[发明专利]云边端协同的高速公路云控系统及控制方法

说明书

本发明涉及一种智能交通云控系统，充分运用云计算、边缘计算、大数据和人工智能等技术，提出一种云‑边‑端协同道路交通云控平台技术架构，可以克服现有交通运行管理与监控系统技术架构缺陷。以此技术架构设计开发的高速公路云控平台，能够实现在确保安全的前提下提高路网运行效率，使高速公路使用者能够获得更加及时、有效、个性化的驾驶和出行辅助信息，以及支持车路协同自动驾驶实际应用等功能。

技术领域

本申请涉及智慧交通技术领域，特别涉及一种云-边-端协同的道路交通云控平台技术架构及其控制方法。

背景技术

建设智慧交通，推动大数据、物联网、人工智能、区块链等技术与交通行业的深度融合，实现交通基础设施网、运输服务网、能源与信息网络的融合发展，提升交通系统管理、运营和安全效能，是构建安全、便捷、高效、绿色、经济的现代化综合交通体系的重要抓手之一。

高速公路作为我国交通基础设施的重要组成部分和客货运输的骨干网络，已成为我国智慧交通建设的重要领域和新技术、新业态等应用的重要场景。多年来，为保障高速公路的高效管理和安全运营，我国公路交通行业设计了由监控系统、通信系统、收费系统、供配电系统、照明系统、隧道机电系统等组成的高速公路机电系统，并结合公路管理实际，提出了由监控(收费)站-监控(收费)分中心-监控(收费)中心的分级管理架构，在路网管理层面，建设了分级交通运行协调指挥中心(TOCC)或路网监控管理中心,有效实现了交通流量、交通事故、施工养护等信息的采集、传输、处理及发布，保障了高速公路的安全、可靠、高效运营。

近年来，一方面，我国高速公路路网规模日益扩大，网络节点日益增多，路网运营管理压力日益加大；另一方面，自动驾驶、车路协同、智能网联汽车等技术快速发展，应用落地迫切需要高速公路信息的感知、处理和发布更加准确、及时和有效。现有的高速公路机电系统技术架构和管理体制面临重大挑战，主要表现为：

一是系统开放性挑战。现有高速公路机电系统是基于通信专网的封闭性系统，主要通过路侧布设的摄像头、气象检测器、车辆检测器等外场监控设施采集交通流和环境等信息，但对于通过车路协同交互的车辆等信息以及道路使用者的状态信息等缺少外部信息输入途径；同时，系统内部的收费、监控和应急通讯等子系统也相互独立封闭，需要提高系统的开放性。

二是精准及时信息服务挑战。现有高速公路机电系统基础数据基本是逐层上报模式，信息计算处理主要部署在上层的TOCC或监控中心，各层级TOCC的计算能力未被充分利用，信息发布也主要采用“自上而下”逐级发布模式；同时，信息服务主要以统计报表为主，精准定位到不同道路使用者和管理者的及时信息服务能力亟待提高。

三是智能决策控制挑战。智慧交通系统的核心能力体现在系统的智能决策和控制能力，在现有高速公路机电系统中，沉淀了大量的交通运行数据，但由于系统技术架构不能适应云计算平台、人工智能算法等要求，无法实现对高速公路路网运行的智能决策和自主控制，也不能满足对车路协同自动驾驶车辆的信息支持需求。

在现有技术中，文献1(文献号请参见下文)以服务智能网联汽车，减轻车端的计算压力为目的，提出了一种云端包括中心云、区域云、边缘云三级平台的云控平台架构，其中边缘云也是基于云计算技术架构，且与中心云和区域云之间是数据的扁平化直接调用与共享模式。该云控平台架构仅是一种云端平台的技术架构，构建的是包括云平台与智能网联汽车两个对象的云—端协同控制系统。文献2(文献号请参见下文)以解决中心系统计算压力大、运行速率低为目的，提出了一种用于包括中心系统、若干控制服务器和若干现场设备的智能交通云控制系统的数据处理和控制实施方法，采用的是传统自上而下管控指令处理方式，未强调和应用云计算架构和云控制技术。

可见，现有技术笼统地提出了自端设备向上，分层级地布置若干云设备的架构模型。然而在交通管理的实际运行中，基于该分层的云设备架构却衍生出若干问题，主要体现在：