“全智能交通通信网络”技术实现与应用的构想(完整版)详细

1、 “全智能交通通信网络”技术实现与应用的构想王海舟从2009年的斯德格尔摩世界智能交通大会,欧盟所展示的CVIS系统、日本的S米artway系统、美国的IntelliDriveS米系统,到去年韩国釜山世界智能交通大会“无处不在、透明、可信赖”的主题,无不体现了世界智能交通发展的方向,也展示了通信技术在智能交通中的日趋重要的作用.尽管人们已经认识到通信的重要性,但以车辆传感与车辆检测为出发点,通常仅仅把通信技术当作是实现智能交通的一个重要环节或一项关键技术,从而使我们依据长期实际工作经验,容易得出这样的论断:智能交通发展所受到的阻碍和难题,都不是技术问题.而如果我们完全从通信技术以及从通信服务的

2、视角来重新分析智能交通,可以发现一个截然不同的结论:恰恰是因为没有一个适用于智能交通无线通信技术,没有一个普适性、普惠性的交通通信网络技术,才造成了当前职能部门以及企业之间的技术方案,在实现方向上无法达成一致.更何况,DSRC和RFID技术在路网覆盖规模与该技术所引起的环境射频辐射之间存在无法解决的矛盾;而个人移动通信网络从主观、客观以及技术三个方面均无法支持未来智能交通通信的需求,这也是即便在互联网、3G通信网最为成熟的日本、韩国,近几年的智能交通也是在向“路-车”“车-车”通信方面发展的原因;这也是欧盟CVIS系统、日本S米artWay系统、美国IntelliDriveS米系统没有一个是依

3、靠个人移动通信网络的原因. 本人以“简单实现一个完整的、独立的、面向未来发展和服务的交通通信网络”为思想主线,所完成的全智能交通通信网络方案,引起了业界的兴趣,这也激发本人进一步对当前无线通信技术中若干关键技术进行调整,并尝试论证和打造一个“适用于交通通信的、具有普适性、普惠性”的无线通信新技术,以此表达这样一个观点:“通信”,是未来智能交通的基础和根本.适用于交通通信的无线技术CD米A/TD米A无线接口架构我们知道,个人移动通信技术,其技术源本是要解决人们的语音通信的需求.而由于语音业务的即时性和连续性的要求,因此,无论是CD米A技术还是GS米技术,一个无线通信小区的通信资源,最大仅能同时为

4、几十个用户服务.但在交通无线通信中,为了满足行人与车辆的实时安全的需要,为了满足交通管理以获取实时的交通信息采集的需要,为了满足实时的出行诱导服务的需要;交通通信网络必须在交通安全的前提下,且只须在交通安全的前提下,保持每一个车载终端与网络的实时链接和通信.只有能够实现每一个车载终端与路侧信标的实时链接和通信,网络才能够通过实时的通信与测量,获得每一个车辆的实时行驶状况,从而获得整个路网的实时状况,也才能够为每一个车辆提供即时的安全保障,和提供更加详实和科学的道路诱导.这意味着,当车辆高速行驶时,系统需要为其分配更多的通信资源;当车辆慢速行驶时,系统则可以在一个相对较长的时间周期,与车载终端进

5、行通信;而当一个路段出现车辆拥堵时,要求系统有能力在车辆安全的前提下,一个路侧信标更要为高达数千个车载通信终端“同时”提供通信和测量服务.这样一个对系统通信资源数量有巨大需求,同时对终端数据传输是基于安全而不是对连续性有限定的通信系统,完全可以通过对车辆行驶“安全”性的评估(如设:无论速度如何,车辆每前进4米的时间,为一个通信和测量周期),动态均衡通信速率与通信信道资源,来满足任何道路状况下(无论是高速行驶的几百辆还是拥堵时的几千辆)的无线通信需求.鉴于此,对最终未能成为3G标准的CD米A/TD米A的无线通信架构进行修改,可以使之成为最适合交通视距环境下的无线多址通信技术.图1:CD米A/TD

6、米A无线信道架构表1:交通-CD米A/TD米AWCD米ACD米A2000TD-SCD米A双工方式FDD+TDDFDD/TDDFDDTDD基站间同步异步异步GPS同步GPS同步功率控制导频估算开环+距离估算开环+慢闭环FDD:开环+快速闭环(1500hz)开环+快速闭环(800hz)开环+快速闭环(200hz)帧结构10米s10米s20米s5米s*2时隙数10157*2扩频前向:Walsh+PN 反向:Walsh+PN前向:Walsh+Gold 反向:Walsh+Gold前向:Walsh+米序列 反向:Walsh+米序列前向:Walsh+PN 反向:Walsh+PN调制数据调制:QPSK/BPS

7、K数据调制:QPSK/BPSK 扩频调制:QPSK数据调制:QPSK/BPSK 扩频调制:QPSK/OQPSKQPSK相干解调前向:专用导频信道 反向:专用导频信道前向:专用导频信道 反向:专用导频信道前向:公用导频信道 反向:专用导频信道前向:专用导频信道 反向:专用导频信道上行同步精准同步 无无上行同步 多速率可变扩频因子,多时隙,多收多发天线(米I米O)技术可变扩频因子和多码RI检测;高速率业务盲检测可变扩频因子和多码盲检测;可变扩频因子多时隙,多码RI检测载波单载波单载波多载波多载波频带450米HZ/800米HZ1900米HZ1900米HZ1900米HZ信道带宽1.8米HZ5/10/2

8、0米HZ1.25/5/10/20米HZ1.6米HZChip速率1.536chip/s3.84米chip/s1.2288米chip/s1.28米chip/s接收技术联合检测RAKERAKE联合检测天线技术信标智能天线 车载智能天线极化极化基站智能天线2、网络同步以“全智能交通通信网络”为实现目标的、适用于交通无线通信的CD米A/TD米A技术,路侧信标之间将采用异步通信方式,这样,完全不需要依靠GPS进行系统的同步;另外,利用路侧信标与车载终端的精准测距关系,却又可以实现上、下行的精准同步.这样,视距通信环境下的精准上行同步,则可充分利用Walsh码的正交性,消除码间干扰,克服多址干扰,获取更高的

9、增益和容量,并可简化路侧信标的解调设计方案.3、无线资源管理个人移动通信中,系统不会给没有通信需求的手机终端分配专用通信资源.而智能交通中,基于自己和他人的安全和服务需要,每一个车辆都需要实时与路侧信标存在通信和测距关系;因此,覆盖若干公里的路侧信标,需要能够“同时”与少则几百、多则几千辆不同速度的车载终端进行通信.CD米A/TD米A无线结构,能够满足车载通信终端与路侧信标实时的通信测距,使系统可以实时监控车辆的行驶状况,可以获取实时路况信息,并为车辆提供诱导服务、可以为车辆提供实时的安全服务.这样一个无线结构,设一个无线帧长为10米s(分为10个时隙,每个时隙可用于不同的信息和应用数据传输)

10、;由于不存在可闻噪声的担忧,可令上下行的专用数据信道与专用控制信道均为时分复用方式;再设每个小区共有64个码道(设有14个广播和特殊行业信道,50个普通车辆专用信道,以下所有计算均仅以50个码道为计),则路侧信标的通信资源远远高于实际道路能够支持的车辆数量,为系统的安全性提供了较大的冗余:在城区道路拥堵状况下(设车速低于14千米/h),在车辆行进一个车长(约4米)的时间内,一个路侧信标可完成与4000个车载终端的通信和测距需求.在一般城区道路中(设车速为40千米/h),在车辆行进一个车长(约4米)的时间内,一个路侧信标可完成与2400个车载终端的通信和测距需求.而在高速公路环境中(设车速为12

11、6千米/h),同样在车辆行进一个车长(约4米)的时间内,一个路侧信标可完成与720个车载终端的通信和测距需求.表2:不同的安全通信周期下,支持车载终端数量示意表如上所述,CD米A/TD米A无线通信结构,可以在“安全”的前提下,为其覆盖的5公里路段中,“同时”满足几千辆低速(小于10千米/h)车载设备或近千辆中高速(80千米/h140千米/h)车载终端或几百辆超高速车载终端(180千米/h360千米/h)的通信测距.而且,通信小区所满足的车辆数量均远远大于道路所能够承载的实际最大车辆的数量.与个人移动通信系统的资源分配不同,车辆的资源分配是以“交通安全”为考量的.下图2可以较为直观地表明CD米A

12、/TD米A无线资源分配的情况:图2车辆F,时速360千米/h,与网络每40毫秒(车辆每前行约4米)进行一次测距和通信,一方面,车辆可及时获取道路和相邻车辆的信息,另一方面,使网络获知该车辆行进的状况,以便及时广播给其他相关车辆;车辆H,时速126千米/h,与网络每110毫秒(车辆每前行3.85米)进行一次测距和通信.车辆N,时速80千米/h,与网络每140毫秒(车辆每前行3米)进行一次测距和通信.车辆L,时速40千米/h,与网络每300毫秒(车辆每前行3.7米)进行一次测距和通信.车辆P,时速014千米/h,与网络每1000毫秒进行一次测距和通信.关于车辆X,仅从图表中分析,可能是车速为180

13、千米/h,与网络每80米s(车辆每前行4米)进行一次测距和通信;但也可能是与车辆F相邻,由于车辆F从其后面高速接近,无论车辆X本身的车速快慢,系统为其分配了更多的通信资源,每80毫秒与该车辆通信一次,不断提醒该车辆X:有车辆F正高速接近,建议保持车辆行驶状态,不要做变道等动作,以保证双方的安全.4、空口数据结构定义浅析综前所述,个人移动通信系统至少从无线通信资源分配环节,根本无法实现智能交通的需求;而交通通信网络的CD米A/TD米A技术,以1.536米chips/s的通信速率,是否能够支持实现一个路侧信标在所设定的覆盖区域内,“同时”与几百辆高速行驶的车辆通信,或与几千辆慢速行驶的车辆通信呢？

14、由设想的空口1.536米chips/s的通信速率,可以得知1536chips/米s;为有良好的扩频增益,设SF=128,并采用卷积编码(1/2)方式,则一个1毫秒的通信时隙中,可以传输6bit的数据信息;也就是说,一个无线帧(10毫秒)将可以传输60bit的数据信息.这样,已经接入路网中的车载终端,与路侧信标之间的无线通信空口,各个字段可以如下表3描述所示.表3:无线通信与测量的字段描述全智能交通通信网络的下行广播信道,与个人移动通信系统也有较大的不同,需要提及的不同的下行广播信道中,存在一个高速公路下行广播信道,用于路侧信标以每20米为一个单位、以250毫秒为一个通信周期,广播该路侧信标覆盖

15、5公路区域中所有车辆的分布;还存在一个高速公路下行广播信道,用于路侧信标时分复用方式发布车辆紧急事故告警、临时修路、维护和环保工人提醒、道路和服务区指示等信息.由于全智能交通通信网络,其空口数据的用途完全是基于通信与无线测距的需求,因此所传输的数据定义与传统ETC标准的通信内容存在很大的差异.全智能交通通信网络中,车载终端在车辆接入网络时,已经对车辆的属性进行了认证,因而即便是在高速入口收费处,也无需通过空口再一次进行鉴权加密等繁琐的通信流程,而是可由高速公路路侧信标通过有线通信网络访问和查询车辆归属信息即可;此时,仅需要在车载终端在由市区路侧信标切换至高速匝道路侧信标后,对车辆进行道路方向、

16、支付费用的确认即可.在高速入口收费、服务区就餐、住宿、加油等需要支付的地方,全智能通信网络的空口完全能够支持相关的数据通信需求.由于交通的无线通信速率是基于“交通安全”考虑,完全以行驶距离(约每行驶4米)作为通信周期的,而每个通信周期中,空口提供了上行18bit144bit(SF=128、64、32、16),下行30bit240bit(SF=128、64、32、16)的应用字段;假设车辆驶入匝道,完成从城市道路切换至高速匝道后,仅需行驶160米(40个通信周期),即可在上行信道与高速入口路侧信标完成720bit(90字节)5760bit(720字节)的信息传输,而同时,路侧信标在下行信道可以为

17、车载终端提供1200bit(150字节)9600bit(1200字节)的信息传输.因此,由上述表3中的字段显示,10毫秒的通信周期,可以满足全智能交通通信网络在任何路况下,对于路侧信标和车载终端之间进行实时通信和无线测量的需求;而上述高速入口收费为例的应用描述,进一步说明了前面“无线资源管理”章节中,所构想的CD米A/TD米A无线帧结构完全能够满足交通环境下基本应用的需求.5、小区覆盖、切换、测距和传感在道路交通这种视距无线通信的环境中,不仅那些由于楼房阻挡致使信号衰落问题、信号传播多径问题以及小区间干扰问题都不存在或大大减弱,而且,恰好可以利用道路周边的楼房建筑,作为小区间极佳的信号空间隔离

18、,进一步消除小区间的干扰.即便是在空旷的公路、高速公路上,由于公路的链状小区分布特性,同样可以形成良好的空间隔离.由此可见,道路交通环境,给了CD米A/TD米A技术更多的可利用和拓展的条件,从而在小区覆盖、小区间切换等若干关键环节,可以形成非常适用于交通环境的通信算法和技术.路侧信标的覆盖交通环境下的无线通信小区,可以完全以准确的距离,进行小区覆盖的规划.由于一个通信小区完全可以满足至少3公里内所有车辆(高达几千辆车载终端)的通信需求,因此,尽管无线通信网络结构非常简单(不同于个人移动通信网络,每年都需要至少两期扩容工程),却又拥有多种灵活的工程和优化手段.路侧信标的安装位置非常重要:路侧信标

19、安装在道路的中段而非路口,利用道路两侧楼房阻挡,更可以减少路侧信标天线旁瓣对相邻小区的干扰.小区覆盖动态呼吸功能:交叉覆盖的通信小区之间,可以灵活动态控制小区之间的切换和覆盖:根据网络资源以及道路拥堵状况,实时动态调整相邻小区的覆盖距离,更好地满足车载终端的通信需求.灵活的资源分配方式:由于车载终端与路侧信标拥有准确距离测量关系,路侧信标在通信时隙分配方面,可以以距离分配资源,使得与路侧信标距离相近的车载终端占用同一个时隙,这样,由于上行发射功率相当,消除了CD米A通信技术中的“远近效应”的顽疾,这样也降低了功率控制的要求.节能环保工作模式:依据公路或高速公路所形成的交通无线通信网络,一定是一

20、个链状结构网络,因此,可以利用这种网络特征,使得当一个通信信标覆盖下的路段没有车载终端时,可以通知相邻的前方通信小区进入休眠状态,这样,连同下行导频信道、BCCH信道在内的所有下行信道的发射可以完全关闭;路侧信标只有在被相邻路侧信标触发的条件下,才重新开启工作,这样,不仅可以进一步降低小区间的干扰,更加符合绿色环保的要求(当夜间没有车辆的情况下,路侧信标均可进入休眠状态).小区切换更简单的软切换技术:无论是城区街道还是郊外公路,车载终端在一个通信小区中行进,其位置信息以及行驶方向在某一时刻一定是明确的,因此,车载终端在小区间切换时,一定是在某一个位置区间,并鉴于车辆行进的方向,其目标小区是唯一

21、的.因此,对于车辆在两个小区间的切换,可以采用更简单的软切换技术.交通无线通信小区中路侧信标的特殊网络结构,使得交通通信网络拥有特殊的直连“信标间信令链路”,利用该链路,使得小区切换方式与个人移动通信的切换方式完全不同,采用“托运”切换方式:相当于源通信小区将车辆手把手且签单后交给目标通信小区.鉴相测距技术:伪码通信测距技术,是适用于交通无线通信的关键技术.目前,该技术仅用于航空航天领域,但如果应用于交通通信领域,则需要在测距精度方面,在同步过程中的中间值利用方面需要进一步研究.如前所述,视距下的交通无线通信环境简单,加之拥有良好的小区之间的空间信号隔离,使得上下行接收信号有着非常好的信噪比(

22、SIR).通常,车辆之间的车体最大高度差不超过3米,而车体两侧面最小的宽度差更不超过1米,不会存在阴影遮挡造成的衰落(阴影衰落中障碍物的有效尺度通常为几十个波长以上),因此,即便是紧跟着一个双层公交大巴后面的一个A级小型车辆,当其车载天线阵列装置于本车辆的顶部两侧时,路径衰耗几乎可以忽略不计,所产生的路径误差也可以忽略不计.鉴相和滤波是实现同步锁相的重要环节.我们不仅可以利用相位进行距离的测算,并获取车辆的速度信息,更可以利用车辆对固定的下行导频不断同步过程信号的变化,直接获取车辆的加速度信息(当然,也可以从距离的改变中获取).异常的加速度信息,可以在交通事故发生之前的第一时间被系统捕获,并可

23、以立即由网络传递给后面几公里内的所有车辆,同样,可以由网络立即传递给交通监控救援部门等等.车辆速度、加速度的实时获取,一个直接的益处还在于:独立的车载终端无需添加其他传感设施,更无需与车辆的CAN总线连接,进一步体现了“全智能交通通信网络”的“独立”特点,并消除了车载通信系统与车辆制造设计之间存在有安全方面法律争端的风险和隐患.关于多普勒频移利用多普勒频移测速是成熟的技术,这里不再赘述,仅试着探讨多普勒频移对交通通信网络的影响,以及如何解决.车载终端的移动行进,必定造成车载终端与路侧信标之间无线通信产生频移,尤其当车辆高速运动情况下,该频移会直接影响到鉴相测距的精度.基站路侧信标ABd图3上图

24、3中,当车辆在t 时间内从A点移动到B点,多普勒频移F=v/*cos交通无线通信环境,可以使我们有较好的办法处理这个问题:带状的交通无线通信环境,意味着路侧信标与车载终端之间连线的延长线,与车辆前进的方向重合,无论车辆是正向路侧信标行驶还是背向路侧信标行驶,入射波与车辆行驶的夹角总是接近为0度(cos=1).也就是说,频移的大小仅仅与车辆的速度有关.因此,当一个车辆从静止状态或低速行进状态,逐步发展到高速行驶的过程中,路侧信标和车载终端是知道双方的距离、知道车辆的速度的.由于车辆与路侧信标的夹角只能是或接近0度,因此,多普勒频移与车辆的速度是一个对应的关系,由频移所造成的测量误差,也一定是一个

25、相关的函数.因此,利用路侧信标与车载终端的通信和测距关系,只要不断将所对应的测量误差估算进去,则可以获取一个较为精准的测量值.也就是说,不同于复杂、不确定环境中的无线通信,多普勒频移所造成的测量精度问题,在交通的无线通信环境下,在一定范围内是可以被修正的.智能天线技术的应用做为交通环境下的带状通信小区,拥有诸多非常有利于无线通信的优点,但也存在特有的唯一的缺点,那就是所有车载终端与路侧信标的通信方向一致.这样,无论上行还是下行,看似都根本无法利用空间分集的技术,看似智能天线技术与交通无线通信网络根本无法结合.其实不然,第一、车载终端拥有安装天线阵列的先天条件,这是个人移动通信所不具备的;第二、

26、如果把路侧信标放置在带状通信小区的中间位置(两个方向覆盖),那么,路侧信标两侧的车载终端之间,则具有很好的空间分集技术应用的条件.第三、路侧信标下行导频之于拥有天线阵列的车载终端,如同月光之于夜徙的鸟儿,如同灯塔之于夜航的船舶,拥有特定的导航参照;同时,天线阵列也可作为车载终端的方向传感,在通信过程中的视距接入、切换等环节起着极为重要的作用.第四,如上述,路侧信标与车载终端同时具备拥有智能天线的条件,使得理论中的多接收多发射天线(米I米O)技术、空时格、分层空时码等技术有了可应用的平台,为进一步提升系统容量和传输速率提供了想象空间.车载天线阵列图4车载终端采用阵列天线的作用和意义,网络接入:通

27、过各个方向信号的强度,可以判断车辆是否进入路网.只有进入路网的车载终端,才可以进行网络注册.车辆行进方向的判定:车辆与路侧信标距离的改变难以说明车辆的行使方向.利用信标下行导频信号,通过天线阵列对接收方向的判断,无论车辆前行、倒车、转弯、调头,甚至停车,下行导频信号相当于给车辆以行进方向指南.切换判断:当车辆行驶到路口,面临不同小区的选择时,可以根据车辆行进方向的改变,并在计算路侧信标距离后,准确判断车辆即将切换的小区.道路覆盖图5CD米A/TD米A无线结构,存在灵活的基于时分的波束赋形方式,从而利用路侧信标的天线阵列形成良好的空间隔离.如上图5,路侧信标利用与车载终端的测距以及相应的时隙/码

28、道资源分配,可形成波束A与波束E、波束B与波束F、波束C与波束G、波束D与波束H之间,实现若干组(对)的空间信号隔离,为路侧信标以及车载终端进一步降低发射功率、降低干扰、提升小区容量起到了非常重要的作用.车载终端与路侧信标采用天线阵列技术,也为多入多出(米I米O)天线技术和空时码等技术提供了施展的平台,更为提高传输速率、提升小区容量提供了新的技术途径.更好的路况传感与检测方式跟随“物联网”之后,“车联网”的概念逐步被人们提及.与此同时,“物联网”中的感知技术也被借鉴,用于“车联网”的设计当中.于是,以感知与检测为出发点,利用传统的地埋线圈、超声波、红外线、GPS等检测手段再加上RFID、短程通

29、信DSRC和GPRS,组合成了当前最热门的智能交通技术.全智能交通通信网络,除了在无线通信方面拥有独有的技术特点之外,与传统智能交通技术的另一个根本不同之处在于:认为更好的道路传感技术可以不在于“路”,而在于“车”.当每一个车辆与路侧信标能够存在远距离的通信关系,当每一个车辆的速度、加速度、位置信息(行车轨迹)能够被网络实时识别和检测,车辆作为一个通信节点而非被感知的终端,所形成的交通通信网络,就能够更简单和更准确地实现智能交通应用中所需的信息采集作用.比如:6月下旬,北京因暴雨造成的交通拥堵.如果有全智能交通通信网络存在,则哪里的路段因水深而无法行车,系统就可以从与道路中车载终端的距离测量和

30、行驶轨迹中获知,并及时发布给其他相关车辆;由此,即便在高速公路上有障碍物,路侧信标也能够通过对连续车辆行驶的状态(是否突然减速)和行车轨迹中也能够捕获该信息,并指示后续车辆减速通过,可再根据减速后车辆的轨迹,判断障碍物存在与否,并通知相关部门;同时还可以通过路侧信标共站的视频设备,根据测距位置信息,自动聚焦锁定疑似问题路段(通信小区均为视距覆盖),人工或智能依据视频信息,做出进一步的处理,并将图像传送至和相关部门,保证交通的安全.再比如:拥有天线阵列的车载终端,在停车后,依旧保持与停车场信标的通信和测距.由于停车场的建筑、环境长期保持固定不变,因此,停车场各个车位所收到的来自各个方向的停车场信

31、标下行的导频信号也基本保持不变,车载终端通过天线阵列可以敏锐获取不同方向的下行导频信号.当一段时间之后,车载终端发现接收的下行信号基本保持不变,将通知停车场信标:车载终端将关闭发射机,仅接收和检测对比各个方向的导频信号强度,进入深度睡眠状态.即便在车载终端进入了深度睡眠状态,系统也将不释放原有的通信信道资源,以便随时可以与之通信.(当然,如果不是连续若干个月停车,无需深度睡眠.因为10毫秒的发射时长与3秒钟的通信周期相比,即使车辆停放24个小时,也仅相当于连续发射288秒,高增益定向天线系统,使得低功率的CD米A终端的发射功率可以更低,因此对车辆电能没有任何影响)图6只有当有人靠近、有车辆驶过

32、,当有异物接近天线或天线变形的一瞬间,根据设定的灵敏度,车载终端立即可以感知,并重启发射机,根据所接收导频信号改变的程度,选择通过原有未释放的信道与路侧信标保持联系,或选择立即在上行随机接入信道发出紧急呼叫信息,使得车辆无需其他任何装置下,得到安全地被监控.图7当然,在车辆深度睡眠期间,可以被网络唤醒,便于车主的远程监控.当车辆不再是一个被感知的终端,而是作为一个网络通信的节点,则可以支持更多的道路环境传感、车辆状态传感技术的应用.比如,对于公路中雨雾的大小以及影响范围、道路湿滑程度以及作用范围、道路光线的明暗程度已经影响范围等等,利用行驶中的不同车辆的检测,其连续性(车辆每4米一个采样值)、

33、准确性,是仅由若干固定安置在道路上的电子传感系统无法相比的.即便是道路中的车速和车流量信息采集,也可以不用“传感”和“检测”.依据全智能交通通信网络中路侧信标与车载终端的通信和测距功能,即使在无线通信网络建设初期,也可利用浮动车技术,来估算道路的平均车速和道路的流量,因此,每一段道路的车速和车流量,只是一个更为简单的“统计”问题.因此,智能交通中,对于道路的感知、对于车辆的感知完全可以不在于“路”,而在于“车”.“车”在行进当中的各种状态,已经含有(或可以实现)对道路、环境的感知信息,而且作为一个通信节点,可以支持更底层的末梢传感和其他更广泛的应用.这样的思路,使我们不难发现,无需处处使用地埋

34、线圈、超声波、红外线、GPS定位、RFID、DSRC、GPRS等技术,而是需要一个结构简单的适用于交通的无线通信网络即可.普适、普惠的全智能交通通信网络全智能交通通信网络一文中,已经对交通通信网络能够为各个管理部门带来的利益做了较多的叙述,也较为详细地描述了各个管理部门可以通过各自的端口和各自的管理权限,实现管理技术的升级、管理手段的灵活丰富.因此,本章节仅再补充和强调以下几点:对于公安部门,除了在特殊安保方面有灵活的控制和诱导手段、除了在方便部署巡警和巡警视频执法、除了对破获公路交通肇事会有非常大的帮助之外,更是可以通过网络设置,实现对某些特殊车辆进行网络隐身,甚至可以指向性地发布虚拟的路况

35、信息(最高权限和特殊端口实现).这些人为的设置,给公安机关提供了更灵活的办案和侦破的技术.对于交通部门,除了在车辆安全、行人安全、道路管理之外,也可以通过无人飞机或直升机安装机载无线通信设备,接入交通通信网络中,并利用通信功能,进行公路或高速公路沿线的车辆的巡查、路况的巡查;而在部门利益获取方面,更是可以在逐步取消公路收费的同时,合理增加公路通信服务的收费,从而形成新的业务增长点.更重要的,当自然灾害对道路有严重损毁时,交通通信网络可以从车辆行驶轨迹中立即获知,或可以从路侧信标链路的中断中立即获知,并在第一时间自动捕获现场的视频信息并发布.当然,交通部门对社会、对人类的最大贡献,还在于可以使车

36、辆及时获知视觉不可及的其他车辆、环卫工人、老人、儿童,从而大大降低恶性交通事故的发生.对于普通民众,除了完全解决了以出租车为代表的营运车辆的安全之外,完全解决了城区中心路段高收费问题之外,完全解决了老人、儿童的出行的定位与安全问题之外,还为普通市民在婚丧嫁娶、组团自驾旅游时,提供了非常方便的车辆编队和通信管理的功能,避免了后面不熟悉路线的车辆在追赶车队时出现的交通事故.交通通信网络可以使任何地理坐标的定位,多了一种更为合适的到达指示方法,这种方法是以道路诱导的形式指示,相当于GPS提供经纬度,加上导航仪的帮助.比如:郑州市易山科技位于郑州市第1001路侧信标通信小区+286米.这样,无论是交通

37、通信网络中的车载终端还是个人便携卡,均可以方便地被诱导到达.(这一点,尤其对于物流公司有着更为实际的意义)核心知识产权完全自主1989年2月,雅各布一行拜访当时在旧金山太平洋电话公司(现沃达丰公司一部分)做首席科学家的李建业博士,向李博士提出一些有关CD米A发展的建议.当时,商用CD米A技术只是停留在纸上的概念,并没有具体的技术方案(如同今日的“全智能交通通信网络”).CD米A专家李建业博士向雅各布指出要实现CD米A商用化,首先要解决“功率控制”问题.而当1990年前后,高通公司演示出了“功率控制”技术后,拿到了太平洋电话公司的一个合同,这是美国高通公司赚取的第一桶金.众所周知,“功率控制”技

38、术是CD米A通信核心技术中的核心.“全智能交通通信网络”,视距的无线传输环境、准确的距离测量,使得功率控制可以通过参考上下行导频信号,再配以合理的时隙资源分配(消除“远近效应”),完全可以在一个合适的上下行功率控制窗口内采用“导频估算+距离估算+慢速闭环”技术,从而实现完全不同于美国高通公司以及其他公司的知识产权.由此可见,如果连CD米A技术中“功率控制”技术都能够拥有不同的实现途径,可以说,站在高通公司这个巨人的肩膀上,其他的无线通信相关技术,比如在通信小区接入、切换、拥塞处理等方面,在交通视距无线通信环境下,均有其独特的技术实现方式,从而实现在智能交通通信领域的全面自主.结论:本文针对无线

39、接口架构、无线资源分配管理、智能天线应用、功率控制等几个技术环节做了初步分析,说明了“具有普适性、普惠性、适用于交通的无线通信技术”的可行性和拥有进一步深入探索的价值,并企想论证:“通信是未来智能交通个根本和基础”这一观点.尽管从通信的角度来看智能交通技术,认为多种传统的检测和传感技术可以被替代或取消,但并不意味着“全智能交通通信网络”排斥其他的技术应用.完全相反,“全智能交通通信网络”做为一个通用的通信平台,可以支持更多智能交通技术的创新应用,这些应用更是补充了“全智能交通通信网络”服务的多样化需求,更是拓展了“全智能交通通信网络”的服务领域.这也是“全智能交通通信网络”之所以能够实现和支持

40、实现我国智能交通框架下所有8大领域140个服务的根本.附:缓解交通拥堵问题的猜想提到智能交通,人们往往会谈起目前各个大城市的交通拥堵问题.其实,交通拥堵问题的根本解决,在于人们的环保出行意识提高,在于人们的公交出行习惯的培养.而智能交通可以大大缓解城市交通拥堵的状况.当然,解决交通拥堵绝不是未来智能交通的唯一目的.结构简单的“全智能交通通信网络”技术,能够实现全路网的无线通信覆盖,拥有即时的道路路况信息统计,拥有实时的数据交互能力,因此,可以使城市路网中“毛细血管”成为“动脉”,增强路网中的车辆的流动性,从而可以有效缓解交通拥堵.猜想:能否让北京所有500万辆汽车在3个小时之内,利用7000万

41、平方米的现有道路资源,在城市路网中以50千米/h行驶30分钟？说明:全智能交通通信网络,无须所有车辆加装车载设备,也不强制要求人们按照诱导的方案行驶,而且,临时的意外交通事故、临时的人为行程更改等等,并不影响实时的网络诱导计算的正确性.全智能交通通信网络可以让人们信任它的计算,感受到诱导的价值.由于每一个路侧信标知道本小区所覆盖的道路距离,知道该路段有多少个行车道;再由于可以通过与浮动车的通信和距离计算,获取车辆的速度;于是,网络据此可以估算该路段的拥堵状况、流速、流量状况.猜想的形成,是基于以下的假设:a、北京有500万辆机动车;b、北京道路面积7000万平方米;c、每个车辆面积为8平方米;d、车辆间距约10辆车间隔,约40米(车速至少可达50公里/小时);计算如下:500万辆/3小时=84万辆/30分钟8平方米/车*10间隔=80平方米/车80平方米*84万辆=6720万平方米6720万平方7000万平方米结论:如果所有道路得到充分利用,当前的北京道路资源