jù)傳到云端，實(shí)時(shí)性和延遲性都是很大的問(wèn)題。

02優(yōu)化不精細(xì)

當(dāng)前大部分路口采用固定配時(shí)方案，但交通流是實(shí)時(shí)的，固定的配置方案無(wú)法與實(shí)時(shí)的交通流匹配，交通效率低下。

03措施不豐富

路口治理是一個(gè)綜合治理的過(guò)程，通過(guò)單一的、相互獨(dú)立的手段難以達(dá)到最優(yōu)效果。

阿里云全息路口產(chǎn)品采用云邊結(jié)合的架構(gòu)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)服務(wù)來(lái)支撐業(yè)務(wù)的靈活拓展。邊端接入了前端感知設(shè)備的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)邊緣計(jì)算來(lái)進(jìn)行第 一步分析，再到云端進(jìn)行決策性的處理。今邁科技

邊端接入的數(shù)據(jù)主要有三類

第 一類是感知設(shè)備的數(shù)據(jù)，比如路口的雷視一體機(jī)、卡口、電子警察、激光雷達(dá)等；

第二類是控制設(shè)備的數(shù)據(jù)，比如路口的攝像機(jī)、誘導(dǎo)屏、可變車道等；

第三類是用戶數(shù)據(jù)，比如車載OBU、高德 App 用戶。

邊端接入的數(shù)據(jù)首先在邊端進(jìn)行處理，將路口的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步融合清洗，比如雷達(dá)、視頻數(shù)據(jù)不準(zhǔn)或重復(fù)等問(wèn)題，最后對(duì)路口進(jìn)行實(shí)時(shí)優(yōu)化。優(yōu)化的實(shí)時(shí)性決定了路口優(yōu)化的效率，全息路口產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)秒級(jí)優(yōu)化。

數(shù)據(jù)經(jīng)邊端處理之后進(jìn)入云端。云端分為兩個(gè)層次，分別是云端中臺(tái)層和全息路口，其中中臺(tái)層主要包含三個(gè)部分：

① 運(yùn)行中心：路口所有設(shè)備情況、故障情況、數(shù)據(jù)鏈路情況都給會(huì)通過(guò)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行監(jiān)控來(lái)。

② 算法引擎：負(fù)責(zé)路口端的實(shí)時(shí)優(yōu)化，多路口、多區(qū)域的情況需要通過(guò)云端云邊一體進(jìn)行優(yōu)化。另外，跨設(shè)備的軌跡處理也需要在云端進(jìn)行處理。

③ 數(shù)據(jù)指標(biāo)計(jì)算：所有計(jì)算的數(shù)據(jù)都會(huì)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)服務(wù)提供給全息路口，實(shí)現(xiàn)配置優(yōu)化、事件報(bào)警、分析研判、車路協(xié)同等業(yè)務(wù)。

邊緣融合感知能力最 大可以接入 16 路 1080p 高清攝像機(jī)，通過(guò)內(nèi)置 AR 算法對(duì)雷達(dá)、視頻以及互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析計(jì)算，最終產(chǎn)出三個(gè)方面的數(shù)據(jù)：

① 交通參數(shù)檢測(cè)：交通中常用的流量、排隊(duì)長(zhǎng)度、停車次數(shù)、車頭間距、車頭時(shí)距、空間占有率等都可通過(guò)視頻 AI 分析來(lái)得到。

② 交通事件檢測(cè)：路口發(fā)生事件后，策略都會(huì)基于事件而改變。邊緣融合感知能力能夠?qū)ΤＲ?guī)事件進(jìn)行識(shí)別檢測(cè)，比如路口違法停車、車輛壓線、不按導(dǎo)向車道行駛、交通事故、擁堵排隊(duì)溢出等。

③ 軌跡定位識(shí)別：可以實(shí)現(xiàn)車道級(jí)的定位，將每一輛車掛載上車牌，真實(shí)還原到高清地圖上，做到路口的全息還原。

上圖為三個(gè)路口的示意圖。每路口都有邊緣計(jì)算的設(shè)備，單個(gè)路口的邊緣計(jì)算設(shè)備可以完成本路口的優(yōu)化。針對(duì)一條連續(xù)的路口，如果只對(duì)單獨(dú)的路口進(jìn)行優(yōu)化，往往無(wú)法達(dá)到最優(yōu)效果，而是需要對(duì)各路口進(jìn)行有效協(xié)同。今邁科技

在我們的方案里，三個(gè)路口的邊際可以自行組成網(wǎng)絡(luò)，設(shè)備充當(dāng)主節(jié)點(diǎn)，做三個(gè)路口之間的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)路口協(xié)調(diào)和實(shí)時(shí)優(yōu)化的緊密結(jié)合。

單獨(dú)的信號(hào)燈優(yōu)化對(duì)于路口的治理而言遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，路口的治理是人、車、路、環(huán)境綜合的治理過(guò)程。

通過(guò)全息路口實(shí)時(shí)感知路口車輛的排隊(duì)數(shù)據(jù)，可以通過(guò)智能計(jì)算路口的車道劃分來(lái)實(shí)時(shí)改變車道屬性，進(jìn)而提高通行效率；針對(duì)路上的車輛，可以根據(jù)信號(hào)燈配置情況和信號(hào)方案情況，為其推薦最 佳行駛速度，盡量實(shí)現(xiàn)不停車通過(guò)路口；此外，還可以向車輛推薦行駛路徑，提前實(shí)現(xiàn)車輛換道，規(guī)避擁堵。

通過(guò)以上幾種時(shí)空一體化的手段相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)優(yōu) 秀的路口綜合治理效果。

全息路口具備以下6個(gè)優(yōu) 秀特性：

01云邊一體自動(dòng)運(yùn)維

針對(duì)路口的幾百個(gè)設(shè)備，無(wú)須挨個(gè)運(yùn)維?？梢酝ㄟ^(guò)云邊一體運(yùn)維，自動(dòng)發(fā)現(xiàn)路口的設(shè)備，自動(dòng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行批量的遠(yuǎn)程升級(jí)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的報(bào)警情況。

02全方位內(nèi)置交通AI

不管是視頻的智能分析還是路口的實(shí)時(shí)優(yōu)化，都內(nèi)嵌于邊緣計(jì)算，可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)箱即用。

03交通控制協(xié)議全打通

設(shè)備內(nèi)置了交通協(xié)議市場(chǎng)，可以針對(duì)不同品牌、型號(hào)的設(shè)備選擇不同的協(xié)議進(jìn)行對(duì)接。

04高性能高魯棒高性價(jià)比

可以在零下 40℃到 80 ℃工作。

05二三維全息路網(wǎng)應(yīng)用SDK

產(chǎn)品與高德地圖進(jìn)行了緊密結(jié)合，可以進(jìn)行二三維全息路網(wǎng)的應(yīng)用 SDK ，往外透出。

06支持多種接口輸入

支持 HDMI/VGA/RJ45/并行串口等接口輸入。