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日渐复杂的通信环境对智能交通采集检测设备的干扰怎么破

2017-06-19

来源 : 赛文交通网

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在网络化时代,信号无处不在,虽然为生活、商业等各方面带来了便利,却也带给了地磁检测技术不小的挑战。随着信号环境的改变,地磁检测技术遇到了哪些问题,又如何应对?在第六届中国智能交通市场年会的信号控制发展论坛上,迈锐数据(北京)有限公司市场负责人赵攀就地磁检测技术标准化发展与应用探讨进行了分享交流。

赵攀首先介绍了迈锐数据在地磁检测技术上所做的一些工作,通过数据分析,发现了信号干扰带来了车流量数据准确率下降等问题。经过实验测试,提出了DSSS直接序列扩频技术、抑制能力提升、双通道通信技术、系统组网四项抗干扰核心技术。

以下为赵攀演讲全文:

迈锐数据成立于2009年,2016年市场份额达到50%以上,并成为中国地磁技术第一代国标的主要起草单位,已累计在全国布设了近6000个路口。

下面重点剖析地磁技术。

首先我提出一个新的观点叫抗干扰技术,它已成为地磁技术的硬指标,成为了行业准入标准。因为业主的使用需求决定地磁技术的研发方向,要保证检测数据准确,工作状态稳定,所以一定要具备抗干扰能力。

为什么需要提高抗干扰技术能力?

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通过上图可以发现从5年前、今天以及两年后城市中路口上信号环境的变化。5年前路口信号环境比较简单,只有2G和少量的Wi-Fi以及一些GPS,但是今天的路口信号环境已经非常复杂。随着通信技术的升级,两年后5G通信、物联网、车联网的出现将迎来更大的爆发。

所以我们做出了一个通信技术发展速度的评级。

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可见发展迅速的WiFi、4G、物联网、车联网都是对地磁通信产生很大影响的通信信号,它们为什么会对地磁通信产生干扰呢?

因为地磁使用无线通信技术,我们将通信的信号分成两部分,一是带内干扰—即同频和临频干扰。例如Wi-Fi、4G、物联网等都是带内干扰,它们会对交通流数据的准确度产生极大影响。

二是带外干扰。带外干扰的来源非常广泛,有2G、3G、4G、全球定位系统、物联网等,它的信号更强,干扰信号终端更多,会造成接收机信号失真,造成丢车现象,功率过大甚至会直接烧毁接收端的低噪声放大器,导致信号接收不到,使得部分设备失灵,严重的造成整个路口瘫痪。

主要的电磁干扰有无线Wi-Fi信号、2G、3G、4G无线通信网络、全球定位系统、物联网四大类。

首先探讨无线Wi-Fi信号。

Wi-Fi信号在生活中有五大类:个人、家庭、商业、运营商和公众Wi-Fi。对于地磁检测器或智能交通,影响最大的是商业、通信运营商和城市公众这三类WiFi。

通过统计数据发现,随着智慧城市的不断建设,实现全城Wi-Fi覆盖的一、二线城市数量直线上升,包括都江堰、宜昌、北海等三、四线城市也陆续实现全城Wi-Fi覆盖。

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全城Wi-Fi在实际场景中有哪些应用呢?例如交通信号中的状态监测、管网监测、路灯节点、车辆监测、停车状态等,这些AP发射基站都设于路口、路段以及公交车。

另外一个是商业Wi-Fi,从2013年到2017年,全国的商业Wi-Fi网点几乎翻了30倍,达到了117万。

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通信运营商Wi-Fi主要是中国移动、联通还有电信的快速发展,中国移动从2009年到2015年,有近4倍的增长速度,这个基站覆盖的范围很大,并且信号功率非常强。

第二方面探讨4G信号。4G用户的增长按中国电信来看,2014年用户只有100万,但是2016年已经增长到1.22亿,同时4G的基站在两年间也增长了10倍,功率非常强大,覆盖面积非常广的基站。

除此之外,每辆车里都有GPS定位,以及物联网的发展,从2003年到2015年,由5亿的设备变到了49亿的物联网接入设备,这些接入设备无时无刻不把基站、AP全部联系在一起,这些应用场景都会对地磁检测器产生影响。

接下来分享一下我们在2016年出现的一个案例,就是全城Wi-Fi场景下的地磁检测方案实施。

我国第一个全城Wi-Fi项目诞生于内蒙古鄂尔多斯市,迈锐有幸参与了鄂尔多斯市智能交通项目,并从中发现了Wi-Fi对地磁通信的干扰问题。全城Wi-Fi在2014年已在全市建设了513个AP站点,其中覆盖了主要道路、繁华商业街区、公交站点、十字路口,包括很多公共服务场所。截止2016年,i-dongsheng(鄂尔多斯市全城WiFi热点名称)共建立了1130个Wi-Fi站点,实现了全市的Wi-Fi覆盖。

全城Wi-Fi的发射基站大多安装在路灯杆上,路灯在公共区域最为常见,二是悬挂位置高,信号的辐射角度和范围更大,三是这些地方的行人和车辆最多,能够享受的服务最多。

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通过三个随机的路口Wi-Fi分仪图我们发现,全城Wi-Fi有几个很大的特点:站点多、覆盖范围广;第二个特点信号强,在图里面可以看到每个路口信号最强的信号都是由全城Wi-Fi发出。所以它对无线通信不仅是地磁通信,包括很多通信的影响力都很大。

在这种情况之下,我们做了一系列的测试,在众多路口的相同环境下将传统地磁产品和抗干扰地磁产品进行了对比(在单个路口连续6天以10分钟为一个周期进行的丢包率数据检测)。传统地磁丢包率在30%到50%,严重时达到80%左右,所以这就很难保证数据的准确率。抗干扰地磁丢包率可以控制在3%以下,实际车辆检测率的准确率能够达到97%以上,不受全城Wi-Fi的影响。

抗干扰的技术如何实现?

主要有DSSS直接序列扩频技术、抑制能力提升、双通道通信技术、系统组网四个核心技术。

首先,对于带内干扰,我们通过DSSS,将原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率,来实现抗带内噪声干扰。

第二,对于抑制带外干扰,我们通过添加屏蔽干扰硬件、增加滤波器的矩形系数、增加天线的选频能力、提升接收机抗阻塞能力四种技术手段可以有效抑制100%的带外干扰。

第三是通过双通道通信技术,主要应对在全城Wi-Fi里遇到的强干扰信号,通过主、从两个通道,主通道为固定信道进行通信的链路,从通道为闲时进行信道检测,停留在干扰小的通道,在主通道出现问题时可以启动工作。

第四是系统组网技术,这个技术也可以说是针对路口环境、面积、车道数量、大小、信号因素等综合的一个定制化系统组网技术,比如引入时间槽、双天线中继器、前导码锁定等技术,实现系统组网,有效进行抗干扰。

最后,迈锐是一家以地磁为核心技术的交通流数据供应商,我们的目标始终是把地磁技术的创新及应用做好,做扎实!能够为大数据和智能交通做更好的服务,谢谢大家!

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