無(wú)人駕駛技術(shù)下智能交通系統(tǒng)發(fā)展展望

郭俊財(cái)+蓋文娟

[提要] 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的交通系統(tǒng)已無(wú)法適應(yīng)環(huán)境的變化以及人們的需求。為此，智能交通系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，成為解決我國(guó)交通問(wèn)題并推動(dòng)技術(shù)革新和社會(huì)發(fā)展的有效力量。無(wú)人駕駛技術(shù)作為智能交通系統(tǒng)中重要的一環(huán)，在其中起著技術(shù)支持與車輛控制的重要角色。本文以無(wú)人駕駛技術(shù)為切入點(diǎn)，闡述智能交通系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀、不足及建議，探討在無(wú)人駕駛技術(shù)發(fā)展情況下智能交通系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：無(wú)人駕駛技術(shù);智能交通;公路交通;發(fā)展展望

中圖分類號(hào)：F49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

收錄日期：2018年1月10日

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的不斷完善，人們對(duì)解決公路交通中存在的諸多問(wèn)題顯得越來(lái)越迫切。智能交通系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱ITS）作為新一代融合多領(lǐng)域、多技術(shù)的交通管理服務(wù)系統(tǒng)，在處理傳統(tǒng)交通系統(tǒng)所帶來(lái)的交通擁堵、資源浪費(fèi)和配置不均衡、交通信息不流暢等問(wèn)題中顯得尤為重要。無(wú)人駕駛系統(tǒng)作為智能交通系統(tǒng)中車輛控制和管理的重要組成部分，影響著智能交通系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)周期和成果。本文以無(wú)人駕駛技術(shù)為基礎(chǔ)，探討公路智能交通系統(tǒng)存在的不足并淺談了幾點(diǎn)建議，依據(jù)無(wú)人駕駛技術(shù)的發(fā)展展望公路智能交通系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

一、概述

（一）智能交通系統(tǒng)概述。智能交通系統(tǒng)（ITS）是應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)（包括大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等）、圖像處理技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、無(wú)人駕駛技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)等，融合交通、機(jī)械、電子信息等領(lǐng)域，涉及政府、企業(yè)、高校的高效、便捷、安全的將人、車、路協(xié)同起來(lái)的交通管理和控制系統(tǒng)。主要由安全系統(tǒng)、公共交通營(yíng)運(yùn)系統(tǒng)、交通管理系統(tǒng)、出行需求系統(tǒng)、車輛控制系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)、營(yíng)運(yùn)車輛運(yùn)行系統(tǒng)以及營(yíng)運(yùn)管理系統(tǒng)構(gòu)成。

智能交通系統(tǒng)通過(guò)信息鏈實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)、高效的傳遞，數(shù)據(jù)通過(guò)傳感器、定位系統(tǒng)及監(jiān)控等設(shè)備獲取數(shù)據(jù)，通過(guò)移動(dòng)通信、衛(wèi)星通訊等媒介進(jìn)行與智能交通系統(tǒng)（ITS）的通信，數(shù)據(jù)由各子系統(tǒng)中央處理器進(jìn)行識(shí)別、融合、計(jì)算、處理后被發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)等渠道，通過(guò)信息反饋及自動(dòng)化控制等技術(shù)以實(shí)現(xiàn)路徑誘導(dǎo)、匝道控制、交通信號(hào)控制等功能。智能交通系統(tǒng)（ITS）信息鏈如圖1所示。（圖1）

（二）無(wú)人駕駛技術(shù)概述。無(wú)人駕駛技術(shù)是隨著新一代信息技術(shù)、人工智能發(fā)展起來(lái)的汽車智能控制技術(shù)，其主要包括環(huán)境感知技術(shù)、人機(jī)交互方式、車輛智能決策、自動(dòng)化控制技術(shù)。其工作流程如圖2所示。（圖2）

環(huán)境感知技術(shù)利用視覺傳感器、激光雷達(dá)或毫米波雷達(dá)進(jìn)行環(huán)境信息的采集，其充當(dāng)無(wú)人駕駛汽車的“眼睛”，通過(guò)信息管理系統(tǒng)及環(huán)境感知獲取汽車當(dāng)前地理位置并感知周圍環(huán)境，由中央處理器進(jìn)行線路規(guī)劃及三維建模以實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛汽車的最優(yōu)線路規(guī)劃、避障、車道回正等功能。當(dāng)前，無(wú)人駕駛汽車環(huán)境感知系統(tǒng)包括Boss無(wú)人駕駛汽車環(huán)境感知系統(tǒng)、Junior無(wú)人駕駛汽車環(huán)境感知系統(tǒng)、Talos無(wú)人駕駛汽車環(huán)境感知系統(tǒng)、Google無(wú)人駕駛汽車環(huán)境感知系統(tǒng)。

智能交通系統(tǒng)是以人的安全為根本服務(wù)宗旨，無(wú)人駕駛技術(shù)中的人機(jī)交互方式正是處理人車之間的關(guān)系。人機(jī)交互包括車內(nèi)人與車之間的交互以及車外人與車之間的交互。當(dāng)前，人機(jī)交互的研究主要偏向于處理行人與車之間的關(guān)系，建立一種可以使雙方互相理解的信息反饋機(jī)制，以提高人-車-路的協(xié)同，預(yù)計(jì)將來(lái)的交互方式將以人的行為模式為依據(jù)進(jìn)行車輛的智能決策。良好的人機(jī)交互有助于提升駕駛體驗(yàn)，并且加速無(wú)人駕駛市場(chǎng)化的進(jìn)程，正如清華大學(xué)汽車工程系副教授、智能交通學(xué)者李升波所說(shuō)：“人機(jī)交互是無(wú)人駕駛汽車市場(chǎng)化的最后門檻”。并通過(guò)交通信息管理系統(tǒng)將信息發(fā)送給運(yùn)行車輛進(jìn)行決策，以實(shí)現(xiàn)智能的線路規(guī)劃、避障、換道、自動(dòng)泊車等功能，同時(shí)道路監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)時(shí)追蹤道路交通狀況反饋給管理系統(tǒng)。

車輛的智能決策是汽車具有良好無(wú)人駕駛效果的關(guān)鍵，汽車將感知信息交由處理器處理，由處理器依據(jù)輸入信息進(jìn)行環(huán)境的精準(zhǔn)判別并做出最優(yōu)的決策，其核心在于處理算法的先進(jìn)性，應(yīng)使算法具有自主學(xué)習(xí)、算法優(yōu)化等功能，以適應(yīng)汽車行駛的不同道路狀況。

自動(dòng)化控制是汽車行為動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)決策命令的執(zhí)行，自動(dòng)控制系統(tǒng)性能將直接決定車輛的駕駛效果并具有提高效能和節(jié)能減排的作用。

二、我國(guó)智能交通系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

我國(guó)智能交通系統(tǒng)（ITS）起步較晚，目前中國(guó)智能交通系統(tǒng)已從探索階段進(jìn)入實(shí)際開發(fā)和應(yīng)用階段。雖然與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍存在較大差距，但發(fā)展態(tài)勢(shì)較好。在政策層面，我國(guó)在“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃中，明確將智能交通融入交通規(guī)劃體系中。在技術(shù)層面，在眾多城市引入了城市信號(hào)控制系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)等。當(dāng)前，我國(guó)在智能交通系統(tǒng)方面的研究主要表現(xiàn)在交通信號(hào)控制與指揮系統(tǒng)、交通監(jiān)管系統(tǒng)、交通管理系統(tǒng)、交通信息動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)、交通誘導(dǎo)系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)以及公共交通運(yùn)營(yíng)指揮調(diào)度等方面。

我國(guó)在智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域發(fā)展投資不斷增加。2016年，中國(guó)智能交通市場(chǎng)上有1，056個(gè)項(xiàng)目，形成了1，800億元市場(chǎng)規(guī)模，其中有896個(gè)為城市智能交通項(xiàng)目，城市智能交通市場(chǎng)規(guī)模在1，300億元左右，增幅達(dá)103%，超過(guò)2015年一半還多。將來(lái)我國(guó)政府、企業(yè)、高校等部門會(huì)不斷加大在智能交通系統(tǒng)各領(lǐng)域的投資，預(yù)計(jì)2018年城市智能交通市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)1，300億元。

三、智能交通系統(tǒng)中存在的問(wèn)題及建議

（一）智能交通系統(tǒng)中存在的問(wèn)題

1、在部門合作層面上，智能交通系統(tǒng)（ITS）的發(fā)展涉及包括交通、機(jī)械、計(jì)算機(jī)、設(shè)計(jì)等在內(nèi)的眾多領(lǐng)域，現(xiàn)今發(fā)展中依然存在“各自為政”的現(xiàn)象，使智能交通的發(fā)展受到局限，延長(zhǎng)了其發(fā)展的周期。endprint

2、在技術(shù)層面上，盡管我國(guó)在科技創(chuàng)新發(fā)展領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)眾多突破，但仍有多項(xiàng)技術(shù)停留在實(shí)驗(yàn)或概念層面。以環(huán)境感知技術(shù)與人機(jī)交互方式為例，利用視覺傳感器容易在車速變化率較大時(shí)造成圖像失真，受環(huán)境影響程度大，利用雷達(dá)探測(cè)受環(huán)境影響程度小但存在較大視覺盲區(qū)，人-車協(xié)同發(fā)展難以實(shí)現(xiàn)，人車交互存在技術(shù)不足。

3、在經(jīng)濟(jì)層面上，利用攝像頭獲取數(shù)據(jù)信息價(jià)格低廉，但受環(huán)境影響程度較大，容易造成圖像失真，從而造成車輛決策失誤，帶來(lái)極大的安全隱患，利用激光雷達(dá)或毫米波雷達(dá)時(shí)，探測(cè)距離遠(yuǎn)，受環(huán)境影響程度小，但價(jià)格昂貴，難以實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛汽車的量產(chǎn)和普及。

（二）發(fā)展智能交通系統(tǒng)的幾點(diǎn)建議

1、健全全面協(xié)調(diào)組織機(jī)制。當(dāng)前，我國(guó)公路、鐵路、高校等部門聯(lián)系較少，信息不對(duì)稱，無(wú)法形成行之有效的問(wèn)題處理機(jī)制，并且呈現(xiàn)出自我研發(fā)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。這無(wú)疑會(huì)造成資源的浪費(fèi)并延緩智能交通系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)度。在政府角度，努力發(fā)揮政府作用，加強(qiáng)各交通部門、企業(yè)、研究院、高校之間的協(xié)調(diào)組織，制定完善的智能交通發(fā)展及管理規(guī)劃，鼓勵(lì)各部門之間加強(qiáng)合作，同時(shí)加強(qiáng)我國(guó)外交的戰(zhàn)略引導(dǎo)。

2、健全人才培養(yǎng)體系。人才是我國(guó)社會(huì)發(fā)展的第一要素，現(xiàn)今我國(guó)教育體制仍以應(yīng)試教育為主，以素質(zhì)教育為輔，逐步加強(qiáng)職業(yè)教育正規(guī)化，使具有創(chuàng)新活力與熱情的專業(yè)型應(yīng)用人才的培養(yǎng)較為延遲。政府應(yīng)加強(qiáng)我國(guó)人才培養(yǎng)的主導(dǎo)作用，以適應(yīng)我國(guó)國(guó)情為基礎(chǔ)，逐步完善我國(guó)人才培養(yǎng)體制，加大教育投入，健全人才培養(yǎng)的具體措施和人才選拔機(jī)制，為我國(guó)科技發(fā)展培養(yǎng)一系列具有高水平的專業(yè)人才，推動(dòng)智能交通系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展。

3、加大技術(shù)創(chuàng)新投資。創(chuàng)新是社會(huì)發(fā)展的原動(dòng)力，技術(shù)創(chuàng)新是解決智能交通技術(shù)問(wèn)題和應(yīng)用普及的關(guān)鍵所在。加大技術(shù)研發(fā)投資，鼓勵(lì)專業(yè)人才不斷開發(fā)具有實(shí)用性、魯棒性、經(jīng)濟(jì)性的前沿技術(shù)或產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)智能交通系統(tǒng)發(fā)展質(zhì)的飛躍。

四、智能交通系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)展望

伴隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及前沿技術(shù)的不斷研發(fā)，城市智能交通系統(tǒng)發(fā)展始終呈現(xiàn)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。導(dǎo)向上，智能交通系統(tǒng)將堅(jiān)持以服務(wù)為中心，以人的安全為第一要素，通過(guò)人才培養(yǎng)及技術(shù)創(chuàng)新不斷提高我國(guó)交通控制、管理、服務(wù)水平，提高交通運(yùn)輸效率及道路安全保障水平。技術(shù)上，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等信息技術(shù)，無(wú)人駕駛技術(shù)，人、車、路協(xié)同技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，傳感器技術(shù)，交通仿真等均是現(xiàn)在的主導(dǎo)領(lǐng)域。

盡管目前我國(guó)無(wú)人駕駛汽車大多還處于研發(fā)階段，存在諸多問(wèn)題，但是以無(wú)人駕駛技術(shù)為切入點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)在環(huán)境感知、人-車-路協(xié)同、智能決策、自動(dòng)控制、信息反饋處理方面的突破，將為智能交通系統(tǒng)在管理和服務(wù)方向奠定可靠的基礎(chǔ)。智能交通系統(tǒng)中管理和服務(wù)功能以交通流量調(diào)度控制、交通動(dòng)態(tài)仿真、車輛信息服務(wù)系統(tǒng)、電子收費(fèi)系統(tǒng)、應(yīng)急救援系統(tǒng)、交通運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)為核心，可利用無(wú)人駕駛技術(shù)中信息感知、智能決策、自動(dòng)控制、信息反饋等在建立多領(lǐng)域合作的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)智能交通系統(tǒng)在城市的發(fā)展應(yīng)用，并以城市為中心向周邊輻射發(fā)展以實(shí)現(xiàn)智能交通系統(tǒng)的普及。

在以無(wú)人駕駛技術(shù)為技術(shù)基礎(chǔ)發(fā)展智能交通系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)以加強(qiáng)智能交通系統(tǒng)規(guī)范與監(jiān)管為切入點(diǎn)，從而提高智能交通系統(tǒng)在公路運(yùn)輸、航空運(yùn)輸、水路運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸、管道運(yùn)輸及綜合運(yùn)輸之間的兼容性，實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛技術(shù)在其他智能交通系統(tǒng)中的互換性、包容性及智能交通系統(tǒng)技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。

五、結(jié)語(yǔ)

智能交通系統(tǒng)的發(fā)展需要各部門、各領(lǐng)域、各行業(yè)的共同努力，需要各方進(jìn)一步的研究。無(wú)人駕駛技術(shù)在智能交通系統(tǒng)中占據(jù)著重要的地位，其研究與發(fā)展的成果將直接影響智能交通系統(tǒng)的發(fā)展。雖然我國(guó)當(dāng)前并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)真正意義上的無(wú)人駕駛，但在國(guó)家政策的完善與支持，科學(xué)技術(shù)不斷的創(chuàng)新突破下，相信智能交通系統(tǒng)和無(wú)人駕駛技術(shù)都將實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，在不久的將來(lái)，我國(guó)將真正實(shí)現(xiàn)智能交通。

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