交通基础设施智能化基础课件 第十章 智慧交通

第10章智慧交通本章重点智慧交通智慧交通子系统无人驾驶技术车路协同技术ITS什么是智慧交通？智慧交通：充分运用物联网、云计算、互联网、人工智能、自动控制、移动互联网等技术，通过高新技术汇集交通信息，对交通管理、交通运输、公众出行等等交通领域全方面以及交通建设管理全过程进行管控支撑，使交通系统在区域、城市甚至更大的时空范围具备感知、互联、分析、预测、控制等能力。为什么发展智慧交通？当前交通背景巨大的车辆保有量不合理的路线设计信号灯时间匹配不均衡问题交通管制和出行工具的混乱交通拥挤、交通安全物联网、人工智能、大数据构建智慧交通人、车、路综合考虑智慧交通特点全面感知：应用物联网感知技术和手段，实现对出行者、车辆、道路设施（桥梁、隧道、边坡等）、交通状态、气象环境状态、机电设备状态等要素的全样本感知。泛在互联：智慧交通建立完善的视频监控网、DSRC通信网、光纤通信网、移动通信网与车载自组网等感知网络，实现各种异构网络的互联互通协同控制：出行者、智能车载单元和智能路侧单元之间的实时、高效和双向的信息交互，为交通参与者提供实时、可靠的全时空交通信息，实现人—车—路—环境的有效协同。深度融合：搭建基于云计算的交通综合协同管理平台和交通综合信息服务平台，强化信息数据之间的融合，实现海量数据处理、智能数据分析，优化、调整业务内容和流程，加强业务和系统之间的融合。智慧交通发展“十一五”“863计划”单独研究现代交通技术智能交通管理技术攻关“十二五”对大城市区域的交通协同联动控制统、车路状态的感知和交互系统、智能车路协同系统这样一些关键技术进行了立项和布局“十三五”公路客车ETC使用率达70%，共享汽车开通运营城市达180多个、无人机、无人车、无人仓的应用和智能安检技术已经取得了突破“十四五”《数字交通规划发展纲要》配合“十四五”规划的交通建设加快建设现代化综合交通体系实现“多规合一”

“多规融合”。本章重点智慧交通智慧交通子系统无人驾驶技术车路协同技术ITS智慧交通子系统智慧交通信号控制系统：基于交通大数据的人工智能应用系统。系统在挖掘海量实时交通大数据的基础上，对道路运行态势进行判断，利用人工智能的方法优化交通信号区域协调控制方案。智慧交通子系统智慧交通诱导系统：对交通诱导、交通流采集等系统的整合，实现对市区各个交通诱导屏的实时控制，并自动发布路况信息、交通事件、交通管制措施、交通安全宣传等各类交通信息，对均衡城市道路交通流的分布有着极其重要的作用。智慧交通子系统智慧路灯：智慧路灯的“智慧”主要来源于灯杆上挂载的各种智能设备，如视频摄像机、交通指示设备、交通监控设备、环境传感器、5G基站、车路协同路测单元、LED显示屏、无线WIFI、信息触摸屏、充电桩等，以此实现对城市公共照明及基础设施体系的智能化、信息化管理。智慧交通子系统车辆快速充电桩：电动汽车作为一种发展前景广阔的绿色交通工具，我国政府积极推进新能源汽车的应用与发展，充电桩作为发展电动汽车所必须的重要配套基础设施，充电桩建设被列入“新基建”七大重点领域，具有非常重要的社会效益和经济效益。选址因素：驾驶行为、充电基础设施和外部环境智慧交通子系统智慧公交：运用先进的GPS/北斗定位技术、3G/4G/5G通信技术、GIS地理信息系统技术，结合公交车辆的运行特点，建设公交智能调度系统，对线路、车辆进行规划调度，实现智能排班、提高公交车辆的利用率，同时通过建设完善的视频监控系统实现对公交车内、站点及站场的监控管理智慧交通子系统共享汽车：共享汽车是一种创新的租车服务，多人共享一辆汽车，开车人对车辆只有使用权而没有所有权，从而提升车辆的使用效率。特点：电动化、智能化、网联化和共享化弊端：运营成本高、出行替代性强、用户体验有待加强“新四化”趋势共享汽车的发展机遇5G时代到来汽车共享服务刚需无人驾驶技术发展本章重点智慧交通智慧交通子系统无人驾驶技术车路协同技术ITS“聪明的车”无人驾驶汽车：依靠车内以计算机系统为主地智能驾驶仪，通过车载传感器来感知道路环境，自动规划行车路线、控制车辆，从而达到预定目标，实现无人驾驶。组成激光测距仪摄像头传感器定位系统处理器雷达激光测距仪摄像头车载雷达GPS处理器传感器无人驾驶汽车依靠多种技术组成的智能驾驶系统来实现无人驾驶关键技术感知系统激光雷达车辆周边环境数据GPS高精地图传感器厘米级综合定位摄像头毫米波雷达道路状况天气情况交通标识其他条件不同场景智能决策定位系统决策系统无人驾驶技术分级无人驾驶分级：美国交通部国家公路安全局定义了5个自动驾驶级别。0级（无自动化）、1级（驾驶辅助）、2级（部分自动化）、3级（条件自动化）、4级（高度自动化）和5级（完全自动化）无人驾驶技术发展现状国防科技大学研究出中国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车1992红旗HQ3无人汽车完成了全程无人驾驶试验。2011首辆无人驾驶客车，在完全开放道路条件下完成自动驾驶试验。2015百度无人驾驶汽车在国内首次实现城市、环路及高速道路混合路况下的全自动驾驶。长安无人驾驶汽车完成2000km超级无人驾驶测试项目。2018百度”阿波龙“巴士首款Level4级无人驾驶,没有驾驶位和方向盘2016面临的问题技术有待革新无法精准识别环境，从而难以决策和判断道路情况的复杂性民众缺乏认知负面消息频发，无人驾驶的安全性讨论消费者对于新奇事物的看待和接受还需一定时间成本较高各种传感器的成本高达35万美元低成本传感器在一定程度上会牺牲安全性法律法规有待完善无人驾驶事故的划分责任民事、刑事、保险责任认定及违章处罚等立法依据法律将是比技术更难解决的障碍本章重点智慧交通智慧交通子系统无人驾驶技术车路协同技术ITS“智慧的路”智慧道路设施：通过道路及基础设施的智能化改造，帮助城市实现智能化升级打造安全、高效的城市交通出行体验监控设备集装箱式边缘计算节点智能交通信号灯智能斑马线智能路侧人脸识别车路协同车路协同技术：以先进的无线通信技术、传感器技术为基础，通过车与车、车与道路基础设施之间的信息共享，从而实现智能协同，缓解交通拥堵和提高车辆出行安全的智慧交通系统关键技术智慧车载车辆定位智能车载系统交通信息路面状态信息路侧设备一体化智能路侧系统环境感知车载一体化智能信息处理智慧路侧车-路通信信息处理端到端时延高并发数据计算车路通信体系数据挖掘人工智能发展优势车路云一体化智能交通平台：相较于单车智能路线，车路协同技术将所有智能车辆的信息传到边缘端，对每台智能车辆进行协同运行优化调控以及安全节能控制，通过实时的协同和融合感知以及科学决策来实现整个智能交通系统的有序运行。交通基础设施智能化分级基础设施分级：中国公路学会自动驾驶工作委员会、自动驾驶标准化工作委员会发布《智能网联道路系统分级定义与解读报告》将交通基础设施分为六个级别。0级（无智能化）、1级（初步智能化）、2级（部分智能化）、3级（基于交通基础设施的有条件自动驾驶）、4级（基于交通基础设施的高度自动驾驶）和5级（基于交通基础设施的完全自动驾驶）相关应用智能铺面：智能铺面所具备的智能能力包括主动感知、自动辨析、自主适应、动态交互、持续供能等5大能力。铺面依靠智能材料或传感器件来主动感知状态、性能、环境和行为；智能能力分类具体的技术内涵主动感知铺面状态感知温度、湿度、电阻、冰冻、强度、模量铺面性能感知平整度、摩擦系数、轮辙、损坏状况交通流感知车/机型、速度、轴型、重量、行人、自行车外部环境感知气温、雨、雾、冰、风、雪铺面行为感知应力、应变、位移、冲击、振动自动辨析信息集成管理信号处理、信息集成、数据管理信息分析处理信息过滤、大数据分析、信息建模性状评估诊断性能评估、状态评估、损伤诊断、运行安全评估自主适应状态自调控温度调控、湿度调控损伤自修复裂纹修复、老化修复自动融冰雪融冰、化雪、除霜自清洁铺面清洁、尾气降解、粉尘抑制交通自管控限速控制、信号自适应、可变车道调整动态交互与车辆交互信息推送、状态预警、位置引导、事件决策与飞机交互信息推送、状态预警、事件决策与用户交互信息推送、状态预警、事件决策与管理者交互信息推送、状态预警、性能预估、事件决策持续供能公用电网供电供能方法、供能线路绿色能量收集路域太阳能、热能、风能、机械能、地热能的收集绿色能量利用传感器、交互终端、传输网络、车辆、功能设施等供电相