智能交通的关键技术范文

时间:2023-12-05 18:06:22

导语:如何才能写好一篇智能交通的关键技术,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。

智能交通的关键技术

篇1

【关键词】多Agent;智能教学;关键技术

多Agent系统(Multi-Agent system,MAS)是指多个Agent通过协作完成某些任务或达到某些目标的计算系统。它的优点在于每个Agent都具有预测作用,一旦确定了其目标就会对其他Agent产生影响。为了让这种预测能够实现,就必须研究一个新的建模方法,为了实现对其他Agent能够产生影响,得让Agent间的通信方式建立起来。MAS就是由多个Agent组成的一个具有协作性、交互性、社会性、数据分布、计算过程不同步等特点的智能化的技术。

一、MAS技术

1.关于MAS的协商技术

MAS要实现协作、解决出现的各种冲突和实现协同,协商是关键的环节,其关键技术包括协商策略、协商协议和协商处理三种。

(1)首先介绍协商策略

Agent在决策和选择协商协议及需要通信消息时就要协商策略的帮助[1]。协商策略有五种,分别是拖延协商、破坏协商、协作协商、竞争协商和单方让步,可是只有协作协商和竞争协商这两种协商策略有真正存在的意义。协作策略就是每个Agent要根据自身出现的问题选择相应的协商策略,以便系统在运行时能根据不同阶段出现的问题制定相应的竞争方式。竞争策略就是协商者坚定的站在自己的立场在协商中体现出竞争的状况。选择策略的常用方法是要综合各种因素协商出相对来说公平的策略。

(2)其次从协商协议来看

研究Agent通信语言的表示、处理和语义解释等是协商协议面对的主要任务。协商通信消息包括消息内容和协商元语这两大部分,它是协商协议最直接的表达信息的工具。协议元语就是所出现的消息到底属于哪种消息的范围。消息内容是指不会再发生变化的明确下来的既定内容,如消息发送的具体时间是什么时候,消息是谁在什么情况下发送的,对发送的消息实行记录的方式等。

(3)最后从协商处理的角度来分析

系统分析和协商算法构成了协商处理,系统分析主要是对Agent的智能教学系统所呈现出来的协商和体现出的特点来进行解析和判断,以便对出现的各种问题作出正确的解释[2]。

2.关于MAS智能系统的技术

智能有广义和狭义两种,广义的包括承载信息的软件、人类和在物理世界中出现的所谓的机器人。狭义的仅指承载信息的软件。智能有性、机动性、智能性和个性化四个特点。性是智能能够自主的协调其工作的环境,具体表现是自动化调节其行为,也就是在某些因素的干预下和不用人手动操作就可以实现自身的操作行为。机动性是指智能能够在网络之间进行迁移,系统运行的任务能从一台计算机运行到另一台计算机上,在这样的状态下还能进行自己的任务和对其他人或施以援助。智能性能帮助人们对出现的语言不便进行解释,而且通过长时间的熟悉能识记下用户的兴趣爱好并为其服务。

3.多媒体的信息压缩技术

网络通信技术和多媒体信息处理技术对现代远程教育系统起着支撑的作用,因此研究出一个效果更佳更完美的远程教育系统必须要有这两者的参与。

(1)如何处理语音压缩的技术

音频压缩处理技术主要是为了让人们在有限的网络下能充分利用资源而采取的压缩技术,主要应对音乐、语音及出现的其他各种声音的传输与存储问题,在不对有用信息或对可以忽略的信息的前提下对原始数字的音频信号流进行压缩。

根据音频压缩技术的不同可分为有损压缩和无损压缩,而变换压缩、子带压缩、时域压缩和结合多种压缩技术的混合压缩是根据压缩方案的不同来分的。首先来介绍变化压缩技术,它是对出现的音频数据进行线性的互换,把获取的变化域参数传输和量化。通常情况下使用的变换有MDCT、DFT、DCT等。

(2)视频压缩技术

这种压缩技术是有理论根据的:一是由于大量的剩余数据存在在视频信号上,即使在对这些数据进行编解码后它们任然可以按照原来的方式回复;另外一点是利用了人的视觉特点,图像发生变化在还没发现的情况下用来量化信号的级别就减少了,这是为了获取数据压缩而采用的客观失真的方法来达到的。

多媒体视频信号的冗余度主要体现在统计及结构这两个方面。空间和时间上的相关性是结构这一方面的表现,比如,在通常情况下出现的画面的很多地方它的信号变换不是很快,特别是它的背景部分有的时候几乎是不变化的。因而能够看出视频信号在相邻的行之间、相邻的像素之间、相邻的时间及空间之间有很强的相关性,具体表现为时间和空间之间。由于人眼对图像的运动分辨率和对比分辨率存在着缺陷,如果处理画面时出现的失真情况很难被发现的状况下,人们任然觉得画面是完美的或没有问题的。因而在对图像质量满意的情况下,可以对反应信号准确度的要求降低,用这种方式实现对数据的压缩处理。

(3)音频压缩技术

音频压缩技术也叫数字语音压缩技术,这种压缩技术是为了让网络资源得以更加充分的利用而采取的压缩技术。它主要处理音乐和其他声音的存储与传输问题,运用数字信号处理技术确保在不会对有用的信息损坏的条件下对原始的数字音频信号流进行压缩处理,使码速率得以减低。

根据音频压缩技术的不同将音频压缩的算法分为两类,分别是无损压缩和有损压缩;根据压缩方式的不同,又可以把它分为变换压缩、子带压缩及多种压缩技术相结合在一起的混合压缩等。对于不同的压缩技术,它的算法的难度、算法的效果、音频的质量等各不相同。

二、基于MAS的智能教学系统设计

基于Web的智能教学系统存在的系统的智能性不高、系统的适应性不足以及不能因材施教等缺点,为此,在MAS的技术研发中主要对以下问题进行解决:

①对于大量的学习资料没有一个合理的分类,没法让学习者找出适合自身条件的个性化的学习内容;

②系统提供的单一的教学模式满足不了学习者更多方面的需求,学习资料的组织大部分是系统专用的,资源的共享不足;

③缺乏适应性,就是系统无法帮助学习者为其找到最适合的伙伴;

④在各个环节的互通性上存在不足,比如在学习系统、作业系统、考试系统等方面自成模块,信息的分享和交流不足。

针对这些缺点,可以利用Agent技术来进行改进,因为Agent技术是为解决动态、分布式智能应用、个性化教学等复杂问题而研发的一种新颖的先进技术。利用Agent的技术特点,不但可以让教学内容能充满趣味性和多彩性,而且能够提高教学质量。Agent的社会性可以帮助学习者增强协同关系,可以将每个学习者当作是一个Agent,学习者就可以利用Agent的协同机制建立协同学习,从而达到提高学习效果的作用;也可以利用Agent技术对学习者的信息进行管理,比如可以自动的了解学习者的学习情况,对他们的学习效果进行跟踪,以便提供给学习者新的学习策略;当然了在教学过程中也可以把教师当做一个Agent,就能够利用MAS技术的协作性和社会性达到与学生自由交流的目的[3]。基于MAS的智能教学系统的设计模型:

①对教学模式进行设计:采用“主导+主体结合”的模式。

②建立新的学生模式:为了实现个性化教学,发掘学生的潜能,达到因材施教的的目的的教学模式,在设计系统时就要建立自动过滤无用信息的Agent技术和动态的跟踪信息的Agent技术等来建立学生模型。

③建立合作学习的模型:在网络教学中教师的主要任务是对学习者的学习进行指导,为学生提供个性化的学习环境。另外要明白学生与教师是合作的关系,以完成教学任务和一起解决疑难问题[4]。

三、要实现MAS的智能系统的关键技术

1.首先是B/A/S结构的实现

基于MAS的智能教学系统要采用B/A/S的结构,也就是浏览器Browser/Agent/数据库服务器Database Server这种结构。这种模式占用很少的客户端资源,而且Database Server与用户不会直接链接,这就对源代码有了很好的保护,数据库的安全性也得到了很大的提高,与此同时保证了资源不会被任意的改动。系统将会把教学中用到的内容、学习者所需要的数据材料存储在浏览器里。这样教师利用教师Agent对数据库的教学内容进行维护与更新,学习者通过浏览器实现学生Agent与数据库的链接,用来学习教学内容。结束学习后,学生Agent将会根据学生对知识要点的熟悉情况为其自动的重建学习模式。另外,管理员利用系统管理Agent与数据服务器相连接,达到对教学过程的引导。

2.对知识的分层方法

智能教学系统中的知识包括三个方面,分别是教学策略知识、知识体系和专家知识。知识体系是所有知识的汇总,它也涵盖各知识之间互相的关系结构。它的结构模式是首先将整体细化,即把整个课程内容进行分组,分成各个单元知识点,它们之间是既独立又存在联系的关系,接着再将各个单元知识点分为一节一节的子知识点,而这些一节一节的知识点还可分为更小的子知识。因此我们可以看到它们的关系是整体与部分的关系。这样的分层方法会对学生的学习提供详实的资料,能实现因材施教的要求。

3.选择有用的研发技术

分布式组件模型即DCOM模型、公共体系模型即CORBA结构、远程技术方法的运用等技术都是研究MAS的智能教学技术需要借用的关键技术。其中分布式组件模型它是具有开放性的一个对分布式的计算衡量的标准,它的一个总的软件在不用分析程序是用怎样的方式设计的和是怎样运行的条件下,就能够为不同的程序建立通信方法,而且提供了一种可以自动完成为数不少的编程任务,例如定位和激活对象,还有对出现的一些异常情况的解决等。

四、结束语

基于MAS技术的智能教学系统是一个复杂的系统,它的实现需要多种技术的支持,在这种情况下文章对MAS智能教学系统的各种技术进行了比较详细的分析,并根据各种技术的优势提出了如何发挥这些技术的策略。要让MAS的智能教学系统得以实现,文章中还设计了基于MAS的智能教学系统的模型,在模型的指导下,研发关键的智能技术就成了最核心的环节。

参考文献

[1]贾海燕,祝晓鲁,白振兴.基于多Agent的远程教育系统研究[J].现代电子技术,2007(3).

[2]邓卫红.基于Agent的网络教学系统[D].中南大学,2010.

[3]杨红颖,王向阳,赵红.一种基于多Agent的远程教学模型框架[J].中国远程教育,2005(4).

[4]黄文明,雷领红,朱英.基于智能Agent的现代远程教育系统研究与设计[J].现代电子技术,2007(20).

篇2

关键词:无线传感器网络;智能交通系统;节点;系统模型

中图分类号:TN99 文献标识码:A 文章编号:2095-1302(2012)06-0025-03

0 引 言

智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)是在传统的交通体系的基础上发展起来的新型交通系统,它将信息、通信、控制和计算机技术以及其他现代通信技术综合应用于交通领域,并将“人—车—路—环境”有机地结合在一起。事实上,在现有的交通设施中增加一种无线传感器网络技术,将能够从根本上缓解困扰现代交通的安全、通畅、节能和环保等问题,同时还可以提高交通工作效率[1]。因此,将无线传感器网络技术应用于智能交通系统已经成为近几年来的研究热点。

智能交通系统主要包括交通信息的采集、交通信息的传输、交通控制和诱导等几个方面。无线传感器网络可以为智能交通系统的信息采集和传输提供一种有效手段,以用来监测路面与路口各个方向上的车流量、车速等信息。它主要由信息采集输入、策略控制、输出执行、各子系统间的数据传输与通信等子系统组成。信息采集子系统主要通过传感器来采集车辆和路面信息,然后由策略控制子系统根据设定的目标,并运用计算方法计算出最佳方案,同时输出控制信号给执行子系统,以引导和控制车辆的通行,从而达到预设的目标[2]。

1 国内外无线传感器网络在智能交通中的应用研究

美国的马萨诸塞大学建立的UMass DieselNet智能公交系统主要包括公交车节点以及安装在路边的Throwboxes,可用于提高网络的连通性。美国加州大学伯克利分校的ATMIS项目,哈佛大学的CitySense项目都开展了无线传感器网络在道路交通监测方面的研究。瑞典有一段公路,利用太阳能供电传感器,可以对行驶车辆做出路面结冰、事故拥堵和其他危险情况的预警。

国内对车辆传感器网络的研究也在积极开展。武汉理工大学开展了无线传感器网络在火车车厢环境中的测控应用,对车厢内的空气质量、安全隐患等进行全程检测。中科院沈阳自动化所开展了基于无线传感器网络的高速公路交通监控系统研究,并利用此项技术来弥补传统设备能见度低、路面结冰时无法对高速路段进行有效监控等,从而提出了新的图像监视系统;此外,对一些天气突变性强的地区,该技术也能极大地降低汽车追尾等交通事故的发生。

无线传感器网络在智能交通中还可以用于交通信息、电子收费、车速测定、停车管理、综合信息服务平台、智能公交与轨道交通、交通诱导系统和综合信息平台等技术领域。

2 无线传感器网络在智能交通中的应用关键技术

2.1 节点技术

在无线传感器网络交通监控系统中,节点技术是最常见也是使用最多的一种技术,通常采用的普通节点、汇聚节点、网关节点等三类传感器节点的功能是[3]:

普通节点主要承担数据采集,并将感知的数据信息传递给近邻的节点;汇聚节点用于收集普通节点感知的信息,然后进行初步数据处理,并将处理结果传送到网关节点,汇聚节点之间可以互相通信;网关节点用于收集汇聚节点信息并通过3G网络将信息传送回控制中心,节点间不具备通信功能,也就是说,网关节点主要承担无线和有线信号转换,实现 Internet网络的接入功能。

根据各类节点功能上的不同,可对节点进行分层部署。首先,由普通节点将感知信息以单跳或多跳路由协议的方式把信息传送到距离其最近的汇聚节点,然后由汇聚节点采用相同的方式将信息传送给网关节点[4]。

2.2 地磁传感技术[5]

目前在道路上的绝大多数车辆都由大量的铁制成,这些钢铁比周围的空气更具有磁渗透性。地磁传感器可以分辨出地球磁场六千分之一的变化,而当车辆通过时,对地磁的影响可能达到地磁强度的几分之一,因此,可以利用地磁传感器来检测车辆的存在,并且其具有极高的灵敏度。地磁传感器就是通过探测车辆通过时对地球磁场产生的扰动来探测车辆的,传感器模块可以依据测量过往车辆对地磁场的干扰情况来检测车辆。此外,也可以根据不同车辆对地磁产生的扰动的不同来识别车辆类型。国外在这方面的应用已经非常广泛。

3 基于移动agent的道路交通网的算法系统模型

在图1所示的无线传感器网络中,底层是由数个车辆传感器装置的移动agent实体组成的(移动agent在交通网络中看作一个节点),底层可以从其他的agent上接收信息再传递信息到另外的移动agent。通过相互交换,它们可以获取城市交通网络中的不同信息,并通过对所得数据进行分析和处理得出结论,再传递给司机一些指示,从而指导司机在驾驶中选取正确的方向。车辆上的移动agent实体可以容易地进入和离开网络,所以,不需要额外的操作就能很容易地扩大网络的覆盖范围,提高整个网络的灵活性[6,7]。

4 交通信息的采集

信息采集主要是通过传感器来在道路上实时检测交通量、车速、车流密度和车道占有率等交通参数。在无线传感器网络结构中,安装在道路两旁的汇聚节点组成一个多跳的Mesh基础网络构架,终端节点与汇聚节点组成星型网络并进行通信,将最终数据汇聚到网关节点上。网关节点可集成安装在交叉路口的交通信号控制器内,通过信号控制器的专有网络将所采集到的数据发送到交管中心进行进一步处理。道路上的车辆安装传感器节点将动态地加入传感器网络在交通信息采集中,汇聚节点可安装在路边立柱、横杠等交通设施上[8]。终端节点可采用非接触式地磁传感器来定时收集和感知区域内车辆的速度和车辆间距等信息[9,10]。当车辆进入传感器的监控范围后,终端节点可通过磁力传感器来采集车辆的行驶速度等信息,并将信息传送给下一个定时醒来的节点。当下一个节点感应到该车辆时,结合车辆在两个传感器节点间的行驶时间估计,就可估算出车辆的平均速度。多个终端节点将各自采集并初步处理后的信息通过汇聚节点汇聚到网关节点,进行数据融合,获得道路车流量与车辆行驶速度等信息,从而为路通信号控制提供精确的输入信息。此外,通过给终端节点安装温湿度、光照度、气体检测等多种传感器,还可以进行路面状况、能见度、车辆尾气污染等检测。例如:在交叉路口由于视线被阻碍,容易发生车辆碰撞事故,而利用无线传感器网络采集交通信息,就可以设计车辆防碰撞机制,因而具有很大的现实意义。

5 测距与定位

在智能公交网系统中,公交车辆在无线传感器网络中的定位是一项复杂而重要的技术。公交车辆的位置是基于无线传感器网络的智能公交监控网的重要交通参数,它决定着该系统运行的好坏。采用基于测距的算法或不基于测距的算法,可对位于无线传感器网络中的公交车辆进行定位。

目前的定位技术主要有硬件技术与软件算法。硬件技术即是通过各种技术准确测出或者估算出两个节点之间的距离,这一技术是准确得到位置信息的基础。软件算法是在现有的各种测距技术的基础上,根据各种测距技术的特点,设计不同的算法来将已测出的距离信息计算成具置信息[11]。其中基于测距算法的测距方式分为基于到达角度的测距方式、基于到达时间的测距方式、基于接收信号强度的测距方式、基于到达时间差的测距方式和对称双边双路测距等。不基于测距的定位方式分为质心定位算法、DV-Hop定位算法和APIT定位算法等[3,12]。

目前,对于无线传感器网络本身的研究热点主要集中在3个关键技术上,即网络通信协议、网络管理技术和网络支撑技术[13]。其中节点定位问题属于网络支撑技术层的一项关键技术。

6 结 语

本文结合无线传感器网络在智能交通系统中的典型应用,阐述了无线传感器网络在智能交通中的关键技术。随着技术发展的日益成熟,无线传感器网络技术在智能交通系统中还将应用于更多的场合,例如电子收费、交通安全与自动驾驶、停车管理、交通诱导系统等,这将会更进一步推动智能交通系统的发展。

参 考 文 献

[1] 张振东.智能交通系统概述及国内外发展状况[J].科学之友,2010(6):97.

[2] 李硕,李文锋,陈维克.无线传感器网络在智能交通系统中的应用研究[J].机械与电子,2010(4):14-16.

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[8] 唐宏,谢静,鲁玉芳.无线传感器原理及应用[M].北京:人民邮电出版社,2010.

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篇3

生活在大都市的人对道路交通的状况都深有体会,用一个字来形容就是:堵,尤其是当你有急事的时候,堵得你坐立不安,堵得你心急如焚。城市居民的生活秩序和生活质量已经在一定程度上因为堵车而受到了影响,尽管路越修越宽,像北京从三环扩到四环,从四环拓到五环,现在又开始向六环发展,但堵车的情况并未见有太多的改观。那究竟是什么原因造成堵车情况如此严重呢?

道路交通因何而堵?

不同城市的道路交通拥堵情况具有不同的特点,但总体来看以下几个方面是共同的原因。

(1)汽车交通发展失控,道路建设难以适应车辆超常增长的需求。这个问题对于很多城市来说都存在,道路扩充的速度远远赶不上汽车的增长速度,尤其是在市区,道路扩充的余地是很有限的,车路之间的矛盾日趋尖锐,道路超负荷运转。例如在天津市,由于道路、停车场等交通设施受土地和空间资源配置的制约,道路与交通管理设施建设滞后于车辆和交通流量的发展,城市车均道路面积呈明显的下降趋势,根据统计数据,天津市市内机动车行驶速度1996年平均为26.96公里/小时,比1989年下降了35%,高峰时段,市中心干道路段的机动车平均时速仅为10公里/小时。

(2)停车难的静态问题直接影响交通拥堵的动态问题。这是许多大城市普遍存在的问题,停车场的建设远远满足不了车辆发展的需要,路边乱停乱放现象严重,既影响了交通也影响市容。随着城市车辆保有量的迅速增长、外来车辆的大量增加、公共停车设施的严重滞后,以及停车设施多头分散管理、相互脱钩、缺乏联系与协调,使目前车辆停放愈加困难,尤其是城市中心商务区的停车难问题日益突出,成为亟待解决的社会问题。例如青岛市路内(包括路边和路上)停车位占公共停车泊位的比例约为73%左右,且公交车公共停车泊位万人拥有率很低。

(3)政府用于市政基建的资金有限。这一点在很多城市(例如广州市和青岛市等)都有体现,由于政府用于市政基建投资资金的限制,加上法规、管理措施不配套等各方面的原因,制约了主城路外公共设施的开发建设速度。北京的这一问题还不是很明显,但也存在城市交通投资主体单一的问题,如果一直这样下去就会难以适应当前和未来发展的需要。

(4)对公共交通的重视不够和投资不足。要解决城市的交通拥堵问题,大力发展公共交通才是出路,北京、上海、广州等特大城市尤其如此。目前国内的公交系统信息化应用还比较落后,很多公交公司的车辆调度仍然依靠人工进行,不仅效率低,而且很容易造成车站的拥堵。目前智能公交调度系统在国内基本处于空白阶段,也是方案商可以重点发展的领域。以广州为例,与广州市的经济发展程度和GDP相比,广州市在公共交通建设上的投入却很有限,公共交通投入低于广州市财政收入的增长速度,市财政逐年增长,对公共交通的补贴却逐年减少,同时广州对公交专用车道的认识也需要进一步提高,2010年亚运会的召开将使广州公共交通面临比较大的压力。

除此之外,其他原因如道路功能的战略规划失当、城市道路资源利用率低下、城市中心区土地开发强度与其交通环境最大允许容量的矛盾日益突出、出租车空驶率仍然比较高等问题,也增加了无效交通量,导致拥堵产生或严重化。

中国智能交通

既然道路的扩充有限度,而机动车又在不断地高速增长,车路的供求矛盾如此尖锐,什么办法能使道路交通的拥堵情况得到改观呢?这时候很多人想到了智能交通。

智能交通要解决的问题其实就是两个字――秩序。既然汽车数量在不断增加,道路快速扩充又不现实,那么解决车辆行驶的秩序问题就显得尤为重要。所谓智能交通系统(Intelligent Transport System,简称为ITS),是一种集信息技术(IT)、人工智能(AI)、电子控制、地理信息(GIS)、全球定位(GPS)、影像、计算机处理、有线/无线通信等多种技术在一起的交通运输管理系统,能对各种运输方式进行现代化、科学化的智能管理。

在一些发达国家,例如日本、欧美国家,一些技术在智能交通领域的应用已经比较成熟,智能交通的应用成效也日益显著,中国政府从上世纪90年代后期也开始重视职能交通领域技术的发展。2000年初,科技部会同国家计委、经贸委、公安部、铁道部、交通部等几十个部、委、局联合建立了发展ITS的政府协调领导机构――全国智能运输系统协调领导小组及办公室,并成立了ITS专家咨询委员会,交通部、建设部和公安部已先后成立了智能运输系统工程研究中心。中国在全国智能运输系统协调小组及办公室的直接指导下,通过产、学、研相结合的方式开展研发和推广应用。全国智能运输系统协调领导小组及办公室负责组织研究制定中国智能运输系统发展的总体战略、技术政策和技术标准,以及相关的扶持政策,积极支持有关部委、地方、企业及科研单位,根据行业、地区特点开展ITS关键技术研究与应用示范,促进产业化。

“十五”期间,中国政府非常重视ITS的共性和关键技术的研究,并在“十五”科技攻关重大专项中安排了“智能交通系统关键技术开发和示范工程”项目。在共性基础研究和关键技术研究中,国家安排了10个项目对全社会进行招标,项目实际投入经费总额超过15.89亿元人民币,其中,中央划拨经费5000万元人民币。同时,“十五”期间,在“智能交通系统关键技术开发和示范工程”重大专项中,北京、上海、广州、深圳、中山、重庆、天津、青岛、济南、杭州十个城市成为智能交通系统应用试点示范城市,为了配合奥运会的筹备,同时还在国家项目的基础上又在10个城市安排了11个项目开展了更加广泛的工作。

智能交通的作用领域及范围

智能交通所涉及的领域,以及这些领域对缓解交通拥堵能起到的作用,主要有以下方面。

(1)智能交通信号控制系统。这是智能交通的重要组成部分,可以对交通信号实行智能化控制,根据车流量的大小来决定红绿灯时间的长短,也可以在一定程度上缓解交通拥堵情况。目前,北京的智能交通信号控制系统在284个路口、17条道路、114处信号灯已实现。未来五年内,北京市还计划将90%的信号灯纳入智能交通控制系统,到那时十字路口的车辆等待时间会相对缩短。

(2)交通流信息采集处理/分析、系统。这一系统的作用,和行进中的车辆进行道路选择有着直接的关系,也因此直接关联到交通疏导能力。就中国各城市而言,北京在这方面做得比较好,上海、广州、宁波、大连等其他几个城市在该领域也有所尝试。北京市的实时动态交通流信息采集、处理/分析、系统示范工程已经完成,系统按照使用对象的不同可分为对内显示子系统和对外子系统,对内显示子系统的用户为交通管理者,系统信息作为管理和决策依据;对外子系统的用户为出行者,系统将有关的交通信息通过交通广播电台和电视台以及显示大屏等形式,供出行者参考。

(3)公交智能调度系统。在这一领域,青岛市走在了前列。青岛的公交智能调度平台经过多年的建设已经相对比较完善,已经开始为青岛的道路畅通做出了贡献。北京这几年在这方面也加强了投入,已经建立起来的系统包括客运枢纽站运营调度管理与乘客信息服务系统、公共电汽车区域运营组织与调度系统、南中轴路大容量快速公交智能调度系统和公交车救援调度系统等子系统。例如北京的公共电汽车区域运营组织与调度系统,通过对区域内公交车进行统一组织和调度,提高公交线路的调配和服务能力,实现区域人员集中管理、车辆集中停放、计划统一编制、调度统一指挥,人力、运力资源在更大范围内的动态优化配置,降低公交运营成本,提高调度应变能力和乘客服务水平。并且,作为示范工程的11条线路也已于2005年完成。这些系统可以使公共交通实现合理调度,合理运营,为乘客出行提供了很大的方便。

(4)停车诱导系统。这也是国内主要城市近几年大力投入的一部分。北京的停车诱导系统目前在西单商业街建成,未来在金融街、中关村等地区也将建设停车诱导系统;广州市的一些繁华商业中心地区也建起了交通诱导系统。随着车辆的增加,停车的静态问题会直接影响到交通的动态问题,停车诱导系统可以对出行者的停车事先进行提示,减少车辆在道路上无效停留的时间。

(5)出租车智能指挥调度系统。在这一领域,广州市做得比较好,交通指挥中心的总平台已经与多个大型出租汽车公司的平台整合起来,可以实现全市范围的统一调度、统一指挥,提高运行效率,减少出租车的空驶率等。

(6)综合信息平台。综合信息平台可以说是几大系统中最重要的部分,就是将上述系统统一起来,建成一个大的平台进行综合管理,然后将采集来的交通方面的信息向政府、企业、公众公布,目前,诸多城市,例如北京、广州、青岛等,都在建设这个平台。无论是交通的管理者还是出行者,如果对实时的道路交通信息都能做到心中有数,那出行的效率就会大大提高。例如北京的交通综合信息平台,已经成为北京市智能交通系统的支撑层,是连接其他应用系统的枢纽,负责全市综合交通运输系统信息的存贮、处理和,是北京市智能交通系统的核心建设内容。该平台将于2007年之前完成一期工程建设,可以实现向政府交通管理部门提供决策支持,向社会公众提供多方式、全方位的交通信息服务,为2008年奥运会的成功举办创造条件。

其他,货运调度系统、物流信息系统等也会影响城市交通。在智能交通系统的建设中,上述系统的应用对缓解交通拥堵可以起到相当的作用,相信随着应用的逐渐成熟,智能交通系统所发挥的效能将会越来越大。

市场规模可观但挖掘不够

智能交通是一个市场前景看好的市场,中国的智能交通市场已经进入了成长期,对于在智能交通中扮演最重要角色的IT 系统集成来说,这属于名副其实的朝阳产业。计世资讯的研究结果显示,2006年中国智能交通的投资额将会达到91.94亿元人民币,比2005年增长23%(见图)。

图 2005-2006年中国智能交通建设投资规模

智能交通市场增长的动力,首先来自国家和政府对ITS建设的重视程度越来越高;其次,2008年奥运会在中国的举办,也将带动北京及相关城市ITS的发展;第三,城市道路和交通问题的日益严重,企业和个人对出行效率更加关注,使ITS的发展迫在眉睫;此外,信息技术的迅速发展,也将带动智能交通的发展。

智能交通尽管市场前景光明,但是目前来看,对商机的挖掘远远不足。究其原因是多方面的,除了产业链不成熟、基础技术薄弱、产品产业化水平低、软件投入过少等原因外,最重要的原因是,在系统设计阶段没有充分考虑到城市交通的实际需求,例如作为智能交通重要服务领域之一的VMS(可变信息情报板)系统在北京、上海、宁波、大连等很多城市都已投入使用,但是实际效果却大不相同。

从技术角度而言,不同城市的VMS系统采用的信息技术都基本相同,排除各城市交通状况等客观因素影响,应用水平的巨大差异,最主要的因素在于系统设计时,是否认真考虑了城市的实际交通需求,并从这种需求出发合理设计VMS系统所需具备的功能。一些城市在功能需求定位上的误差,直接导致了系统最终的实施效果差强人意。

智能交通的核心问题是解决交通的规划、调度、监控和服务。作为一门新兴的应用科学,智能交通研究和使用的重点都应该集中于交通需求的本身,从实际出发,找到问题,分析问题,从而确定解决问题的方法和手段。智能交通系统是否能发挥应有的作用,取决于其系统规划和设计的内涵。国内有大量的智能交通项目,购买了大量的先进设备,上马了大量的先进系统,可是实施后发现对改善交通毫无用处,甚至根本就无法投入使用。究其根本,就在于没有遵循智能交通的客观规律,没有从交通需求实际出发,盲目投入,导致资源的极大浪费。

道路信息采集和系统最具发展前景

既然道路信息采集和系统是智能交通的一个重点应用领域,同时也被当做是智能交通中最具成长性的领域,那么,道路信息采集和系统的市场前景为什么如此被看好呢?以下是我们分析的几个主要原因。

(1)国家和政府的高度重视给信息采集和系统的发展带来了良好的政策环境。

交通部表示,“十一五”期间我国将建设国家公路基础设施信息采集网络等五大系统。这“五大系统”包括:

a. 建设国家公路基础设施信息采集网络;

b. 建设交通信息和共享网络;

c. 建设由我国自行或合作开发运营的位置信息服务系统;

d. 进一步开发和应用高速公路监控管理系统;

e. 在国家高速公路网、国家干线公路网上逐步建立交通监控、交通信号、交通诱导等手段先进的交通管理系统。

从“十一五”的重点规划,就可以看出交通信息采集和共享已被提到了相当的高度。

此外,公众出行交通信息服务系统作为交通部2006年的三项信息化建设示范工程之一,也在2006年初正式启动。“公众出行交通信息服务系统”是依托公路信息资源整合系统和客运站场管理信息系统的信息资源,通过互联网、呼叫中心、手机、PDA等移动终端、交通广播、路侧广播、图文电视、车载终端、可变情报板、警示标志、车载滚动显示屏,以及分布在公共场所内的大屏幕、触摸屏等显示装置,为出行者提供较为完善的出行信息服务。

(2)用户需求是信息采集和系统成长的主要驱动力。

无论是个人用户还是企业用户,对道路信息采集和的需求都越来越明显。目前主要城市的私家车数量越来越多,交通拥堵情况严重,用户对于出行效率越来越看重,对道路交通信息的依赖程度越来越高。

与个人用户需求相比,针对单位的信息应用模式会先成熟起来。目前针对单位的信息应用模式应该更快一些发展,单位的采购比较集中,同时消防局、救护车、警车等特殊行业对时间和效率要求非常高,在特殊情况下成本考虑退居次位,对道路交通信息的需求也很大。

(3)目前各种基础数据资源已经具备,这使得信息采集和的应用普及成为可能。

目前各种道路基础数据资源已经具备,有待整合利用。不少城市的基础数据都已可迅速收集,但对资源进行整合分析和综合利用的能力还相当缺乏。一些城市在信息采集和方面甚至已经走在了前列,如北京、上海、宁波等。从全国范围来看,北京的道路交通信息采集系统还是比较领先的,目前在北京的环路,如二、三、四环都已经实现了数据采集的无缝覆盖,大概每隔800~1000米就有一个数据采集点,数据采集方式主要是采用微波、超声波和视频探头;在一些主要路口,还设置了感应线圈。

从2006年3月开始,北京市民在出门前就可以在网络上查询目的地的路况信息,以及实时的交通状况;同时,还可以加装车载的引导系统,通过GPS可以接收到最新的路况信息,根据自己的需要选择最佳路线。

2006年4月6日,北京市第一个面向公众出行服务的综合交通信息服务网站――“北京公众出行网”(省略、省略)正式开通,该网站作为北京市公众出行信息服务示范工程的一部分,可以为公众提供动态交通信息、交通基础设施信息、客运信息、交通黄页、出行常识等5类信息服务。系统的建成为广大公众提供了全面、综合的交通信息服务,对提高北京市公众出行交通信息服务的水平具有很好的示范作用。

(4)未来智能交通需要重点解决的问题就是信息的采集和。

ITS中心主任王笑京表示:“未来智能交通需要重点解决的就是信息采集和的问题。”相比较而言,中国现在的信息采集系统已经较为全面,而信息系统还没有跟上,这也是现在智能交通建设最需要解决的问题。王笑京还认为,“目前存在的主要问题就是缺乏信息的有效利用,各种手段有利有弊。”

道路交通信息采集和的主要问题是信息没有有效利用、缺少提供手段、数量和实效都有限。国内的手段基本以免费的方式为主,例如网站、路边电子显示屏、电视、广播等,发达国家基本上也采取类似的方式,每种方法都各有利弊。目前,车载终端被看做是最好的信息手段,但是由于成本过高,每个车载终端要上万元钱,且车载终端是属于消费者消费行为,让消费者买单不太现实。

除了北京之外,其他城市在道路信息采集和方面也做了许多尝试。

广州出租车实现车载装置诱导功能,既是信息发出者,又是信息受益者。广州智能交通系统(ITS)公用信息平台目前已经完成一期工程,只要车辆安装了该系统车载终端,就能与智能交通系统联网,从而实现车辆行驶状态分析、道路拥堵实时状态分析、线路优选、行车诱导等功能。广州目前已有1万辆“卫星的士”安装了这种可以用于定位、通信、刷卡消费的车载终端系统,系统内的信息每隔数十秒会不断更新。

其他城市也有各自的新尝试。2006年一种新型的交通流量信息牌在杭州街头出现,智能交通信息流量牌能准确为行人导航,在红绿灯变换时可及时提醒行人是否绕道走;宁波的城市实时交通信息与动态导航系统采取最新的探测车技术;2006年初全国第一个道路交通信息车载实时系统在大连市正式开通,大连市的车辆只要安装了车载导航仪,就可在行驶中随时知道道路交通是否拥堵;上海手机发短信可查线路变动,上海市民只需用手机发送短信,便可查询到上海公交线路变动,因为18000辆公交车将在2007年之前全部安装GPS定位仪,而一个囊括上海公交、出租、轨道交通、长途客运等交通出行方式的智能交通信息平台已在建设中,其中的城市交通信息监控中心有望于今年底完成建设并试运营。

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同时,战略明确将实现跨区域、大规模的智能交通集成应用和协同运行,提供便利的出行服务和高效的物流服务,在交通运输信息服务、运营管理和电子支付领域实现产业突破,争取2020年相关产值超过千亿元。作为国内第一部通过政府文件形式出台的智能交通发展战略,这无疑将给智能交通在社会、经济双重价值的全面提升注入强劲的推动力。

道路产业合理化

城市道路资源的不可扩展以及车辆越来越多的现状,已经严重制约了城市交通的发展,如果遇到了灾害天气更是雪上加霜。因此,交通信息服务不可避免地成为智能交通领域的研究热点,同时也成为智能交通实现产业化的重点方向。

交通运输部公路科学研究院总工程师、国家智能交通系统工程技术研究中心主任王笑京表示,仔细观察目前交通领域的大动作不难发现,修建高速公路、民航机场等基础设施实际上让为了满足大多数人的出行便利要求,这是形成道路产业化的基本条件,同时也印证了战略的主旨。

交通运输部科技司信息化管理处处长邹力曾在第三届智能运输大会表示,产业化突破的重点将在信息服务、交通电子支付等方面。信息服务包括交通的运营管理、海量数据的手机存储处理、交通管理软件的开发和系统集成等方面;交通电子支付则包括不停车收费、公交一卡通、停车场的收费以及交通信息服务的支付等方面。据调查,目前国内从事智能交通行业的企业有2000家左右,政策将直接驱动市场对视频、安防、监控、收费等设备的需求,预计到2020年国内智能交通领域的投入将达1820亿元。而来自中国交通技术网的统计称,2011年,中国城市智能交通千万级项目数量达195项,比上年增长129%;千万级项目市场规模合计57.9亿元,比上年增长180%。

在开放信息资源、明确投资力度的促动下,智能交通产业化进程将显著加快。据交通运输部交通信息中心负责人透露,该中心开发推广的营运车辆联网联控综合监督服务系统采用GPS卫星定位技术,目前已有150.9万辆“两客一危”车辆入网,覆盖31个省区市,下一步还将向出租车推广,发展态势非常好。这还仅仅是针对营运车辆的信息服务,如果推广到整个市场,规模之大可想而知。

王笑京坦承,尽管智能交通在产业化的发展过程中依然存在问题,但不能忽视的一点是,目前在智能交通领域中,尤其在管理角度,中国有不少典型的成绩是得到国际承认的。例如城市交通不可能单纯依靠信息技术去解决拥堵问题。王笑京举例,北京很多路口机动车交通量超过了路口通行能力,额定绿灯时间内排队车辆不能全部通过时,拥堵就会成为必然而不是偶然。在物理设施能力限制下,通过计算机系统控制的信号灯就必然满足不了车辆通行顺畅的要求。但是技术还是能够在提高出行可靠性和安全水平上做出不小的贡献。

王笑京介绍,目前智能交通应用相对成熟的是在高速公路电子不停车收费和车载导航方面,在其他方面,由于缺乏成熟的商业模式,目前大多数还在试用阶段。为此,战略提出智能交通要在公路电子收费、交通信息服务、交通运行监管、集装箱运输、公交车辆、营运车辆及船舶动态监管等领域,实现规模应用和产业化,到2020年总产值规模超过1000亿元。要达到这一目标,需开放一部分地理信息资源与企业开展合作,鼓励社会力量参与内容加工和增值服务,形成可持续的商业模式,增强多层次服务供给能力;同时,要加快研究建立技术、应用和资本共同引领的智能交通产业发展模式。这将掀起企业参与智能交通的热情。

找准技术落脚点

智能交通是一个基于现代信息技术面向交通运输的服务系统。其突出特点是以信息的采集、处理、、交换、分析、利用为主线,为交通参与者提供多样性的服务。简单来说就是利用高科技使传统的交通模式变得更加智能化、更加安全、节能、高效率。作为一种先进的集成化交通管理与服务系统,在该系统中,车载智能系统可为驾驶者提供交通信息、安全告警和上网交互服务,理想的愿景是控制车辆在道路上自动行驶;而道路则靠自身的数据采集和智化控制将交通流量调整至最佳状态,借助于这个系统,管理人员对道路、车辆的行踪将掌握得一清二楚。

“无线通信技术使得车辆可以和车辆‘交谈’,车辆可以和路侧系统‘交谈’,路网的安全和服务水平将达到另一个高度。”日前,交通运输部公路科学研究院牵头负责的国家重大科技专项课题“面向公路智能交通系统的无线物联网总体技术研究”正式启动,作为项目的负责人王笑京表示,该项目将以公路交通领域应用需求为基础,结合宽带无线通信技术和发展,确立我国公路无线物联网发展的总体思路,完成公路无线物联网应用相关框架设计,提出公路无线物联网关键技术攻关方向,为我国新一代智能交通的发展奠定基础。

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从智能交通的发展阶段来看,目前全国智能交通的发展还处于起步探索阶段,与真正意义上的“智慧交通”还有很大的差距。从全国范围来看,广东、江苏、浙江等东部沿海地区的智能交通发展较迅速,政府推动和企业运作相结合,充分调动交通运输企业应用智能化的技术设备及管理系统来实现运输服务智能化的积极性和主动性。然而,以陕西省为代表的西部地区,交通运输的智能化水平相对较低,由于发展理念、经济基础、技术条件等原因,交通运输企业在推广应用智能化技术设备时面临很多阻力,主要存在以下问题。

1.智能交通规划和推进机制相对缺失由于我国属于发展中国家,经济实力落后于其他发达国家,智能交通在我国起步较晚,尤其部分落后地区对智能交通的定位不清晰,认为智能交通就是所谓的交通信息化,对智能交通缺乏系统的战略和思路,没有建立起政府引导与企业运作相结合的推进机制,缺少标准规范,企业推进智能化缺乏政策支持。

2.智能化设施建设滞后、资金投入不足我国的交通运输发展基础薄弱,交通运输行业总体务水平还有待改进和提升,现有的交通运输服务信息系统、GPS监控系统等智能化设施相对于规模庞大的交通运输基础线网及运营车辆明显不足,关键技术的研发和智能化应用依然滞后,而且智能交通的资金投入远远不足。

3.智能交通相关业务协同与信息共享程度低交通运输行业包括公路、铁路、民航、水运等多个子行业,国家层面虽然已将铁路、民航纳入交通运输部实行统一“大部门”管理,但各地的现行管理体制仍是各种运输方式独立运行、分散管理,缺乏统筹协调,应用系统间没有实现互联互通,信息资源的开发、利用、共享的有效性没有得到及时、充分的发挥;缺乏服务全行业的综合信息平台,数据资源难以互通共享,业务协同难度较大。

4.智能交通相关的科技人才比较匮乏智能交通需要通信、控制等高新技术支撑,需要研发关键技术和应用系统,需要既熟悉计算机、系统工程等技术,又了解交通运输行业的全方位高素质的专业人才。目前,交通运输系统的人员结构有待改进,从事宏观战略管理和具体业务经营的专业性人才较多;但既懂得交通运输专业,又精通信息控制、车路协同等智能技术,且善于企业管理的复合型人才比较缺乏,难以支撑企业智能交通的推进实施。

二、推进智能化需要关注的领域和任务

纵观交通运输的各个领域和各类交通运输企业,需要在如下几方面重点推进智能化。

1.城市公共交通管理城市公共交通是与老百姓接触最为密切、最为广泛的交通运输服务领域,要想使老百姓的公共出行更加便捷,公交、出租、轨道交通等城市公共交通运输企业必须加快应用信息化、自动化和智能化的技术手段来改进和提升服务。一是通过建立公交电子站牌和公交信息服务系统,实时滚动和播报公交线路、站点布局、到站时间间隔、车辆运行状态和换乘等信息,为乘客提供智能化公交出行引导。二是通过推广应用“智能一卡通”,实现城市公交、出租汽车、城市轨道交通和公共自行车等城市交通出行方式间的互通、共享和刷卡支付。三是通过建立城市公共交通监控指挥调度中心,实现对公交车辆、出租车和轨道交通的智能化指挥调度。

2.公众出行信息服务交通运输是公益性的服务行业,主要是为广大乘客、普通百姓、经营个体和驾驶员等提供服务,如何为乘客提供更加准确、实时的交通出行信息,则成为企业要研究探索的主要工作。一是高速公路经营企业联合移动通信、交警、气象等部门,利用移动通信网络、交通广播等为驾驶员和出行者提供实时路况信息和交通事故、施工等阻断信息。二是高速公路经营企业联合交通传媒、旅游、移动通信等部门,利用移动网络和智能手机为出行者提供公路沿线旅游景点、餐饮娱乐等信息,同时提供公路沿线收费站、加油站、服务区、枢纽立交、出省通道等有关信息的查询服务。三是道路运输企业联合民航、铁路、城市公共交通和高速公路经营企业,利用智能手机和移动网络实时查询、订制公交线路、出租汽车客运、长途班线客运、机场航班、铁路运行和高速公路收费等信息。四是货运物流企业及客运企业联合公路部门,通过应用智能软件为出行者提供交通出行线路的辅助选择、交通换乘和路径诱导;同时利用移动网络和智能手机登陆客运和物流信息平台,动态查询客运物流信息。

3.客货运输运营监督旅客和货物运输是交通运输行业的核心业务,客货运输站场和枢纽是运输服务交易的关键节点和服务场所。客货运输和站场经营企业必须高度重视,通过安装GPS和北斗卫星导航等先进的智能化设备实现对营运车辆和船舶的实时定位跟踪和调度指挥,增强客货运输服务的安全性和可靠性。一是运输企业通过为车辆、船舶安装自动报警及视频监控设备,实现突发异常情况下的自动报警,并同时向救援中心及有关部门发出求救信息。二是港站枢纽经营企业通过应用智能化管理软件实现站内车流的高效组织和调度;通过开发联网售票系统实现旅客跨区域、跨车站购票,推广网上购票、电子客票,方便旅客购票,并逐步推广使用智能手机刷卡进站乘车;探索应用红外探测、射频识别等智能化安检技术和设备实现旅客进站自动快速安检、车辆和乘客身份识别统计。三是货运企业可应用RFID和GIS等先进的智能化技术,实现货物运输途中的动态跟踪和运输服务查询;通过建立出租汽车电召服务中心,实现智能化的调度指挥和预约服务。

三、推进智能化管理和服务的对策建议

1.紧跟行业发展形势,研究国家相关政策在当前国家提倡通过科技引领、创新驱动来带动经济发展的新形势下,企业除了要加强内部管理以应对市场需求外,搜寻行业发展信息、了解国家政策方针和形势也至关重要。因此,各交通运输企业要尽快转变传统的以提供基础服务为主的发展理念,在交通运输的智能化方面多研究、多探索,尤其对于从事城市公交、地铁等公益性行业的企业,应加快推进智能管理,不断提升企业的持续发展能力。

2.提升装备技术水平,拓展智能化服务智能交通服务需要依托大量的技术和设备,交通运输企业作为智能交通技术推广和应用的重要载体,应当在联网售票、电子支付、运输服务、车辆组织及运营调度方面拓展一些服务项目,尽快投入智能化的车辆和设备,加快推广应用,让广大人民群众和出行者尽可能地享受到智能化带来的便捷和舒适。

3.强化企业员工培训,引进智能化人才智能交通涉及到大量的专业技术,需要懂技术、精业务的专业人才作支撑。因此,企业要联合大专院校和科研机构,开展产学研合作,同时建立企业内部研究或技术支持部门,不断培养建立企业的智能化人才队伍。

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关键词:智能交通系统;体系构架;实施设计

1 引言

随着道路拥挤的剧增,日益膨胀的道路交通越来越需要一种智能化的控制。智能交通技术是一项综合运用检测、通信、计算机、控制等现代高新技术,提高交通基础设施和运输装备的利用效率、减少交通公害的新兴技术。为了缓解经济发展带来的交通运输方面的压力,各国都加大了对智能交通系统的研究和建设的力度。

智能交通系统(Intelligent Transportation System)的概念是从70年代开始发展起来的,它是指将RFID技术、传感器技术、通信与网络等技术应用于交通运输系统,对交通信息进行加工处理,运用运筹学、人工智能和自动控制技术对交通运输进行控制和信息服务,促进车、路、人之间的互动和协同运作,最终使交通运输服务和管理智能化、安全化和高效化。

智能交通系统的主要功能体现在以下:顺畅功能:提高交通网络的通行能力,增加交通的机动性,提高运营效率;调控交通需求;安全功能:提高交通的安全水平,降低事故的可能性,防止灾后危险扩大化;环境功能:减轻堵塞,降低汽车运输对环境的影响。

2 智能交通系统的发展现状

目前,交通拥挤造成了巨大的时间浪费和经济损失,为了缓解经济发展带来的交通运输压力,世界各国都加大了对智能交通系统的研究和建设的力度。

2.1 国外发展现状

美国、日本等发达国家竞相投入大量资金和人力,进行道路交通运输智能化的研究试验。目前,美、日等发达国家在推动智能交通系统研发和试点应用的同时,从拓展产业经济视角,不断促进智能交通系统产业形成,注重国际层面竞争,大规模应用研发成果。如美国,参与智能交通系统研发公司达600多家,其中半数以上为美国大型公司,包括航空和国防工业公司。日本在四省一厅联合推动智能交通系统研发活动后,一直在加速智能交通系统实际应用进程,积极推动如车辆信息通信系统 (VICS)、电子收费系统(ETC)等应用。

2.2 国内发展现状

我国交通运输基础设施短缺,各级交通部门充分发挥“后起国”优势,通过技术引进和自主创新,一些先进技术逐渐在中国部分大城市交通部门得到应用。2000年,国家交通部、建设部、公安部联合全国各大科研院所和多家高校制定了符合我国国情的《国家智能交通系统体系框架》规定我国智能交通系统发展主要集中在不停车收费、出行者信息服务、城市交通管理、公共交通系统、智能公路系统等9个方面。此外,国家“十五”科技攻关重大专项“智能交通系统关键技术开发和示范工程”确定了包括杭州、深圳、上海、北京、广州等在内的国内10个示范城市。

3 城市市智能交通建设的方案设计

3.1 智能交通系统方案需求分析

根据城市社会经济、交通运输领域的发展现状,其智能交通系统建设目标与经济发展相适应,与环境发展相协调,以提高人流与物流的移动效率。从基础信息采集、信息融合以及信息三个方面来说,具体包括:

⑴建成覆盖全市的多方式交通信息采集系统。在全城范围覆盖内,采用地埋式线圈、红外线探测、雷达探测等定点,微波、视频检测,浮动车采集技术以及今后基于移动终端的动态采集技术进行信息采集。只有强大的信息采集系统,才能进一步实现公用信息平台的建立和完善,实现信息处理的功能,将大量的基础数据提炼成有用的信息,并最终提升到知识层面和应用层面,满足智能交通系统各个层面的需求。

⑵完善城市交通信息共享平台,准确的融合所有信息。利用多媒体电子的空间基础信息,逐步完善城市智能交通公用信息平台,它是与外部环境之间进行信息交换的重要通道;是信息汇集的中心和信息交换的枢纽,对各子系统起到支撑作用。各个信息系统的完整性确保了信息传播交换的顺畅,对提升城市交通运行效率和服务水平具有举足轻重的作用。

⑶建成多层次、多手段的交通信息体系,实现全市范围内交通信息诱导服务,提高出行效率。

3.2 智能交通系统体系构架

智能交通系统体系框架吸收了国外发达国家和地区智能交通系统体系框架的经验和成果,并结合中国交通特点,道路交通实际状况,确定了适合中国发展的智能交通系统体系框架,如图4.1所示,该框架中将整个智能交通系统按照信息的流动和存在形式分为三层:信息基础设施、公用信息平台和应用服务。体系框架中的主体是信息基础设施、公用信息平台、交通仿真和应用服务。其资金、体制、人力和技术等保障措施也是框架不可缺少的部分。

3.3 智能交通系统功能分解

智能交通系统所包含的的功能很多,主要的功能发挥先进的导航系统作用、自动收费、协助安全驾驶、交通管理优化、道路管理效率化、协助公交车辆运营、商用车效率化、协助行人、协助紧急运营等,如图4.2所示。

不同国家和地区道路交通现状不同,对于智能交通系统 功能的具体选择和运用上也有所不同,2004年1月,我国智能交通系统体系框架的修订工作在国家智能交通系统工程技术研究中心的组织下开始进行,主要涉及到用户服务、逻辑框架、物理框架及应用系统。

3.4 智能交通系统实施设计

智能交通系统是一个复杂的巨系统,内容庞大、结构复杂、技术含量高,需要多个领域、多个部门的长期合作,其研发、建设、管理均需充足的资金支持。因此,在实施过程中,必须制定一个总体策略,分阶段实施。具体表现为以下几个方面:

⑴根据交通发展现状,确定智能交通系统 的技术研究重点、应用建设重点、产品开发和产业化以及标准化方面。

⑵综合运用现有数字化公用平台,建立起能够支持智能交通发展的技术支撑体系;确定各相关部门工作内容,并进行全市范围内的普及应用;在已有的交通设施产品的基础上,开发出具有完全自主知识产权的各类交通信息采集、检测设备,车载装置、手持移动终端等,并实现批量化生产,逐步形成交通信息服务产业。

⑶继续加强对智能交通系统的建设与发展,使郑州市智能交通进入大规模服务应用期,不断扩展新的系统和功能来满足公众对智能交通系统的需求。

4 结束语

由于智能交通系统的发展日新月异,作用领域的范畴需要不断的更新。对于针对推动城市智能交通系统建设的发展所提出的一系列的设计方案应进行长期坚持不懈的探索。随着整个城市的建设,国家经济的不断发展,建设重点都会发生变化。因此,要想一次规划,终身受用是不现实的,也是不可能实现的,要全面考虑各种影响因素的综合模式还需进一步研究

另外,智能交通系统建设方案的规划相对来说还比较片面,在具体实施的过程中有一定的难度,虽然已有相应的很多城市建设可以借鉴,具体应用时难以确定。因此,还需进一步展开理论和实验研究。

[参考文献]

[1]冯晓,陈思龙.改善城市道路机动车排放污染的智能交通手段[J].交通运输工程学报,2002(2).

[2]陈荣波.智能交通系统理论的研究与实现[D].长春市:吉林大学,2004.

[3]张可,齐彤岩,刘冬梅,等.中国智能交通系统(智能交通系统)体系框架研究进展[J].交通运输系统工程与信息,2005,5(5).

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关键词:智能交通;城市拥堵;发展方向;方法措施

中图分类号: U491.1+2 文献标识码: A 文章编号:

一、智能交通的定义及受关注程度

什么是智能交通

智能交通系统(Intelligent Transportation System,简称ITS)是未来交通系统的发展方向,它是将先进的信息技术、数据通讯传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的,实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。ITS可以有效地利用现有交通设施、减少环境污染和交通负荷、提高运输效率、保证交通安全,因而,日益受到各国的重视。

2为什么智能交通如此受关注

智能交通可以有效缓解城市交通拥堵。随着我国经济发展和老百姓生活水平的日益提高,人们对出行时周围的环境要求也是越来越高,经济发展了,不少老百姓也开上了小汽车,汽车就相当普遍的进入了千家万户,随即“堵车”日渐成为普遍现象,给我的生活工作带来诸多不便之处。智能交通技术可以有效地提高并且利用现有交通资源使用效率,降低能耗,同时提高交通便捷水平和安全性。当然,只有智能交通建立在城市现有交通服务设施及基础设施之上,才能有效发挥出它的作用。

以大型活动的交通智能管理为例,“十一五”期间,我国举办了奥运会、世博会和亚运会等大型活动,北京、上海、广州都围绕大型国际活动的交通管理和服务,开发和集成应用了各种为交通管理和出行服务的智能化技术,建成了大规模的智能交通管理系统和交通信息服务系统。例如,奥运会期间北京市的公安交通管理系统已经处于国际领先水平,获得了2009年国家科技进步奖。智能交通系统在这些大型活动中都起到了重大的作用,保证了活动期间的交通通畅,也为未来城市交通的发展和出行服务的升级提供了支撑。

同时,以交通信息服务为重点的智能交通也已逐步走进百姓的日常生活中,让人们在日常的出行中更加便捷、安全。基于数字地图和GPS的静态车载导航已走入千家万户,基于动态交通信息的动态车载导航也在北京、上海和广州等城市取得了初步应用,今后人们出行可以有针对性地选择时间和方式,减少交通出行的时间。

此外,其他形式的交通信息服务也都在积极探索和应用,例如交通运输部建立了服务于全国的公路信息服务和公路气象服务体系,北京、上海建立了基于路侧可变信息板的动态交通引导系统,广州市建立了集成各种交通信息源的、具备多种媒体服务方式的综合交通信息服务平台。这些都为缓解交通拥堵带来了新的希望。

二、智能交通系统在城市中的作用

目前智能交通可以堪称为世界交通运输发展的热点与前沿,它依托于现有的交通运载工具及基础设施,通过对现代信息、通信、控制等技术的集成应用,把构建安全、高效、便捷、绿色的交通运输体系作为目标,充分为公众出行和货物运输多样化服务,是现代交通运输业的重要标志。

随着经济的发展,城市人口不断增加、汽车的数量持续猛增,现有路网通行能力已无法满足日益增长的交通需求,导致交通拥挤现象日趋严重,摆在世界各国眼前的问题也就产生了,交通事故、能源消耗、交通污染等问题所造成的损失成为面临和必须解决的。智能交通系统(ITS,Intelligent Transportation System)变革了传统交通系统,提升交通系统的信息化、智能化、网络化和集成化,从而保障人、车、路与环境之间的相互融合,进而提高交通系统的使用效率、机动性、安全性、可达性、经济性,降低能耗并且保护了生态环境。解决这些问题,智能化的交通系统被国际上认为是根本途径,越来越受到国内外政府、专家、学者等的重视和广泛应用。

智能交通系统在城市中的作用主要体现为3方面:

(1)为城市安全及交通管理服务。比如交通监控、电子警察、卡口、交通信号控制、智能公共交通等。

(2)为广大出行者服务,比如采集和诱导交通信息,智能公共交通、停车诱导等。

(3)有效缓解城市交通敏感地区的拥堵问题。

(4)为规划、管理等提供决策支持,如交通数据采集、综合交通信息平台等。

三、智能交通缓解城市拥堵问题的方法措施

1.要不断发展城市智能公共交通技术。从世界范围来看,解决城市拥堵的重要手段就是加强公共交通发展,我们要把建设“公交都市”作为发展目标,以公交引导城市土地开发和布局发展。在城市规划建设中尽量要求实施公交投资优先、公交专道建设、公交财政补贴、合理限制小汽车、发展快速公交系统(BRT)等一系列有效措施。同时,进一步研究及推广公交运营智能化调度与安全保障技术、城市轨道交通运营应急保障技术、城市公共交通多源客流数据采集、融合分析以及线网优化的关键技术、IC卡数据分析技术等智能公共交通技术,推动公共交通的智能发展。

2.要着重落实城市综合枢纽信息化。随着城市交通多元化的发展,客运枢纽环节在交通中的作用更加重要。因此,要为综合客运枢纽运营管理提供技术支撑,建立以综合客运枢纽为依托的枢纽智能化管理与服务系统,为广大群众在使用不同交通方式时在枢纽的换乘和购票方面提供便利服务,包括枢纽运行信息采集、智能化换乘组织调度、换乘信息服务系统等。

3.要加大对城市路网控制引导与出行服务系统及城市交通拥堵自动收费技术的研究。随着国民生活水平质量的提高,机动车的数辆也日益增多,人们合理出行要通过行政和市场双重手段来引导。要研究城市交通拥堵自动收费技术,分析评价该项技术在现实应用中的可操作性,用此方法有效控制交通流量。加强城市道路交通区域间的协调控制技术、快速路交通控制等的研究,可以通过对旅行时间预测以及出行相关信息的来引导城市居民出行和泊车,以此缓解交通拥堵问题。

四、智能交通的发展方向

目前,智能交通主要应用于我国三大领域:

1、公路交通信息化,包括高速公路建设、省级国道公路建设

公路交通领域项目中主要集中满足在公路收费领域,其中又以软件为主。公路收费项目分为两部分,计重收费系统和联网收费软件。联网不停车收费(IETC)将会成为未来高速公路收费的主要形式。

2、城市道路交通管理服务信息化

如何兼容和整合城市道路交通管理服务信息化是当前主要问题,因此,综合性的信息平台应用也就成为这一领域的热点。除了城市交通综合信息平台,也存在一些纵向的比较有前景的应用系统。

3、城市公交信息化

当前我国的公交系统信息化应用依旧落后,智能公交的调度系统在国内来说基本处于空白阶段,但这也是方案商可以重点发展的领域。然而在地域分布上,国内一些城市特别是南方沿海地区很重视智能交通的发展。

从国家未来的发展规划上来看,会加大力度发展城市智能交通系统建设方面。首先将在50个左右的大城市推广交通信息服务平台建设,提供交通信息查询、交通诱导等服务;在200个以上的城市发展城市智能控制信号系统,形成智能化的交通指挥系统;在100以上的大城市推进大城市公共交通区域调度和相应的系统的建设,加大电子化票务的建设与应用。随着城市交通问题的日益发展,城市交通综合信息平台、全球定位与车载导航系统、城市公共交通车辆以及出租车的车辆指挥与调度系统、城市综合应急系统都将迎来较大的发展机遇。

总而言之,未来城市智能交通系统的发展将表现为综合化、多部门驱动型的发展模式。由于将来城市智能交通体系的发展会越来越多的涉及到相关的市民、公安交通管理、交通部门车辆管理、通信、城市建设等相关部门工作,这也注定了未来城市智能交通的发展过程趋势必然将是一个涉及以交通与公安为主的多部门驱动的发展过程。

五、结束语

智能交通管理,既关系到城市整体规划建设,也直接关系到每一个人的正常生活,我们有理由相信,伴随着智能交通的进一步发展,人们的出行将更加便捷、更加愉悦,智能交通将让城市的生活更加美好。

参考文献:

《关于进一步推进缓解首都交通拥堵工作意见》

《中国智能交通》

《电讯技术》2012.04期

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【关键词】物联网 车联网 关键技术 发展应用

随着汽车技术的发展,带动着汽车产业朝向智能化以及信息化方向发展。信息技术与通信技术的应用,使得车联网的应用水平得到了极大的提升,实现了车车互联、人车互联、路车互联,极大程度上提高了车辆运行的效率,同时也优化了交通体系,对促进智能交通的发展,提高汽车产业的智能化和出行的生活质量,起到了积极的作用。

1 车联网概念

车联网是基于物联网的电子标签,利用无线射频技术与通信技术等,构建信息网络平台,进而进行车辆信息提取、分析与利用,基于不同需求,对车辆运行状态实施动态监管,为驾乘人员提供综合服务。基于智能交通技术角度来看,车联网主要是集成了各类技术,并且被应用于交通管理系统内,形成综合交通运输智能化管理系统。

2 车联网关键技术

2.1 RFID技术

RFID技术也就是无线射频识别技术,属于通信技术,也被称作是电子标签。车联网系统中应用此技术,能够利用无线电讯号,实现特定目标的识别,获取相关数据,将其放置在车辆设备中,能够实现车辆各类信息获取,为车联网系统提供相关数据。举例而言,当车辆故障后,车联网系统能够利用RFID,结合运用GPS技术,来获取车辆位置信息,实现车辆定位,进而提供综合服务。

2.2 传感器技术

车联网是基于传感器网络构建的,包括道路传感器网络以及车辆传感器网络。其中车辆传感器网络指的是:安装在车辆内的各种传感器,它和车辆其它单元共同构成的车身网络,能够为车联网提供车辆自身的相关信息。如:高清摄像头用于图像和道路标志识别,雷达用于距离和方位的测侦等。而道路传感器指的是:铺设在道路上的和交通标志上的等各种传感器,可以和车辆的处理器进行信息互通,共同构成的网络,为车联网提供道路和交通信息。

2.3 车载终端操作系统技术

车联网终端操作系统作为车联网的主要构成部分,终端设备是直接媒介与节点。目前车辆使用较多的车载终端系统是基于ARM Cortex-A系列多核处理器,以LINUX和安卓开放为操作系统的SOC系统,具有 3D图形,HD视频,多媒体等处理能力;支持在线语音,在线导航、在线管理、在线控制,远程升级等在线应用服务。终端显示趋势大屏高清分辨率为主,支持3G/4G移动数据传输和语音通讯,同时与车身CAN网络互连,采集车身相关信息,系统应用以及服务功能相对较多。

2.4 云计算技术

利用通信传输技术与GNSS定位技术等,实现车辆信息数据搜集,完成数据采集后,则需要进行数据计算,此时利用的是云计算技术。该技术的应用,能够准确的反馈数据信息,确保数据的实时性。同时车联网系统的数据服务,其主要是基于通信网络,基于云计算特征来获取的。除此之外利用海量数据,通过数据计算分析与处理,能够判断车辆运行状态信息,进而车辆故障自动检测与诊断,并且提出有效的处理方案。

3 车联网关键技术的应用

3.1 应用于车辆安全

车联网系统的应用,极大程度上弥补了车载终端应用的不足,提高了定位导航与信息查询等功能效率。车联网系统应用于车辆安全方面,基于车联网关键技术,来构建车辆安全辅助系统,主要分为两种形式,即主动模式与被动模式。车辆被动安全模式指的是当车辆发生安全事故时或者事故发生后,系统控制下采取的相关安全措施,比如安全囊。车辆主动安全模式指的是安全辅助系统以及防碰撞系统等,最为常见的是车辆电子防盗系统,

3.2 电子车牌的应用

电子车牌是车联网关键技术的最新应用,以往车辆管理工作中常遇见套牌问题,给车辆管理工作造成了极大的难度,而车联网关键技术中RFID技术的应用,将车辆牌制作成电子标签,将车辆加密信息存储在电子标签内,利用无线射频识别技术,进行电子标签识别,以此获得车辆信息,进行信息核实与判断,能够防止车辆套牌,极大程度上提高了车辆监控的效率。除此之外利用GPS技术,还能够实现车辆定位,对车内人员以及车辆进行跟踪,或者应急报警,各种技术的应用,使得车辆管理效率得到了极大的提升,同时也降低了管理工作的难度与强度。

3.3 应用于车辆调度

基于车联网,道路交通管理部门能够获得各区域道路上的车辆信息,获得车辆流量情况,进而实现车辆调度,能够有效的避免道路拥堵问题的发生。运用车联网进行车辆流量调度,主要是利用大数据与云计算技术、GPS技术等,综合运用各种技术,进而实现车辆信息获取,利用电子地图能够将车辆运行轨迹情况,清晰的显现出来,进而实现测绘车辆调度管理。

3.4 应用于车辆收费系统

车联网关键技术的发展,使得车联网的应用更加的广泛,应用在车辆收费系统中,其应用优势较为明显。在停车场出入口设置RFID设备,利用无线射频识别技术,来读取电子标签信息,再将信息输送给计算机服务器。若为专用停车场,利用此技术,借助计算机软件,通过对比识别到的信息,当信息符合,则车辆能够正常进出,若信息不符,则系统会发送禁止通行指令,同时能够记录车辆信息,便于后期信息调用。在公共停车场,利用车联网,能够记录车辆信息,通过计算车辆停留信息,进而计算车辆停留费用,具有极大的便利性。

4 结束语

车联网关键技术主要包括传感器技术、RFID技术、GPS技术等,利用各类技术,使得车联网功能不断拓展,并且被广泛的应用于各领域中,发挥着积极的作用,极大程度上提高了车辆管理的效率与质量。

参考文献

[1]马静.车联网的关键技术及其应用研究[J].江苏科技信息,2016(24):50-52.

[2]任开明,李纪舟,刘玲艳,宋文颖.车联网通信技术发展现状及趋势研究[J].通信技术,2015(05):507-513.

[3]秦怀斌,李道亮,郭理.农业物联网的发展及关键技术应用进展[J].农机化研究,2014(04):246-248+252.

篇9

【关键词】模糊控制 实时模糊控制系统 交叉路口 交通灯

在城市交通系统运行过程中,因为车辆走行的不确定性,给交叉路口的交通管制系统带来了很大的随机性和模糊性问题,很难建立一个数据模型对实际的交通状况进行描述和模拟。在这种情况下模糊控制理论、现代渗井网络等智能技术的应用成为交叉路通灯运行效率提升的主要方式,因此对交叉路通灯实时模糊控制系统的研究具有鲜明的现实意义。

1 模糊子集及论域

模糊控制系统是现代智能交通系统的核心,从设计角度看智能交通系统的模糊控制器由模糊化接口、知识库、模糊推理、清晰化模块等四个部分组成。在智能交通系统的实际运行中,典型的较差路口会有东南西北四个方向组成,而每一个方向又分别有右转、直行和左转三股车流。根据这一实际情况智能交通管控系统应该在直行和左转道上设置两个监视器,其中一个设置在停车线位置,主要的监测对象是直行和左转车辆的离开数量,一个设置在直行和左转来车道适当位置,对两个车道的来车数量进行监测,设X为当前区域绿灯方向车辆等待长度,X1为当前区域红灯方向车辆长度与绿灯方向车辆长度之差,T为绿灯延时。

在智能控制系统的实际应用中,模糊控制系统的运行机制如下,以车辆队伍长度X和车辆队伍之差X1作为控制数据的输入,以实际上绿灯的延时为输出,以此原则为基准制定一个模糊控制规则表,作为智能交通控制系统的运行规则。具体如下:

(1)X的模糊子集为7个:VL(很长)、L(长)、LL(较长)、M(中等)、LS(较短)、S(短)VS(很短)。

(2)X1的模糊子集为7个:PB(正大)、PM(正中)、PS(正小)、O(零)、NS(负小)、NM(负中)、NB(负大)

(3)T的模糊子集为7个:VR(很多) R(多) LR(较多) M(适中) LF(较少) F(少) VF(很少)

2 模糊变量赋值

在模糊变量的集合和规则确定以后,应该对模糊语言的变量进行线性函数的确定,即要对模糊变量进行赋值,确定模糊控制系统运行过程中各个具体元素对语言变量的归属度,根据模糊控制系统的运行机制可以确定模糊变量的输入和输出数据为X、X1、T的变量值。

3 模糊控制规则表及控制的实现

对智能交通控制系统的各项变量进行明确以后,应该根据控制系统应用的实际情况和交通管理部门希望达到的交通管理标准,对模糊控制系统进行规则设置。对系统两个主要输入元素的变化结合形式进行推算,并对不同的变化结合代表的不同交通管理形式进行印证分析,进而结合交通管理部门的交通管理规则和要求,按照隶属度最大的原则对系统运行数据进行模糊判决。具体控制规则表如表1所示。

通过一一对应的控制规则表,现代智能交通控制系统就能够实现对交叉路通状况的实时监控,同时输入信息进入到系统与控制规则表进行对比,执行机构就能够对输出信息――绿灯延时时间进行调整,确保智能交通系统对交通环境的实时适应性,对交叉路通灯进行实时调整,以最大限度的优化道路资源和交通系统的使用效率,保证城市交通的安全、畅通。

4 结论与分析

交叉路口一直是城市交通拥堵的重灾区,交叉路通灯交通疏导效率的提升一直是城市交通问题解决的重要突破口,因为城市车辆流动的不确定性,借助传统的数据模型对交叉路通灯实行管理存在严重的现实问题,所以借助模糊控制技术实现交叉路通等的智能化控制是当前交通等控制领域的主要发展方向,本文从模糊子集及论域、模糊变量赋值、模糊控制规则表及控制的实现三个方面对这一系统进行了简要分析,认为基于模糊控制技术形成的交叉路通等智能控制系统,能够对交叉路口车辆拥堵的实时情况进行监测,并以绿灯方向车辆等待长度和红灯方向车辆长度与绿灯方向车辆长度之差作为输入数据,按照模糊控制规则表控制绿灯的延时时间,能够很好的提高交叉路通灯疏导效率。

参考文献

[1]易俊华.城市道路交叉路通信号模糊控制系统设计与实现[D].中南大学,2010.

[2]易俊华,朱红求,阳春华.交叉路通灯实时模糊控制系统设计与实现[J].工业控制计算机,2011,01:47-48.

[3]文孟飞.城市智能交通系统交通流协同优化与诱导关键技术研究[D].中南大学,2013.

[4]王炜.城市道路交通模糊智能监控系统的设计与研究[D].武汉理工大学,2008.

[5]王晓薇.基于GA的交通信号自适应模糊控制研究及仿真软件开发[D].浙江大学,2004.

作者简介

乔路(1988-),男,满族,辽宁省阜新市人。辽宁石油化工大学硕士研究生。研究方向为控制系统性能评估。

篇10

清华大学汽车工程系主任教授发表《智能网联汽车现状及发展战略建议》主题演讲,他从国内外的发展现状以及国际可以借鉴的经验,对我国智能网联汽车发展提出了七项建议。

以下为演讲内容和相关问答,《汽车商业评论》记者张硕根据现场录音整理,有删节。

汽车发展到今天已经有一系列高新技术出现,也出现了一些变革性的技术,比如智能化、电动化、网联化。互联网产业的进入,极大地促进了汽车领域相关技术的发展,但是毕竟我们提到的汽车电动化、智能化、网联化都是属于跨界的产物,所以从不同的背景、不同的领域,我们的理解和实践还是不一样的。

大家对此还是应该有一定的共识,在这个基础上才能更有利地推进汽车技术的发展。

互联网+对汽车行业的影响

互联网+已经被提到国家的战略高度,到底互联网+对汽车行业的影响是什么?现在进入互联网领域要从全生态角度考虑,在汽车行业领域应该是从产品、制造、销售、使用,到未来对社会、对交通系统的影响。

现在看来,影响销售的有电商,多种多样的智能服务影响了汽车的使用,我们现在经常提到的工业4.0、中国制造2025都在影响传统的汽车生产制造,对产品的最大影响是产品架构发生变革,云端机器人、智能汽车概念的再一次被炒热。

在这样的情况下,智能网联化情况下汽车产品是什么样的是值得大家思考的,如果没有好的产品,后面的智能服务就没有了用武之地。乔布斯是做了一个智能化的硬件,而不是做了很多APP。未来的汽车产品一定是传统汽车企业和互联网公司合作的产物,优势互补,这既是挑战也是机遇。

那么如何应用不同类型的互联网技术?

实际上互联网有两个应用,在汽车领域我们应该考虑的不仅是消费互联网,同时要把产业互联网技术结合起来才有价值,才能谈智能汽车、车联网、智能交通系统。

智能网联汽车定义及体系架构

基于这些我们谈谈智能网联汽车,能够部分或者完全替代人驾驶的汽车,在传统汽车技术上增加了雷达、摄像头、V2X通信、精确定位等形成传感系统,作为汽车的眼睛和耳朵感知外界;增加了更多的控制器作为汽车的大脑进行决策;电子稳定系统、自动变速器、电动助力转向等替代人的手脚来完成执行功能。这样使未来汽车更安全、更清洁、更智慧。

现在关于智能汽车的说法有很多,我认为可以从四个维度来理解。

第一个维度是两个阶段:初级阶段(驾驶辅助系统ADAS、各类自动驾驶系统)、终极(完全无人驾驶)。智能汽车一定是分阶段实现的,互联网公司宣称直接跳入终极阶段的路径是不切实际的。眼下能够马上做出产品的是驾驶辅助系统、各类自动驾驶系统,这两类系统对应的标准不同,实际上有共性的挑战和难点。

第二个维度是两个领域:军用(谷歌等IT公司方案)、民用(国外各大汽车公司主流方案),两者从外观和路线上有差别。大家都知道谷歌的无人驾驶车很多技术来源于军用领域,其车顶上的64线激光雷达装置以前要十来万美元,现在也要七万美元左右。各大车企主要是在车身布上传感器,以毫米波雷达和双目摄像头对周围环境进行实时监控,并对道路上的交通信号、行人和车辆进行识别并作出反应。

基于军用领域的智能汽车使用环境常常没有道路,复杂程度更高,如果成本能够下降,也可以用于民用。

第三个维度是两大功能:安全(首要)、舒适。汽车作为移动工具,首先一定是解决最基本的安全节能环保,在这个基础上再考虑舒适,或者是两者不可缺少的,缺一都不能成为汽车。

第四个维度是两类方式:自主式(仅靠车载传感器)、网联式(需要通信技术,与车联网集成),两者都需要像人一眼具有环境感知和决策控制能力。自主式智能汽车是基于车载装置,感知系统和控制系统都装在车身上;网联式智能汽车是基于通信互联完成听和看的功能,依靠云端大数据进行分析决策,也就是移动互联情况下的智能车。

现在提出智能网联汽车的概念,实际上是融合了自主式和网联式两类方式,也体现了技术发展的趋势。智能网联汽车的定义是:搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置,并融合现代通信与网络技术、使车辆具备复杂环境感知、智能化决策与控制功能,能综合实现安全、节能、舒适行驶的新一代汽车。

车联网的概念及内涵

以前把车联网等同于telematics是不准确的。车联网实际上是车内网、车际网、车载移动互联网“三网”融合的网。车内网是指通过应用成熟的总线技术建立一个标准化的整车网络;车际网是指基于DSRC技术和IEEE802.11系列无线局域网协议的动态网络;车载移动互联网是指车载终端通过3G/4G/5G等通信技术与互联网进行无线连接。

车联网不仅提供交通管理、智能通讯、定位、后市场等信息服务,还能提供诸如智能安全预警、智能安全控制等服务,提高行驶安全。此外,通过动力系统优化、经济驾驶建议等可以促进节能减排。

我们用三个维度来描述车联网,三个“三”:三网融合、三个技术(智能终端、通信网络、信息平台)、三大功能(信息服务、结构变革、智能制造)。

车联网与智能交通系统、智能汽车等的相互关系如下图所示。我们如果以车联网为对象,它包括汽车电商及后服务、智能制造,实际还包括智能交通领域的协同式智能交通管理与信息服务,以及智能汽车和ADAS辅助系统相关的协同式智能车辆控制。

在这样的定义下,智能网联汽车产业链不仅包括互联网IT企业、整车企业,还需要先进传感器厂商、汽车电子供应商等相关行业共同协作。

国内外智能网联汽车发展现状

各国的车企和IT巨头都在研发智能网联车,也都是有国家意志的主导。

《美国智能交通战略规划2015-2019》明确将智能网联车和自动化作为两大主要发展目标;成立交通变革研究中心进行智能网联汽车大规模示范测试;美国交通部强势主导智能网联汽车发展,预计2020年推出V2V强制法规,通用汽车预计2017年开始前装V2V设备。

像欧洲从一个政府组织角度对这样的技术发展制定了明确的技术路线,从现有的ADAS也好,技术支持也好,到完全无人驾驶也好,要突破一系列的问题,除了技术还有法律等等。

日本也是很早就开始智能交通系统的研究,从车、路、物等多方面进行全面规划。

在中国,“中国制造2025”也制定了重点领域明确的技术路线图,发展目标是:

2020年,初步形成以企业为主体、市场为导向、政产学研用紧密结合、跨产业协同发展的智能网联汽车自主创新体系。先进驾驶辅助系统(ADAS)自主份额达50%,网联式驾驶辅助系统装配率达到10%,DA、PA整车自主份额超过40%;

2025年,基本建成自主的智能网联汽车产业链与智慧交通体系。ADAS自主份额达60%,网联式驾驶辅助系统装配率达到30%,DA、PA、HA整车自主份额达50%以上;

提出车辆相关的智慧交通解决方案,普通道路的交通效率提高80%,交通事故数减少80%,交通事故死亡人数减少90%,汽车二氧化碳排放大约减少20%。

国内各家车企比如上汽、北汽、长安都制定了各自的智能汽车发展规划和发展路径,智能化技术都在实践过程中。我们清华实验室也有了十余年的成果积淀,与国内外汽车相关组织都有深度的技术合作,安全驾驶类应用和服务管理类应用实现了产业化应用。车道偏离预警与前撞预警系统2012年起在商用车市场前装量产,2015年起开始在乘用车市场前装量产 。

我国智能网联汽车的战略建议

发展智能网联汽车实际上从国家发展的战略到解决交通设施的问题,到解决能源环境等难题,到未来城市智能交通体系建设,都发挥关键作用,有巨大的意义。在这样的发展下,我们认为国家在发展的时候,要有明确的指导思想和目标,我们的建议是:

首先,凝聚共识,确立智能网联汽车国家发展战略。虽然这是跨界技术,但对于是什么、做什么、如何做应该有共识,产业发展战略和技术发展战略并重。

第二,确定适合中国实际的正确的技术发展路线,按不同的阶段实施不同的技术方案。包括技术体系架构、技术标准和规范,特别是关键技术突破,应该把互联网思维与工匠文化结合起来才能真正有所创新。

第三,实施智能网联汽车国家产业战略创新项目,可以借鉴日本去年实施的“自动驾驶汽车研发”的国家战略创新项目,技术非常清晰,哪些是竞争领域,哪些是大家需要协同合作的。

第四,推动汽车产业与交通、电子信息产业的融合。打破汽车行业、信息通讯行业、交通行业之间存在的行业壁垒,在车载智能设备开发、专用通信系统开发、车路协同应用系统开发等方面形成合力,通过国家支持、企业支撑、合作分享等方式,协力促进汽车智能化与网联化关键技术突破。

第五,建设智能网联汽车基础数据交互平台。目前网联汽车并未实现真正“互联”,各类企业级平台以及政府监管平台数据互不联通。基础数据交互平台通过标准的数据交互方式,与各企业级平台以及行业管理平台实现互联互通,实现大数据共享,提供基础数据服务,有利于优化资源配置,并提高行业监管效率。

我国智能网联汽车发展中,极有可能在以下方面产生自主特色,形成核心竞争力与发展突破口:

(1)考虑北斗系统的智能车载终端,协同国家北斗发展战略,结合北斗地基增强系统的建设,推广基于北斗高精度定位的智能车载终端;

(2)LTE-V/5G等具有自主特色的通信系统,我国在LTE领域已经占据了技术与标准高地,LTE-V/5G有可能成为我国自主的车联网通信系统,有利于带动我国通信与汽车产业的协同发展;

(3)智能网联汽车基础数据交互平台(基础信息平台)依托国家体制优势建设基础数据交互平台,有利于实现真正意义上的大数据共享,并可提高行业监管效率和协同控制水平。