2023智能交通概論目錄任務五

智慧高速公路我國智慧高速試點現狀智慧高速公路應用場景及關鍵技術智慧高速公路的特征及技術體系認知智慧高速公路的發展背景應用案例32145一、認知智慧高速公路的發展背景智慧高速：

大數據、云計算、互聯網、人工智能、北斗等新一代信息技術與高速公路行業深度融合，實現“建管養運”全業務的智慧化，實現路網承載力倍增，更加安全、更加高效、更加綠色。一、認知智慧高速公路的發展背景發展背景：公路是中國交通基礎設施的重要組成部分，在滿足中短距離貨物和人員的需要方面具有無可替代的功能。與此同時，現代物流和快遞行業的快速發展也使得公路貨物的數量逐年增加，因此，我國公路行業的下游需求也在不斷擴大，高速公路產業也在穩步發展。建設智慧高速公路，能夠有效提升高速公路通行能力，滿足我國經濟發展的需求。一、認知智慧高速公路的發展背景高速公路發展面臨問題01030204關鍵問題四：服務能力手段單一關鍵問題二：感知基礎力量薄弱關鍵問題一：資產管理手段匱乏關鍵問題三：綜合管控手段不足一、認知智慧高速公路的發展背景2019年9月中共中央國務院《交通強國建設綱要》加速新業態新模式發展：深化交通運輸與旅游融合發展，完善高速公路服務區等交通設施旅游服務功能。大力發展共享交通，打造基于移動智能終端技術的服務系統，實現出行即服務。強化前沿關鍵科技研發：瞄準新一代信息技術、人工智能、智能制造、新材料、新能源等世界科技前沿，加強對可能引發交通產業變革的前瞻性、顛覆性技術研究。大力發展智慧交通：推動大數據、互聯網、人工智能、區塊鏈、超級計算等新技術與交通行業深度融合。推進數據資源賦能交通發展。一、認知智慧高速公路的發展背景2020年8月交通部《關于推動交通運輸領域新型基礎設施的指導意見》打造融合高效的智慧交通基礎設施：提升公路基礎設施規劃、設計、建造、養護、運行管理數字化水平。深化高速公路ETC門架應用，推進車路協同等設施建設。在重點路段實現全天候、多要素的狀態感知。鼓勵應用公路智能養護設施設備、建設智慧服務區，促進融智能停車設施建設。助力信息基礎設施建設：結合5G商用部署，推動交通基礎設施與公共信息基礎設施協調建設。提升交通運輸行業北斗系統高精度導航與位置服務能力，完善綜合交通運輸數據中心，持續推動自動駕駛研發應用。一、認知智慧高速公路的發展背景《智慧高速公路建設總體技術要求》二、智慧高速公路的特征及技術體系技術特點：全面感知：具備對高速公路及沿線設施、承載車輛、運行環境、作業活動等進行全面、智能、實時、準確的感知能力，能夠主動感知設施設備、交通環境、作業活動、交通流運行狀況等，為后續的自主決策、瞬時響應和精準管控提供數據支撐。智能分析：具備對各種感知手段獲取的群體信息與個體信息，歷史信息與實時信息等多源信息，在一定準則下進行智能融合分析的能力，能夠有助于識別異常，并支撐后續的自主決策。二、智慧高速公路的特征及技術體系協同運行：具備高速公路路段內不同業務之間，高速公路路段之間，高速公路與普通道路之間，高速公路與載運工具之間，高速公路與交通參與者之間實現互聯與協同聯動的能力，有助于提升管理效率和服務水平。自主決策：具備利用機器學習技術開展高速公路異常事件自主學習的能力，針對高速公路運行異常進行實時運算，精準推測發展軌跡和結果，快速提出最有行動方案的能力，全面提升高速決策水平。二、智慧高速公路的特征及技術體系瞬時響應：具備實時感知應急事件的發生、迅速判斷應急事件的級別、瞬時生成詳細處置方案、快速調動應急處置的資源的能力，全面提升高速公路的應急處置水平。精準管控：具有高速公路全面的感知能力和路網異常運行的識別能力，具備主動開展路段級、車道級、車輛級精準化管控的能力，全面提升高速公路的管控水平，保障高速公路的安全、有序、暢通運行。二、智慧高速公路的特征及技術體系技術體系：建設“三網合一”智能基礎設施和云邊端協同的云控平臺?！叭W合一”智能基礎設施是指高速公路網、感知通信控制網、綠色能源網三個網絡化基礎設施疊加融合所行車的高速公路基礎設施。云邊端協同是指云（云控平臺）、邊（邊緣計算設施）、端（路側設施）三個層次協同運行。三、智慧高速公路應用場景及關鍵技術1、全要素感知

全要素感知包含公路主體及附屬設施監測、交通運行狀態監測和公路氣象環境監測，主要是融合應用多種監測設備實現人、車、路、環境的狀態感知，為全方位服務、全業務管理、車路協同與自動駕駛提供數據支撐。三、智慧高速公路應用場景及關鍵技術2、全天候通行

設置全路段精準感知系統

實施夜間行車誘導；霧天行車誘導

建設智能消冰除雪系統。三、智慧高速公路應用場景及關鍵技術3、全過程管控

全業務管理能面向公路全壽命周期實現建設管理、運行監測、應急指揮、養護管理、收費管理、決策支持等主要功能，相關功能可集成至云控平臺。通過數字模型實現道路狀態監控、設備管理、場景仿真，為道路后續運行、改進和維護提供精準、實時、個性化的決策，實現道路系統全生命周期管理。三、智慧高速公路應用場景及關鍵技術4、全方位服務

車道級服務自由流收費出行信息發布智慧服務區……三、智慧高速公路應用場景及關鍵技術5、車路協同與自動駕駛“聰明的車”+“智慧的路”，即車路協同式自動駕駛是高速公路實現自動駕駛的可行路徑。三、智慧高速公路應用場景及關鍵技術關鍵技術：1、毫米級微波雷達

在高速公路、公路隧道、高速收費站、城市路口等多個業務場景中，特別是在雨雪霧霾等惡劣天氣條件下，通過毫米波雷達波束獲取道路交通車流、人員等目標的相對距離、速度、角度及運動方向等物理信息，對目標進行分類和跟進。具有穿透雨雪煙霧、不受光線和光照影響、測量精度高、探測距離遠的特點，具備全天候全域探測和多目標連續跟蹤能力。2、車路協同

車路協同系統采用５Ｇ、云計算、大數據、物聯網、人工智能等先進信息技術手段，實現車路、車車之間的實時動態信息交互，目標是通過協同人、車、路與環境，保障交通安全，提高交通效率，構建高效、環保、安全的道路交通體系。車路協同技術是智慧高速系統的有機組成部分，是未來智慧高速的重要發展方向。三、智慧高速公路應用場景及關鍵技術3、數宇孿生技術

數字孿生技術通過前端海量感知設備對數據進行采集，對源數據進行融合分析，以GIS地理信息圖像為基礎，通過高分辨率大屏顯示環境，整合高速公路外場設備、道路信息、數據等資源，以可視化的方式將高速公路交通運行狀況、突發事件、設備運行情況等通過“一張圖”的方式呈現，為建設、運營、服務全生命周期的場景應用提供統一服務。4、邊緣計算

邊緣計算的出現使得在邊緣可以進行更多的數據處理，從而減少向云側傳輸信息，既能大大減少傳輸到云側的網絡流量和相關成本，也能保證數據傳輸效率。還能通過中心云對邊緣設備進行配置、部署和運維，并能夠根據設備類型和場景分配智能的能力，從而讓智能在云和邊緣之間合理分配和流動，促進資源的有效利用。四、我國智慧高速試點現狀試點方向試點省份試點路段建設思路基礎設施數字化北京、河北、河南、浙江延崇高速(北京)、京雄高速(河北)、機西高速(河南)、杭州繞城西復線(浙江)公路設施資產動態管理系統；基礎設施智能監測傳感網；路運一體化車路協同北京、河北、廣東延崇高速(北京)、京雄高速(河北)、廣樂高速(廣東)路側系統智能化升級；5G/5.8G無線通信技術；探索路側智能基站應用；北斗高精度定位綜合應用江西、河北、廣東昌九高速(江西)、京雄高速(河北)、廣樂高速(廣東)建設北斗高精度基礎設施；高速公路收費應用研究；應急救援一體化管理系統：基于大數據的路網綜合管理福建、河南、浙江、江西大數據中心(福建)、機西高速(河南)、杭州繞城西復線(浙江)、昌九高速(江西)智能化管理決策平臺；運行監測和應急反應能力；互動式現場信息采集；路網運行監測系統建設；互聯網+路網綜合服務吉林、廣東琿烏高速(吉林)、廣樂高速(廣東)不停車移動支付技術；服務區增值服務；高速公路動態充電示范；精準氣象感知及預測；新一代國家交通控制網江蘇、浙江常州城市路(江蘇)、杭州繞城西復線(浙江)城市公共交通及復雜交通；安全輔助駕駛、車路協同；封閉測認區和開放測試區四、我國智慧高速試點現狀主要涉及的智慧亮點：基礎設施數字化車路協同創新應用服務區智慧管理與服務基于大數據路網綜合管理與服務便捷精準的信息發布北斗高精度定位應用新能源及無線充電五、應用案例江蘇省智慧高速建設試點工程五、應用案例《江蘇智慧高速公路應用技術研究與工程示范》主要開展八大專題研究：

開展“江蘇省智慧高速公路建設規劃”專題研究，明確江蘇省智慧高速公路的分級標準和分階段建設目標，提出和自動駕駛車輛L0-L5級相匹配的智慧公路基礎設施發展階段體系，從頂層謀劃江蘇省智慧高速發展路徑及發展方向。

開展“智慧高速細顆粒度全景感知體系與基礎設施數字化關鍵技術”專題研究，提出智慧高速公路路側設施設備布設原則，同時考慮面向未來車路協同自動駕駛的智能路側設備一體化布設方法，以全面地將高速公路運行狀態、道路環境、基礎設施狀態數據相融合，為駕駛人員、車輛及道路管理提供數據服務支撐，五、應用案例

開展“基于新一代通信技術智慧高速出行服務關鍵技術”專題研究，明確5G基站布設方案，探索5G技術在智慧高速中的應用如保障路側設施設備數據高效傳輸等，研究基于移動互聯網和車載ETC終端的公眾信息精準發布單元，為用戶不間斷提供交通基礎設施狀況、交通誘導、安全預警等信息。

開展“智慧高速車道級飽和流量管控關鍵技術”專題研究，提出基于路段通行能力最優的動態車道低偏離度限速控制方法，通過匝道流量控制、動態可變車道級限速控制、應急車道控制等措施，在保證道路行車安全的前提下，有效提高部分路段通行能力和通行效率。五、應用案例

開展“基于動態收費智慧高速通行保障關鍵技術”專題研究，基于ETC收費體系構建差異化收費體系，在流量大飽和度高的區段實施高峰通行高費率，流量小飽和度低的區段實施平峰通行低費率的效果，誘導對于價格敏感性高的車輛的行駛路徑，實現路網流量均衡的效果。

開展“貨車專用道及貨車自動駕駛關鍵技術”專題研究，設置自動駕駛車輛專用車道，探索貨車自動駕駛與編隊駕駛的實現路徑。五、應用案例

開展“車輛危險行為感知與識別關鍵技術”專題研究，構建路段主動安全管理體系，利用機器學習算法、邊緣計算的方式建立高速公路車輛危險駕駛行為庫，在事故未發生之前提前干預，保證路段交通事故下降。

開展“面向車路協同的滬寧智慧高速公路工程示范”，提出“基礎設施網聯化、出行服務定制化、貨物運輸自動化、營運管理智慧化”四大類十九項實施項目，全面推動智慧高速創新樣板工程，支撐交通強國的發展。2023TheEnd2023智能交通概論目錄任務六車路協同與自動駕駛自動駕駛的發展現狀車路協同的應用場景車路協同與自動駕駛關鍵技術認知車路協同技術與自動駕駛應用案例32145一、認知車路協同技術與自動駕駛車路協同定義：

車路協同是采用先進的無線通信和新一代互聯網等技術、傳感探測等技術獲取車輛和環境信息，通過車車、車路通信進行信息交互和共享，實現車輛和基礎設施之間智能協同與配合，達到優化利用系統資源、保證交通安全、提高通行效率、緩解交通擁堵和環保等目標。

智能車路協同主要由智能車載系統、智能路側系統和通信平臺三部分組成：智能車載系統負責對車輛自身狀態、周圍行車環境的感知、控制和發布；智能路側系統負責對交通流信息的監測和對道路路面狀況、道路幾何狀況、道路異常信息的感知、處理和發布；通信平臺則負責整個系統的通信，實現路側設備和車載單元、車載單元之間的交互。自動駕駛定義：

自動駕駛汽車又稱無人駕駛汽車、電腦駕駛汽車、輪式移動機器人，是一種通過電腦系統實現無人駕駛的智能網聯汽車。自動駕駛一般采用環境信息感知識別、人工智能、車聯網、監控裝置和全球定位系統協同合作，讓電腦可以在沒有人的主動操作下做到車路協同，自動安全地操作機動車輛。美國汽車工程師協會（SAE）對自動駕駛六個等級的解讀我國汽車智能化分級分級名稱車輛橫向和縱向運動控制目標和時間探測與響應動態駕駛任務接管設計運行條件0級應計輔助駕駛員駕駛員及系統駕駛員有限制1級部分駕駛輔助駕駛員和系統駕駛員及系統駕駛員有限制2級組合及時輔助系統駕駛員及系統駕駛員有限制3級有條件自動駕駛系統系統動態駕駛任務接管用戶（接管后成為駕駛員）有限制4級高度自動駕駛系統系統系統有限制5級完全自動駕駛系統系統系統無限制發展歷程：單車智能自動駕駛車輛（AD）方向：

車輛利用多傳感器融合技術進行感知，通過雷達系統（激光雷達、毫米波雷達和超聲波雷達）和視覺系統（攝像頭）對周圍環境進行數據采集；在決策層面，通過車載計算平臺及合適的算法對數據進行處理，并做出最優決策，最后執行模塊將決策的信號轉換為車輛的行為。車路協同自動駕駛車輛（VICAD）方向：

車路協同自動駕駛（VehicleInfrastructureCooperatedAutonomousDriving，VICAD）是采用先進的無線通信和新一代互聯網等技術，全方位實施車與車、車與路、車與人之間動態實時信息交互，并在全時空動態交通信息采集與融合的基礎上開展車輛主動安全控制和道路協同管理，充分實現人車路的有效協同，保證交通安全，提高通行效率，從而形成安全、高效和環保的道路交通系統。

未來發展趨勢：二、車路協同與自動駕駛關鍵技術1、智能道路道路智能等級等級名稱道路+云的能力與VICAD發展階段對應情況可配套實現L4閉環的車輛要求道路附屬設施地圖協同感知定位能力網絡通信能力協調決策控制能力功能安全與SOTIF體系C0無無無無無無無無無C1較低智能化基礎交通安全設施基礎交通管理設施導航SD地圖無3G、4G蜂窩通信DSRC直連通信無無L5限定環境下的L4C2初級智能化C1所有設施直連通信設施導航SD地圖（車道級）無4G蜂窩通信DSRC、LTEPC5直連通信無階段1：信息交互協同C3部分智能化C2所有設施感知設施（單一傳感器）輔助定位設施、計算設施等機非人環境感知識別米級定位4G、5G蜂窩通信DSRC、LTEPC5直連通信全鏈路500ms端到端較低時延無可選階段2.1：初級協同感知C4高度智能化C3所有設施高精度融合感知定位設施高精度輔助定位設施MEC\區域級云控平臺HD地圖（靜態+動態）全量交通要素實時感知多特征精準識別分米級定位5G、Uu蜂窩通信LTE-V2X、NR-V2X直連通信全鏈路200ms端到端較低時延有（限定場景）必須滿足階段2.2：高級協同感知階段3.1：有條件協同決策控制L2+L3L4L5C5完全智能化C4所有設施連續部署跨域協同MEC、云控平臺全時空全量感知厘米級定位支持5G、NR-V2X、6G等全鏈路100ms端到端較低時延所有環境階段3.2：完全協同決策控制二、車路協同與自動駕駛關鍵技術2、智能車輛協同感知技術（傳感器高精度標定技術；環境感知技術；融合與預測技術）；高精度地圖與高精度定位技術（高精度地圖；路側輔助定位技術）；協同決策與協同控制技術（意圖預測、博弈仲裁、引導調度等協同決策；車輛、設施、人類等協同控制引導）；高可靠低時延網絡通信技術（直連無線通信技術；蜂窩移動通信技術；交通系統集成優化與有線網絡傳輸技術等）；云計算技術（邊緣計算MEC技術；多級云控平臺技術；大數據和人工智能平臺技術）；功能安全與預期功能安全；物聯網IoT技術；網絡安全技術等3、車路協同自動駕駛技術優勢環境感知方面

車路協同自動駕駛通過車路協同、車車協同，能夠極大地拓展單車的感知范圍，并且不受遮擋限制，能夠讓單車提早發現未知狀況，能夠應對目標突然駛入等目前在自動駕駛測試和事故中難以應對的狀況。此外，單車智能自動駕駛在目標預測、駕駛意圖“博弈”等方面存在困難。車路協同能夠直給出關鍵結果狀態信息，例如信號燈狀態、周邊車輛的下一步動作意圖、當前路況下最佳的行駛路線等，減少了復雜的基于傳感信息的計算處理過程，并且能夠準確地了解周圍交通參與者的意圖。②計算決策方面

車路協同系統可以借組云控平臺給出全局最優的駕駛策略，彌補單車算力消耗過大的缺陷。在算力方面，一是車路協同作為“超級傳感器”能夠直接給出感知的目標結果，省去了復雜的對傳感器信號的計算分析過程，如紅綠燈的判斷，從而大大減輕了單車的算力需求；二是能夠借助云計算、邊緣計算等能力，有望將路側的算力引入，例如在路側安裝視覺傳感器、激光雷達等傳感器，將路側感知結果進行下發等。在駕駛策略方面，在特定場景下，車路協同能夠集中采集其范圍內的交通參與主體，根據所有主體的目的和狀態，給出全局最優的解決方案，無需再通過“試探”和“博弈”給出決策規劃。③控制執行方面

車路協同在控制執行方面能夠提供遠程遙控駕駛、協同駕駛的應用模式。例如在某些危險或不適合人類進入的場合，需要通過5G遠程遙控駕駛來操作遠端的車輛進行作業，目前在無人礦山等場合下已得到應用。在車輛編隊行駛等方面，借助頭車和后排車輛的控制執行信息交互，后排車輛能夠按照頭車的統一命令進行駕駛，減輕后排車輛的感知計算任務負載。三、車路協同的應用場景中國汽車工程學會發布的《合作式智能運輸系統車用通信系統應用層及應用數據交互標準》中提出了車路協同的十七個應用場景序號類別主要通信方式應用名稱1安全V2V前向碰撞預警2V2V/V2I交叉路口碰撞預警3V2V/V2I左轉輔助4V2V盲區預警/變道預警5V2V逆向超車預警6V2V-Event緊急制動預警7V2V-Event異常車輛提醒8V2V-Event車輛失控預警9V21道路危險狀況提示10V2I限速預警11V2I闖紅燈預警12V2P/V2I弱勢交通參與者碰撞預警13效率V2I綠波車速引導14V2I車內標牌15V2I前方擁堵提醒16V2V緊急車輛提醒17信息服務V2I汽車近場支付三、車路協同的應用場景智慧停車：利用車路協同在智慧停車場形成區域車位協同調控機制，提升停車自動化水平，提升停車位利用率，控制人工和時間成本，包括車位狀態監控、車位引導與反向尋車、全自動泊車、遠程遙控駕駛協助入位、自動識別、自動收費等具體應用。三、車路協同的應用場景行人闖入預警/對向車輛預警

路側系統對道路全量交通參與者（包括但不限于車輛、行人、騎行者等目標物）的位置、速度、軌跡等信息進行感知識別，通過V2X發送給周圍車輛，收到此信息的其他車輛可提前感知到不在自身視野范圍內的交通參與者，輔助車輛及早做出正確的駕駛決策。三、車路協同的應用場景事故預警

通過路側感知系統，對環境狀況和事故進行實時感知識別，即使是在前車所遮擋的盲區里，只要有對象出現就可及時通過V2X將事故信息發送給車輛，從而可以控制車輛避讓障礙物。三、車路協同的應用場景公交優先公交車在經過有信號控制的交叉口時，車輛與路側系統之間自動發生信息交互，通過發送