一城一北斗|北斗+城市應(yīng)急交通安保和主動防控技術(shù)應(yīng)用

申報單位：安徽科力信息產(chǎn)業(yè)有限責(zé)任公司

聯(lián)合申報單位：

主要完成人：宋志洪、茍啟文、郝盈、劉恒玉、陳家旭、呂建成

一、案例簡介

該成果主要圍繞城市重大或應(yīng)急活動保障命題，突破基于北斗精準(zhǔn)時空信息的車路狀態(tài)感知、基于端 云協(xié)同的交通事件辨識與演化預(yù)判、面向事件應(yīng)急和重大活動的交通安保與主動防控等核心技術(shù)，開發(fā)面 向城市交通事件應(yīng)急和重大活動的安全保障與主動防控平臺，快速辨識交通事件，解決城市應(yīng)急交通安保 與管控中的感知缺、預(yù)判誤、控制弱等難題，保障在重大活動等場景下交通安全和有序，促進(jìn)城市道路交 通科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，提升城市道路交通系統(tǒng)管控的智能化水平。本項目已形成授權(quán)發(fā)明專利10項， 軟件著作權(quán)10項，國家標(biāo)準(zhǔn)1項、中智協(xié)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)1項，核心技術(shù)均有自主知識產(chǎn)權(quán)。項目成果經(jīng)安徽

省科學(xué)技術(shù)情報研究所查新“具備遙感影像與通行狀態(tài)的關(guān)聯(lián)模型、建立面向多路線安保的事件異常演化 特征和警力資源調(diào)度模型等特點的北斗+城市應(yīng)急交通安保和主動防控技術(shù)，國內(nèi)未見相同報道”。相關(guān)產(chǎn) 品通過安徽省軟件評測中心、安徽省信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新適配驗證中心公安部特種警用裝備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中 心檢測，并已在全國多個城市進(jìn)行推廣，能有效解決重大安?；顒拥膱?zhí)行效率，并極大的降低對社會車輛 通行的影響，對突發(fā)事件和管理時空的道路進(jìn)行優(yōu)化，提高路網(wǎng)的整體運行效率，具有顯著的社會效益。

二、技術(shù)方案

項目圍繞空天地一體化事件應(yīng)急和城市通行保障命題，針對感知難、預(yù)判誤、防控弱等難題，開展基 于北斗復(fù)雜交通安保環(huán)境及路網(wǎng)狀態(tài)感知技術(shù)、基于端云協(xié)同的交通事件辨識與演化預(yù)判技術(shù)、面向重大活動的交通安保與主動防控關(guān)鍵技術(shù)研究，實現(xiàn)在安?；顒訄?zhí)行前預(yù)知其影響力及影響程度、在執(zhí)行過 程中全面掌控周邊路網(wǎng)運行態(tài)勢變化以及及時調(diào)整管控策略、在安保任務(wù)完成后對效果進(jìn)行整體評價，讓 整個過程變得可知、可控，提高安保任務(wù)的安全性，同時降低任務(wù)執(zhí)行過程對社會車輛通行的影響，為重 大活動安保任務(wù)提供技術(shù)保障。

1、系統(tǒng)架構(gòu)

1)基礎(chǔ)設(shè)施層：外部設(shè)備與資源是支撐北斗+城市應(yīng)急交通安保和主動防控平臺功能運行的必需條件

主要包括高分遙感、北斗終端、視頻監(jiān)控等感知設(shè)備以及信號機誘導(dǎo)屏等管控設(shè)備。2)數(shù)據(jù)層：通過匯 聚空地前端感知設(shè)備數(shù)據(jù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與提取，通過空地多維度的數(shù)據(jù)融合分析，保障系統(tǒng)的輸出準(zhǔn)確性 與穩(wěn)定性。3)服務(wù)層：構(gòu)建不通信息模型，從宏觀與圍觀兩個層面對交通安全風(fēng)險進(jìn)行事前識別與研判， 各類數(shù)據(jù)統(tǒng)一提供給應(yīng)用層使用。4)應(yīng)用層：通過北斗+高分遙感融合感知提前發(fā)現(xiàn)各種災(zāi)害，分等級產(chǎn) 生預(yù)警信息提醒交通管理部門提前預(yù)防，對于剛發(fā)生的災(zāi)害進(jìn)行事發(fā)研判，充分利用大數(shù)據(jù)、云計算、人 工智能、數(shù)字孿生等先進(jìn)技術(shù)，結(jié)合相關(guān)風(fēng)險預(yù)判算法模型，預(yù)測預(yù)判安全風(fēng)險事態(tài)發(fā)展趨勢及發(fā)生次生 災(zāi)害可能帶來的影響，并由智能預(yù)案子系統(tǒng)根據(jù)災(zāi)害等級，自動推薦符合要求的預(yù)案信息，提高應(yīng)急快速 響應(yīng)能力，為下一步救援指揮工作提供支撐；對于已發(fā)生的災(zāi)害，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備、視頻設(shè)備、應(yīng)急 資源、交通誘導(dǎo)等資源，實現(xiàn)事發(fā)后應(yīng)急快速響應(yīng)與扁平化應(yīng)急救援指揮；利用災(zāi)害后遙感圖像信息以及 其他信息進(jìn)行事后評價，分析災(zāi)害對人員、經(jīng)濟造成的影響，評估災(zāi)情救援響應(yīng)情況以及處置情況，通過 評估結(jié)果完善處置預(yù)案，最大程度的減少后續(xù)災(zāi)情的直接影響。

2、北斗精準(zhǔn)時空信息的車路狀態(tài)融合感知應(yīng)用技術(shù)

1)宏觀交通感知：基于遙感技術(shù)開展道路交通災(zāi)害的多模態(tài)遙感影像應(yīng)急監(jiān)測信息快速提取。用深 度學(xué)習(xí)和語義信息實現(xiàn)災(zāi)前光學(xué)影像和災(zāi)后合成孔徑雷達(dá)影像的高精度配準(zhǔn)，實現(xiàn)全天候、高準(zhǔn)確率、高 時效的道路交通災(zāi)害監(jiān)測，基于先驗基礎(chǔ)地理信息和時間序列遙感影像實現(xiàn)災(zāi)害信息自動提取，實現(xiàn)路網(wǎng) 宏觀交通狀態(tài)感知。2)微觀交通感知：通過路面密集布設(shè)的高清卡口、電子警察、檢測器等設(shè)備采集數(shù) 據(jù)，結(jié)合人工智能算法，重構(gòu)車輛軌跡，建立血緣關(guān)系，精準(zhǔn)掌握全域全時空全量交通特征，通過交通流 量、飽和度以及排隊長度等參數(shù)的實時監(jiān)控，實現(xiàn)擁堵報警，及時掌控重點路段路口的交通通行狀況，以 及通過三種參數(shù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，分析交叉口擁堵成因，為用戶制定緩堵策略提供數(shù)據(jù)支撐。3)數(shù)據(jù)融 合預(yù)警：多源數(shù)據(jù)協(xié)同與融合感知在交通安全識別數(shù)據(jù)源方面充分采用空(衛(wèi)星搭載各種傳感器)、地(攝 像頭、氣象站設(shè)備、空氣質(zhì)量監(jiān)測地面站設(shè)備、電子警察和測速雷達(dá)),所獲取的數(shù)據(jù)來對各種交通狀態(tài) 進(jìn)行識別，多系統(tǒng)(多方案)地實現(xiàn)融合，并將上述兩類識別系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步融合建立容錯與輸出系統(tǒng)， 確保系統(tǒng)準(zhǔn)確性輸出與穩(wěn)定性。4)交通態(tài)勢研判：通過全業(yè)務(wù)的多元研判模型構(gòu)建，實現(xiàn)精準(zhǔn)研判。城 市交通通行態(tài)勢分析有交通運行態(tài)勢分析與安全態(tài)勢研判。

3、城市交通事件應(yīng)急和重大活動的安全保障與主動防控平臺部署

1)安全通行保障系統(tǒng)：基于北斗精準(zhǔn)定位和精細(xì)化GIS地圖為支撐的安全通行保障系統(tǒng)。利用精細(xì) 化地圖路徑規(guī)劃算法為優(yōu)先車輛(車隊)提供自動規(guī)劃和匹配線路，實現(xiàn)線路執(zhí)行過程中的全程視頻追蹤。 通過對優(yōu)先車輛(車隊)安裝北斗交通控制終端，實時計算前方路口距離，當(dāng)距離路口距離D小于控制閥 值M時，響應(yīng)車輛行進(jìn)方向的相位管控，從而實現(xiàn)基于精細(xì)化地圖的精準(zhǔn)定位和信號管控響應(yīng)，降低警衛(wèi) 指揮人員的操作負(fù)擔(dān)；利用北斗交通控制終端對車輛(車隊)行進(jìn)過程全程地圖監(jiān)控和視頻監(jiān)控。通過建 立線路執(zhí)行預(yù)測算法模型，在多條線路可能發(fā)生沖突時，報警模塊自動向監(jiān)控中心報警，并自動降級安保 等級較低的線路運行時速下發(fā)到車載終端，實現(xiàn)沖突規(guī)避，在沖突解除后，自動恢復(fù)原線路行進(jìn)速度保障 車輛(車隊)在可控范圍內(nèi)到達(dá)目的地。

2)安保線路周邊道路交通組織與控制：項目提出以安保方案為指導(dǎo)，交通組織與管控為手段、大數(shù) 據(jù)分析研判為載體的“一區(qū)多線一中心”交通組織與管控新技術(shù)，針對優(yōu)先通行車輛通行過程中時空優(yōu)先 保障和降低對交叉口干擾等問題，發(fā)明了無路權(quán)保障下的優(yōu)先通行信號控制方法和基于優(yōu)先車輛運行狀態(tài) 信息的優(yōu)先控制方法。提出了保障車輛最優(yōu)行駛路徑算法和基于相鄰路口協(xié)同控制的節(jié)點分流方法，并利 用信號配時的調(diào)整及誘導(dǎo)發(fā)布，引導(dǎo)車輛繞行，實現(xiàn)了相鄰路口協(xié)同控制。

3)安保周邊交通事件快速處置：基于預(yù)案化的快速派警技術(shù)核心在于預(yù)案的制定調(diào)優(yōu)以及警力的快 速合理調(diào)派。以不同事件類型與等級為響應(yīng)觸發(fā)點的自動預(yù)案響應(yīng)機制以及以警務(wù)區(qū)為單位的快速處置技 術(shù)。在系統(tǒng)收到事件信息后，立即提取事件關(guān)鍵要素，在預(yù)案庫中篩選與要素匹配的預(yù)案并自動執(zhí)行，預(yù) 案中包含調(diào)派警力規(guī)則、設(shè)備管控規(guī)則、處置要求文本等信息，通過指令發(fā)送模塊與融合通訊技術(shù)與處警 人員通信，將事件位置、事件類型、圖文信息以及處置方案發(fā)送到處警人員智能終端，顯著提高事件處置 效率。在處警人員到達(dá)現(xiàn)場后，處警人員可通過智能終端搭載的北斗精準(zhǔn)定位，重新定位事件的車道級別位置，為更好的在上下游誘導(dǎo)服務(wù)提供數(shù)據(jù)支撐，同時為事故黑點、多發(fā)點排查提供精準(zhǔn)的位置服務(wù)。

4)面向交通事件的主動防控：針對交通事件發(fā)生后誘導(dǎo)效果有限等問題，提出在多源數(shù)據(jù)融合感知 手段下事前有效引導(dǎo)、事中快速處置、事后自主學(xué)習(xí)的管控方法，提出在基于歷史大數(shù)據(jù)分析研判的前提 下，分析交通事件規(guī)律和影響因素，從交通流量、行人、天氣、路況多因素中分析潛在隱患，在交通事件 前發(fā)布誘導(dǎo)信息，提醒行人、機動車合理出行、安全出行，避免交通事件的發(fā)生；提出在事件發(fā)生后快速 利用科技設(shè)備手段以及基于北斗的精準(zhǔn)勤務(wù)感知手段，快速調(diào)派、管控相關(guān)資源，解除事件影響，恢復(fù)道 路通行；提出基于本次事件特征的自主學(xué)習(xí)技術(shù)，通過深度學(xué)習(xí)算法不斷完善預(yù)警模型，提高預(yù)警準(zhǔn)確性 和及時性。

三、創(chuàng)新亮點

1)基于北斗精準(zhǔn)時空的復(fù)雜路網(wǎng)交通狀態(tài)感知技術(shù)；針對由城市道路交通系統(tǒng)時變性、非線性以及 復(fù)雜性問題導(dǎo)致的異常狀態(tài)辨識度低、反應(yīng)速度慢、多源異步異構(gòu)數(shù)據(jù)融合難等技術(shù)難題，通過宏觀與微 觀兩個層面感知交通狀態(tài)并對數(shù)據(jù)融合應(yīng)用。宏觀層面圍繞如何實現(xiàn)遙感技術(shù)在道路交通安全防控中的實 際應(yīng)用，提出一種多模態(tài)序列遙感影像災(zāi)害信息自動提取方法，利用深度學(xué)習(xí)和語義信息實現(xiàn)災(zāi)前光學(xué)影 像和災(zāi)后合成孔徑雷達(dá)影像的高精度配準(zhǔn)，實現(xiàn)全天候、高準(zhǔn)確率、高時效的道路交通災(zāi)害監(jiān)測；微觀層 面通過安保及影響范圍內(nèi)道路交叉口通行效率評價、城市道路擁堵程度辨識、路網(wǎng)交通狀態(tài)多尺度融合診 斷等方法，提出了基于北斗精準(zhǔn)時空的交通快速感知技術(shù)。

2)基于端云協(xié)同的交通事件辨識與演化預(yù)判技術(shù)；針對交通事件辨識不清、交通事件演化不明等導(dǎo) 致的交通事件影響無法預(yù)估、事件無法得到及時處置等問題，提出了基于端云協(xié)同的交通事件辨識與演化 研判技術(shù)，能夠準(zhǔn)確預(yù)估安保任務(wù)執(zhí)行前后，交通事件影響以及出行結(jié)構(gòu)和需求變化，進(jìn)而制定好預(yù)案， 當(dāng)安保任務(wù)執(zhí)行過程中有事件發(fā)生時，啟動預(yù)案，同時準(zhǔn)備好各類調(diào)度和處置措施，及時處置事件，恢復(fù) 正常通行秩序，消除事件對安保任務(wù)和常規(guī)車輛通行影響。3)面向事件應(yīng)急和重大活動的交通安保與主 動防控技術(shù)。針對交通安保過程中多條保衛(wèi)任務(wù)線路通行沖突、突發(fā)事件易造成交通秩序混亂、引發(fā)更大 規(guī)模交通擁堵等問題，提出了基于北斗精準(zhǔn)定位的多線路車輛優(yōu)先通行保障、安保線路周邊道路交通組織 與控制、安保周邊交通事件自動處置預(yù)案化快速處置、面向交通事件的主動防控等創(chuàng)新方法，有效解決因 定位偏差導(dǎo)致線路沖突不可預(yù)知以及交通事件無法有效處置等問題。