世界智能交通進(jìn)展與趨勢

文/東南大學(xué)-威斯康星大學(xué)智能網(wǎng)聯(lián)交通聯(lián)合研究院院長 冉斌

通過剖析美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)的智能交通發(fā)展戰(zhàn)略，梳理智能交通領(lǐng)域涉及的十幾項關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展趨勢。筆者預(yù)測，在交通領(lǐng)域，新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)——“大物移云智”將改造智能交通發(fā)展方向，實現(xiàn)車路一體化發(fā)展將是最終趨勢。

世界智能交通發(fā)展現(xiàn)狀

世界“智能交通”經(jīng)歷了三個發(fā)展階段：第一個階段是動態(tài)感知，可以實現(xiàn)全網(wǎng)覆蓋、搭建了動態(tài)感知大數(shù)據(jù)平臺；第二個階段是主動管理，可以實現(xiàn)主動規(guī)劃、主動交通管理、主動指揮調(diào)度、主動公眾服務(wù)；第三個階段是智能網(wǎng)聯(lián)，包括車聯(lián)網(wǎng)、車路協(xié)同和自動駕駛。

目前，世界范圍內(nèi)的智能網(wǎng)聯(lián)交通系統(tǒng)主要由智能網(wǎng)聯(lián)車和智能網(wǎng)聯(lián)道路系統(tǒng)構(gòu)成。前者的實施主體是以IT企業(yè)及運營商、車企及配件企業(yè)打造的自動駕駛技術(shù)和車輛,后者的實施主體是基于基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。

美國的智能交通發(fā)展主戰(zhàn)略是汽車自動駕駛，規(guī)劃目標(biāo)是全面實現(xiàn)汽車自動駕駛，到2030年，交通死亡人數(shù)降低50%；改變社會的運轉(zhuǎn)方式；使車輛和道路更安全,加強機動性,降低環(huán)境影響,促進(jìn)改革創(chuàng)新,支持交通系統(tǒng)信息共享。美國目前致力于研究大數(shù)據(jù)、人工智能、通訊等推進(jìn)交通智能化、駕駛自動化的新技術(shù)；開發(fā)和利用新材料、新能源，維持和完善交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。與此同時，美國自動駕駛汽車測試與運營的法律框架在全球占據(jù)首位。根據(jù)美國相關(guān)行業(yè)在2017年第四季度公布市場競爭者活動情況數(shù)據(jù)可以得出，當(dāng)前以及未來，全球在公共高速公路上用于測試和研發(fā)的高度及完全自動駕駛車隊規(guī)模，美國都將占據(jù)首位。

車路一體化自動駕駛實現(xiàn)進(jìn)程的預(yù)測時間表

歐洲在發(fā)展環(huán)境友好和可持續(xù)發(fā)展的智能交通方面，非常重視交通效率的提升。

歐洲交通在綠色、安全、高效的總原則下，智能交通發(fā)展主戰(zhàn)略以多模式智能化發(fā)展為主。歐洲目前正在維護(hù)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施上加大力度，建設(shè)智能運維系統(tǒng)；以信息化和智能化提高通行能力，達(dá)到安全、舒適、環(huán)保和高效。同時，歐洲正在同步推進(jìn)智能交通工具、智能網(wǎng)聯(lián)提升交通效率、創(chuàng)新交通模式三個戰(zhàn)略，發(fā)展環(huán)境友好和可持續(xù)發(fā)展的智能交通。

日本智能交通發(fā)展規(guī)劃路徑有兩個大的時間節(jié)點：2020年和2030年。從社會目標(biāo)看，從現(xiàn)在到2020年，日本要實現(xiàn)安全駕駛支持系統(tǒng)的普及，構(gòu)建全世界最安全的道路交通系統(tǒng)，死亡人數(shù)降低至2500以下；從2020年到2030年，日本要實現(xiàn)自動駕駛的普及，構(gòu)建全世界最安全、最平滑的道路交通系統(tǒng)，甚至達(dá)到零死亡。而從產(chǎn)業(yè)目標(biāo)看，日本將在2020年實現(xiàn)自動駕駛的研發(fā)、示范，實現(xiàn)商業(yè)化和數(shù)據(jù)開發(fā)，構(gòu)建全世界最先進(jìn)的ITS高速公路半自動巡航系統(tǒng)的商業(yè)化、實現(xiàn)無人駕駛運輸服務(wù)；在2030年成為全球自動駕駛創(chuàng)新中心，在自動駕駛普及率、自動駕駛汽車的生產(chǎn)和出口、智能基礎(chǔ)設(shè)施出口方面均位居世界前列。

智能交通關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展趨勢

世界范圍內(nèi)智能交通發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)包括車路協(xié)同道路環(huán)境感知、地圖與定位、通訊與信息交互等10項，這些技術(shù)都是實現(xiàn)車路協(xié)同自動駕駛所必備的，它們將應(yīng)用在交通信息服務(wù)、交通管理、公共交通服務(wù)等各個領(lǐng)域之中。

其中，車路協(xié)同環(huán)境道路感知技術(shù)是實現(xiàn)車路協(xié)同和交通環(huán)境全息感知。技術(shù)落地的預(yù)期目標(biāo)是到2020年，車路協(xié)同交通環(huán)境感知系統(tǒng)能夠獲取關(guān)鍵路段的全息交通信息；2025年以后，30%以上的道路實現(xiàn)全息感知，初步實現(xiàn)基于車路視覺協(xié)同感知信息；到2030年，實現(xiàn)基于車路協(xié)同全息感知系統(tǒng)的全路段交通信息采集，多種示范路段完成部署。

智慧交通系統(tǒng)架構(gòu)

車路協(xié)同道路環(huán)境感知技術(shù)可以實現(xiàn)的全路段信息采集

目前，地圖與定位系統(tǒng)這項技術(shù)的應(yīng)用主要以高精度定位和高精度三維地圖為主。這項技術(shù)的發(fā)展路徑是：2020年，實現(xiàn)GPS、北斗融合定位系統(tǒng)和厘米級精度地圖的應(yīng)用；2025年至2030年，實現(xiàn)高可靠性高精度路基定位定姿系統(tǒng)、高精度地圖數(shù)據(jù)模型的應(yīng)用，以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的出臺；2035年，網(wǎng)聯(lián)化高精度智能地圖系統(tǒng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

通訊與信息的交互技術(shù)將通過通信傳輸技術(shù)的突破、標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范的制定、設(shè)備的研制與測試等，最終實現(xiàn)通訊設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用。2030年是技術(shù)的驗收之年，世界范圍內(nèi)不同的路側(cè)設(shè)備之間將實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議下的I2X通信，開展大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化推廣和應(yīng)用。

通過開發(fā)智能管理控制技術(shù)、提升運行與安全防護(hù)能力、融合多種通信方式實現(xiàn)路側(cè)終端的融合與標(biāo)準(zhǔn)化。2018年將是通信與信息交互技術(shù)落地的一個關(guān)鍵年，行業(yè)開始致力于制定路側(cè)單元網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和接口標(biāo)準(zhǔn)，最終于2030年構(gòu)建開放、共享的智能信息服務(wù)業(yè)務(wù)框架，優(yōu)化路側(cè)智能終端軟硬件生態(tài)圈。

世界智能交通發(fā)展中的關(guān)鍵技術(shù)還包括：通過控制算法、硬件模塊、軟件平臺的集成控制與執(zhí)行技術(shù)；通過宏觀信息和微觀信息構(gòu)成的多源信息融合技術(shù)將助推行業(yè)實現(xiàn)全息交通信息的應(yīng)用；人工智能決策控制、仿真開發(fā)測試平臺共同作用下的車路協(xié)同技術(shù)，將服務(wù)于基于車路協(xié)同的自動駕駛；具有智能化適應(yīng)性、道路運行監(jiān)測、交通監(jiān)控擴(kuò)展、無限通訊覆蓋、超高精度位置服務(wù)等特性的智能道路與設(shè)施等。

智能交通各項技術(shù)支撐的智能出行將具備信息化、智能化、共享化三大特征。車路協(xié)同技術(shù)、信息通信技術(shù)、人工智能技術(shù)三大核心技術(shù)之間，相互支撐、相互促進(jìn)、相互反饋。

智能交通的科技新興概念

在智能交通前瞻性的研究中出現(xiàn)了一些信息概念，比如“大物移云智”即大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能。在交通領(lǐng)域，新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)——“大物移云智”將改造智能交通發(fā)展方向。

未來新型的出行方式和交通工具除了飛行汽車、地下交通網(wǎng)絡(luò)、超級高鐵之外，還構(gòu)想了可升降、可與高鐵站或辦公大樓等銜接的單軌飛碟；包括小型包裹運送無人機和載客空中出租車的安全高效空地一體運輸系統(tǒng)。同時，還有超回路運輸系統(tǒng)，系統(tǒng)既是協(xié)和飛機、軌道炮和空中冰球平臺的綜合體，連續(xù)氣流可以使超回路列車在軌道中運行以節(jié)約能源，橫跨美國大陸僅需45分鐘。

V2X、I2X及車路、路車協(xié)同技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢

現(xiàn)代信息通信技術(shù)發(fā)展態(tài)勢

目前，世界范圍內(nèi)的人工智能技術(shù)發(fā)展態(tài)勢呈現(xiàn)為：AI理論模型大規(guī)模應(yīng)用、科技巨頭打造人工智能生態(tài)包括智能交通和自動駕駛產(chǎn)業(yè)、各國政府布局搶占AI發(fā)展機遇。