王华：面向未来智能交通的路内智能基础设施

11月23日，由中国智能交通协会、国家智能交通产业技术创新战略联盟主办的2017第十二届中国智能交通年会“人工智能+交通”创新发展论坛上，哈尔滨工业大学交通信息与控制工程系常务副主任 王华教授发表《面向未来智能交通的路内智能基础设施》的演讲，本文为速记整理，未经演讲者本人审核。

哈尔滨工业大学交通信息与控制工程系常务副主任 王华 教授

随着科技的迅猛发展， 特别是进入21世纪，科技在高铁，行航运、航空、管道高精尖技术等领域起到了重要的引领应用，交通行业的自动驾驶、大数据及车联网技术。但道路服务形态没有根本性的变化。提供的服务的内容单一，就是为了实现从A地到B地的位移，目前道路交通的状态仍以第三方检测手段为主，人们所讲的智能交通无外乎是线圈、卡口各检测器，包括视频的检测器，但是这些都是外在的，并非其自身所拥有的。此外道路的信息获取也是断面的，包括雷达、承重、视频，从整个路网的级别来说，仍然是一个断面信息而不是整个路网全方位的信息。从道路角度讲，往往是服务的提供方，但得不到其他的信息，只是一个单向传感的层面去传递信息，并不是一个交互性的信息。人工智能的三个层面下面这一层就是智能道路，蓬勃发展的网联汽车、自动驾驶技术与我们道路的滞后形成了非常尖锐的矛盾。
目　　前是信息单向传递的层面，从道路角度来看只是断面的检测方式，被动的方式，对于未来交通，我认为我们智能性的道路应该是什么样的呢？真正实现智慧的，能够交互式的，车、人、我形成真正的互动，在物联网架构下实现互动，从而实现整个道路全方位的感知，从而提升服务形式的丰富性，以及对个性化出行的帮助。如何实现呢？就相当于人的批复一样，有千万个神经元细胞，可以感知到外面的世界，能不能从这个角度出发，将交通网络看成是皮肤，利用人工智能的技术，让其具备感知功能，使整个路网也感知到它，路网信息化后，自然可以为服务者、车辆提供更好、更安全的服务。
　　在此基础之上，我们提出一个框架，即在整个路网上，遍布我们的神经元，使得传感器感知路面变化，车辆一旦驶入匝道，会有相应的提示，比如以无线信息的方式，灯光的变化等提示预警，使其安全进入匝道。一旦道路前方出现交通事故，后面的车辆就可迅速得知此信息。
　　我们提出了智能道钉的概念，作为框架的神经元细胞，可以满足感知、交互功能的路内基础设施。这个具有高密度、大规模、多样性检测参数的物联网感知层作为它的感知基础，另外利用无线信息的交互，从广域网和局域网的角度进行了通信手段的物理层。然后我们再利用面向交通管控、环境监测、精确地理位置信息服务等相关需求的物联网应用层。从而我们利用这个来实现从智能道钉到智慧交通，从而到智慧城市，从神经元的层面到大脑的层面。
　　智能道钉作为道路上每一个神经元，使得道路网能够感知，能够通讯，能够思考。在此基础上还具备交通信息检测功能、行车路线诱导功能、行车安全距离提示功能、道路前方异常提示功能，交叉路口行驶辅助功能、停车场停车诱导功能还有高精度位置导航功能。比如前方诱导功能，车辆进入匝道的时候往往会出现一个犹豫时间，须判断应该继续行驶还是该驶出匝道，犹豫期间就容易出现交通事故。
　　这种应用是通过两种方式，第一种是通过灯光对驾驶人进行相应的引导，另一种方式是通过无线通讯的方式给车辆以提示。这样就可以渐进式的为以后的无人驾驶，或者说自动驾驶的网联汽车提供相应的信息服务。
　　另外就是行车安全距离提示，车辆在行驶的时候不自觉同前车距离过近，在高速公路上由于安全距离过近，造成反应不及时。利用智能道钉作为一个神经元感受到每个车辆在道路上的具体位置，得知车辆位置和速度，后面有一个拖尾效应，当你后面车辆与前车距离过近的时候通过车灯提醒驾驶员，另外通过无线通讯方式提示驾驶员。
　　高速公路的异常情况比如故障停车或者是违章停车极有可能造成重大的连环撞车事故。今年1月初的时候，黑龙江就出现了100多辆车连环撞车，事故起因是有一辆车是抛锚，加之天气原因，后方车辆无法得知前方车辆状况，导致路滑没有足够的距离，就造成连环撞车事故。若道路具备感知功能，便可通过及时判断交通事故，把信息及时相互传递，这是一个链式的网络连接方式，我们就像跳级一样，一级一级向后传递，告知后方车辆前面的事故或者道路的异常情况。
　　路和车的关系是什么关系？我的一个观点，路是饭店老板，车是顾客，我们老板是呆傻，而我们的顾客是越来越聪明，这样的情况是不应该出现的。
　　当路上遍布传感器和进行无线通讯方式时，可以进行高精度定位导航的技术应用，导航基本上都是基于北斗、GPS，导航的精度只能在10米左右，但是由于城市道路的遮挡和信号衰减、多路径现象，使得我们的定位导航不能达到更精确的定位。而智能道钉结合蓝牙5.0的优势就可以实现更精确的定位，其定位方式是通过位置质问的数据进行车辆的定位。我们在实验场进行实验，我们是在2米的范围内，它的置信概率是95%，一个车道3.7公里，完全可以把车辆定位在一个车道上利用智能定位的智能道钉，当车辆进行变道操作，小蓝点就有定位的变化，在底下车库没有GPS信号的情况下，就可以利用此神经元细胞进行处理。

图1 基于位置指纹的智能道钉车辆定位技术

图2 车道位置误差

　　下图是基于智能道钉的斑马线，当行人出现的时候，对车辆进行提示。这是我们利用智能道钉进行路内停车的检测，并对深圳的爱国路上车流量信息进行检测，现在我们的实测数据能够达到97%以上。

图3设置智能道钉的斑马线

作为道路资深的神经元细胞智能道钉它其实就是以物联网的核心技术作为基石，实现路网感知、信息融合、数据传输和数据分析。来为我们未来智能交通提供一个智慧、物联、低成本、全感知的综合解决方案。

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