基于AR与物联网融合技术在智能交通领域的应用是怎样

近年来，随着社会经济的快速发展，城市规模不断扩大，城市人口和机动车保有量迅猛增长，交通需求与道路交通设施之间的矛盾日益突现，交通拥堵、交通事故、大气污染等问题已经逐步影响了人民的日常生活，同时也给道路交通实现现代化管理提出了新课题。AR技术与物联网技术的发展为解决这一问题提供了思路，高新兴通过AR与物联网技术的融合，提出来基于AR与物联网融合技术在智能交通上的应用，并成功得到实施。

1.引言

无论是发达国家还是发展中国家， 道路建设速度永远赶不上汽车增长的速度， 交通拥堵愈演愈烈，与之相关的环境污染等问题也愈发严重这些问题不能仅靠政府颁布限购、限号等政策来治理， 要用智能交通来解决。

智能交通系统（Intelligent Tansportation Systems，ITS）通过在基础设施和交通工具当中广泛应用先进的感知技术、识别技术、定位技术、网络技术、计算技术、控制技术、智能技术对道路交通进行全方面感知，对交通工具进行全程控制，对每一条道路进行全时空控制，以提高交通运输系统的效率和安全，同时降低能源消耗和对地球环境的负面影响。智能交通系统是一种实时的、准确的、高效的交通运输综合管理和控制系统［1］。

2.AR与物联网技术的概述

增强现实是一种将真实世界信息和虚拟世界信息“无缝”集成的新技术，借助显示技术、交互技术、多种传感技术和计算机图形与多媒体技术将计算机生成的虚拟环境与用户周围的现实环境融为一体，使用户从感官效果上确信虚拟环境是其周围真实环境的组成部分［2］。概括地说，增强现实技术是借助计算机图形技术和可视化技术产生现实环境中不存在的虚拟对象，并通过传感技术将虚拟对象准确“放置”在真实环境中，并呈现给用户一个感官效果真实的新环境［3］。

物联网是新一代信息技术的重要组成部分。顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

3.高新兴AR与物联融合技术解决方案

针对城市重点交叉路口、重点交通枢纽、常发交通拥堵点、交通事故多发点和一些重点路段等等，高新兴提出了基于AR与物联网融合技术的解决方案。

高新兴AR与物联网融合技术解决方案，实现了将视频画面的交通场景进行结构化描述、可视化展示、扁平化互动。系统将AR与大数据、业务平台结合，充分利用现有智能交通先进技术、设备与业务平台，创新性地开发虚拟标签的增强现实标注技术、增强现实摄像机的3D自动定位技术，率先引入无人机、汽车电子标识等新技术，实现业务系统深度融合、信息资源共享，有效提高整体与各子系统效能的发挥，以视频码流作为地图真实指挥场景，服务于交管指挥中心，开创指挥中心城市交通指挥管理的新模式，提升交通的服务水平和运行效率。

高新兴利用自身的AR技术优势和对交通业务的深入探索，打造界面首创交通监测云行系统。云行系统着眼于城市重点区域的交通运行综合监测，能够精准把握城市路口的交通态势，助力路口交通管控，实现路口交通指挥调度。云行系统具有视频实景地图、GIS地图应用、视频高低联动、道路信息可视化管理、道路运行状态实时监测、道路态势评估研判、车辆位置联动管控、实景化视频警力调度、布控告警快速处理、交通大数据研判等功能。

◆道路运行状态实时监测

通过实时调用各业务子系统数据，把各自独立的数据联系到一起，全方位实时展示道路运行状态。道路的信号控制状态、交通拥堵状况、交通诱导信息、交通违法抓拍情况、过车数据等道路运行状态都在系统内实时变化呈现。

◆交通态势评估研判

交通拥堵指数和道路服务水平是评价全路网或者区域路网的交通状态的重要指标。交通管理者及交通参与者可以通过交通指数的变化及时采取相应措施，减少拥堵的发生。而道路服务水平更是直观反映了道路交通拥堵、交通事故、环境污染、能源消耗等问题。

云行系统界面可通过选配的交通态势监测单元和对接用户的交通态势系统在云行视频主画面显示当前路口或者路段的交通拥堵指数和服务水平等级，同时利用大数据分析技术进行研判分析，实现对重点区域交通现状的科学分析。

◆实景化视频警力调度

系统支持实时可视化警力调度功能，通过对接警员携带的手持警务终端、对讲机、执法记录仪等设备，进行地理位置信息的坐标映射，能实时定位出警员在视频画面中的具体位置，指挥中心人员可根据现场实际情况，调整警力分布，指挥员可点击标签获取警员相关信息，进行警力调配和视频联动。

◆布控告警快速处理

布控车辆经过该路口后云行系统进行自动识别，将车辆的具体信息实时显示在系统主界面内，再利用视频警力实时调度功能即可对布控车辆进行快速处理。

◆交通大数据分析研判

城市里的“人、车、路、环境”综合影响着城市的交通，尤其是随着城市汽车保有量的持续增长，道路上的车辆与道路交通秩序和交通安全息息相关。

云行系统里利用后端数据平台结合其他智能交通子系统对重点区域的车辆信息进行重点研判。车辆违法信息研判包括违法类型的分析、违法区域的分析和违法多点位的统计。过车统计包括全域过车量的分析，重点路口过车量的分析和车辆类型的分析。

◆重大活动安保

通过在二维地图上勾画重大活动路线，系统自动联动路线附近的云行高点和低点监控、诱导等智能交通设备。同时通过右边的设置界面，设置路口相应高低点视频的预置位、相应信号机的相位和启动倒计时时间和锁相时间。也可设置相关诱导的显示状态。

当重大活动路线启动时，系统将根据预先制定好的信号机方案、诱导屏显示内容、低点切换时间执行预案。并且通过对活动车辆在二维地图和实景地图上进行定位显示，实时切换高点视频画面，实现活动车辆动态全程追踪。除此之外，相关人员可根据实际情况手动切换或锁定信号相位，切换低点视频画面，从而保障活动车辆一路畅通。

◆道路交通管制

道路管制列表存放要执行的任务，点击列表按钮可查看附近的管制道路信息，并进行相应操作。通过高点视频绘制管制路线并录入相关信息来新增管制任务，同时可通过二维地图查看已被管制路段信息。管制任务执行时，路段管制时间结束会闪动提示，并显示“管制时间已到” ，出现“延长管制”和“撤除“按钮，需要先连线附近交警后才可以进行管制撤除。

4.关键技术

（1）AR增强现实技术

业内首创基于实时视频的增强现实技术，能对监测场景进行丰富的信息标注，实现静态背景的结构化，方便视频数据提取和分析，同时也具有空间位置、姿态感知能力等功能。通过增强现实技术，不仅能够获得视频背景的结构化描述信息，还可以通过视频联动能汇聚已有的低点监测视频，在当前监测画面中以画中画形式呈现目标摄像机的监测画面，并可以跳转到目标摄像机。

（2）动静态标签标注及跟随

研究3D自动定位技术，在设备内置高精度可变倍镜头，利用坐标自标定算法实现标签位置的实时更新，使得虚拟标签准确地跟踪物体。

研究带地理位置定位信息的动态标签在视频画面内的标注及跟随。

（3）基于视频地图引擎的VGIS平台技术

VGIS（Video Geographic Information System）视频地理信息系统，VGIS平台以视频为基础，以AR技术为核心，以地理信息技术为支撑，提供实景地图服务、地理位置信息定位服务、数据服务，以服务于各种交通业务应用、信息共享和决策支持的可视化。

（4）交通大数据技术

研究基于全体系交通大数据的超融合技术，在交通数据的感知上，实现传统交通检测数据，AR增强现实视频数据，汽车电子标识数据，互联网交通数据，其他相关数据（如交通环境数据、其他业务部门数据）等全体系全类型的交通数据的采集和感知，在数据的分析上，实现复杂交通数据融合的融合模型，最后运用大数据技术实现交通大数据的深度应用。

（5）汽车电子标识技术

汽车电子标识技术能将车辆注册信息写入电子车牌内芯片，由读写器读出车辆相关信息后，再通过通信技术把车辆相关的信息传输给后台计算机进行处理，最后得到最实时、真实的交通数据。汽车电子标识能够实现快速识别，安全可靠，识别率高等特点，并且能够配合其他车辆信息采集方法（如视频、卡口采集），识别套牌车辆，检查盗抢车辆，实现城市车道级交通流量全覆盖采集，为车辆的精细管制、车辆的交通诱导、交通管理方面的决策制定提供支撑。

（6）无人机实时视频AR增强现实技术

研究了基于无人机实时视频的AR增强现实技术，通过在AR增强高点摄像机画面中以画中画方式呈现无人机视频画面，解决了无人机视频监控盲点的问题，并且能够同高点视频画面配合，进行车辆的可视化追踪；通过对无人机实时视频进行增强现实标签标注，解决了无人机视频不直观，无法和画面范围内其他监控和业务资源互通的问题，能够实现基于无人机画面的标签搜索定位跟随、高低视频联动和业务集成，为交通管理中的交通态势感知，交通违法抓拍，交通事故处理提供有力支持。

5.在交通领域的应用

解决方案主要是服务于城市交通管理部门，致力于城市交通运行监测，尤其是城市重点交叉路口、重点交通枢纽、常发交通拥堵点、交通事故多发点和一些重点路段等等，辅助交通管理部门进行交通管控、交通态势监测和交通可视化指挥。另外在高速公路也具有应用价值，高速服务区、收费站、高速互通等场景具有极大的应用价值。

解决方案在应用上有很高的适应性和可塑性。根据不同的应用场景，系统通过联动不同应用子系统，贴合业务实战，锁定用户的关注点。在主要路段和路口，系统能够结合交通管理业务子系统，针对交通拥堵、交通事故、交通管制等交通事件进行现况了解、问题分析、问题处理，使交通管理人员足不出门而尽知城市交通路况、解决交通问题。在机场、高速服务区、公交站场等人流密集的交通枢纽，系统结合人车防控、信息发布、停车管理、人员指挥等系统，对重点人员、嫌疑车辆、假套牌车辆进行精准打击，使区域内突发事件能够及时检测、快速处理，保障区域内秩序稳定、运行高效。

解决方案已经在多个城市得到应用，如清远、深圳、绵阳等地，特别是在2018年清远国际马拉松赛事安保及交通管理上发挥了重要作用，在清远马拉松赛事中，接入了赛事沿途监控视频3000多路，同时还有无人机、信号控制、电警卡口、交通诱导这些系统。实现赛场内外交通态势全监测，全程为与赛人员保驾护航。

6.结束语：

基于AR与物联网融合技术在智能交通领域的应用与传统的ITS不是“复制”关系，也不是前者为工具或技术手段，后者为理想目标的关系。AR与物联网融合技术在交通领域的应用与发展ITS相辅相成。针对城市交通的微观管理，特别是容易忽视重要区域和路口的微观交通环境对整个路网交通运行状态的影响。高新兴提出的基于AR与物联网融合技术的智能交通解决方案给出来一种切实可行的解决办法，在清远等多地市得到应用，解决了交通管理的实际问题，开创了城市交通指挥管理的新模式，对城市智能交通建设的意义重大。