趙婉嘉
摘 要:傳統(tǒng)交通控制在面對(duì)交通擁堵,交通污染、交通安全等常見(jiàn)交通問(wèn)題時(shí)往往力不從心,這些問(wèn)題究其根本實(shí)際上是道路、車(chē)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(lái)在世界各國(guó)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(diǎn)。文中介紹了智能交通系統(tǒng)的核心理念,概括了美國(guó)、歐洲、日本以及我國(guó)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(dòng)態(tài),并展望了其未來(lái)的發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞:智能交通 系統(tǒng)車(chē)路協(xié)同 關(guān)鍵技術(shù)
中圖分類(lèi)號(hào):U49 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):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(duì)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(dòng)車(chē)數(shù)量驟增導(dǎo)致的交通擁堵、交通污染、交通安全等問(wèn)題都接踵而來(lái)。交通堵塞會(huì)增加人們的出行時(shí)間、降低整個(gè)社會(huì)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(jì)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(chē)車(chē)、車(chē)路間的協(xié)同網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)提高效率、增強(qiáng)安全、改善環(huán)境的目的。
1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
美國(guó)智能交通協(xié)會(huì)最早于1990年提出了ITS的概念。自此,世界各國(guó)都廣泛地開(kāi)展了ITS的相關(guān)研究。
(1)美國(guó)。
美國(guó)于1991年成立智能交通系統(tǒng)協(xié)會(huì),旨在促進(jìn)美國(guó)相關(guān)研究的發(fā)展。1997年加州的自動(dòng)公路演示結(jié)束之后,美國(guó)將重點(diǎn)放在了車(chē)輛安全及車(chē)路協(xié)同技術(shù)上,并組織實(shí)施了IVI計(jì)劃,開(kāi)展基于車(chē)路協(xié)同的車(chē)輛避撞系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用。近年來(lái)又陸續(xù)開(kāi)展了如VII、IntelliDrive等國(guó)家項(xiàng)目。其中VII計(jì)劃主要包括三個(gè)部分:智能車(chē)輛先導(dǎo)、車(chē)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(guó)通信委員會(huì)還特地為車(chē)路通信分配了5.9GHz的專(zhuān)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(jì)劃。歐洲在經(jīng)歷了80年代中后期的歐洲車(chē)輛安全道路結(jié)構(gòu)計(jì)劃DRIVE等計(jì)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(huì)上提出的eSafety基本概念得到了歐盟委員會(huì)的認(rèn)可。eSafety主要包含的重要項(xiàng)目有:注重車(chē)路間安全信息共享的SAFESPOT、研究車(chē)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(chē)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(yàn)。80年代實(shí)施了“道路-汽車(chē)通信系統(tǒng)”和“先進(jìn)機(jī)動(dòng)車(chē)交通信息和通信系統(tǒng)”。1994年1月成立了“道路—交通—車(chē)輛智能化推進(jìn)協(xié)會(huì)”,旨在推進(jìn)ITS相關(guān)活動(dòng)。2007年,日本發(fā)起Smartway計(jì)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(chē)等方面的發(fā)展。其重點(diǎn)關(guān)注現(xiàn)有ITS功能在車(chē)載單元上的整合,實(shí)現(xiàn)道路與車(chē)輛的互連。2009年,日本制定“i-Japan戰(zhàn)略2015”,致力于實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸?shù)男畔⒒?、電子化?/p>
(4)中國(guó)。
與國(guó)外相比,我國(guó)到20世紀(jì)80年代初才開(kāi)始逐漸重視利用各種新興技術(shù)來(lái)發(fā)展交通運(yùn)輸系統(tǒng)?!熬盼濉薄ⅰ笆濉彪A段,國(guó)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(guó)ITS體系框架的構(gòu)建。“十一五”期間,我國(guó)成立了中國(guó)智能交通協(xié)會(huì),更加注重實(shí)際需求與研發(fā)的相互結(jié)合,并開(kāi)展了如“智能車(chē)路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)”863計(jì)劃專(zhuān)題等項(xiàng)目。
2 關(guān)鍵技術(shù)
智能交通系統(tǒng)以道路和車(chē)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(chē)效率為目的,可分為復(fù)雜環(huán)境感知、多模式車(chē)車(chē)/車(chē)路通信和智能交通決策三個(gè)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(guò)一系列傳感技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)周邊環(huán)境的識(shí)別與定位,包括道路、其他車(chē)輛、行人、交通標(biāo)志標(biāo)線等。目前常見(jiàn)的傳感器主要包括毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、視覺(jué)傳感器等。由于各類(lèi)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(chē)車(chē)/車(chē)路通信。
車(chē)車(chē)/車(chē)路通信技術(shù)為協(xié)同式自動(dòng)駕駛提供可靠的信息交互平臺(tái),使智能車(chē)輛獲取更全面的實(shí)時(shí)交通信息,可廣泛應(yīng)用于信號(hào)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(huì),本田公司演示了汽車(chē)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(zhuān)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(wú)縫對(duì)接。而DSRC是一種專(zhuān)用于交通領(lǐng)域的短程通信技術(shù),可常見(jiàn)于高速公路電子收費(fèi)系統(tǒng)中。車(chē)載移動(dòng)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(lái)車(chē)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(chǎng)景下的智能決策,如無(wú)信號(hào)交叉口車(chē)車(chē)協(xié)同通行控制、車(chē)輛自適應(yīng)巡航等。同時(shí),交通控制技術(shù)將不再局限于單個(gè)路口或路段,而是多時(shí)空的大規(guī)??刂?,這種控制模式將提升整體通行能力,為緩解交通擁堵帶來(lái)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(shí)別,并具有強(qiáng)大的學(xué)習(xí)糾錯(cuò)能力。此外,充分利用人工智能、智能計(jì)算中的相關(guān)理論和方法來(lái)解決車(chē)輛決策問(wèn)題,將是提高智能車(chē)輛自主能力的關(guān)鍵。雖然目前車(chē)輛主動(dòng)避撞等關(guān)鍵智能決策技術(shù)已取得了一定突破,但仍無(wú)法完全適應(yīng)各種復(fù)雜的交通狀況,同時(shí)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(tái)。
智能交通系統(tǒng)是一個(gè)跨學(xué)科、跨部門(mén)的高度協(xié)調(diào)應(yīng)用,不僅需要無(wú)線通信、精確定位、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、信息安全等技術(shù)的支撐,還需要政府部門(mén)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(shí)各項(xiàng)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(dòng)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(cè)階段。
目前,智能交通系統(tǒng)技術(shù)逐步趨于成熟,在概念驗(yàn)證、典型應(yīng)用場(chǎng)景測(cè)試方面取得了重要進(jìn)展,也有了較多小規(guī)模的實(shí)際測(cè)試,推動(dòng)大規(guī)模集成測(cè)試到實(shí)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(wèn)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(wèn)題,更應(yīng)該重視不同層面的信息安全問(wèn)題。如車(chē)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(shí)際應(yīng)用前不可回避的關(guān)鍵問(wèn)題。
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