5G超级物联网技术赋能智慧交通体系建设研究

5G超级物联网技术赋能智慧交通体系建设研究
作者：张春雲史雅婕
来源：《时代汽车》2023年第21期
摘要：在我国科学技术水平高速发展的过程中，5G超级物联网技术的出现及其在交通体系中的运用可以促进我国智慧交通体系的高质量发展。

本文从5G超级物联网技术的功能、特点、层次结构出发，从不同方面对其在智慧交通体系建设中的具体应用进行深入研究，希望发挥该技术的优势，促进我国智慧交通发展。

关键词：5G超级物联网技术智慧交通体系建设
1 引言
在信息时代背景下，5G超级物联网技术在当前社会发展中具有广泛的应用范围。

与4G网络相比，5G超级物联网技术具有更快的运行速度、更短的网络延迟、更大的带宽容量，用更短的时间完成大量信息交换。

将5G超级物联网技术运用在无人驾驶、车路协同、交通路况、智能交通等方面，构建智慧交通体系。

2 5G超级物联网技术的功能与特点
2.1 5G超级物联网技术的功能
在5G超级物联网技术的运用中主要具有智能识别、智能监控、对象跟踪三项功能，借助RFID和传感器等技术，智能识别物体内部和表面的数据信息，并利用5G通讯网络将收集到的信息向网络层进行传输，在网络层对这些数据信息进行智能化分析和处理，最终达到检测和控制行为对象的目的，将最终的检测和控制结果通过应用层展现出来，为需要的人们提供可视化服务。

在当前日常生活中常见的5G超级物联网技术应用场景包括利用移动终端在外控制室内热水器温度等，还有通过RFID终端机扫描了解超市销售产品的流通信息和产地等。

在5G 超级物联网急速的运用中，为了促进感知层数据信息获取准确性的进一步提升，对于层出不穷的基于电、磁、声、热、光等原理的各种传感器快速发展，可以为技术的应用提供更丰富的信息支持。

對于海量的数据信息，在超级物联网中要合理利用5G通讯网络才能确保信息交换高质量、低延时的效果，满足5G超级物联网技术在不同应用场景中的差异化需求。

2.2 5G超级物联网技术的特点
5G超级物联网技术可以通过对各类传感器的大量使用，实现对不同类别信息形式和信息内容的实时获取，并根据获取信息的动态变化对其进行持续性更新。

借助5G超级物联网技术实现对各种感知技术的广泛应用，使人们随时随地借助移动终端获取最新信息，并将其应用在不同的生活生产场景中，使社会各个行业领域的工作效率和生活质量得到改善。

在海量数据信息传输到感知层后，还要将其通过通讯网络传递出去，同时以极低延时的方式将应用层的控制指令向执行机构发送，整个过程对网络传输支持的高效性和稳定性具有较高要求。

对此，5G 超级物联网技术的实现还要完成高效的通讯网络支持，深度融合互联网与各种有线和无线网络，弥补常规物联网运用中的缺陷问题，适应多元化UI应用场景的同时还能有效满足其更高要求。

在芯片工艺和处理器结构的更新发展中，使物联网芯片的智能处理能力得到大幅提升。

作为物联网系统整体结构的核心，物联网芯片主要负责数据分析与处理、发出控制指令两项工作，对该系统实际的应用效果具有至关重要的影响。

3 5G超级物联网的层次结构
作为连接不同物体的网络，物联网可以借助传感器、纳米技术、射频识别技术和智能终端，按照协议约定，实现物体在不同时间、不同地点的有效连接。

随着物联网技术并网设备的丰富和应用场景的扩展，在物品连接中需完成海量数据的实时传输。

常规的物联网层级结构主要包含三个部分，其整体结构从上到下依次是应用层、网络层、感知层。

其中，应用层主要与社会生产生活的内容相关，通过数据处理与管理的方式，使其在公共安全、健康医疗、农业发展、交通体系等领域中得到有效应用。

网络层主要将感知层采集到的数据利用有线宽带网、有线电话网、移动通信网等网络渠道进行传输处理，为其应用提供支持。

感知层主要利用视频采集设备、RDID、各种传感器、感知设备等，实现对物体的精准识别和信息的全面采集。

5G超级物联网中综合运用了人工智能技术、传感器技术和通信技术，在其层次结构中，在常规物联网三个层次的基础上对其进行优化处理，将网络层用5G通讯网络替代，在终端服务器与传感器之间建立供海量数据传输的渠道，使数据信息在实时交流的过程中加快信息交换速率，提升信息传输质量。

4 智慧交通体系建设中5G超级物联网技术的具体应用
4.1 无人驾驶
将5G技术应用于无人驾驶领域，能够更好支持无人驾驶过程中所产生海量数据的处理，实现实时性传输数据的同时，提升数据处理的系统化程度；支持高精准度地图定位的生成，提高无人价值的安全性。

对于无人驾驶技术而言，其主要可以划分为完全无人驾驶以及半自主驾驶这两种类别，在5G技术的支持下，高精度地区的生成能够更好、更迅速完成对交通事件的实时性处理。

在当前的发展中，无人驾驶汽车的操作系统开发与应用受到更多关注，依托对相应系统的利用，可以使得使用移动终端设备、电脑，结合5G技术完成对汽车的控制成为现实。

5G无人驾驶在现阶段的发展实践中逐步被应用于更多领域。

例如，矿山生产方面，5G无人驾驶的引入推动智慧矿山的建设速度大幅提高。

基于5G的露天矿无人驾驶系统，主要使用无人驾驶感知系统、控制及决策系统，搭载自研的线控底盘系统、车铲协同系统、智能调度系统，远程遥控系统，利用5G网络实现矿卡的自动装载、运输、卸料、自主避障等全流程无人化运行。

从无人驾驶硬件方面来看，无人驾驶矿山卡车搭载了RTK天线、惯性测量单元（IMU）和高精度GPS，利用数据融合使获取的车辆位置更精准。

不同方位的摄像头、激光雷达和毫米波雷达的多传感器融合，取长补短实现在不同天气下的障碍物识别。

应用多传感器融合、安全策略冗余架构设计最大限度上保证无人车安全运行；矿区运输道路最高时速能够保持在25KM/H以上，可24小时稳定运行，解决司机疲劳问题同时保证运载效率创造更大利益；根据自动驾驶的特殊性，当遇到特殊情况时可使用远程驾驶舱对无人车进行远程接管；自动驾驶车辆可与生产调度平台对接，接收平台调度指令编队执行装载任务，做到从设计到生产调度再到运输的一体化解决方案，实现矿山无人少人的宗旨。

综合来看，5G技术覆盖广泛，支持海量复杂数据信息的实时性传输与分析，因此在多场景的无人驾驶领域中能够发挥出极为理想的应用优势与价值，提升驾驶效率以及安全性的同时，也可以创造出更高的经济效益。

就当前的情况来看，无人驾驶依然处于试验阶段，需要结合对5G技术的应用，逐步使得无人驾驶技术升级发展、稳步落地，进一步向着自动导航、车联网的方向发展。

其中，对于车联网而言，其主要包含着车联网服务、车联网云服务、基于5G的车联网等等。

无人驾驶汽车通过对毫米波频段的应用，促使其可以达到1GHz以上的超高频率，此时需要5G技术的支持，提升业务连接、数据处理的实时性，并在此基础上，推动基于数据的决策与控制算法生成，最终达到进一步提升交通运营效率水平以及安全性程度的效果。

4.2 车路协同
近几年，随着5G超级物联网现代化信息技术的飞速发展，其具体的应用领域逐渐扩大，逐渐延伸到各个商用的相关领域中。

其中，以“车路协同”为具体代表的智慧交通系统已经逐渐在全球范围内获得极大的响应和重视。

据了解，德国某电信公司，于2017在法兰克福首次发表当代5G车路协同工作系统的实验机械，欧盟则是紧随其后，于19年在德国启动车路协同的具体发展项目，且该项目在借助5G超级物联网通讯技术的应用过程中，顺利实现不同车辆之间的信息交互和通讯问题，能够帮助车主实时掌握和控制汽车的性能和状态，进一步推动当代智能网联汽车产业相关领域的健康可持续发展。

而结合我国目前车路协同技术发展和应用情况来看，其对于促进自动驾驶技术的生产优化与变革，起到了十分关键的核心作用，为我国汽车产业迈向智能化和现代化发展，以及推动我国现代智能网联汽车产业核心技术优化更新，和推动当代信息化基础设施建设与智慧交通进行有机融合，做出更具有影响意义的深远贡献。

一般来讲，智能网联汽车的主要工作原理，是将汽车本身和道路、驾驶员、行人、云数据、互联网等各种不同程度的信息化基础设施为导向而开发出来的新型汽车发展方向。

通过联想智能网联汽车的总体架构，可以明显看出5G超级物联网在其中所发挥出来的作用和价值，
其承担着将各种事物进行互联和发展的重担，能够以网络通信技术和现代信息技术等作为核心，将其与当代交通运输的相关领域展开深度融合作为主线，保持协同创新为具体的发展特点，进一步推动全新一代现代化基础信息技术产业的综合发展体系。

这种将汽车作为发展核心来展开更深层次的应用推广，灵活融合5G超级物联网等相关技术以及交通运输和通信等内容，将引领相关产业持续升级、优化等与当代国民经济的稳步增长相结合，有效推动当代社会的进步与发展。

而目前我国汽车产业本身处于进行全面升级的重要时期，为了在短时间内能够达到预期设定的目标和标准，需要推动其向着现代化、智能化以及网联汽车等相关方向不断迈进和努力，尽可能给予消费者和使用人员更安全、高效、全面的应用系统与服务保障。

5G超级物联网技术的普及与应用，能够为车路协同领域提供更加可靠的技术支持与引导，确保其在驾驶过程中，不会出现明显的通信不兼容或者信号受阻、延迟等情况。

在5G超级物联网技术的支持下，通过多传感器、高精准度等基本能力，可以为汽车提供灵敏的自主感知，以及其他多方面的功能，为驾驶员与乘客提供更舒适和安心的体验。

4.3 智慧管控
在传统交通体系中通常利用本地分析和缓存照片的方式完成交通监控，这种相对落后的监控方式无法实时监测违章车辆行驶轨迹，难以全面管理交通事故现场的处理进度，导致交通体系构建存在诸多问题。

对此，在交通監控中加强对5G超级物联网技术的运用，通过各种智能化数据采集和信息感知设备与技术，向城市交通智慧中心实时传输海量交通监控数据和视频信息，为高效开展事故处理、交通指挥等工作提供更完善的数据信息。

由于5G网络本身在信息传输方面具有低延时、高速率的优势，在该技术日后的发展中还会保持这个优势，使其功能得到进一步优化。

在智慧交通体系建设中利用5G超级物联网技术，可以大幅提升其数据传输速率，提升各种交通事故处理、交通道路指挥等工作的开展质量与效率。

与此同时，利用大带宽设备可以促进智慧交通体系视频监控传输效率大幅提升，基于4K分辨率的交通视频监控和虚拟现实技术模拟现实场景。

使5G超级物联网技术在智慧交通体系建设中得到广泛应用。

借助5G移动信息网络传输高清视频信号，不仅可以确保视频在高清分辨率的低时延效果，还能促进其视频播放速度的有效提高。

利用5G超级物联网技术对交通体系中的交通事故、车辆信号、现场信号等进行实时监测，并将监控通过5G大带宽和低时延的超级物联网技术实时回传至城市交通智慧中心，提升交通体系构建的智能化水平，构建交通体系智慧管控模式，借助可视化交通管控体系，实现5G超级物联网技术在自动驾驶车辆的事故处理、安全驾驶、远程操控等业务场景的有效应用。

利用5G超级物联网技术构建智慧交通体系，解决传统视频监控体系中智能硬件数据与空间数据的共享性问题，通过高速联网的方式连接远程终端与现实场景，自动识别交通体系中超重超速超限超载等问题，然后将识别到的交通问题通过远程监控、动态测量、自动报警、精准测量、科学处罚的方式实现智慧交通管理与控制，基于智慧交通体系的全天候自动化运行，结合多部门远程开展联合执法活动，与城市交通管理部门展开密切配合，构建交通体系数字化管理模式。

除此之外，在货车驾驶辅助系统中，还能应用5G+AI的方式，在车载驾驶行为检测
和视频监控的基础上，结合AI算法，对驾驶员在行车过程中拨打电话、疲劳驾驶、抽烟等违规行为进行检测和识别，同时为道路行人等碰撞预警进行实时检测，将车辆实际行驶位置上报系统，利用实时报警语音提醒，使出现交通事故的可能性大幅降低，同时帮助交通管理部门提升事故处置效率。

利用5G超级物联网技术为智慧交通体系建设赋能，综合运用5G网络、大数据分析、人工智能、北斗定位等先进的现代化技术，将交通管理中出现的所有异常信息及时向执法部门上报，将其作为采取交通处罚的重要依据，提升交通治超效率，让超重超速超限超载问题得到相应的处罚。

4.4 无障碍收费
在传统的交通运输体系中，如果高速公路的车辆数量稍微增加，就会在其出入口的收费环节出现拥堵现象，这也是高速公路出现都拥堵问题的主要原因之一。

对此，在高速公路收费系统中应用5G超级物联网技术，促使其完善高速公路业务处理、超高清视频传输、高速移动业务等功能，自动感知车辆数据、车道流量、网络覆盖、数据处理等信息，并通过精准处理的方式使高速公路在多个场景下的车辆通行效率进一步提升，优化高速公路服务模式，为车辆驾驶人员提供更优质的服务。

随着电子支付模式的发展，在我国当前的高速公路收费系统中已经实现了无障碍收费网络的构建，但高速公路电子支付仍处于关键的发展时期，具有广阔的发展空间和前景。

在移动通信终端和5G通信网络的基础上利用互联网+物联网的方式完成5G电子支付模式的构建，在其具体的构建过程中，要先连接各个设备，使其构成完整的层次结构，通过在应用层、网络层、感知层之间完成数据信息交互与传输的方式，达到处理终端、控制并管理应用端的目的。

在“5G+收费站”功能建设的基础上，为降低车辆拥堵出现的可能性，在高速公路的收费站区域中还可专门设置临时服务点，供有需求的车辆快速完成缴费工作，提升高速公路收费效率。

将专用收费车道设置在不拥堵的路段中，可以使车辆在缴费环节实现不停车快捷通行。

除了当前广泛应用的ETC系统外，车辆驾驶者还能通过自助缴费设备或高速缴费APP实现高速通行费用的缴纳，用户可以根据自身需求选择在线缴费、离线缴费或自助缴费。

与此同时，针对高速公路车辆通行不稳定、拥堵情况突出、用户体验不佳等问题，还可以加强高速收费系统的信息化建设，通过智能升级改造收费站的方式，优化高速移动服务。

5 结语
综上所述，在科学技术的高速发展的背景下，在交通运输管理中加强对5G超级物联网技术、人工智能技术等先进科技的综合应用，通过无人驾驶、车路协同、智慧管控、无障碍收费等构建智慧交通体系，深度整合交通行业发展资源，在技术支持下提升交通管理和服务的智能化水平，促进城市高质量发展。

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