基于3G网络的交通流量检测传输研究

摘要：随着现代科技的快速发展，在智能交通系统(ITS)[1]领域，交通流量信息检测业已成为交通管理和交通控制的重要部分，同时是交通组织优化的基础，对现代交通科学管理和决策起到了重要的辅助和量化的作用，特别是重点路段、事故多发路段以及隧道桥梁的监控检测。如何进一步让现代化的网络技术、通信技术服务于交通管理，提高交通运输的安全，改善交通运输的环境，便已成为交通信息化的热点。本文分析交通流量检测技术的需求及3G网络特点和传输网络的构架，结合3G网络技术的交通流量的传输，并给出系统的总体构架以及系统的连接拓扑结构。

关键词：ITS 3G网络 交通流量 数据传输

中图分类号：TP368文献标识码：A文章编号：1007-9416(2012)07-0028-02

智能交通系统通过实时、准确、高效和多方位的检测监控设备，检测有关车道占有率、车流量、行车速度等交通流量信息，利用有线以及无线通信网络传输检测数据信息，使得交通主管部门能够详实的数据，处理交通流量数据，充分发挥现有交通基础设施潜力，改善交通安全以及缓解交通拥挤，提高整个路网的运输效率和通行能力；既能够降低油耗，减少废气排放，降低、对环境的污染[2]，又能够提高交通出行的方便性、安全性，节约运输成本，提高社会效益和经济效益。

1、交通流量检测技术

交通流量检测是智能交通系统的基础部分，其在交通监控、交通诱导、交通应急指挥等研究应用中占有很重要的地位。主要是通过各种检测设备对路面行驶车辆进行探测，获取相关交通参数，包括各车道的车流量、车道占有率，车速、车型、车头时距等，以达到对公路各路段交通状况及异常事件的自动检测、监控、报警等目的。交通流量检测方式一种是接触式[3][4]，其主要分为压电、压力管探测、环行线圈探测和磁力式探测，其特点是埋藏在路面之下，当汽车经过采集装置上方时会引起相应的压力、电场或磁场的变化，最后采集装置将这些力和场的变化转换为所需要的交通信息；另一种是非接触式[5]，主要分为微波、超声波和红外、和视频探测等，除了超声波探测只能进行单车道交通信息采集外，其余都可同时进行多车道交通信息采集，其安装维护简单，发展非常迅速。

2、交通流量检测需求分析

智能交通系统应用了计算机技术、信息技术、通信技术和控制技术等新技术，把人、车、路紧密联系起来，通过对交通流信息进行实时检测，掌握道路交通的运行情况，根据交通流的动态变化，迅速做出交通诱导控制，不仅有效的解决了交通阻塞问题，而且对交通事故的应急处理、环境的保护、能源的节约都有显著的效果。它是以交通指挥中心为主体，并随着科技发展和管理方法的改进在不断完善中。交通流量检测系统和通信系统是智能交通系统的关键。交通流量检测系统主要完成提取流量数据所需的原始信息的采集工作，可通过地感线圈、激光、红外或视频方法，检测与识别交通流、路况等实时监视，提取交通流信息(车流量、车道占有率、车速等)；通信系统是数据采集和数据处理的桥梁，它是将原始数据信息通过有线网络或是无线网络传输到交通监控中心，监控中心处理原始数据，进而对得到的信息进行进一步地分析，判断该路段的交通拥塞状况，监督异常事故的发生，在交通拥挤未发生时发布交通信息，及时采取分流措施，疏导交通，防止交通拥挤发生。智能交通系统的结构图如图1所示。

目前智能交通系统中使用的有线传输主要采用标准RS-232或是光纤通信等，在距离监控中心较远且供电不便利的重点路段、桥隧等地区，或者一些临时性的设备通信，传统的有线连接便显得十分不方便，因此希望以一种低成本、高可靠性的无线传输方案来代替传统的有线方式。3G网络技术可以方便实现设备之间的无线连接，具有低成本、低功耗、高速率、组网灵活等特点，其通信架设方便，供电可以采用蓄电池或太阳能电池板等，是实现无线数据采集系统的理想选择。

3、3G网络技术传输架构

第三代移动通信技术（3rd-generation，3G）[6]，主要是支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。目前3G标准分别是WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA。3G网络架构由无线接入网络（RAN）和核心网络（CN）组成。其中，RAN用于处理所有与无线有关的功能，而CN则处理3G系统内所有的话音呼叫和数据连接，并实现与外部网络的交换和路由功能，CN从逻辑上可分为电路交换域（CS）和分组交换域（PS）。3G网络分为核心网和接入网，UMTS 陆地无线接入网（UTRAN）、CN与用户设备（UE）一起构成了整个无线系统[7]，如图2所示，体现出分层建设的特点：骨干层传输设备位于网络的骨干或核心节点，具有大容量的业务调度功能，强调业务的中继和传送能力；接入层传输设备覆盖在城域的各热点地区，完成业务的接入，体现出低成本、业务处理能力弱的特点；汇聚层设备连接骨干层和接入层，完成MADM之间的业务整合和汇聚功能。

4、智能交通检测系统架构及连接拓扑图

智能交通检测系统的结构分为交通信息采集系统、交通信息数据传输和交通信息处理整合审核管理三大子系统，分为二层结构，信息数据层和信息应用基础层。具体结构如图3所示。

交通信息采集是整个系统的基石，其采集主要是通过设置在公路上交通流量检测器、视频监控的信息采集设备以及其他方式，获得真实的、可靠及时的交通流量状况、突发事件等有关交通的信息，同时与其他相关部门的数据共享，及时动态获得各种信息。

交通通信系统是将现场的交通流量的检测设备检测到的信息，通过有线或者无线传输系统，传输到监控中心，在那里进行集合与整理。如距离比较近，可以采用光纤与标准RS-232等进行传输；当检测设备距离监控中心较远，布设数据线与供电不方便处，就可以采用3G网络进行无线数据传输，同时采用蓄电池或是太阳能电池板进行供电。

交通信息处理整合是集合与整理，去伪存真，而这些是需要大量人力、物力以及先进的网络设备和技术。将与交通流量有关的信息自动统计汇总，通过人工智能决策系统，或是人工分析处理的方法，确定畅通路线、拥挤路段、交通的气象信息等，并且存储到数据库中。

根据交通部门的对交通流量需求，对交通数据进行采集，同时集成其他有关交通的部门有关交通流量的信息，通过无线或是3G网络进行传输，传输到交通监控指挥中心，进而进行数据集合和整理，其连接拓扑图如图4。

5、结语

目前，智能交通系统发展应用的高潮时期，建立和完善交通流量数据采集与传输系统来满足交通出、交通管理以及应急指挥的需要是当务之急。随着智能交通系统的实施及应用的逐步发展，充分利用新技术先进设备建设的高标准高质量的3G网络传输技术，其多样化的数据传输设置，有利于智能交通系统更大的应用，它的建成以及所采用的各类设施设备各种技术为交通运输和交通管理的安全畅通发挥了十分重要的作用，将会在实际使用中取得了很好的效果，达到了预期的建设目标。

参考文献

[1]夏劲,郭红卫.国内外城市智能交通系统的发展概况与趋势及其启示[J].科技进步与对策.2003年01期.P176-179.

[2]叶文进.高速公路出行综合信息服务系统分析[J].中国交通信息化，2010(6):125-128.

[3]MARGRIT BETKE,ESIN HARITAOGLU, LARRY S DAVIS. Multiple Vehicle Detection and Tracking in Hard Real-Time[J].IEEE,1996,(9):351～356.

[4]JUNG SOH, BYUNG TAE CHUN, MIN WANG. Analysis of Road Image Sequences for Vehicle Counting,[J].IEEE International Conferenceon,1995,(1):679～683.

[5]刘东.ITS中的车辆检测技术[J]北京:公安大学学报(自然科学版),2000,20(4):35～39.

[6]许军.3G数据业务发展分析[J].(11):80-82.

[7]顾生华.3G传输网络的规划建设策略[J].移动通信,2007(10):72-75.

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