許仕侶、葉俊宏、肖健、劉國輝

（1.云南省公路科學技術研究院，云南 昆明 650051；2.云南云路工程檢測有限公司，云南 昆明 650217）

0 引言

交通智慧化是未來人工智能最有效的體現方式，也是最容易實現的智能領域。現代科學技術在交通領域最直接的體現，即智能交通系統(tǒng)。智能交通系統(tǒng)通過電子信息技術收集路況等基礎信息，加以網絡通信技術的數據傳輸，經智慧化終端系統(tǒng)對數據處理，最終數據由大數據處理平臺分發(fā)利用，使各交通元素實現互聯(lián)互通與智慧化協(xié)同，建立服務交通運輸的綜合管理系統(tǒng)。智能交通系統(tǒng)通過人、車、路的統(tǒng)籌調度與資源共享，實現高效率運輸，以緩解交通阻塞，提高路網通過能力，降低能源消耗，減少環(huán)境污染。

1 智慧交通發(fā)展背景

2008 年，IBM 便提出了“智慧地 球”理念，隨后演變出了“智慧城市”。發(fā)展“智慧城市”需要發(fā)展“智慧交通”，因而“智慧交通”理念也相繼出現。就目前而言，智能交通系統(tǒng)已發(fā)展推進了多年，但因技術的限制，未能做到真正意義上的自主自控。隨著科學技術的進步，智能交通系統(tǒng)已不能滿足生活要求，智慧交通應運而生。智慧交通在已有智能交通系統(tǒng)的基礎上，加以先進科學技術的應用，實現了交通智慧化，如物聯(lián)網技術、大數據分析、云計算等，最終在人工智能技術的思考決斷下，實現人、車、路、環(huán)境四要素的感知共享，信息互聯(lián)互通，智能終端高效協(xié)同運行。智慧交通需要建立一個具備判斷能力、創(chuàng)新學習能力、自主自控能力的智慧型綜合交通運輸系統(tǒng)[1]。智慧交通的目標是通過智慧交通網絡系統(tǒng)，合理配置與利用資源，有效利用交通基礎設施，保障交通安全，促使交通系統(tǒng)高效運行，為暢通出行和可持續(xù)發(fā)展服務[2]。智慧交通運輸體系建設的本質是以人為本，一切建設都是圍繞人的高效出行服務的，從長遠來看，其建設更具有可持續(xù)發(fā)展的意義，既能有效利用資源，達到降低資源消耗的目的，又能有效解決各路段的通行能力。智慧交通運輸體系是一個廣泛的概念，包含交通運輸的多個領域，如智能通行收費系統(tǒng)（ETC）、路況告知、事故報警、智能基礎設施建設等。智慧交通運輸體系建設將帶動智慧化基礎設施研發(fā)、智慧化運輸服務提升、智慧化決策監(jiān)管強化。在交通強國背景下，發(fā)展智慧交通大有可為。

2 中國智慧交通發(fā)展狀況

2.1 智慧交通發(fā)展政策文件

為實現交通強國的目標，研發(fā)智能基礎設施必不可少，在智能終端、物聯(lián)網、大數據、云計算、人工智能等關鍵領域的政策支持力度也較大。中國政府在2015 年開始針對智慧交通領域出臺措施，加快相關產業(yè)培育。近年來，交通運輸部出臺多項政策，繼續(xù)大力推進智能交通發(fā)展。2021 年9 月，交通運輸部下發(fā)《交通運輸領域新型基礎設施建設行動方案（2021—2025 年）》，2021 年12 月，再次下發(fā)《數字交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃》。經交通運輸部多次發(fā)文指導，智慧交通發(fā)展目標清晰可見。2025 年將是智慧交通發(fā)展的關鍵節(jié)點，此后，智慧交通發(fā)展將會呈現爆發(fā)式增長，各領域應做好相應的技術儲備，提前驗證相關技術的可行性[3-4]。

2.2 智慧交通技術發(fā)展現狀

近年來，隨著人工智能的迅速發(fā)展，我國智慧交通方面的技術取得了一定的成果。據有關部門統(tǒng)計顯示，相關智慧交通專利申請數量增速明顯，由2012年的14 件增長至2021 年的800 余件。隨著智能網聯(lián)、云計算等技術不斷演進，相關智慧交通專利申請量將會保持快速增長勢頭。

截至目前，我國的智慧交通已進入開發(fā)應用階段，在智能輔助駕駛、交通管理、通行智能收費、事故處置與安全、智慧公路等方面進行相應技術研發(fā)和集成創(chuàng)新，在城市智慧公交系統(tǒng)、城市道路智慧停車、高速公路不停車收費、路網運行監(jiān)管等領域已取得一定的成果。

得益于我國人工智能的發(fā)展，已有多個省市投身于智慧交通試點，智慧交通項目也在全國多個城市相繼鋪開，如北京經開區(qū)智慧路、江西5G 車聯(lián)網及人車路協(xié)同智慧高速構建與示范項目等。

3 智慧交通未來發(fā)展

未來智慧交通應具有思考能力，建設具有理解力、溝通力、協(xié)同力的智能化交通系統(tǒng)，著力解決交通運力、交通標準、交通安全、道路舒適性等一系列問題。

智慧交通發(fā)展要以交通信息的廣泛應用與服務作為出發(fā)點，提高既有交通設施的運行效率作為著力點。一方面，中國的道路普遍存在道路擁堵、交通供需不平衡、人口與交通二者之間的矛盾日益凸顯等很多難題，為智能交通系統(tǒng)建設發(fā)展提供了土壤。解決這些問題的最好方式就是大力發(fā)展智慧交通，使當前的道路交通面貌得到改善，發(fā)展取得良性循環(huán)。另一方面，依靠人工智能、云計算、物聯(lián)網等新技術創(chuàng)新和突破，給眾多交通類企業(yè)提供了產品研發(fā)方向，借助高新技術的優(yōu)勢，將交通軟硬件設施往智能化方向不斷推進，使行業(yè)整體處于成長期，智能交通的需求增長明確且空間廣闊。再者，政府為推動智能交通系統(tǒng)建設發(fā)揮積極的推動作用，《交通強國建設綱要》文件的出臺就是實現智慧交通的政策保障[5-6]。

智慧交通的有效組成部分為人、車、路，研發(fā)“聰明的車、智能的路、強大的人工智能云協(xié)調”是智慧交通的必由之路。就車與路兩方面的建設提出個人觀點及見解，以助力智慧交通發(fā)展。

3.1 人工智能（AI）助力汽車智能駕駛

智能汽車是智慧交通的重要組成部分，擔負智慧交通前端信息收集、后端信息利用的職責，因此，智能汽車研發(fā)不可或缺。智能駕駛是AI 的有效載體，AI是智能駕駛的核心。汽車智能駕駛技術可由自帶視頻攝像頭、雷達傳感器、激光測距器判斷周圍的交通狀況，然后經由一個智能系統(tǒng)處理，對汽車發(fā)出各種指令，指導汽車平穩(wěn)安全行駛，指令需由數據中心來實現。在傳統(tǒng)的“人—車—路”閉環(huán)控制方式中，90%以上的交通事故是人為因素造成的，交通堵塞與駕駛員的操控密切相關。智能駕駛通過給汽車裝備智能軟件和多種感應設備，如車載傳感器、雷達、定位系統(tǒng)以及攝像頭等，將智能設備所感知獲得的路況信息、汽車的行駛信息、障礙物的位置信息交由人工智能平臺處理，及時傳輸到相應路段的智能汽車終端，用以控制汽車轉向和速度、路線規(guī)劃等，最終實現汽車智能安全駕駛及高效率通行。智能駕駛的成功實現將會從根本上改變傳統(tǒng)的“人—車—路”閉環(huán)控制方式，形成“車—路”的閉環(huán)，進而增強交通安全，緩解交通擁堵。

至此，人工智能可以說是智能駕駛的中樞神經，負責數據收集處理、感知外部環(huán)境、自主自控組織各智能終端的平穩(wěn)高效運行。智慧交通運行必須實現各個智能終端的協(xié)同合作，智能終端除了能對外界進行認知外，還要能夠進行學習。例如，通過深度學習使汽車可以識別道路、行人、障礙物等信息，并將收集到的圖形及光電等信息轉換為可用的數據，進一步利用深度學習算法實現智能駕駛，達到快速應對的效果。同時，將收集到基礎的信息上傳大數據平臺，經人工智能平臺的數據篩選處理，以供該區(qū)域內其他終端分享使用[7]。

3.2 軟件賦予汽車自主思考能力

汽車是智慧交通的重要組成部分，負責了一部分前端數據的收集功能，更是最終數據的使用者，所以汽車智能與否直接影響智能交通系統(tǒng)運行。軟件定義了汽車，汽車定義了交通。人工智能系統(tǒng)是智能駕駛的調度中心，汽車各模塊是智能駕駛的感知中心，每個模塊分工協(xié)作，共同完成數據采集與外部環(huán)境感知，最終達到智能駕駛的目的。汽車各模塊均有各自軟件與傳感器支撐，軟件的編寫質量直接影響各模塊的感知能力與反應能力。

3.3 感知系統(tǒng)是智能駕駛發(fā)展重點

智慧交通離不開“聰明的車”，聰明的車須有智能的感知系統(tǒng)，感知系統(tǒng)需依靠高靈敏度的各類傳感器實現。車載感知系統(tǒng)主要包括三大部分：環(huán)境感知、車身感知與網聯(lián)感知。其中，環(huán)境感知主要負責汽車從外界獲取信息，包括車載攝像頭及雷達。車身感知主要負責汽車對自身狀態(tài)的感知，如位置、行駛速度、姿態(tài)方位等，依靠高精度地圖實現。網聯(lián)感知主要負責實現汽車與外界的網聯(lián)通信，獲得道路信息及環(huán)境信息等，包括各類路側設備、車載終端以及V2X 云平臺等。硬件傳感器是智能駕駛汽車的眼睛，是環(huán)境感知的關鍵。采集、處理與分析環(huán)境信息和車內信息，是實現智能駕駛的基礎和前提。

3.4 智慧公路是智慧交通的基礎

智慧公路是一個系統(tǒng)的概念，依靠高速網絡傳輸、物聯(lián)網、Al 等技術，由路網環(huán)境感知、道路信息收集、網絡通信、數據處理應用、數據資源決策和利用以及服務提供等系統(tǒng)構成的公路系統(tǒng)。通過道路信息采集、人工智能平臺分析決策，達到全面及準確掌握每段路、車、結構物的狀況，協(xié)助智能汽車實現環(huán)境感知和運動行為控制，最終實現交通安全、高效通行，高水平服務的目的。公路基礎設施智能化建設是智慧交通最底層的數據來源，覆蓋面較廣，工程量大，投資金額巨大，維護成本高，是智慧交通建設的重點與難點。具體到智慧公路建設，需借助云計算、大數據、人工智能等新一代技術，按照需求導向、問題導向的原則，使公路具備可知、可測、可控、可決策的能力，實現路網安全有效運行、舒適便捷的公眾出行、科學智能的交通管理、綠色經濟的公路運營。在理念上，智慧公路建設應該回歸公路運營的本質，服務于公路的使用者和管理者，圍繞安全、效率、體驗、管理做文章，打通公路行業(yè)的痛點、堵點。根據項目的特點，結合項目需求，科學選擇智慧公路建設內容，如基礎設施數字化、氣象監(jiān)測及預警、行車安全誘導、智能消冰除雪、車道級主動管控、重點營運車輛安全管控、應急指揮調度、伴隨式信息服務、智慧服務區(qū)、智慧照明、云控中心、車路協(xié)同等。智慧公路建設首先考慮利用相對成熟的技術，充分發(fā)揮機電設施的作用，將機電設施與智能軟件充分融合，重點面向可實施落地的應用場景，解決諸如局部擁堵、隧道應急救援、服務區(qū)停車等公路運營管理中的痛點問題，實現公路智慧和綠色發(fā)展。

3.5 高精矢量地圖是智慧交通的保障

高精矢量地圖是智慧交通高效運行的神經網絡，也是行駛數據的基礎來源。高精矢量地圖能為決策規(guī)劃、軌跡預測、環(huán)境感知提供重要的高層級語義信息，是智能交通系統(tǒng)中不可或缺的部分。高精矢量地圖的未來發(fā)展需在高精度地圖的基礎上深層次開發(fā)。一般的高精度地圖是指精度更高、數據維度更多的電子地圖。精度更高體現在絕對精度和相對精度都在厘米級別。數據維度更多體現在相關的道路信息以及與交通相關的周邊靜態(tài)信息。高精度地圖可以將大量的行車輔助信息存儲為結構化數據，包括道路數據和車道周邊的固定對象信息，此類信息是智慧交通的必要基礎信息，同時高精矢量地圖需要有思考判斷能力，在高精度地圖的基礎上賦予聯(lián)想、解讀能力，實現地圖智能化的目的。

3.6 互聯(lián)互通是智慧交通的關鍵

智慧交通平臺需要實時數據交換，未來必定走向基于大數據的服務與管理。每輛行駛在公路上的汽車都是大數據平臺的一個傳感器。每輛智能汽車將收集的數據依照統(tǒng)一制定的標準整理成數據資源，并上傳云端儲存，通過物聯(lián)網建立互聯(lián)互通信息、數據共享交換平臺，打通“路—標準物”“路—車”“車—車”閉塞環(huán)節(jié)，實現最終的互聯(lián)互通。隨著科學技術的發(fā)展，以及物聯(lián)網、云計算、大數據的應用和普及，先進技術在智慧交通領域的創(chuàng)新融合逐漸深入。同時，伴隨智慧交通的快速發(fā)展，要組織協(xié)調好不同部門的信息互聯(lián)共享，做好標準化、規(guī)范化的信息系統(tǒng)建設，打破關聯(lián)職能部門間的信息壁壘，發(fā)揮智慧交通在產業(yè)帶動方面的驅動作用。將來跨區(qū)域、跨部門的管理模式也是智慧交通發(fā)展的必然趨勢。

3.7 大數據安全是智慧交通的重點

“大數據”這一概念出現于近些年，沒有明確的定義或概念，本文所述“大數據”泛指智慧交通平臺運行所需的數據集合，涵蓋道路信息、車輛信息、環(huán)境信息、交通信息等。大數據區(qū)別于傳統(tǒng)數據，體現在數據來源廣泛、體量大、蘊含的信息豐富，需要一種更先進的處理模式加以數據整合。

大數據安全與否直接關系到智慧交通能否安全平穩(wěn)運行，包括信息資源安全及錯誤信息查找糾正。信息資源安全可從大數據信息的發(fā)布、存儲、收集以及使用四個方面全方位監(jiān)控，做好信息資源加密、云數據平臺安全隔離等技術措施。信息資源庫中錯誤信息查找與糾正，需依靠人工智能與現場核查等方式及時完成。

4 結語

智慧交通建設是未來交通強國的必要保障，人工智能、大數據、互聯(lián)網云平臺、人—車—路信息交互系統(tǒng)等關鍵技術都是未來發(fā)展的重點。我國的智慧交通建設已初見成效，全國在智慧交通方面進行了多次試點，在道路基礎設施智能化、汽車智能化、管理服務智慧化水平方面已有明顯提高，加之國家出臺相應政策文件，為智慧交通發(fā)展保駕護航，至此智慧交通將進入快速發(fā)展階段。高新智能技術研發(fā)迫在眉睫，只有各行各業(yè)做好技術支撐，政府部門做好資源統(tǒng)籌，才能快速有效實現智慧交通的宏偉藍圖。