新型智慧城市如何實(shí)現(xiàn)交通智慧

石菲

在智慧城市建設(shè)中，智能交通可謂是與市民生活息息相關(guān)的一大領(lǐng)域。隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)地不斷發(fā)展，智能交通領(lǐng)域一直在快速發(fā)展。未來，在交通領(lǐng)域，智慧城市會(huì)呈現(xiàn)哪些智慧場(chǎng)景？自動(dòng)駕駛究竟離人們的生活還有多遠(yuǎn)？又有哪些技術(shù)會(huì)成為智慧交通的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力？

本刊記者采訪到IEEE高級(jí)會(huì)員，香港科技大學(xué)智能駕駛中心主任、機(jī)器人與自主系統(tǒng)領(lǐng)域主任劉明，IEEE高級(jí)會(huì)員，河海大學(xué)教授、物聯(lián)網(wǎng)工程研究所所長(zhǎng)韓光潔，IEEE高級(jí)會(huì)員、北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院副院長(zhǎng)李 東教授，三位專家就自動(dòng)駕駛和智能交通的未來發(fā)展方向分別進(jìn)行了闡述，為我們展現(xiàn)出智慧交通領(lǐng)域的嶄新畫卷。

智能網(wǎng)聯(lián)車先行區(qū)開始試點(diǎn)

2021年4月10日，北京市政府正式批復(fù)《北京市智能網(wǎng)聯(lián)汽車政策先行區(qū)總體實(shí)施方案》，同意依托高級(jí)別自動(dòng)駕駛示范區(qū)設(shè)立北京市智能網(wǎng)聯(lián)汽車政策先行區(qū)。

政策先行區(qū)實(shí)施范圍包括亦莊新城225平方公里規(guī)劃范圍及大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)，涵蓋城市道路、快速路、高速路等多場(chǎng)景，6條高速、快速路將逐步開放自動(dòng)駕駛測(cè)試。同時(shí)，政策先行區(qū)也將逐步嘗試安全員撤出自動(dòng)駕駛車輛。

政策先行區(qū)獲批一個(gè)月內(nèi)，已為多家企業(yè)的112輛車發(fā)放先行區(qū)道路測(cè)試通知書，在乘用車早晚高峰與夜間道路測(cè)試等方面實(shí)現(xiàn)突破。為了給車輛測(cè)試提供更大的便利性，在頒發(fā)牌照的同時(shí)，政策先行區(qū)還即將出臺(tái)更有利于企業(yè)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)場(chǎng)景應(yīng)用的政策。

比如在北京京臺(tái)高速五環(huán)至六環(huán)段雙向10公里，完成智能化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，研究出臺(tái)《高速公路與快速路測(cè)試管理實(shí)施細(xì)則》來支持全國(guó)首個(gè)以車路協(xié)同理念的高級(jí)別自動(dòng)駕駛高速公路的示范運(yùn)行。以及研究出臺(tái)《無人化測(cè)試管理實(shí)施細(xì)則》來鼓勵(lì)新的商業(yè)模式探索。

自動(dòng)駕駛描繪新畫卷

自動(dòng)駕駛是一種基于深度學(xué)習(xí)的智能駕駛技術(shù)，通過對(duì)自然語音識(shí)別、圖像識(shí)別和自動(dòng)駕駛算法進(jìn)行模型訓(xùn)練后，對(duì)自動(dòng)駕駛進(jìn)行測(cè)試和修正。盡管自動(dòng)駕駛技術(shù)還不十分成熟，不能代替人工駕駛。但自動(dòng)駕駛在很多領(lǐng)域可以起到輔助作用，比如在高速公路勻速行駛時(shí)、在堵車時(shí)以及在泊車時(shí)都可以進(jìn)行自動(dòng)駕駛的嘗試。

未來，自動(dòng)駕駛技術(shù)足以替代人工駕駛時(shí)，自動(dòng)駕駛可以極大地提高交通效率和安全性，降低人們?cè)诔鲂袝r(shí)遇到危險(xiǎn)的幾率，大大減少交通事故，減少道路交通擁堵狀況的出現(xiàn)，降低交通事故造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

隨著電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，以及自動(dòng)駕駛技術(shù)與車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用不斷拓展。智能交通領(lǐng)域不斷爆發(fā)出新的應(yīng)用趨勢(shì)和方向。

IEEE高級(jí)會(huì)員，香港科技大學(xué)智能駕駛中心主任、機(jī)器人與自主系統(tǒng)領(lǐng)域主任劉明認(rèn)為現(xiàn)階段，自動(dòng)駕駛技術(shù)會(huì)主要在低速場(chǎng)景下使用，如載物無人車在物流區(qū)，生產(chǎn)產(chǎn)區(qū)，倉(cāng)儲(chǔ)企業(yè)等場(chǎng)景。他表示：“我對(duì)無人車在物流行業(yè)，以及工業(yè)場(chǎng)景的發(fā)展是比較看好的。

一方面，隨著物流需求的不斷增長(zhǎng)，無人系統(tǒng)的應(yīng)用可以解決未來物流行業(yè)的勞動(dòng)力缺口問題。而工業(yè)場(chǎng)景中的應(yīng)用由于具有明確的工作流程，可以由明確的設(shè)備投入產(chǎn)出指標(biāo)來不斷提升性價(jià)比。除此之外，在疫情防控時(shí)期，將無人駕駛技術(shù)運(yùn)用在無接觸配送上，也起到了非常關(guān)鍵的作用，如送餐、以及生鮮蔬果的配送運(yùn)輸，都可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)無接觸的部署。其他疫情防控應(yīng)用如消毒防疫噴灑工作，也能通過無人駕駛技術(shù)輕易實(shí)現(xiàn)。”

劉明認(rèn)為，在保證“無人”這一條件下，無人車在將來還可以拓展很多的各類不同應(yīng)用，如零售無人車、消防無人車、廣告無人車等。未來，自動(dòng)駕駛和車聯(lián)網(wǎng)會(huì)在物流（快遞、餐飲）配送和掃地機(jī)器人等低行駛速度的應(yīng)用上率先落地，且逐步拓展到更復(fù)雜的場(chǎng)景。

人工智能提升智慧驅(qū)動(dòng)力

劉明還認(rèn)為人工智能可以幫助解決自動(dòng)駕駛和車聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵問題，從而加速兩者的應(yīng)用速度。人工智能技術(shù)在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域已經(jīng)愈發(fā)成熟，在障礙物感知和預(yù)測(cè)上帶來了突破性的進(jìn)展。在車聯(lián)網(wǎng)方面，5G技術(shù)的應(yīng)用使得車輛之間、車輛與設(shè)施之間的實(shí)時(shí)通信成為了可能。與單車智能相比，車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用能大大提高無人駕駛的安全性和性價(jià)比。

而人工智能不僅在城市道路設(shè)計(jì)、交通管理、車流量分析等諸多方面都有幫助。除此之外，人工智能還可以助力自動(dòng)駕駛的發(fā)展。隨著技術(shù)的逐漸成熟和落地，自動(dòng)駕駛能有助于提高道路的使用效率以及乘車安全性。

IEEE高級(jí)會(huì)員，河海大學(xué)教授、物聯(lián)網(wǎng)工程研究所所長(zhǎng)韓光潔認(rèn)為，現(xiàn)階段的智慧城市發(fā)展同步于“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”技術(shù)，其中人工智能是提升驅(qū)動(dòng)力的關(guān)鍵，已被初步用于智慧交通、智慧醫(yī)療、智能通信等系統(tǒng)，用以提升部分城市民生關(guān)鍵問題的解決效率。他表示，隨著人工智能技術(shù)的深入推廣和研究，尤其是在機(jī)器具備強(qiáng)健的知識(shí)學(xué)習(xí)與推理能力之后，AI技術(shù)將由類腦向智腦蛻變并逐步“進(jìn)化”。更強(qiáng)的感知、分析、聯(lián)想與推理能力將進(jìn)一步幫助完成互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)等多源信息融合，從而形成更為實(shí)時(shí)的信息交互，便于知識(shí)傳導(dǎo)、學(xué)習(xí)與重定義。進(jìn)而賦能互聯(lián)城市原型設(shè)計(jì)、智慧政務(wù)管理、智慧用電管理、自動(dòng)駕駛運(yùn)行優(yōu)化、基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維預(yù)測(cè)等方向，更好地助力未來智慧城市的發(fā)展。

無線傳感器助力智慧交通

此外，隨著5G和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的進(jìn)一步普及應(yīng)用，無線傳感器在交通基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)方面也大有可為。

IEEE高級(jí)會(huì)員、北京交通大學(xué)計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院副院長(zhǎng)李 東教授表示，“無線傳感器技術(shù)，可以有效監(jiān)測(cè)橋梁等交通基礎(chǔ)設(shè)施的物理狀況，并能為交通系統(tǒng)提供進(jìn)一步分析決策的實(shí)時(shí)信息，提高交通網(wǎng)絡(luò)的流通效率。”

“無線傳感器設(shè)備，也稱為無線傳感器節(jié)點(diǎn)， 它的基本組成模塊包含傳感單元、處理單元、無線通信單元以及電源單元。根據(jù)具體的應(yīng)用需求，節(jié)點(diǎn)還可以包含額外的輔助元件，例如附加存儲(chǔ)器及驅(qū)動(dòng)單元。”李 東教授介紹道。

傳感單元可以包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，用于獲取所需的物理現(xiàn)象數(shù)據(jù)，如溫度、濕度、壓力和加速度等;傳感器收集到的模擬信號(hào)，通過信號(hào)調(diào)理單元中的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（Analog-to-digitalconverter，ADC）轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，從而進(jìn)行進(jìn)一步的分析處理;而處理單元是無線傳感器節(jié)點(diǎn)的主控制器，負(fù)責(zé)管理傳感單元和無線通信單元，通常由具有處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力的車載計(jì)算機(jī)（即微控制器單元）組成。

“在監(jiān)測(cè)橋梁時(shí)，我們應(yīng)用大量的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)建一個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。”李 東教授進(jìn)一步解釋道，“無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（wirelesssensors network， WSN）可以通過數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)（收集關(guān)鍵的信息數(shù)據(jù)）、控制和數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)（處理收集到的數(shù)據(jù)，幫助交通系統(tǒng)進(jìn)行決策），以及通信子系統(tǒng)（通過無線鏈路實(shí)現(xiàn)無線傳感器節(jié)點(diǎn)之間的通信）共同發(fā)揮作用，使得未來交通系統(tǒng)更加高效及安全。”

除了可以監(jiān)測(cè)橋梁的健康狀況以外，無線傳感器技術(shù)還能幫助我們對(duì)交通狀況進(jìn)行分析和決策，助力智慧交通。李 東博士表示：“在城市交通中，無線傳感器收集到的數(shù)據(jù)，可以用在對(duì)不同路段交通量的預(yù)估上，為智慧交通系統(tǒng)提供有用的分析決策信息，從而提高交通流通的效率。“例如，智慧交通系統(tǒng)可以與手機(jī)短信服務(wù)相結(jié)合，利用無線傳感器收集到的數(shù)據(jù)，提醒用戶交通擁堵的情況;還可以結(jié)合地理信息系統(tǒng)，幫助政府高效地管理交通和規(guī)劃交通網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。”

此外， 無線傳感器還可以幫助應(yīng)對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)的緊急情況。IEEE高級(jí)會(huì)員Aiyappan Pillai解釋說：“如果在偏遠(yuǎn)地區(qū)出現(xiàn)緊急的情況，而由于交通擁堵無法聯(lián)系到附近的支援服務(wù)，在這種情況下，可以通過附近的無線傳感器連接自動(dòng)觸發(fā)應(yīng)急車輛，將事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)的詳細(xì)位置信息第一時(shí)間共享到附近的救急服務(wù)。”