智能交通系統(tǒng)技術(shù)動態(tài)及發(fā)展趨勢

趙婉嘉

摘 要：傳統(tǒng)交通控制在面對交通擁堵，交通污染、交通安全等常見交通問題時往往力不從心，這些問題究其根本實際上是道路、車輛與使用者三者之間的供需不協(xié)調(diào)，協(xié)同不高效導(dǎo)致的，而智能交通系統(tǒng)為解決該矛盾提供了新的途徑。智能交通系統(tǒng)近年來在世界各國得到普遍的重視，成為當(dāng)前交通運(yùn)輸學(xué)科的研究熱點。文中介紹了智能交通系統(tǒng)的核心理念，概括了美國、歐洲、日本以及我國智能交通系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，綜述了智能交通系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展動態(tài)，并展望了其未來的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：智能交通 系統(tǒng)車路協(xié)同 關(guān)鍵技術(shù)

中圖分類號：U49 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（b）-0152-02

交通運(yùn)輸是商品交換的先決條件，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必要基礎(chǔ)，對于保障各行各業(yè)穩(wěn)定發(fā)展具有重要意義。然而城市化進(jìn)程的不斷深入、機(jī)動車數(shù)量驟增導(dǎo)致的交通擁堵、交通污染、交通安全等問題都接踵而來。交通堵塞會增加人們的出行時間、降低整個社會的運(yùn)行效率，并造成能源消耗的大幅上升，進(jìn)而加劇環(huán)境污染。

隨著傳感器通信、計算機(jī)等技術(shù)的蓬勃發(fā)展，交通運(yùn)輸系統(tǒng)也逐漸往智能化方向發(fā)展，智能交通系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。智能交通系統(tǒng)將先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)有效地綜合運(yùn)用于交通運(yùn)輸，構(gòu)建起車車、車路間的協(xié)同網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)提高效率、增強(qiáng)安全、改善環(huán)境的目的。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

美國智能交通協(xié)會最早于1990年提出了ITS的概念。自此，世界各國都廣泛地開展了ITS的相關(guān)研究。

（1）美國。

美國于1991年成立智能交通系統(tǒng)協(xié)會，旨在促進(jìn)美國相關(guān)研究的發(fā)展。1997年加州的自動公路演示結(jié)束之后，美國將重點放在了車輛安全及車路協(xié)同技術(shù)上，并組織實施了IVI計劃，開展基于車路協(xié)同的車輛避撞系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用。近年來又陸續(xù)開展了如VII、IntelliDrive等國家項目。其中VII計劃主要包括三個部分：智能車輛先導(dǎo)、車輛安全通信以及增強(qiáng)型數(shù)字地圖，用于為駕駛員提供安全輔助控制。美國通信委員會還特地為車路通信分配了5.9GHz的專用頻段。

（2）歐洲。

歐洲的ITS研究采用一體化方針，源于1986年的“EURECA”聯(lián)合計劃。歐洲在經(jīng)歷了80年代中后期的歐洲車輛安全道路結(jié)構(gòu)計劃DRIVE等計劃后，于1991年成立了歐洲道路交通通信技術(shù)應(yīng)用促進(jìn)組織ERTICO。其在第10屆ITS世界大會上提出的eSafety基本概念得到了歐盟委員會的認(rèn)可。eSafety主要包含的重要項目有：注重車路間安全信息共享的SAFESPOT、研究車路協(xié)同通信技術(shù)的CVIS等。

（3）日本。

1973年日本提出“綜合汽車交通控制系統(tǒng)”，研制出一套道路交通導(dǎo)航系統(tǒng)并進(jìn)行了相關(guān)試驗。80年代實施了“道路-汽車通信系統(tǒng)”和“先進(jìn)機(jī)動車交通信息和通信系統(tǒng)”。1994年1月成立了“道路—交通—車輛智能化推進(jìn)協(xié)會”，旨在推進(jìn)ITS相關(guān)活動。2007年，日本發(fā)起Smartway計劃，用于促進(jìn)道路基礎(chǔ)設(shè)施、交通運(yùn)輸和先進(jìn)安全汽車等方面的發(fā)展。其重點關(guān)注現(xiàn)有ITS功能在車載單元上的整合，實現(xiàn)道路與車輛的互連。2009年，日本制定“i-Japan戰(zhàn)略2015”，致力于實現(xiàn)交通運(yùn)輸?shù)男畔⒒?、電子化?/p>

（4）中國。

與國外相比，我國到20世紀(jì)80年代初才開始逐漸重視利用各種新興技術(shù)來發(fā)展交通運(yùn)輸系統(tǒng)。“九五”、“十五”階段，國家智能交通系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心掛牌成立，并完成了中國ITS體系框架的構(gòu)建?！笆晃濉逼陂g，我國成立了中國智能交通協(xié)會，更加注重實際需求與研發(fā)的相互結(jié)合，并開展了如“智能車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)”863計劃專題等項目。

2 關(guān)鍵技術(shù)

智能交通系統(tǒng)以道路和車輛為基礎(chǔ)，以傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、智能決策為核心，以出行安全和行車效率為目的，可分為復(fù)雜環(huán)境感知、多模式車車/車路通信和智能交通決策三個層面。

（1）復(fù)雜環(huán)境感知。

復(fù)雜環(huán)境感知是智能交通系統(tǒng)面臨的瓶頸之一。環(huán)境感知技術(shù)指通過一系列傳感技術(shù)，實現(xiàn)對周邊環(huán)境的識別與定位，包括道路、其他車輛、行人、交通標(biāo)志標(biāo)線等。目前常見的傳感器主要包括毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、視覺傳感器等。由于各類傳感器在感知效果上優(yōu)劣不一，功能也各有側(cè)重，多傳感器信息融合逐漸嶄露頭角。其為環(huán)境感知提供了安全性更強(qiáng)、可靠性更好、精確度更高的技術(shù)支撐。

（2）多模式車車/車路通信。

車車/車路通信技術(shù)為協(xié)同式自動駕駛提供可靠的信息交互平臺，使智能車輛獲取更全面的實時交通信息，可廣泛應(yīng)用于信號燈狀態(tài)感知、遠(yuǎn)程交通信息獲取等。2013年第19屆世界智能交通系統(tǒng)展覽會，本田公司演示了汽車與道路基礎(chǔ)設(shè)施間的V2X通信技術(shù)。目前智能交通系統(tǒng)的通信解決方案主要有4G-LTE和專用短程通信（DSRC）兩種。其中LTE技術(shù)具有數(shù)據(jù)、音頻、視頻傳輸能力，能與Internet網(wǎng)絡(luò)無縫對接。而DSRC是一種專用于交通領(lǐng)域的短程通信技術(shù)，可常見于高速公路電子收費系統(tǒng)中。車載移動環(huán)境下，單一的通信模式不可能滿足所有應(yīng)用業(yè)務(wù)的通信要求。因此，未來車載通信將往多模式通信融合方向發(fā)展。

（3）智能交通決策技術(shù)。

智能交通系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多種場景下的智能決策，如無信號交叉口車車協(xié)同通行控制、車輛自適應(yīng)巡航等。同時，交通控制技術(shù)將不再局限于單個路口或路段，而是多時空的大規(guī)模控制，這種控制模式將提升整體通行能力，為緩解交通擁堵帶來新的契機(jī)。例如，谷歌就利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法幫助GoogleCar進(jìn)行行人識別，并具有強(qiáng)大的學(xué)習(xí)糾錯能力。此外，充分利用人工智能、智能計算中的相關(guān)理論和方法來解決車輛決策問題，將是提高智能車輛自主能力的關(guān)鍵。雖然目前車輛主動避撞等關(guān)鍵智能決策技術(shù)已取得了一定突破，但仍無法完全適應(yīng)各種復(fù)雜的交通狀況，同時也受到如高精度定位和地圖匹配技術(shù)的制約。

3 發(fā)展展望

（1）智能交通系統(tǒng)將跨領(lǐng)域的技術(shù)集成平臺。

智能交通系統(tǒng)是一個跨學(xué)科、跨部門的高度協(xié)調(diào)應(yīng)用，不僅需要無線通信、精確定位、云計算、大數(shù)據(jù)、信息安全等技術(shù)的支撐，還需要政府部門提供政策保障，高校和科研機(jī)構(gòu)提供技術(shù)支持，企業(yè)推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化。同時各項技術(shù)需要結(jié)合交通系統(tǒng)的具體特色和需求進(jìn)行適應(yīng)性創(chuàng)新與應(yīng)用，以推動智能交通系統(tǒng)本身的進(jìn)步。

（2）智能交通系統(tǒng)將進(jìn)入大規(guī)模路測階段。

目前，智能交通系統(tǒng)技術(shù)逐步趨于成熟，在概念驗證、典型應(yīng)用場景測試方面取得了重要進(jìn)展，也有了較多小規(guī)模的實際測試，推動大規(guī)模集成測試到實際應(yīng)用是智能交通系統(tǒng)下一階段的工作。

（3）智能交通系統(tǒng)的發(fā)展不應(yīng)忽視信息安全問題。

智能交通系統(tǒng)的應(yīng)用伴隨著海量交通信息的獲取，不僅需要處理面向大數(shù)據(jù)的交通信息融合與服務(wù)問題，更應(yīng)該重視不同層面的信息安全問題。如車輛層面的用戶隱私信息保護(hù)、系統(tǒng)層面的系統(tǒng)安全保護(hù)以及防控安全等。這是智能交通系統(tǒng)大規(guī)模實際應(yīng)用前不可回避的關(guān)鍵問題。

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