摘要：智能高速公路是一个开放的平台，基于第五代通信技术和集成通信平台的信息服务系统将发挥更多的市场资源优势，并使用大数据的思想和工具来创造更大的直接和间接价值。结合中国的发展现状和实际需要，探索中国智慧高速公路的结构和发展道路具有前瞻性意义。本文通过分析当下智慧高速公路的发展现状，总结了我国高速公路的概念和特征，并基于第五代通信技术的思想提出了智能高速公路的技术架构，对未来智能高速公路示范项目的建设具有重要的参考意义。

　　关键词：通信技术; 智慧高速; 发展前景

　　1.基于第五移动通信技术下智慧高速公路发展的现状

　　随着计算机技术的普及，5G技术不仅改变了人们的生产生活方式，而且影响了人们对客观世界的认识。高速公路的智能化是高速公路各种设施，资源和管理要素高度信息集成的前提，为高速公路上的智能交通提供技术支持。如果没有各种软件和硬件的互连，智能交通将失去其生存空间。基于5G平台的智能交通，结合云计算和其他信息处理方法，构成了一个完整的开放式信息系统。通过智能高速的建设，可以为高速公路的运行，维护，管理和服务提供可靠的保证，对我国的社会经济发展具有重要意义。应用场景的5G产业链是系统集成和应用服务，主要包括系统集成和行业解决方案，大数据应用，物联网平台解决方案，增值服务和行业应用。它真正反映了用户可以获得的实际数据速率，也是最接近用户感觉的性能指标。面对多样化方案的不同的性能要求，5G很难基于一种技术为所有方案形成解决方案。与4G移动通信相比，5G将显着改善其无线覆盖性能，传输延迟，系统安全性和用户体验。

　　2.高速公路智能化发展面临的问题

　　2.1政策体系不健全，部门间协调机制不健全

　　在中国共产党第十九次全国代表大会报告中提出的五项战略中，运输力量占有一席之地，这意味着将开始建设运输力量的新旅程。此后，交通运输部的整个系统，从规划到公路局，科学技术部，以及所有部门和局，都在解释如何实施通过运输加强国家的战略。从大局看，中国还没有建立健全的智能交通发展政策法规体系，特别是在数据资源的开放和共享方面，法律法规还不完善，使得各种形式的发展更加困难[1]。智能交通不仅是交通运输业的问题，还涉及到发改委、工业和信息技术、公共安全、安全监督、测绘等多个部门和领域之间的合作。

　　2.2新技术体系下的基础设施建设不平衡

　　大数据技术解决了交通数据收集，清理，分析和预测的全过程，使我们能够从交通数据中发现其潜在价值。云计算技术提供了必要的计算资源、网络资源、存储资源，并提高了数据分析的能力。借助微传感和控制技术，物联网将人、车辆、道路和环境结合成一个实时网络，为智能高速建设提供了技术基础。互联网时代的到来带来了物联网、云计算、大数据等大量新技术，但是新技术体系下的基础设施建设仍然严重滞后，有强调监视而忽视管理和控制的现象，特别是在高速公路控制管理中还存在严重的问题。

　　2.3信息资源的数字化程度低，分析和应用能力较弱

　　整个行业的数据信息尚未完全覆盖，相关数据也无法完全收集，在维护和更新数据方面尚未形成长期机制。行业中的数据信息还相对不足，仍然需要朝着信息资源的方向发展，特别是跨部门和跨地区的信息资源交换和共享仍然存在缺陷。另外，大数据技术目前还没有很好地发挥其作用，因此无法实现数据分析和协同应用的作用。

　　2.4公路安全运行效率形势依然严峻

　　高速公路的具体运行安全性和效率还有很多方面需要改进。首先是高速公路上事故的严重性仍然很突出，并且在五年计划之后委员会得到了很大的改善。第二是关于阻塞事件的频繁发生，例如区域性交通拥堵和恶劣天气。第三是突发事件的影响已成为网络扩散的趋势。

　　3.智能高速架构

　　首先，基于基站的路边无线通信平台是高速公路信息基础设施的重要组成部分。高速公路的干线是传感系统，它由各种智能硬件，传感设备和智能终端组成。系统的主要功能是底部感知，边缘计算和控制指令的执行。这些系统的道路设施统一部署智能基站上，智能基站集成了智能摄像机、激光雷达、车辆流速检测器、可变信息板、车辆道路协调路边通信设备、计算设备等。具有本地计算功能，可以提供车道级控制命令(延迟小于20 ms)给车辆，并配备了车辆道路合作终端设备。同时，它负责本地信息的集成和上传，并接收大脑传输的路网级道路信息，从而在路网级实现指挥调度命令。

　　第二是基于移动终端的技术架构系统，车载感知能力将成为未来感知系统的重点。在物理上，可以在高速公路道路测试和道路上的机架上每隔一定距离设置一个智能基站。基站不仅是信息传感器，而且还是信息中继站和边缘计算点。它不仅可以实现底层感知，还可以通过智能设备根据数据中心和功能系统的指令实现终端控制[2]。在智能高速公路上，不需要收集所有信息，也不是通过数据中心计算来制定所有决策和控制措施,可以根据功能数量对智能基站进行分类。由于不同的系统需要部署不同的路测设备，例如，对于车辆环境感知、车辆防撞、路径规划、车队控制，这些信息通过车辆道路协调系统传输到移动车辆，通过车载计算做出决策。

　　第三，它是一个完整、分层的授权和安全数据系统，同时侧重于路边计算和云计算功能;基于高精度地图定位技术、创新公路管理与服务的应用。当发生道路交通事故，智能基站收集的信息将通过边缘计算，发布给智能基站周围的车辆。智能基站收集驾驶车辆的状态信息和位置信息，并通过有线通信网络传输到数据中心进行实时计算和处理。无论要构建什么应用程序，都只有几个部分：信息感知、信息传输以及信息处理，任何应用程序都可以通过此平台实现。信息被收集并发送到智能基站，该智能基站通过子午线系统传输到数据中心，然后计算并释放相关功能。

　　4.新一代智能高速公路的系统组成

　　4.1 通信系统

　　高速公路的子午线系统是通信系统，它由智能基站，通信设施和各种信号源组成。通信系统将从中继系统收集的感官信息传输到数据中心，并将决策信息和必要的外部信息向下传输至中继系统。智能高速通信系统完成三项任务：车道通信，感知信息传输，控制和管理决策信息传输。

　　4.2智能高速交通引导系统

　　智能高速交通指挥系统是基于交通的实时动态运行来引导车辆，特别是在交通事故突发性方面，可以为交通管理决策提供可靠的保证。该系统在以互联网技术和物联网为载体的支持下，可以及时收集交通基础设施的状况、天气状况、预警和响应等信息。如果路段发生交通事故，可以自动监控其发生情况，对事故进行处理，以便更好地掌握事故情况，制定最佳的应急预案，并及时发布信息。

　　4.3 智能高速设施状态监测系统高速公路路线漫长，涉及区域众多，地形复杂。针对重要的基础设施，例如长桥、隧道和高速公路的坡度，通过部署传感器网络对基础设施进行实时监控。如果设备有故障，可以及时发现，以便更好地处理。要整合各种资源，充分发挥中国在经济发展水平，基础设施建设和国家战略信息方面的优势，全面升级车辆信息集成等各个领域的技术和体系，推动新型信息化建设，生成国家交通控制网络。新一代国家智能交通信息网络的愿景是在现有土木工程设施的基础上提高公路安全水平和服务水平，创新基础设施结构和服务模式，形成一个新兴的服务和制造业[3]。

　　4.4 5G通信系统

　　5G技术的发展要想更好地支持路边通信系统，必须得到能源的支持，包括现在电动汽车的发展，并且还需要将能源网络集成到高速公路中。此外，近年来，国家电网已与太阳能，风能和服务区设施整合在一起。新一代智能道路包括先进的结构和材料，传感器，数据处理，通信网络和能源网络。它的功能包括路况、车辆、环境自我监控、风能、太阳能和其他能源的转换。

　　4.5智能公路标准系统

　　在最近发布的公路工程技术规范标准系统表中，首次将操作检测和车辆道路协调作为单独的模块提出。根据该标准，已经正式建立了以网络、安全、信用和能源网络为标准系统的智能模块。这也为高速公路从建设到运营和维护每个阶段的信息提出了统一的要求，并提出了如何在各个模块之间共享信息的要求，包括建立联盟标准，以促进发展。

　　5.智能高速的未来

　　智能高速是具有大数据特征的系统，大量的公路数据是结构化和半结构化的，大数据的应用成本低、效率高。因此，交通数据可以很好地反映实际情况。在这个数据之王的时代，无论是提高内部管理效率，还是创建新的利润模型，数据都将扮演不可替代的角色。俗话说，如果高速公路建设者和管理者不改变传统的系统建设思路，而是一个接一个地建立一个孤立的信息岛，就不可能谈论高速公路的智能化。

　　已经在高速公路上建立的系统是围绕任务或功能开发的，每个系统的信息水平也很高。在有条件和局部区域，它可以实现对人员、车辆、道路和环境的高度控制。但是数字化还远远不够。首先，数字化的范围还不够。对于高速公路上的数百种设备来说，很少有能实现数字化并连接到管理和控制系统的设备，特别是道路基础设施的数字化仍然很差。第二，数字化的结构是混乱的。对于相同的设备或相同的信息，不同制造商的设备的数字信息是多种多样的，其结构和内容也不统一。目前的信息水平还不够，对高速公路的授权并不是根据现场和需求来设计和建造的，而是基于原始的规范和标准，这与原始的机械和电气系统重叠。但是，旧的规范标准不能满足智能化的需要，甚至成为智能化的制约因素。同时，我们也应该意识到，新一代信息技术只是归根结底的工具，而新技术并不会改变其原理和规律。如果大数据、云计算、物联网、移动支付等技术要发挥真正作用，需要找到合适的应用场景，并依靠流量工程的原理和规律。否则，这些技术的涌入是各种技术的堆积，或者仅仅是资本的盛宴[4]。但是，资本是牟利的，最终可能无法解决实际的交通问题。

　　无论是从技术分析还是从摆在我们面前的国家部署，都没有就如何建设智能高速公路达成共识，省、研究单位和企业都需要进行一些探索。大脑是人类的中心，智能高速的大脑是数据中心，这是智能高速的关键。数据中心集中总的交通信息和外部信息，以实现高层感知，监控所有交通要素，分析和预测各种收集的信息，然后做出决定，并分配高速公路的各种要素和资源，支持整个高速系统的智能操作。数据中心是从感知到认知，从决策到行动的智能高速的核心部分。它通过智能高速无处不在的感知系统和通信系统实现态势感知。

　　6. 结论

　　目前高速公路还迫切需要进一步智能化，这需要与人们对美好生活的渴望，车辆的自动化和智能化，道路基础设施的数字化匹配以及对环境的高标准和严格要求相匹配。但是，现实中仍然存在一些问题，例如数据功能无法充分发挥，数据分析能力差。这些问题在限制智能高速发展方面起着严重的作用。因此，有必要将大量基于第五移动通信的先进技术更好地融合到智能高速建设中，以实现车辆与道路，车辆与人，车辆与车辆，车辆与城市的连接，以建立更完整，准确，及时，高效的智能交通管理系统，更好地为人民服务。

　　智能高速行业已经迎来了新时代，在新常态下，我们所有人都有共同的目标，那就是满足人们对更好交通的需求。对我们来说，这既是挑战，也是机遇。相信在政府、企业、科研机构的共同努力下，智能交通将迎来美好的时代!C

　　(作者单位：杨登松、倪佰力、胡永恺，江苏宁沪高速公路股份有限公司;姜禹，东南大学网络空间安全学院;寿光明，江苏大学汽车与交通工程学院)

　　参考文献

　　[1]刘筱晗. 第五代通信技术发展前景分析及预测[J]. 数码设计(下)，2018, 000(012):133.

　　[2]景辉. 5G移动通信技术下传输的未来发展趋势探索[J]. 信息与电脑(理论版), 2019(22).

　　[3]郑超. 我国智慧高速公路建设标准化现状探究[J]. 建材与装饰, 2016, 000(008):222-223.

　　[4]范中华. 高速公路智慧交通平台与初步应用研究[D]. 2015.