交通強(qiáng)國(guó)背景下智慧交通發(fā)展展望

許仕侶、葉俊宏、肖健、劉國(guó)輝

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

0 引言

交通智慧化是未來(lái)人工智能最有效的體現(xiàn)方式，也是最容易實(shí)現(xiàn)的智能領(lǐng)域?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在交通領(lǐng)域最直接的體現(xiàn)，即智能交通系統(tǒng)。智能交通系統(tǒng)通過(guò)電子信息技術(shù)收集路況等基礎(chǔ)信息，加以網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸，經(jīng)智慧化終端系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)處理，最終數(shù)據(jù)由大數(shù)據(jù)處理平臺(tái)分發(fā)利用，使各交通元素實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通與智慧化協(xié)同，建立服務(wù)交通運(yùn)輸?shù)木C合管理系統(tǒng)。智能交通系統(tǒng)通過(guò)人、車(chē)、路的統(tǒng)籌調(diào)度與資源共享，實(shí)現(xiàn)高效率運(yùn)輸，以緩解交通阻塞，提高路網(wǎng)通過(guò)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(xiàn)。就目前而言，智能交通系統(tǒng)已發(fā)展推進(jìn)了多年，但因技術(shù)的限制，未能做到真正意義上的自主自控。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，智能交通系統(tǒng)已不能滿(mǎn)足生活要求，智慧交通應(yīng)運(yùn)而生。智慧交通在已有智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，加以先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了交通智慧化，如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析、云計(jì)算等，最終在人工智能技術(shù)的思考決斷下，實(shí)現(xiàn)人、車(chē)、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(yùn)行。智慧交通需要建立一個(gè)具備判斷能力、創(chuàng)新學(xué)習(xí)能力、自主自控能力的智慧型綜合交通運(yùn)輸系統(tǒng)[1]。智慧交通的目標(biāo)是通過(guò)智慧交通網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，合理配置與利用資源，有效利用交通基礎(chǔ)設(shè)施，保障交通安全，促使交通系統(tǒng)高效運(yùn)行，為暢通出行和可持續(xù)發(fā)展服務(wù)[2]。智慧交通運(yùn)輸體系建設(shè)的本質(zhì)是以人為本，一切建設(shè)都是圍繞人的高效出行服務(wù)的，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，其建設(shè)更具有可持續(xù)發(fā)展的意義，既能有效利用資源，達(dá)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(yùn)輸體系是一個(gè)廣泛的概念，包含交通運(yùn)輸?shù)亩鄠€(gè)領(lǐng)域，如智能通行收費(fèi)系統(tǒng)（ETC）、路況告知、事故報(bào)警、智能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等。智慧交通運(yùn)輸體系建設(shè)將帶動(dòng)智慧化基礎(chǔ)設(shè)施研發(fā)、智慧化運(yùn)輸服務(wù)提升、智慧化決策監(jiān)管強(qiáng)化。在交通強(qiáng)國(guó)背景下，發(fā)展智慧交通大有可為。

2 中國(guó)智慧交通發(fā)展?fàn)顩r

2.1 智慧交通發(fā)展政策文件

為實(shí)現(xiàn)交通強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)，研發(fā)智能基礎(chǔ)設(shè)施必不可少，在智能終端、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等關(guān)鍵領(lǐng)域的政策支持力度也較大。中國(guó)政府在2015 年開(kāi)始針對(duì)智慧交通領(lǐng)域出臺(tái)措施，加快相關(guān)產(chǎn)業(yè)培育。近年來(lái)，交通運(yùn)輸部出臺(tái)多項(xiàng)政策，繼續(xù)大力推進(jìn)智能交通發(fā)展。2021 年9 月，交通運(yùn)輸部下發(fā)《交通運(yùn)輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)行動(dòng)方案（2021—2025 年）》，2021 年12 月，再次下發(fā)《數(shù)字交通“十四五”發(fā)展規(guī)劃》。經(jīng)交通運(yùn)輸部多次發(fā)文指導(dǎo)，智慧交通發(fā)展目標(biāo)清晰可見(jiàn)。2025 年將是智慧交通發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，此后，智慧交通發(fā)展將會(huì)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，各領(lǐng)域應(yīng)做好相應(yīng)的技術(shù)儲(chǔ)備，提前驗(yàn)證相關(guān)技術(shù)的可行性[3-4]。

2.2 智慧交通技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著人工智能的迅速發(fā)展，我國(guó)智慧交通方面的技術(shù)取得了一定的成果。據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)顯示，相關(guān)智慧交通專(zhuān)利申請(qǐng)數(shù)量增速明顯，由2012年的14 件增長(zhǎng)至2021 年的800 余件。隨著智能網(wǎng)聯(lián)、云計(jì)算等技術(shù)不斷演進(jìn)，相關(guān)智慧交通專(zhuān)利申請(qǐng)量將會(huì)保持快速增長(zhǎng)勢(shì)頭。

截至目前，我國(guó)的智慧交通已進(jìn)入開(kāi)發(fā)應(yīng)用階段，在智能輔助駕駛、交通管理、通行智能收費(fèi)、事故處置與安全、智慧公路等方面進(jìn)行相應(yīng)技術(shù)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(chē)、高速公路不停車(chē)收費(fèi)、路網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)管等領(lǐng)域已取得一定的成果。

得益于我國(guó)人工智能的發(fā)展，已有多個(gè)省市投身于智慧交通試點(diǎn)，智慧交通項(xiàng)目也在全國(guó)多個(gè)城市相繼鋪開(kāi)，如北京經(jīng)開(kāi)區(qū)智慧路、江西5G 車(chē)聯(lián)網(wǎng)及人車(chē)路協(xié)同智慧高速構(gòu)建與示范項(xiàng)目等。

3 智慧交通未來(lái)發(fā)展

未來(lái)智慧交通應(yīng)具有思考能力，建設(shè)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(yùn)力、交通標(biāo)準(zhǔn)、交通安全、道路舒適性等一系列問(wèn)題。

智慧交通發(fā)展要以交通信息的廣泛應(yīng)用與服務(wù)作為出發(fā)點(diǎn)，提高既有交通設(shè)施的運(yùn)行效率作為著力點(diǎn)。一方面，中國(guó)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(shè)發(fā)展提供了土壤。解決這些問(wèn)題的最好方式就是大力發(fā)展智慧交通，使當(dāng)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(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)創(chuàng)新和突破，給眾多交通類(lèi)企業(yè)提供了產(chǎn)品研發(fā)方向，借助高新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將交通軟硬件設(shè)施往智能化方向不斷推進(jìn)，使行業(yè)整體處于成長(zhǎng)期，智能交通的需求增長(zhǎng)明確且空間廣闊。再者，政府為推動(dòng)智能交通系統(tǒng)建設(shè)發(fā)揮積極的推動(dòng)作用，《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》文件的出臺(tái)就是實(shí)現(xiàn)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(chē)、路，研發(fā)“聰明的車(chē)、智能的路、強(qiáng)大的人工智能云協(xié)調(diào)”是智慧交通的必由之路。就車(chē)與路兩方面的建設(shè)提出個(gè)人觀(guān)點(diǎn)及見(jiàn)解，以助力智慧交通發(fā)展。

3.1 人工智能（AI）助力汽車(chē)智能駕駛

智能汽車(chē)是智慧交通的重要組成部分，擔(dān)負(fù)智慧交通前端信息收集、后端信息利用的職責(zé)，因此，智能汽車(chē)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(chē)智能駕駛技術(shù)可由自帶視頻攝像頭、雷達(dá)傳感器、激光測(cè)距器判斷周?chē)慕煌顩r，然后經(jīng)由一個(gè)智能系統(tǒng)處理，對(duì)汽車(chē)發(fā)出各種指令，指導(dǎo)汽車(chē)平穩(wěn)安全行駛，指令需由數(shù)據(jù)中心來(lái)實(shí)現(xiàn)。在傳統(tǒng)的“人—車(chē)—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(guān)。智能駕駛通過(guò)給汽車(chē)裝備智能軟件和多種感應(yīng)設(shè)備，如車(chē)載傳感器、雷達(dá)、定位系統(tǒng)以及攝像頭等，將智能設(shè)備所感知獲得的路況信息、汽車(chē)的行駛信息、障礙物的位置信息交由人工智能平臺(tái)處理，及時(shí)傳輸?shù)较鄳?yīng)路段的智能汽車(chē)終端，用以控制汽車(chē)轉(zhuǎn)向和速度、路線(xiàn)規(guī)劃等，最終實(shí)現(xiàn)汽車(chē)智能安全駕駛及高效率通行。智能駕駛的成功實(shí)現(xiàn)將會(huì)從根本上改變傳統(tǒng)的“人—車(chē)—路”閉環(huán)控制方式，形成“車(chē)—路”的閉環(huán)，進(jìn)而增強(qiáng)交通安全，緩解交通擁堵。

至此，人工智能可以說(shuō)是智能駕駛的中樞神經(jīng)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)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(yùn)行。智慧交通運(yùn)行必須實(shí)現(xiàn)各個(gè)智能終端的協(xié)同合作，智能終端除了能對(duì)外界進(jìn)行認(rèn)知外，還要能夠進(jìn)行學(xué)習(xí)。例如，通過(guò)深度學(xué)習(xí)使汽車(chē)可以識(shí)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(zhuǎn)換為可用的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步利用深度學(xué)習(xí)算法實(shí)現(xiàn)智能駕駛，達(dá)到快速應(yīng)對(duì)的效果。同時(shí)，將收集到基礎(chǔ)的信息上傳大數(shù)據(jù)平臺(tái)，經(jīng)人工智能平臺(tái)的數(shù)據(jù)篩選處理，以供該區(qū)域內(nèi)其他終端分享使用[7]。

3.2 軟件賦予汽車(chē)自主思考能力

汽車(chē)是智慧交通的重要組成部分，負(fù)責(zé)了一部分前端數(shù)據(jù)的收集功能，更是最終數(shù)據(jù)的使用者，所以汽車(chē)智能與否直接影響智能交通系統(tǒng)運(yùn)行。軟件定義了汽車(chē)，汽車(chē)定義了交通。人工智能系統(tǒng)是智能駕駛的調(diào)度中心，汽車(chē)各模塊是智能駕駛的感知中心，每個(gè)模塊分工協(xié)作，共同完成數(shù)據(jù)采集與外部環(huán)境感知，最終達(dá)到智能駕駛的目的。汽車(chē)各模塊均有各自軟件與傳感器支撐，軟件的編寫(xiě)質(zhì)量直接影響各模塊的感知能力與反應(yīng)能力。

3.3 感知系統(tǒng)是智能駕駛發(fā)展重點(diǎn)

智慧交通離不開(kāi)“聰明的車(chē)”，聰明的車(chē)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(lèi)傳感器實(shí)現(xiàn)。車(chē)載感知系統(tǒng)主要包括三大部分：環(huán)境感知、車(chē)身感知與網(wǎng)聯(lián)感知。其中，環(huán)境感知主要負(fù)責(zé)汽車(chē)從外界獲取信息，包括車(chē)載攝像頭及雷達(dá)。車(chē)身感知主要負(fù)責(zé)汽車(chē)對(duì)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(shí)現(xiàn)。網(wǎng)聯(lián)感知主要負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)與外界的網(wǎng)聯(lián)通信，獲得道路信息及環(huán)境信息等，包括各類(lèi)路側(cè)設(shè)備、車(chē)載終端以及V2X 云平臺(tái)等。硬件傳感器是智能駕駛汽車(chē)的眼睛，是環(huán)境感知的關(guān)鍵。采集、處理與分析環(huán)境信息和車(chē)內(nèi)信息，是實(shí)現(xiàn)智能駕駛的基礎(chǔ)和前提。

3.4 智慧公路是智慧交通的基礎(chǔ)

智慧公路是一個(gè)系統(tǒng)的概念，依靠高速網(wǎng)絡(luò)傳輸、物聯(lián)網(wǎng)、Al 等技術(shù)，由路網(wǎng)環(huán)境感知、道路信息收集、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)處理應(yīng)用、數(shù)據(jù)資源決策和利用以及服務(wù)提供等系統(tǒng)構(gòu)成的公路系統(tǒng)。通過(guò)道路信息采集、人工智能平臺(tái)分析決策，達(dá)到全面及準(zhǔn)確掌握每段路、車(chē)、結(jié)構(gòu)物的狀況，協(xié)助智能汽車(chē)實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知和運(yùn)動(dòng)行為控制，最終實(shí)現(xiàn)交通安全、高效通行，高水平服務(wù)的目的。公路基礎(chǔ)設(shè)施智能化建設(shè)是智慧交通最底層的數(shù)據(jù)來(lái)源，覆蓋面較廣，工程量大，投資金額巨大，維護(hù)成本高，是智慧交通建設(shè)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。具體到智慧公路建設(shè)，需借助云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代技術(shù)，按照需求導(dǎo)向、問(wèn)題導(dǎo)向的原則，使公路具備可知、可測(cè)、可控、可決策的能力，實(shí)現(xiàn)路網(wǎng)安全有效運(yùn)行、舒適便捷的公眾出行、科學(xué)智能的交通管理、綠色經(jīng)濟(jì)的公路運(yùn)營(yíng)。在理念上，智慧公路建設(shè)應(yīng)該回歸公路運(yùn)營(yíng)的本質(zhì)，服務(wù)于公路的使用者和管理者，圍繞安全、效率、體驗(yàn)、管理做文章，打通公路行業(yè)的痛點(diǎn)、堵點(diǎn)。根據(jù)項(xiàng)目的特點(diǎn)，結(jié)合項(xiàng)目需求，科學(xué)選擇智慧公路建設(shè)內(nèi)容，如基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、氣象監(jiān)測(cè)及預(yù)警、行車(chē)安全誘導(dǎo)、智能消冰除雪、車(chē)道級(jí)主動(dòng)管控、重點(diǎn)營(yíng)運(yùn)車(chē)輛安全管控、應(yīng)急指揮調(diào)度、伴隨式信息服務(wù)、智慧服務(wù)區(qū)、智慧照明、云控中心、車(chē)路協(xié)同等。智慧公路建設(shè)首先考慮利用相對(duì)成熟的技術(shù)，充分發(fā)揮機(jī)電設(shè)施的作用，將機(jī)電設(shè)施與智能軟件充分融合，重點(diǎn)面向可實(shí)施落地的應(yīng)用場(chǎng)景，解決諸如局部擁堵、隧道應(yīng)急救援、服務(wù)區(qū)停車(chē)等公路運(yùn)營(yíng)管理中的痛點(diǎn)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)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(yùn)行的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，也是行駛數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)來(lái)源。高精矢量地圖能為決策規(guī)劃、軌跡預(yù)測(cè)、環(huán)境感知提供重要的高層級(jí)語(yǔ)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(lái)發(fā)展需在高精度地圖的基礎(chǔ)上深層次開(kāi)發(fā)。一般的高精度地圖是指精度更高、數(shù)據(jù)維度更多的電子地圖。精度更高體現(xiàn)在絕對(duì)精度和相對(duì)精度都在厘米級(jí)別。數(shù)據(jù)維度更多體現(xiàn)在相關(guān)的道路信息以及與交通相關(guān)的周邊靜態(tài)信息。高精度地圖可以將大量的行車(chē)輔助信息存儲(chǔ)為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，包括道路數(shù)據(jù)和車(chē)道周邊的固定對(duì)象信息，此類(lèi)信息是智慧交通的必要基礎(chǔ)信息，同時(shí)高精矢量地圖需要有思考判斷能力，在高精度地圖的基礎(chǔ)上賦予聯(lián)想、解讀能力，實(shí)現(xiàn)地圖智能化的目的。

3.6 互聯(lián)互通是智慧交通的關(guān)鍵

智慧交通平臺(tái)需要實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，未來(lái)必定走向基于大數(shù)據(jù)的服務(wù)與管理。每輛行駛在公路上的汽車(chē)都是大數(shù)據(jù)平臺(tái)的一個(gè)傳感器。每輛智能汽車(chē)將收集的數(shù)據(jù)依照統(tǒng)一制定的標(biāo)準(zhǔn)整理成數(shù)據(jù)資源，并上傳云端儲(chǔ)存，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)建立互聯(lián)互通信息、數(shù)據(jù)共享交換平臺(tái)，打通“路—標(biāo)準(zhǔn)物”“路—車(chē)”“車(chē)—車(chē)”閉塞環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)最終的互聯(lián)互通。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)的應(yīng)用和普及，先進(jìn)技術(shù)在智慧交通領(lǐng)域的創(chuàng)新融合逐漸深入。同時(shí)，伴隨智慧交通的快速發(fā)展，要組織協(xié)調(diào)好不同部門(mén)的信息互聯(lián)共享，做好標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的信息系統(tǒng)建設(shè)，打破關(guān)聯(lián)職能部門(mén)間的信息壁壘，發(fā)揮智慧交通在產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)方面的驅(qū)動(dòng)作用。將來(lái)跨區(qū)域、跨部門(mén)的管理模式也是智慧交通發(fā)展的必然趨勢(shì)。

3.7 大數(shù)據(jù)安全是智慧交通的重點(diǎn)

“大數(shù)據(jù)”這一概念出現(xiàn)于近些年，沒(méi)有明確的定義或概念，本文所述“大數(shù)據(jù)”泛指智慧交通平臺(tái)運(yùn)行所需的數(shù)據(jù)集合，涵蓋道路信息、車(chē)輛信息、環(huán)境信息、交通信息等。大數(shù)據(jù)區(qū)別于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)，體現(xiàn)在數(shù)據(jù)來(lái)源廣泛、體量大、蘊(yùn)含的信息豐富，需要一種更先進(jìn)的處理模式加以數(shù)據(jù)整合。

大數(shù)據(jù)安全與否直接關(guān)系到智慧交通能否安全平穩(wěn)運(yùn)行，包括信息資源安全及錯(cuò)誤信息查找糾正。信息資源安全可從大數(shù)據(jù)信息的發(fā)布、存儲(chǔ)、收集以及使用四個(gè)方面全方位監(jiān)控，做好信息資源加密、云數(shù)據(jù)平臺(tái)安全隔離等技術(shù)措施。信息資源庫(kù)中錯(cuò)誤信息查找與糾正，需依靠人工智能與現(xiàn)場(chǎng)核查等方式及時(shí)完成。

4 結(jié)語(yǔ)

智慧交通建設(shè)是未來(lái)交通強(qiáng)國(guó)的必要保障，人工智能、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)云平臺(tái)、人—車(chē)—路信息交互系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)都是未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)。我國(guó)的智慧交通建設(shè)已初見(jiàn)成效，全國(guó)在智慧交通方面進(jìn)行了多次試點(diǎn)，在道路基礎(chǔ)設(shè)施智能化、汽車(chē)智能化、管理服務(wù)智慧化水平方面已有明顯提高，加之國(guó)家出臺(tái)相應(yīng)政策文件，為智慧交通發(fā)展保駕護(hù)航，至此智慧交通將進(jìn)入快速發(fā)展階段。高新智能技術(shù)研發(fā)迫在眉睫，只有各行各業(yè)做好技術(shù)支撐，政府部門(mén)做好資源統(tǒng)籌，才能快速有效實(shí)現(xiàn)智慧交通的宏偉藍(lán)圖。