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谈一谈导航地图里面的红绿灯

最近百度和高德地图陆续上线了导航红绿灯这个功能,可以说是民心所向,广大群众一片叫好,在上海我也在几个路口遇到过,感受下来误差大概在5秒以内,预计的等待红绿灯次数也比较准确,基本可以缓解出行者的里程焦虑。近期百度和高德都加大了对导航红绿灯的宣传力度,百度在2023年伊始,也宣称接入了3000余个城市,100万个倒计时(统计口径未知)。
其实在业内所谓的“车内信号灯”并不是很新鲜的事情,实现这个事情有很多的途径,为何却又迟迟到现在才在导航地图上为广大群众呈现出来呢,作为一个信号控制从业者,很想谈一下这个问题,以下内容主要是根据自身所了解的知识完成,可能会比较片面,也仅代表个人观点,不足的地方各位专家敬请批评指正。
原本想投稿,后续发现实在没时间规整,就在自己的小空间自嗨一下吧。

普遍的疑问

首先我想从问题入手,其实听到的疑问最多的就是以下两大类:

  1. 在导航地图上的倒计时是如何实现的呢?
  2. 为什么不是整个城市一起上线?而是某些路口有?

两个问题实际上是相辅相成的,正式因为不同城市以及城市内不同区域,想实现信号灯上图的方式存在不同的技术路径,所以才出现部分路口可以上导航地图。

实现红绿灯倒计时上图的基本思路

目前根据我个人的了解,实现红绿灯上图主要有两个大方向:

  • 正向思路,通过导航地图与交警的红绿灯平台进行对接,通过交警将红绿灯信息推送到地图。

  • 反向思路,通过导航地图采集的车路轨迹数据,通过大数据的算法分析,进行红绿灯方案的反推。

接下来就稍微展开一点讲解这两个途径。

正向思路:红绿灯方案与交警对接

这是一个很好理解的思路,交警把红绿灯信息发给地图,由地图上图处理。那大家又会问了,这么容易的链路,为什么以前不实现呢?这里其实涉及几个问题:

1.设备基础问题

交通信号控制机是执行红绿灯方案的核心单元,记得五年前全国各地都有大量的不联网的机器,也没有系统级平台统一管理。这样的背景下,即使是想通过系统对接,也是实现不了的。

近几年随着公安部两化等各种工作计划的推进,各地对信号设备的更新,对红绿灯方案优化确实取得了较大的成效。也是在这个背景下,正向对接的思路得以有技术基础。

2. 网络问题

交通信号控制设备属于交警的设备,一般部署的网络都是公安的相关网络,常见的视频专网,上海的SCATS则是自己有一个专网。而导航地图都是在互联网上,这样大家才能够随时随地的使用。信号控制对接的本质,就是从交警内部网络拿出数据共享到导航地图。

在全球信息化博弈的大背景下,公安的数据安全和网络安全要求逐年提高,将公安网络内部的数据共享到互联网,总体来说是越来越难的。要安全的对接出来,一般是需要增加至少一层网络边界设备。从建设成本、网络环境基础、网络延时角度来说。

3. 对接协议问题

这个可能是信号控制领域最老生常谈的事情了,因为各家信号控制厂家的低层设计逻辑不一样,亦或是从商务或其他角度考虑,在2017年之前,对接的事情推进的难度很大,最多就是按照GA 1049把特勤的相关功能对接的大的集成指挥平台上。

在2017年修订了GB/T 20999的协议,同时国内各地交警对于统一信控平台的建设需求进一步凸显,另一方面,除了信号机厂商以外的第三方公司推进统一平台的建设,整体上推进了这个对接工作。

再到今日,百度高德这类影响力更大的平台推进这个工作,民心所向,各地交警也觉得是一个很有显示度的工作,整体推进力度进一步加大。

这里稍作总结,正向对接的思路,技术从来都不是屏障,主要是公安体系的数据管理壁垒以及市场行为的商业壁垒。我也坚定的相信技术的发展、需求的导向会不断打破各种壁垒。

反向思路:通过轨迹数据推算

这个思路其实也很容易理解,通过导航车辆返回给地图的车辆轨迹信息,来推算红绿灯时长。当然在技术层面可能实现起来就没那么容易,本人之前也做过一点粗浅的研究,仅把大致的思路和存在的问题做个延展。

受限于上一节提到的各种壁垒,正向思路推进各种受阻的时候,高校和互联网企业只能“曲线救国”,研究通过车辆轨迹的数据,通过算法去估计红绿灯的执行方案。

这里先抛出我个人的结论,有兴趣的可以看其他的延伸资料。

1. 基于交通波理论,利用导航地图产生的大量的车辆轨迹数据,通过一定的算法估计最可能得红绿灯方案。

2. 基于算法的方案必然是没有通过对接的方式精准,随着依赖导航的人员越来越多,北斗和高精度地图等技术的不断发展,算力也越来越强,可能终于到了这个平衡点,可以把推算出来的方案向外发布了。

3. 根据实际的体验情况,误差几秒钟基本不影响大家的出行体验,给出大致要等几个红绿灯的估计也缓解了大家的出行焦虑(当然从学术上这样是否影响分心驾驶,这个有待于其他的大佬同行研究了)。

4. 推算的方案,对于执行感应控制的路口,可能会误差较大,而误差较大,地图可能就不会显示出来。