项目挑战
高速公路养护作业属于高危场景，作业车辆长期暴露在高速车流中，目前的安全监管手段严重滞后于实际需求： 监管缺位，靠人工盯防。 传统养护作业依赖现场安全员目测作业车辆与交通锥的相对位置，靠对讲机口头汇报。安全员精力有限，夜间、雨雾、长距离作业（如超车道铣刨、标线重划）时根本无法持续盯防，车辆碾压锥桶、作业区侵入等违规行为屡屡发生却无人知晓。 作业流程不规范，无量化依据。 交通锥的摆放间距、作业区长度、车辆停靠位置等均无精确测量手段，靠经验估算。锥桶被撞倒、移位后无法及时发现和复位，作业区防护形同虚设。事后复盘也无数据支撑，责任认定全凭口供。 多源定位无法融合，精度不足。 高速公路场景下，单一GPS定位精度仅米级，无法满足车辆与锥桶厘米级间距测量的需求；而纯UWB方案又无法获取车辆的绝对经纬度坐标。两个模块独立部署存在时钟不同步、数据融合困难、安装布线复杂等问题，难以形成统一的监测能力。
解决方案
针对高速公路养护作业的特殊需求，项目采用"UWB+GPS双模融合"架构，将UWB测距模块与GPS定位模块高度集成于同一块底板，形成一体化的"车-锥"监测终端。
核心硬件设计：
UWB+GPS一体化底板——将UWB测距芯片组（支持IEEE 802.15.4z HRP UWB）与高精度GPS/BDS双模定位芯片（支持RTK差分，定位精度厘米级）集成于同一PCB底板，共享电源管理、时钟源与通信总线，从根本上解决两模块时钟不同步、数据融合困难的问题。底板预留CAN/4G/5G通信接口，可直接对接车载终端与云端监管平台。
UWB双向测距（TWR/SDS-TWR）——底板上UWB模块工作在测距模式，与部署于交通锥内的UWB标签（小型化、电池供电、续航>6个月）建立双向通信，实时解算车辆与每个锥桶之间的距离，精度达到厘米级（±10cm），刷新率10Hz。系统自动识别"最近锥桶"并持续跟踪，当间距小于安全阈值（默认1.5米）时触发告警。
GPS/RTK绝对定位——底板GPS模块实时获取作业车辆的经纬度、速度、航向角，结合RTK差分校正，定位精度达到厘米级。车辆位置、轨迹、速度实时上报云端，监管人员可在地图上直观查看作业车辆与预设作业区边界的相对关系。
系统工作流程：
布控阶段——养护作业开始前，工人在作业区边界按规定间距（如5米/10米）摆放集成UWB标签的交通锥，车辆端底板自动扫描并录入所有锥桶ID，建立作业区电子围栏。
作业阶段——车辆开始作业，底板UWB模块持续测量车辆与各锥桶的实时距离，GPS模块同步上报车辆位置。当车辆与任意锥桶间距小于安全阈值（如1.5米，可调），或锥桶被撞倒/移位（UWB信号异常），系统即时触发三级告警：车载声光告警提醒驾驶员、手持终端推送告警给现场安全员、云端平台弹窗告警给远程监管人员。同时车载摄像头自动抓拍现场影像，与告警事件绑定上传。
收尾阶段——作业结束，底板记录全程轨迹与告警事件，自动生成作业报告，包括违规次数、违规位置、锥桶状态、作业时长等，供复盘与考核使用。
双链路通信保障： 底板通过4G/5G蜂窝网络与云端监管平台通信，在隧道、山区等弱信号路段自动切换至车-锥直连的UWB本地链路，确保告警不丢失。恢复信号后数据自动补传，保证全作业周期数据完整。
量化效果
方案上线运行后，在安全监管、作业规范和数字化管理三个维度均取得显著成效：
安全监管维度。 车辆与锥桶间距测量精度达到±10cm，相较传统目测方式精度提升一个数量级以上；违规行为（碾压锥桶、侵入作业区）发现率从不足20%提升至100%，告警响应时间从人工发现的数分钟缩短至系统自动触发的秒级，高速公路养护作业安全事故率下降约60%。
作业规范维度。 交通锥摆放间距合格率从人工估算的约70%提升至99%以上，UWB自动校验确保每个锥桶位置符合规范；锥桶被撞倒/移位后平均发现时间从"无人知晓"缩短至10秒内，现场防护有效性大幅提升。
数字化管理维度。 作业全程数据（轨迹、告警、影像）100%自动留痕，告别纸质记录与口供；事后复盘效率提升约80%，责任认定有据可依；监管人员通过云端平台可同时监控多个作业点，单人监管覆盖作业面提升约5倍，人力成本降低约40%。
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