作者簡介：

胡筱娥（1982—），碩士，講師，研究方向：計算機應(yīng)用技術(shù)。

文章針對C-V2X在高速公路停車場的應(yīng)用優(yōu)勢進行闡述，對高速公路停車引導(dǎo)的現(xiàn)狀與面臨的挑戰(zhàn)進行了分析，指出利用C-V2X中的場站路徑引導(dǎo)服務(wù)功能可提高服務(wù)區(qū)停車效率、優(yōu)化停車體驗，并具體探究C-V2X在服務(wù)區(qū)的停車引導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用方法，且在實際的落地案例中得到驗證，說明了該方法的可用性和適用性，以期為智慧高速公路的建設(shè)提供參考和借鑒。

高速服務(wù)區(qū)；智慧停車引導(dǎo)；C-V2X

中圖分類號：U491.8 A 54 171 3

0 引言

高速公路是社會經(jīng)濟發(fā)展的重要組成部分。在交通強國戰(zhàn)略的指引下，我國高速公路網(wǎng)絡(luò)不斷發(fā)展完善，已經(jīng)擁有全球規(guī)模最大的高速公路網(wǎng)，起到了支撐經(jīng)濟社會發(fā)展的重要作用。近年來，在新基建浪潮的推進下，國務(wù)院、交通運輸部相繼發(fā)布了一系列智慧交通政策文件，并先后開展“智慧高速”試點建設(shè)，“智慧高速”成為我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的熱點之一。為了滿足滿足高速公路運行效率與人民日益增長交通服務(wù)美好出行需求，廣西積極落實黨和國家的決策部署，圍繞“智慧高速”組織開展關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用，統(tǒng)籌規(guī)劃、分步開展“智慧高速”試點示范推廣工作。在“十三五”期間，已經(jīng)建成南寧沙井至吳圩智慧高速公路并通車運營；在2022年廣西壯族自治區(qū)交通運輸廳發(fā)布的《廣西智慧交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃》中明確，到2025年“基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、行業(yè)治理精準化、運輸服務(wù)智能化、融合創(chuàng)新深度化、安全保障規(guī)范化”的智慧交通體系深入推進，推動廣西“智慧高速”建設(shè)步伐不斷加快。

高速公路服務(wù)區(qū)是高速公路的重要組成部分，而停車場是高速公路服務(wù)區(qū)的重要設(shè)施之一。停車服務(wù)作為服務(wù)區(qū)重要的職能，不僅事關(guān)高速公路出行服務(wù)體驗，更直接影響著高速公路的運行安全和通行效率［1］。本文結(jié)合廣西高速公路服務(wù)區(qū)停車的現(xiàn)狀與特點，研究利用C-V2X技術(shù)提高服務(wù)區(qū)停車效率與服務(wù)體驗的方法，以期為廣西“智慧高速”的建設(shè)提供參考和借鑒。

1 C-V2X技術(shù)優(yōu)勢

高速公路服務(wù)區(qū)是高速公路交通流、客流的重要集

散樞紐，不僅在高速公路運營管理系統(tǒng)中發(fā)揮重要功能，還可以通過特色建設(shè)讓高速公路服務(wù)區(qū)成為地方經(jīng)濟發(fā)展的“助推器”。如廣西大新至憑祥高速公路項目首創(chuàng)開放式服務(wù)區(qū)，既滿足對內(nèi)需求，又能與地方經(jīng)濟、鄉(xiāng)村振興融為一體發(fā)展，切實提高服務(wù)區(qū)附加值和增加產(chǎn)業(yè)集群。

C-V2X是由3GPP（3rd Generation Partnership Project，第三代合作伙伴計劃）定義的基于 3G/4G/5G 等蜂窩網(wǎng)技術(shù)演化形成的車用無線通信技術(shù)。C是蜂窩（Cellular），V2X（Vehicle to Everything）指的是車輛與一切事物相連，其中的V代表車輛，X表示任何與車交互信息的對象，當前X主要包含車、人、路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)。C-V2X有兩種通信接口，分別是 PC5 接口（直連通信接口，對應(yīng) V2X-Direct）和 Uu接口（蜂窩通信接口，對應(yīng) V2X-Cellular）［2］。V2X-Direct通過PC5接口實現(xiàn)，采用車聯(lián)網(wǎng)專用頻段，滿足車-車、車-路、人-車等短距離信息交互場景需求，具有短距離、低時延、高可靠性的技術(shù)特點。V2X-Cellular通過Uu接口實現(xiàn)，采用蜂窩網(wǎng)頻段，主要解決長距離、大數(shù)據(jù)量、時延不敏感的應(yīng)用場景。C-V2X 兩種通信接口相互配合，彼此支撐，形成有效冗余來應(yīng)對各種應(yīng)用場景，如下頁圖1所示。

在本文研究的高速公路智慧停車引導(dǎo)中，通過C-V2X實現(xiàn)車輛、停車位狀態(tài)感知設(shè)施、司乘人員及網(wǎng)絡(luò)之間的信息全方位連接，為高速公路服務(wù)區(qū)智慧停車系統(tǒng)提供低時延、高可靠性的信息通信基礎(chǔ)，能提高停車的效率，改善服務(wù)區(qū)泊車體驗。

2 高速公路服務(wù)區(qū)停車現(xiàn)狀與面臨挑戰(zhàn)

高速公路服務(wù)區(qū)停車場的規(guī)模主要依據(jù)高速公路主線斷面交通量、車輛駛?cè)肼?、同行車輛車型比例等因素作為參考，這些因素并非固定不變的，而是隨著我國經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的變化而不斷調(diào)整。所以在高速公路新建或改擴建項目中，高速公路服務(wù)區(qū)停車場也需進行科學的布局設(shè)計、匹配合理的規(guī)模，才能為高速公路服務(wù)區(qū)運營數(shù)字化、服務(wù)智能化打下良好的基礎(chǔ)。

根據(jù)廣西當前的經(jīng)濟發(fā)展規(guī)模，高速公路服務(wù)區(qū)的停車位數(shù)量，應(yīng)參照廣西地方標準《高速公路服務(wù)區(qū)設(shè)計規(guī)范》（DB45/T 2052-2019）［3］進行計算確定，可按表1進行配置，在場地等條件允許的前提下，應(yīng)盡量按接近上限取值。另外，新建或改擴建的服務(wù)區(qū)停車場還應(yīng)設(shè)置數(shù)量不少于小客車停車位10%的電動汽車充電設(shè)施。

由于人均汽車保有量與快遞貨運量快速增長等原因，現(xiàn)有高速公路服務(wù)區(qū)停車場普遍存在以下幾個方面的問題：

（1）服務(wù)區(qū)停車場的停車位的占用/空閑狀態(tài)，只能通過停車場引導(dǎo)員人工目測判斷，效率低且安全隱患大［4］。

（2）從服務(wù)區(qū)運營成本考慮，停車場引導(dǎo)員一般由少數(shù)安保人員兼任，進場車輛在服務(wù)區(qū)大型停車場得不到良好的泊車引導(dǎo)，司乘人員需隨機尋找空閑停車位，尋找過程占用服務(wù)區(qū)主干道路時間長，容易出現(xiàn)導(dǎo)致場內(nèi)空氣污染與交通擁堵。

（3）同一路段不同服務(wù)區(qū)之間的停車場車位信息不連通，高速公路運營方無法有效配置車位資源，部分停車場使用率低、不均衡，導(dǎo)致服務(wù)區(qū)整體效率不高。

近年來，在高速公路智慧服務(wù)區(qū)建設(shè)大背景下，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)、無線通信等新技術(shù)在停車智慧管理方面的應(yīng)用不斷加強。為提高高速公路服務(wù)區(qū)停車場的車位利用率，提高服務(wù)區(qū)停車場信息化、智能化管理水平，廣西高速公路部分停車場部署視覺或地磁融合車位感知的分級車位引導(dǎo)管理系統(tǒng)，如圖2所示。這些系統(tǒng)在有效縮短場內(nèi)車輛尋泊時間，提升停車效率，緩解場內(nèi)交通擁堵等方面起到了一定的作用。

在實際運營中發(fā)現(xiàn)，這些系統(tǒng)方案主要存在的問題有：（1）純視覺車位狀態(tài)監(jiān)控方案受天氣、能見度以及遮擋物等環(huán)境因素的影響，特別是夜間檢測準確度不高；（2）無線地磁傳感車位探測方案不但需要土建施工，還需要數(shù)量眾多的車位檢測傳感器和組網(wǎng)設(shè)備，實施成本高且運維難度大；（3）停車場中的引導(dǎo)屏僅可在停車場內(nèi)部進行分級的小區(qū)域車位范圍停車引導(dǎo)，未能實現(xiàn)車位級狀態(tài)管理和實時引導(dǎo)功能［5］。為了解決上述相關(guān)的停車問題，本文基于C-V2X的技術(shù)優(yōu)勢，以高速公路停車場和停車位資源為基礎(chǔ)，將全天候環(huán)境感知傳感融合技術(shù)與無線通信技術(shù)結(jié)合起來，使停車資源聯(lián)網(wǎng)化和全局化，利用C-V2X中的場站路徑引導(dǎo)服務(wù)功能，向車主實時推送停車過程中的相關(guān)信息，實現(xiàn)高效停車服務(wù)。

3 C-V2X在服務(wù)區(qū)停車引導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用研究

主要在廣西某高?！败?路-站”協(xié)同測試基地進行，對停車位全天候動態(tài)識別、C-V2X場站路徑引導(dǎo)開展應(yīng)用研究。系統(tǒng)硬件架構(gòu)如圖3所示。

系統(tǒng)各硬件的作用說明如下：

（1）激光雷達和低延時網(wǎng)絡(luò)相機用來對停車位的空閑/占用狀態(tài)進行檢測，通過交換機將數(shù)據(jù)上傳到路側(cè)計算單元。

（2）路側(cè)計算單元采集激光雷達和相機采集的環(huán)境信息，將信息過濾、融合計算后可分別輸出給路側(cè)單元RSU和智能停車云平臺。

（3）路側(cè)單元RSU用于與車載單元OBU進行基于C-V2X標準信息交互，將停車位導(dǎo)引服務(wù)信息Msg_PAM和Msg_VIR下發(fā)給OBU。

3.1 服務(wù)區(qū)停車位全天候動態(tài)識別技術(shù)

邊緣計算單元操作系統(tǒng)采用Ubuntu18.04，系統(tǒng)部署物模型、基于YOLO_V3的圖像檢測模型、融合算法模型等，MEC完成傳感器數(shù)據(jù)的接入與處理，實現(xiàn)停車位目標的檢測。算法應(yīng)用流程如圖4所示。

利用設(shè)置在場端的攝像頭和激光雷達分別獲取停車場數(shù)據(jù)，通過標定和對齊后RGB圖像和點云數(shù)據(jù)進行分割，將分割后的點云數(shù)據(jù)通過球面投影變換為距離圖像。向量切分后的數(shù)據(jù)經(jīng)過Transformer編碼器進行特征提取，得到對應(yīng)停車位的分類結(jié)果，在分類結(jié)果輸出停車位空閑或占用情況。

3.2 基于C-V2X的停車引導(dǎo)技術(shù)

場站路徑引導(dǎo)是指車輛行駛到停車場、高速公路服務(wù)區(qū)等內(nèi)部區(qū)域后，RSU會向駛?cè)氲能囕v提供站點地圖信息和車位信息，如圖5所示。

車輛收到RSU（路側(cè)單元）廣播的場站車位地圖信息后，該地圖信息能夠被顯示在車輛的HMI（人機交互界面）導(dǎo)航界面上，司乘人員可利用該地圖服務(wù)信息，按路徑快速被導(dǎo)引到目標停車位。

對于沒有安裝車載終端OBU的車輛，司乘人員可利用手機/平板電腦等移動終端，通過圖商的APP，訪問高速公路服務(wù)區(qū)智能停車引導(dǎo)云平臺，實時更新上傳至合作圖商APP上的車位級導(dǎo)航界面上；司乘人員也可利用該地圖服務(wù)信息，按路徑快速被導(dǎo)引到目標停車位，如圖6所示。

本文利用“車-路-站”協(xié)同測試基地的路端設(shè)備，已經(jīng)驗證基于C-V2X技術(shù)的動態(tài)車位狀態(tài)識別與場站路徑引導(dǎo)技術(shù)的可用性。由于廣西現(xiàn)有的智慧高速公路服務(wù)區(qū)的停車位定位數(shù)據(jù)暫沒有對圖商開發(fā)，因此本文使用微信向入場司機發(fā)送服務(wù)區(qū)停車位空位導(dǎo)引信息的方式開展云端模擬實驗。測試所用車輛為5座小客車，單次發(fā)送信息包括停車場平面布局圖、可用空閑停車位編號及場內(nèi)行車路線示意圖。在G75高速公路賓陽服務(wù)區(qū)開展停車場云端-移動端路徑引導(dǎo)測試，分別在可見度高和可見度低兩種環(huán)境，占位比例分別為30%、60%和90%三種狀態(tài)下開展測試。測試結(jié)果表明，在停車場空閑位較少時，應(yīng)用服務(wù)區(qū)停車引導(dǎo)技術(shù)可減少尋位時間20%～30%左右，如表2所示。

4 結(jié)語

本文針對C-V2X在高速公路停車場的應(yīng)用優(yōu)勢進行闡述，對高速公路停車引導(dǎo)的現(xiàn)狀與面臨的挑戰(zhàn)進行了分析，指出利用C-V2X中的場站路徑引導(dǎo)服務(wù)功能可提高服務(wù)區(qū)停車效率、優(yōu)化停車體驗，并具體探究C-V2X在服務(wù)區(qū)的停車引導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用方法，且在實際案例中得到驗證，說明了該方法的可用性和適用性，以期促進廣西智慧高速公路服務(wù)區(qū)的發(fā)展。

參考文獻

［1］何廷全，王少飛，陳 芬.山區(qū)高速公路服務(wù)區(qū)停車場布局方式研究［J］.公路交通科技，2021（10）：122-127.

［2］ETSI TR 121 914，3GPP TR 21.914 version 14.0.0 Release 14［S］.

［3］DB45/T 2052-2019，高速公路服務(wù)區(qū)設(shè)計規(guī)范［S］.

［4］陳大地，覃 薇，莫新強.高速公路服務(wù)區(qū)智能停車誘導(dǎo)系統(tǒng)建設(shè)方案［J］.西部交通科技，2020（6）：141-142.

［5］文方波.基于V2X的智慧停車信息管理平臺研究與設(shè)計［D］.重慶：重慶郵電大學，2019.

收稿日期：2022-10-16