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近年来，高速公路的信息化、智慧化建设得到了前所未有的关注，智慧高速建设已初见成效。精准感知是智慧高速发展中的重要一环，精准的感知系统不仅有助于交通管理和运营部门更加实时准确地了解交通态势，同时也能为普通驾驶者提供更多路况动态信息，辅助安全驾驶。

2020年8月，交通运输部印发《关于推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》，提出到2035年，精准感知、精确分析、精细管理和精心服务能力全面提升，成为加快建设交通强国的有力支撑。与此同时，多地智慧高速建设指南陆续出台，也提出感知系统的建设要求，比如《江苏省智慧高速公路建设技术指南》提出“全要素感知”，包括公路主体及附属设施监测、交通运行状态监测和公路气象环境监测；《广东省智慧高速公路建设指南（试行）》提出“全要素感知”，包括道路运行状态感知、气象环境感知和结构物健康状态感知，利用边缘计算设施、雷达+专用短程通信（DSRC）、雷达+视频、人工智能分析等技术开展数据拟合，实现融合感知和主动预警；北京《智慧高速公路建设指南（征求意见稿）》提出“智慧化感知”，包含高速公路建设工程过程中的状态感知、重点区域等基础设施感知、交通状态监测和环境感知，主要是融合应用多种监测设备实现人、车、路、环境的状态感知，为智慧化服务和智慧化管理提供数据支撑等。

在此背景下，智慧高速如何进行感知系统的建设与探索，值得关注与思考。以下三条智慧高速感知系统的建设具有一定代表性。

延崇高速

雷达路况感知系统

延崇高速路况感知系统的核心建设思想是能够以延崇高速公路为依托来验证并实现全要素、多态式的路况精准感知、精准管控的综合性解决方案，该系统的投入应用满足延崇高速公路未来10~20年的“智慧交通”发展建设和需求，在道路安全防范、道路精细化管理、畅享智慧交通三个方面得到全面的提升。为此，在路况感知系统的选择上，延崇高速选择了由全向毫米波雷达与高清卡口组合方式实现技术方案。

延崇高速雷达路况感知系统主要包括雷达管理服务器、雷达管理工作站、雷达检测分析处理软件、雷达传感器、边缘计算服务器、雷达边缘计算协同应用软件、高清卡口单元（车牌识别设备）等。 [1]该系统总体结构如下图所示。

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系统总体结构图

雷达传感器安装在道路中央、路肩高杆、隧道侧壁等位置；边缘计算服务器安装在综合电控柜机箱内，与雷达传感器、跟踪监控摄像机、车牌识别设备以及其他设备进行连接；雷达管理服务器、雷达管理工作站配置在数据中心或隧道管理所，全路况感知智能指挥综合管理系统、雷达检测预警管理应用系统来实现对相关设备的配置、管理、授权，实现与监控数据的交互；雷达检测分析处理软件实现对雷达原始数据的实时分析；边缘计算服务器接入至现场的工业以太网交换机，实现与数据中心设备的连接。

·全向毫米波雷达传感器

雷达传感器对高速公路上行驶的车辆、行人、障碍物体进行实时跟踪定位检测，并判断其运动状态和位置信息。该雷达传感器能够对1000米直径圆形范围内的目标物体进行跟踪扫描定位并可获取每个目标物体的独立信息，包括即时速度、运动方向、经纬度、目标尺寸、ID编号、方向角等重要信息，并可以将道路上所感知的路况信息、交通状态信息、车辆实时信息分析汇总后通过车路协同通信设备与道路上行驶车辆、自动驾驶车辆或无人驾驶车辆进行数据交互，来满足车辆实现全速智能驾驶的定位要求。

·交互式边缘计算服务器

交互式边缘计算服务器主要安装并运行边缘计算协同应用系统，实现雷达设备与高清卡口单元的同步触发抓拍、被跟踪目标丢失补偿、目标轨迹修正、轨迹再现、多雷达之间目标信息数据相互传递、雷达目标动态数据与车牌抓拍获取的车辆特征数据深度融合、被跟踪目标信息回溯、数据格式转化、与车路协同V2X设备进行数据通信、与第三方平台或设备进行数据通信、目标定位实时解析输出高精度经纬度信息等多种功能。

·高清卡口单元

高清卡口单元由高清卡口识别摄像机、频闪灯、爆闪灯等组成。利用图像识别技术来获取车辆的特征信息包括：车牌信息、车标信息、车系信息、车型信息、车辆颜色信息、生产年代信息、驾驶人员信息。将该信息送入到交互式边缘计算服务器中，交互式边缘计算服务器将被跟踪定位车辆的动态数据信息以及被车辆抓拍摄像机抓取经数据采集处理器处理后的车辆特征信息进行绑定和融合，完成车辆在系统中全部数据的整合工作。

·道路监控跟踪摄像机

道路监控跟踪摄像机主要与雷达传感器相互配合，当雷达综合管理预警系统检测到异常事件以及需要查看实时道路视频和需要跟踪某一车辆或行人时，雷达综合管理预警系统通过雷达设备获取信息后联合附近的摄像机。根据定义的联动规则，使用这些信息来控制跟踪摄像机进行准确查看，雷达综合管理预警系统能自动控制摄像机平移、倾斜、变焦、变倍等动作，并做出快速响应。

·雷达管理服务器

雷达管理服务器主要安装并运行全路况感知智能指挥综合管理系统，其与前方的雷达专用边缘计算服务器进行通信，获取雷达专用边缘计算服务器发过来的数据信息、报警信息、视频信息等，并对雷达专用边缘计算服务器下发控制指令、参数设定指令、联动指令等，管理服务器服务器启动数据库对系统中的所有数据进行存储，并于人机交互工作进行数据通信，回报报警信息、并接受并完成工作站下发过来的所有信息以及控制指令，完成系统中所有雷达专用边缘计算服务器配置信息、搭建系统架构、建立网络数据链路、本地或远程维护、数据查看、筛选、导出等重要工作。处理所有潜在的或可能形成事故的关键信息，启动相应的决策规则加以处理，与监控数据服务器进行信息交互，可向道路监控系统或第三方提供SDK二次开发包或API数据接口，实现与监控系统（含视频控制平台）的联动、声音报警等。设备主要完成以下工作：数据交换、存储功能、系统通信、维护、集中报警、预案生成、联动方案执行、加载GIS电子地图、图形加速引擎、车辆行人异常事故事件检测与报警、图像存储、数据存储、报警事件录像存查、报表生产、与第三方联动指令发送、设备系统参数设定、发送预设方案、日常操作人机界面集中警报。

·管理工作站

雷达管理工作站主要安装并运行雷达检测预警管理应用系统，该系统提供了雷达良好的远距离大范围探测能力和交通态势感知能力，同时又保持极低的误报率。其检测事件类型包括：车辆停驶、交通事故、车辆拥堵、车辆排队、车辆逆行、车辆慢行、抛洒物、行人、禁止通行、违章变道以及特定区域的非法入侵等重要事件，几秒钟就可以对异常事件形成报警予以提示，如有需要系统可对异常车辆进行持续自动跟踪，自动提取车辆信息，为交通执法提供了重要依据。为了实现大范围全程监控检测，这种设备提供了全套的成熟的解决方案。此外也可以安装在路中央、路肩偏坡，路侧高地上。

据悉，雷达检测预警管理应用系统所提供的全套解决方案不会被自然或人为的光线变化所影响，包括隧道的“黑白洞”现象所影响，还可以在极恶劣条件下正常工作，包括雨、雪、雾、烟、灰尘等，甚至在全黑的环境下24小时都可以保持较高的检测精度不变。

沿江高速

多源式交通全息感知系统

沿江高速具有大流量、多交织及行驶车辆随机、模糊、不确定、复杂等特性，智慧化建设内容主要包括智慧全息感知、智慧服务决策、智慧交通管控、智能通信传输、智慧业务管理、车路协同辅助自动驾驶。其中，多源式交通全息感知系统是沿江高速智慧运行系统中的重要组成部分。根据各条路段的具体特点，结合现有的技术条件，进行全息感知设备的布设、集成以及系统的开发和应用。 [2]高速公路全息数字感知系统建设包括以下几个方面：

车辆运行状态感知：利用运行车辆车载终端与路侧设备V2I通信传输及路侧摄像机/雷达采集各类车辆运行状态数据，如车辆身份信息、位置信息、速度信息、异常行为等。

交通环境状态感知：利用遥感路面状态检测器、道路气象站、气象传感器感知路面积水、积雪、结冰厚度等路面状况和检测路段内的温度、湿度、风速降雨、降雪、雾霾等气象状况。

道路健康状态感知：裂缝、振动、温度、位移、应变等传感器，构建道路及桥梁健康状态感知子系统，实现对道路、桥梁全段的健康状态的感知。

其它状态感知：在建设过程中，应充分利用现有设备进行合理化的增量增配，完成原有系统和新建系统的一致化融合，系统地完成高速公路全息数字感知系统构建。

总体而言，利用智慧感知设备，进行时空精细化模拟，建立不同的时空分辨率、栅格化的道路运行状态数据库、监测数据库；通过交通状态演化快速仿真模型，对短时交通流量、交通事故风险进行预测，以及对于二次事故及连环事故风险进行快速预测和预警。

长治高速

全息数字感知系统

山西长治高速全息数字感知系统专注于实现海量级结构化及非结构化数据信息处理技术需求，为企业提供行业分析、渠道监控、数据包等服务。该系统可提供实时监测分析运营数据功能，通过交互式图表分析发现数据价值，实现快速、高效、精准地进行相关数据的查询、分析和展示，还可通过丰富和完善系统高速公路数据资源，将互联网通道延展应用市场，促进“互联网+便捷交通”深度融合。

长治高速全息数字感知系统主要包括数据接入层、数据加工处理层、数据分析层、可视化设计层、信息数字感知层、系统集成管理层。该系统主要包括三个功能界面：交通通行费量数据分析、交通通行量流失数据分析、交通事件数据分析。 [3]

交通通行费量数据分析：系统自动统计汇总各个收费站的“出口总通行量”“MTC征收总通行费额”“ETC/MTC征收总通行费额”“ETC征收总通行费额”“入口总通行量”以及各路段征收和拆分后总通行费量。同时，将本年度的“出口总通行量”“征收总通行费额”“入口总通行量”按月份变化趋势进行统计分析可视化展示，为公司管理者及时、精准了解收费业务各类数据提供支撑。

交通通行量流失数据分析：系统对各个收费站入口的客车（4种车型）和货车（6种车型）分别在0~24小时内交通通行量变化情况，进行汇总、计算、分析，并形成总体趋势变化曲线分析图。系统对各个收费站出口客车和货车分别在0~24小时内通行量变化情况进行汇总分析，并形成总体趋势变化曲线分析图。

交通事件数据分析：系统每间隔10秒自动获取数据源，进行运算后显示所辖高速公路路段实时数据，和自定义道路区间范围内发生交通事故频次数据情况。

当前背景下，智慧高速感知系统建设成本高且复杂，数据利用不充分，示范推广有一定难度，多源数据融合技术的实施效果有待提升。总体来看，精准的感知系统是智慧高速的重要基础和底座，将助力提升高速公路安全性、通行效率及管理运营能力。

参考文献

[1] 吴建波.延庆至崇礼高速公路雷达路况感知系统[J].中国交通信息化,2021(1).

[2] 曹阳.沿江高速智慧化建设探索[EB/OL].https://mp.weixin.qq.com/s/stBBE_bBpbZEH_O3eNg9Pg

[3] 韩栋.山西交控集团长治高速全息数字感知系统[J].中国交通信息化,2021(13).