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

申報(bào)單位：安徽科力信息產(chǎn)業(yè)有限責(zé)任公司

聯(lián)合申報(bào)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(jiǎn)介

該成果主要圍繞城市重大或應(yīng)急活動(dòng)保障命題，突破基于北斗精準(zhǔn)時(shí)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(shí)與演化預(yù)判、面向事件應(yīng)急和重大活動(dòng)的交通安保與主動(dòng)防控等核心技術(shù)，開(kāi)發(fā)面 向城市交通事件應(yīng)急和重大活動(dòng)的安全保障與主動(dòng)防控平臺(tái)，快速辨識(shí)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(dòng)等場(chǎng)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(xiàng)目已形成授權(quán)發(fā)明專利10項(xiàng)， 軟件著作權(quán)10項(xiàng)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、中智協(xié)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)，核心技術(shù)均有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。項(xiàng)目成果經(jīng)安徽

省科學(xué)技術(shù)情報(bào)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(diǎn)的北斗+城市應(yīng)急交通安保和主動(dòng)防控技術(shù)，國(guó)內(nèi)未見(jiàn)相同報(bào)道”。相關(guān)產(chǎn) 品通過(guò)安徽省軟件評(píng)測(cè)中心、安徽省信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新適配驗(yàn)證中心公安部特種警用裝備質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中 心檢測(cè)，并已在全國(guó)多個(gè)城市進(jìn)行推廣，能有效解決重大安?；顒?dòng)的執(zhí)行效率，并極大的降低對(duì)社會(huì)車輛 通行的影響，對(duì)突發(fā)事件和管理時(shí)空的道路進(jìn)行優(yōu)化，提高路網(wǎng)的整體運(yùn)行效率，具有顯著的社會(huì)效益。

二、技術(shù)方案

項(xiàng)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(duì)感知難、預(yù)判誤、防控弱等難題，開(kāi)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(shí)與演化預(yù)判技術(shù)、面向重大活動(dòng)的交通安保與主動(dòng)防控關(guān)鍵技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)在安?；顒?dòng)執(zhí)行前預(yù)知其影響力及影響程度、在執(zhí)行過(guò) 程中全面掌控周邊路網(wǎng)運(yùn)行態(tài)勢(shì)變化以及及時(shí)調(diào)整管控策略、在安保任務(wù)完成后對(duì)效果進(jìn)行整體評(píng)價(jià)，讓 整個(gè)過(guò)程變得可知、可控，提高安保任務(wù)的安全性，同時(shí)降低任務(wù)執(zhí)行過(guò)程對(duì)社會(huì)車輛通行的影響，為重 大活動(dòng)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(dòng)防控平臺(tái)功能運(yùn)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(hào)機(jī)誘導(dǎo)屏等管控設(shè)備。2)數(shù)據(jù)層：通過(guò)匯 聚空地前端感知設(shè)備數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與提取，通過(guò)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(gè)層面對(duì)交通安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行事前識(shí)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(guò)北斗+高分遙感融合感知提前發(fā)現(xiàn)各種災(zāi)害，分等級(jí)產(chǎn) 生預(yù)警信息提醒交通管理部門(mén)提前預(yù)防，對(duì)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(jì)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(xiǎn)預(yù)判算法模型，預(yù)測(cè)預(yù)判安全風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)發(fā)展趨勢(shì)及發(fā)生次生 災(zāi)害可能帶來(lái)的影響，并由智能預(yù)案子系統(tǒng)根據(jù)災(zāi)害等級(jí)，自動(dòng)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(duì)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(shí)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(píng)價(jià)，分析災(zāi)害對(duì)人員、經(jīng)濟(jì)造成的影響，評(píng)估災(zāi)情救援響應(yīng)情況以及處置情況，通過(guò) 評(píng)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(shí)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(kāi)展道路交通災(zāi)害的多模態(tài)遙感影像應(yīng)急監(jiān)測(cè)信息快速提取。用深 度學(xué)習(xí)和語(yǔ)義信息實(shí)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(shí)現(xiàn)全天候、高準(zhǔn)確率、高 時(shí)效的道路交通災(zāi)害監(jiān)測(cè)，基于先驗(yàn)基礎(chǔ)地理信息和時(shí)間序列遙感影像實(shí)現(xiàn)災(zāi)害信息自動(dòng)提取，實(shí)現(xiàn)路網(wǎng) 宏觀交通狀態(tài)感知。2)微觀交通感知：通過(guò)路面密集布設(shè)的高清卡口、電子警察、檢測(cè)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(shí)空全量交通特征，通過(guò)交通流 量、飽和度以及排隊(duì)長(zhǎng)度等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)擁堵報(bào)警，及時(shí)掌控重點(diǎn)路段路口的交通通行狀況，以 及通過(guò)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(shí)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(cè)地面站設(shè)備、電子警察和測(cè)速雷達(dá)),所獲取的數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)各種交通狀態(tài) 進(jìn)行識(shí)別，多系統(tǒng)(多方案)地實(shí)現(xiàn)融合，并將上述兩類識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步融合建立容錯(cuò)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(shì)研判：通過(guò)全業(yè)務(wù)的多元研判模型構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)研判。城 市交通通行態(tài)勢(shì)分析有交通運(yùn)行態(tài)勢(shì)分析與安全態(tài)勢(shì)研判。

3、城市交通事件應(yīng)急和重大活動(dòng)的安全保障與主動(dòng)防控平臺(tái)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(duì))提供自動(dòng)規(guī)劃和匹配線路，實(shí)現(xiàn)線路執(zhí)行過(guò)程中的全程視頻追蹤。 通過(guò)對(duì)優(yōu)先車輛(車隊(duì))安裝北斗交通控制終端，實(shí)時(shí)計(jì)算前方路口距離，當(dāng)距離路口距離D小于控制閥 值M時(shí)，響應(yīng)車輛行進(jìn)方向的相位管控，從而實(shí)現(xiàn)基于精細(xì)化地圖的精準(zhǔn)定位和信號(hào)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(duì)車輛(車隊(duì))行進(jìn)過(guò)程全程地圖監(jiān)控和視頻監(jiān)控。通過(guò)建 立線路執(zhí)行預(yù)測(cè)算法模型，在多條線路可能發(fā)生沖突時(shí)，報(bào)警模塊自動(dòng)向監(jiān)控中心報(bào)警，并自動(dòng)降級(jí)安保 等級(jí)較低的線路運(yùn)行時(shí)速下發(fā)到車載終端，實(shí)現(xiàn)沖突規(guī)避，在沖突解除后，自動(dòng)恢復(fù)原線路行進(jìn)速度保障 車輛(車隊(duì))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(xiàng)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(duì)優(yōu)先通行車輛通行過(guò)程中時(shí)空優(yōu)先 保障和降低對(duì)交叉口干擾等問(wèn)題，發(fā)明了無(wú)路權(quán)保障下的優(yōu)先通行信號(hào)控制方法和基于優(yōu)先車輛運(yùn)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(diǎn)分流方法，并利 用信號(hào)配時(shí)的調(diào)整及誘導(dǎo)發(fā)布，引導(dǎo)車輛繞行，實(shí)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(jí)為響應(yīng)觸發(fā)點(diǎn)的自動(dòng)預(yù)案響應(yīng)機(jī)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(kù)中篩選與要素匹配的預(yù)案并自動(dòng)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(guò)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(chǎng)后，處警人員可通過(guò)智能終端搭載的北斗精準(zhǔn)定位，重新定位事件的車道級(jí)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(shí)為事故黑點(diǎn)、多發(fā)點(diǎn)排查提供精準(zhǔn)的位置服務(wù)。

4)面向交通事件的主動(dòng)防控：針對(duì)交通事件發(fā)生后誘導(dǎo)效果有限等問(wèn)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(jī)動(dòng)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(guò)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(shí)性。

三、創(chuàng)新亮點(diǎn)

1)基于北斗精準(zhǔn)時(shí)空的復(fù)雜路網(wǎng)交通狀態(tài)感知技術(shù)；針對(duì)由城市道路交通系統(tǒng)時(shí)變性、非線性以及 復(fù)雜性問(wèn)題導(dǎo)致的異常狀態(tài)辨識(shí)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(guò)宏觀與微 觀兩個(gè)層面感知交通狀態(tài)并對(duì)數(shù)據(jù)融合應(yīng)用。宏觀層面圍繞如何實(shí)現(xiàn)遙感技術(shù)在道路交通安全防控中的實(shí) 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(dòng)提取方法，利用深度學(xué)習(xí)和語(yǔ)義信息實(shí)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(shí)現(xiàn)全天候、高準(zhǔn)確率、高時(shí)效的道路交通災(zāi)害監(jiān)測(cè)；微觀層 面通過(guò)安保及影響范圍內(nèi)道路交叉口通行效率評(píng)價(jià)、城市道路擁堵程度辨識(shí)、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(shí)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(shí)與演化預(yù)判技術(shù)；針對(duì)交通事件辨識(shí)不清、交通事件演化不明等導(dǎo) 致的交通事件影響無(wú)法預(yù)估、事件無(wú)法得到及時(shí)處置等問(wèn)題，提出了基于端云協(xié)同的交通事件辨識(shí)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(guò)程中有事件發(fā)生時(shí)，啟動(dòng)預(yù)案，同時(shí)準(zhǔn)備好各類調(diào)度和處置措施，及時(shí)處置事件，恢復(fù) 正常通行秩序，消除事件對(duì)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(dòng)的交通安保與主 動(dòng)防控技術(shù)。針對(duì)交通安保過(guò)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(wèn)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(dòng)處置預(yù)案化快速處置、面向交通事件的主動(dòng)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(wú)法有效處置等問(wèn)題。