—車暢于路，人悅其行—智慧公路技術白皮書V1.0編制單位華為技術有限公司中國公路工程咨詢集團有限公司導言/01現狀和趨勢/032.1各國出臺中長期規劃，開啟公路智慧化新篇032.2標準先行，總體處于起步階段052.3聰明的車、智慧的路，加速交通行業產業升級06需求和挑戰/073.1智慧公路的內涵：空間連通、信息互通、要素融通073.2安全、效率、綠色、服務，智慧公路建設的共性需求093.3新技術賦能傳統交通工程，是智慧公路的主要挑戰12體系架構/134.1理念：通過場景找技術，解決客戶問題，創造價值134.2參考架構：云、網、邊、端全面協同的智能化體系144.3實施路徑17關鍵技術/195.1全息感知，提升路網數字化感知能力 195.2設備互聯互通，助力公路機電設備智能化升級 225.3高效聯接，打造低時延、高可靠、易運維的網絡環境 235.4智能邊緣計算，計算更實時，前端更智能 265.5智能中樞，實現實時預測、精準管控 275.6數字能源，使能智慧公路綠色低碳轉型 30生態體系/336.1以成就客戶為使命，共創共贏的生態合作理念 336.2“平臺+生態”戰略，構建可持續發展的生態體系 346.3多樣化的生態伙伴，豐富全球智慧公路生態 35建設實踐/367.1雷視感知+數字孿生擬合新技術，打造全息智慧隧道 367.2隨路無線和傳輸網絡，滿足視頻回傳和應急通信需求 377.3太陽能供電和微波傳輸，實現高速超遠、超寬網絡覆蓋 377.4打造大數據中心示范標桿，助力云南交投數字化轉型 387.5一體化綜合管控，構建城市交通“智”理系統 387.6AI賦能城市交通，“繡”出市民出行幸福感 38愿景：車暢于路，人悅其行/3901智慧公路技術白皮書導言?導言以云計算、大數據、5G、物聯網、人工智能、區塊鏈等技術為核心的數字化、智能化轉型正在以前所未有的態勢席卷全球，技術的發展正在驅動傳統交通行業的運營管理和組織模式變革。公路交通作為是國家經濟、社會運行發展的基礎設施，各國紛紛在數字化路網、合作式車路系統（CooperativeVehicle-InfrastructureSystems，C技術研發和示范推廣工作。智慧公路是未來公路發展的方向，也是各個國家優先發展的領域，通過新型數字化、智能化技術融入交通運輸、服務控制和車輛制造各領域，加強車輛、道路、使用者三者之間的聯系，從而降低安全本白皮書通過對全球智慧公路發展現狀和業務需求的分析，針對智慧公路面臨的安全、效率、服務等方面的挑戰，結合全球公路建設、管理、養護、智慧應用”四層的技術參考架構，解構感知、傳輸、研判、控制、應用各個領域的關鍵技術，旨在幫助全球客戶建設開放共享、技術領先、持續演進的智慧公路數字化、智能化體系。智慧公路技術白皮書0203智慧公路技術白皮書2.1各國出臺中長期規劃，開啟公路智慧化新篇智慧公路作為新一代信息技術與公路道路運輸深度融合的重要載體，已成為智能交通領域的新型數字基礎設施，在提升運輸效能、培育新興產業等方面戰略作用明顯，世界各國爭相進行技術研發與應用。的大規模商業化部署，以提升道路安全、交通效率和駕駛舒適度。歐盟運輸總司出臺DelegatedAct法案征求意見稿，意圖在歐洲推進合作式智能交通運輸系統的部署，其重要的特點是通過新一代通信將各種交通要素和終端連接,在共同的目標下協作解決交通的各種問題并實現集成服務。歐盟制定了《可持續及智能交通戰略》,以數字技術作為引導,把減碳、減排作為考核目標,把新能源汽車的發展與能源轉換效率結合在起。歐洲Easyway項目，智慧公路技術白皮書04現狀和趨勢針對全部路網開展網絡化管理，根據統一規則進行關鍵路段的判別；通過跨國數據交換構建同步管理體系，覆蓋27個國家和地區、3萬公里公路，以信息服務、主動交通管理為手段，側重服務協同。日本志在建設世界最安全道路，擬在2030年建成世界最安全和最暢通道路。2020年，日本政府繼續在內閣牽頭啟動的SIP（戰略性創新創造方案）項目目標下，在人的多樣性、共同創造價值和可持續發展3個目標下安排技術開發和產業發展,強調應用智能化技術減輕交通對大自然的沖擊,實現安全和舒適的交通,以及提高交通系統的彈性。韓國各界推廣“下一代智能交通系統”（C-ITS）的數據共享標準化工作正在加速推進。首爾市、光州市、蔚山市、濟州島和韓國高速公路公司等都通過試點和示范項目，在約970公里的路段建設了C-ITS基礎設施，并通過Tmap和KakaoNavi等專用應用程序向公眾提供實時交通信息和道新加坡15%的土地面積用于建設道路，形成以10條快速路為主線的公路網絡，以其健全發達的交通路網和前瞻性的交通規劃管理，為高密度的人流與車輛提供著優質的服務。其中富有成效地開發和運用智能交通系統是新加坡在城市交通發展規劃和實踐中引人注目的一環。中國在國家政策方面積極倡導智慧交通發展，國家及部委陸續出臺了《智慧交通讓出行更便捷行動方案（2017-2020年）》、《交通運輸部辦公廳關于加快推進新一代國家交通控制網和智慧公路試點的通知》、《數字交通發展規劃綱要》、《交通強國建設綱要》、《智能汽車創新發展戰略》、《國家綜合立體交通網規劃綱要》等一系列政策文件。2018年2月，吉林、江蘇、浙江、福建、江西、河南、廣東9個省市開展智慧公路示范工程建設，確定了示范基礎設施數字化、北斗高精度定位綜合應用、基于大數據的路網綜合管理、互聯網+路網綜合服務以及新一代國家交通控制網等試點方向，基本囊括和代表了中國智慧公路的發展方向。目前南非、北非的公路建設處于初期階段，部分道路有收費、通信、簡單監控系統，還未有智慧公路建設方面內容。中東地區在城市區域設置有一定規模數量的城市智慧交通工程，為當地經濟、交通發展帶來了一定效益。針對特地的場景，部分城市設置了解決方案，但在頂層設計、路網互聯互通方面還有待完善。05智慧公路技術白皮書2.2標準先行，總體處于起步階段國際上，智慧公路主要聚焦于“合作式智能交通”、“智能基礎設施”等相關的技術研究，并進一步開展了相關行業標準的制定工作：）：智能交通系統的相關標準；》ISO（國際標準化組織）：TC204（國際標準化組織智能運輸系統技術委員會）是最早制定車聯網相關）：車、車-路的中短程距離通信，解決了車用通信受限于高速移動的挑戰。上述標準僅就某一種技術應用進行建設，尚缺乏技術的整體協同應用，基礎設施智能化標準制定進展緩慢。中國智慧高速公路標準化工作也處于起步階段，目前，智慧高速相關的標準由各省率先編制完成。浙江省交通運輸廳發布了《智慧高速公路建設指南(暫行)》（ZJ/ZN2020-1江蘇省交通運輸廳發布了（JSITS/T0002-2020）；山東省交通運輸廳發布01云南省發布了《云南省智慧高速設計指南（試行）》；北京市發布了《智慧高速公路建設指南（試10001.1-2021DB51T10001.1-2021）系列地方標準等不少省市做了一些智慧高速的試點探索實踐。對于這些省市的指南/標準有幾個關鍵的行業共識共通點，安全效率是出行服務永恒的主題和目標：智能化作為手段，智能化、信息化要和業務融為一體；》2020年，中國道路交通安全協會發布團體標準《車聯網路側設施設置指南》（T/CTS1-2020）、《智慧高速公路交通標準設置指南》（T/CTS3-2020）中國智能交通產業聯盟發布團體標準《智慧高速公路信息化建相比智慧公路的建設步伐，智慧公路標準化的建設較為滯后，缺少基礎共性、互通共享、以及系統建設等方面能提供通用關鍵技術指標和規定的行業技術標準。隨著公路建設里程的不斷增加，越來越多新的技術問題和技術需求不斷出現，現有標準所涉及到的傳統機電系統的內容，其廣度和深度難以滿足設計者的需求，還需通過專門的標準規范等予以展開或補充，并為現有更高層次的標準將來的修訂和完善提供參考?，F狀和趨勢2.3聰明的車、智慧的路，加速交通行業產業升級智慧公路技術白皮書06當前發達國家紛紛開展公路數字化、智能化等新技術的開發和測試，新的建設、運營模式也蓬勃發展，“聰明的車+智能的路”將是未來公路交通的基本形態。建設未來互聯互通暢行數字化路網為了全面掌握路網運行狀態、采集實時車輛運行數據，實現在線監控、指揮調度、公眾信息服務等功能，建設全程覆蓋的氣象、圖像、交通量等路網狀態感知數字化設施，實現全時、全天候路網宏觀運行狀態監測和預測準交通對象微觀運行軌跡，看得全、看得準、看得懂，是智慧公路全息感知體系的發展方向。應用智慧云控平臺決策道路運行智慧云控平臺是智慧公路建設成功的根本，是決定智慧公路能否發揮“智慧”和“服務”，實現信息互聯互通的關鍵。利用云計算、大數據等技術，整合路網靜態交通設施、動態交通流和交通參與者的時空信息，并基于GIS/高精地圖構建完整的數字孿生平臺，在此基礎上提供認知、決策、仿真、評估等算法模型，是提升交通安全和效率的關鍵。構建多應用多層次服務體系公眾出行服務是智慧公路建設的最終目的，公眾出行信息服務水平更是衡量智能交通現代化程度的重要標志。智慧公路的發展需要持續激發市場活力，積極探索引入社會機制，調動資本參與智慧公路規劃、建設、運行和管理的積極性，采用多種方式鼓勵政府與企業、社會機構等開展全方位合作，優勢互補，共同構建多應用、多層次的動態信息服務體系。07智慧公路技術白皮書3.1智慧公路的內涵：空間連通、信息互通、要素融通據資源驅動公路規劃、建設、管理和服務創新發展。智慧公路的核心是交通要素的感知化、互聯化和智能化，具體表現形式包括智能設施、智能決策、智能管控和智能服務等，從而形成智慧化交通運輸綜合管理、控制和運營服務系統?？紤]稱謂的全球適用性，本白皮書中所指的智慧公路涵蓋開展智慧化交通建設的高速公路、普通公路和城市世界范圍內對于智慧公路內涵尚未形成共識。不同國家與組織對于智慧公路概念認知的核心集中在利用前沿技術與設備和公路需求進行適配，對公路信息進行感知、分析，實現動態管理與高水平服務方面。整體來講，智慧公路可以包含三層內涵，即空間連通、信息互通、要素融通。需求和挑戰安全高效的空間連通融合協同的要素融通精準有效的信息互通空間連通是智慧公路的本質需求。針對單一公路，智慧公路的目標不僅包括人和物位置的移動，更是對安全、快速、綠色移動提供了可能，這是智慧公路的顯著特征，具體表現為平均行駛速度的提升、交通安全水平的提升以及平均能耗的降低。針對區域路網，由于不同等級公路在管理體制、發展理念、技術標準等方面均存在差異，通過對公路系統的智慧化，可以拉通全面各級公路間的引導和調度，優化路網運行結構，提升公路可達性和高效性，實現空間連通功能的安全高效提升。信息互通是智慧公路的實現基礎。智慧公路采取全域道路一體化的發展思路，隨著5G、物聯網、人工智能等技術的發展，基于數據匯聚和處理機制在應用層實現道路信息統一管理，為實現全場景的互聯互通奠定基礎。具體特征表現為感知數據從斷面、集計交通運行數據向個體非集計數據演變；交通事件從被動辨識向風險預警演變。融合協同是智慧公路終極表現。智慧公路通過人車路環境的深度融合及協同體現最終價值。根據交通參與者個性化需求及不同路段區域的功能需求，變被動為主動，實現全方位主動管控和全過程伴隨服務。具體表現為車輛控制由物理控制向信息控制，最終向共鳴式信息誘導轉變。系統服務由間斷式固定點位群體信息服務向全過程伴隨式多渠道個性定制化轉變。智慧公路技術白皮書0809智慧公路技術白皮書需求和挑戰3.2安全、效率、綠色、服務，智慧公路建設的共性需求公路業務需求可以劃分為安全需求、效率需求、綠色需求、服務需求四個層次安全需求安全需求是確保公路正常運行的基本需求，包安全需求安全需求是確保公路正常運行的基本需求，包括道路基礎設施安全、交通運行安全以及數據安全三大類。安全需求是目前推動智慧公路發展的最強大的動力。本文中安全特指交通安全，數據安全另行分析。綠色需求低碳綠色是公路發展公共屬性需求，同時也是個體節能的需求，綠色理念是公路建設可持續發展的“太陽能”，是個體出行成本降低和公共環境利益的結合體，為公路提供持續保障。效率需求公路的價值在于運輸效率的基本保障。在安全保障的基礎上，如何提供便捷、高效的出行供給，提升公路交通效率是公路供給效能的關鍵，也是地方經濟發展服務需求公路對公眾的服務能力決定了公眾對公路的認同程度，同時作為參與者，公眾同樣對公路建設提供了助力，如何提升公路的功能成效和社會認同度，切實有效的提升服務質量是公路核安全需求安全需求預防事故發生任何風險因素其背后都蘊含著事故發生的“必然”規律。在車輛行駛過程中風險因素并不一定立即形成交通事故，當遇到一些偶發事件后就演化為事故。防范于未然永遠是遏制交通事故的最有效方式。核心需求是提前識別潛在交通事故隱患并及時給予管控手段。需求和挑戰智慧公路技術白皮書10減輕事故損失事故無法完全避免，零死亡愿景短期內較難實現。在這個大背景下，減輕時間是影響安全的三大因素，其中車速起著重要作用，撞擊程度、損毀情況與車速快慢成正比，車速越快、撞擊力造成的破壞越大，引發的交通事故越嚴重。降低事故影響事故無論發生在路側還是路中，都會導致交通流發生一定程度的變化。影響斷面的車流速度和行駛狀態，通行能力降低影響了交通流的狀態，從原來相對比較穩定的狀態進入到不穩定的狀態，會帶來額外風險，這些額外風險會導致二次事故。二次事故是指在原有的交通事故基礎上，由于自然不可抗疏忽、或當事人的錯誤操作引起的事故。二次事故是一次事故的危險因素的第二次激發，造成事故的擴大蔓延。從統計學來講，初次事故一旦發生，發生二次事故的概率隨著時間逐步上升。效率需求出行效率是指居民以最少的出行投入（包含最少的貨幣成本和時間成本、最舒適和最安全的出行體驗等），利用某種交通方式完成某種出行目的的活動。出行效率強調的是“全過程”出行，即真正的“門到門”服務，包括從家到車站或停車場、從車站或停車場到達目的地過程中取車或兩端接駁、等車、開車或乘車、換乘等環節的“全出行鏈”總體效率，全過程的出行鏈效率決定了交通系統的服務水平。在其中發揮最大作用的就是占最大比重的公路系統。效率需求在大規模建設期完成后，除道路基礎設施供給規模和汽車保有量外，交通秩序、交通規則等軟指標成為提升交通效率的關鍵因素。而規則的制定和秩序的維護策略缺乏數據支撐和實際驗證成為制約發展的瓶頸。如何通過技術手段提升公路運輸能力，促進供需信息的對接，保障人和物能夠出得去、進得來是關鍵，需要新技術給傳統公路賦能。綠色需求交通運輸是目前各國能源消費增長最快、環境影響較大的行業領域。其中，公路運輸是最主要的成品油消費行業領域，隨著公路規模的不斷擴大，能源消費總量與用能結構處于增長與變化中。營運車輛的汽油和柴油的消耗總量更是占比全國汽油和柴油消費總量的30%和36%，單位油耗水平逐年遞增。因此，低碳交通成為引領綠色變革的主要載體。綠色需求面向個體車輛。節能需求是個體車輛降低出行成本的核心需求。擁堵規避、車速引導、行程規劃多方面的車輛駕駛行為優化策略，減少車輛急剎急停增加不必要的油耗，減少百公里耗油損失成為剛需。需求和挑戰面向低碳社會。在建設資源節約型、環境友好型社會的綜合戰略要求下，降低公路運輸對環境的負面影響。低碳社會主要包括兩個方面需求：一是優化公路對新能源車輛的配合度。通過智慧化手段提高新能源車輛充能便利度；二是改進運輸組織管理。提高車輛實載率和里程利用率，大大提高路網運行效率。服務需求出行體驗作為公路需求中相對較為高層次的需求，逐漸得到了道路使用者的關注，確保用戶安全高效通行的同時，需要考慮如何使交通參與者獲得高品質的信息服務體驗?，F階段信息發布方式存在碎片化、實時更新差異化的問題，各種信息發布方式受信息采集和播發方式限制，要提升公眾出行服務水分利用大數據、新媒體渠道進行路網公眾信息服務，嘗試將公路管理職能從“重管理”到“重服務”進行轉變，打造服務信息長廊。從服務質量、管理策略、信息觸達三大方面切實有效的提升服務質量是智慧公路核心保障。服務需求公路全面信息服務需求。重點瞄準信息服務覆蓋面、新媒體的拓展應用，形成可變信息板、廣播、第三方導航及車載終端等多種形式并存的信息發布方式，增強信息發布的全面指導性和觸達性，做好伴隨式信息服務。公路精細管理控制需求。出行公眾對信息服務的需求，按宏觀時間序列可分為出行前、中、后三部分，按中微觀時間序列可分為事件發生前、中、后三部滿足多時段、多場景的精細化管控。公路優化交通體驗需求。需要從安全性需要、經濟性需要、快速性需要、連續性需要、獨立性需要、舒適性需要、社會性需要（即規范性需要）七大方面確定交通參與者更易接受、更愿接受、更有成效的信息，切實有效提升出行者體驗感，提升智慧公路的社會認同度。11智慧公路技術白皮書需求和挑戰3.3新技術賦能傳統交通工程，是智慧公路的主要挑戰全球智慧公路的建設在智能感知、智能聯接、智能決策和智能應用方面都存在一定的挑戰：1道路基礎設施信息化程度低，交通信息感知獲取不夠全面1比如，高速交通事故或異常事件發生后不能及時快速發現，容易引起二次事故再次發生，導致更多事故傷亡。當前一些國家高速公路公網覆蓋不足，求救信息不能及時發出，延誤最佳救援時機。另外，事件發生地點、方向不明確，事件發生后，以人工現場處理效率低，快處快撤2車、路的網聯化程度較低，實時業務難以實現2隨著收費聯網、高清視頻監控等業務的快速發展，路側設備數據量急劇增長，使得隨路網絡帶寬需求快速增長，設備安全接入、安全策略快速部署成為難題；同時，沿路網絡運維難，地質災害、施工導致光纖斷、傳輸質量降低，由于無監測、范圍廣，排查耗時耗力，工作效率低。33大數據、人工智能等新技術應用的普及程度較低，難以實時決策難度大導致市區內車流日益升高，交通擁堵問題嚴重。但傳統的擁堵治理方式主要以抽樣數據傳統交通態勢研判手段浮于表面，且主要依靠人工經驗，將歷史信息與當前狀態相結合44智能應用方面，在發展道路數字化的同時、平臺思維、數據思維等“互聯+”思維沒有充分融入到交通運營中，用戶體驗亟待提高智慧公路技術白皮書1213智慧公路技術白皮書4.1理念：通過場景找技術，解決客戶問題，創造價值數字化、智能化技術正在成為公路行業高質量發展的關鍵驅動要素。華為聚焦智慧高速、智慧隧道、城市交一方面，整合華為公司在感知、聯接、計算、存儲、云、終端、車、數字能源等領域的原子能力，為客戶提供一個開放解耦、安全可信、持續領先的技術平臺，提升數字化、智能化應用水平。另一方面，華為堅定不移地以解從而實現智慧公路可持續發展。智慧公路技術白皮書14體系架構建設管理建設管理養護運營服務安全：應急處置效率：疏堵保暢體驗：提質增效安全：應急處置效率：疏堵保暢體驗：提質增效F5G5G硬管道云網安大帶寬低時延聯接低延時高性能計算存儲高可靠、災備、全閃存智能化視頻事件檢測毫米波流密速光伏儲電充電數字能源計算/存儲根技術業務場景F5G5G硬管道云網安大帶寬低時延聯接低延時高性能計算存儲高可靠、災備、全閃存智能化視頻事件檢測毫米波流密速光伏儲電充電數字能源計算/存儲根技術云AI訓練、推理高性能計算云地圖CPUNPUAscendAscend5G/F5G5G5G操作系統OpenHarmony數據庫AI框架開源，尋求生態、市場的持續支持開源，尋求生態、市場的持續支持材料科學芯片設計散熱技術數學算法基礎學科圖1理念：通過場景找技術圖4.2參考架構：云、網、邊、端全面協同的智能化體系智慧公路整體架構面對公路行業的痛點和需求，以系統性的解決業務問題為出發點，基于開放共享的理念，構建一套“云、網、邊、端”全面協同的智能體系。統一智慧應用統一態勢監控運維態勢監控運營管控調度擁堵治理管控調度擁堵治理安全治理處置AI使能應用使能AI使能應用使能行業資產智能中樞云基礎設施智能聯接SD-WANWi-Fi6智能交互雷達、機器視覺、邊緣計算運維管理運營管理安全數據安全算法應用下發實時、自動信息感知完整、精準V2XF5G5GIP圖2智慧公路參考架構15智慧公路技術白皮書體系架構智能交互聯通物理世界和數字世界，把智能交互聯通物理世界和數字世界，把復雜且獨立的終端設施有機協同起來，讓數據、軟件和AI算法在云邊端自由流動，實現公路基礎設施的全方位感知、信息實時交互。智能中樞是智慧公路體系的研判和決策系統，以大數據為底座，以AI為核心，融合數據、沉淀資產、支撐智慧公路業務場景、全生命周期的行業智能升級。智能聯接IoT等聯接技術，打造全覆蓋、低時延、高可靠、高帶寬、無損的網絡通信能力，實現廣泛智慧應用面向智慧公路業務場景，通過行業客戶與生態的協同創新，加速ICT技術與行業知識深度融合，在業務上實現安全、效率、體驗的全面提升。4.2.1智慧高速：感、聯、算、控基于出行安全、效率以及運營者利益的訴求，智慧高速技術方案依托智慧公路參考架構，打造“感-聯-算-控”四大核心能力。聯智慧高速的“軀干”，聯智慧高速的“軀干”，鍵技術，打造路側高可靠、高帶寬、低時延的有線聯接和無線無縫覆蓋，實現感知數據、控制指令的安全可靠傳輸?？刂腔鄹咚俚臎Q策系統，有序融合“感-聯-算”能力，結合業界領先的交通工程學理論，實現交通態勢預測與仿真、交通組織優化策略分析等核心功能，支撐改擴建交通組織時優化流量不下降、高速應急管控、緩堵保暢等行業智慧應用。算智慧高速的“中樞”，通過邊云協同實現算力均衡高效分布。匯聚全量數據和海量行業算法模型，通過數據使能、AI使能、業務使能，賦能智慧應感智慧高速的“五官”和“手腳”，它包括分布在路側的各種感知設雷達、傳感器、邊緣計算設備等，通過多源數路、環境的全時全天候體系架構智慧公路技術白皮書164.2.2城市交通治理：采、傳、研、用為滿足城市交通出行安全、高效的需求，城市交通治理技術方案依托智慧公路參考架構，打造“采-傳-研-用”四大核心能力。傳千兆路傳千兆路側組網、萬兆網絡傳輸、毫秒級時延等是城市交通管理網絡的基本要求，利關鍵技術，實現城市交通治理感知數據和控制指令的安全可靠研基于云和大數據底座的交通治理中樞，利用時空融合計算技術，實現對城市交通路網交通供需匹配等核心要素可計算，實現交通態勢精細掌握，警情事件精準研判、管理監控主動決策。用面向城市交通擁堵治理和城市交通安全治理兩個核心業務場景，打造交通態勢監測和管控、AI信控優化、交通安全風險研判、重點營運車輛治理等核心應用，保障交通安全和通暢。采利用機器視覺、微波檢測、AI技術等打造各類感知設備，如智能攝像機、雷達、傳感器、邊緣計算設備等，通過多源數據擬合實現城市交通中人、車、路、環境的全時全天候精準感知。體系架構17智慧公路技術白皮書4.3.1智慧高速：從路網感知，到路網認知、最終達到智慧路網實施路線：從路網感知，到路網認知，最終達到智慧路網實施路線：從路網感知，到路網認知，最終達到智慧路網高速公路系統化》高速公路信息化產品研制、標準化、產品化階段高速公路信息化》通信、監控、收費高速公路數字化（感知+認知）》大數據+AI，精準收費》視頻云聯網，路網智能監控》交通態勢感知、應急協同》智慧養護、智慧服務區》車路協同試點……高速公路智慧化(構建智慧)》路運一體，車路協同》車隊編組、輔助自動駕駛》路網出行服務（MaaS）》…… >2000s,2010s,2015s,2020s,中國2025s,圖3智慧高速實施路徑智慧高速業務發展可分為高速公路系統化、信息化、數字化和智慧化四個階段，整體實施路徑可按照從路網感知，到路網認知，最終達到智慧路網來分步實施。第一階段重點關注路網監測感知體系建設，在重點路段、橋隧邊坡、收費站、服務區等通過視頻、雷視擬合、健康監測、氣象傳感等技術手段實現交通流、結構狀態、機電設備等數字化。第二階段應引入AI、大數據、云平臺等技術，實現路網監測感知由看得見升級到看得懂，能夠基于監測感知實現事件識別、態勢研判、交通預測等路網認知。第三階段要基于路網感知、認知體系打造公路“建設、管理、養護、運維、服務”五位一體的智慧全天候通行、全流程管控和全過程服務。體系架構4.3.2城市交通：價值場景牽引數字平臺搭建，業務全場景智慧數字孿生平臺，多場景業務協同數字孿生平臺，多場景業務協同?提升路口/路段的全息感知?基于高精地圖和時空數據底座，建設數字化孿生平臺，建立數據共享和分發機制?提升AI能力，建立路網容量計算、動靜態出行需求匹配和疏導模型、安全風險研判和預警機制路網全覆蓋感知，業務全場景智慧提升研判和決策能力，業務全場景智慧?通過全息路網、車路協同等基礎建設，健全路網全覆蓋感知能力?基于數字孿生底座，實現云邊端、跨區域、跨行業的數據和業務協同?更智能的決策能力，逐步實現系統自驅決策價值場景出成效，建設數字化基座構建基礎數字化能力?聚集重點道路進行交通擁堵治理，針對重點對象進行交通安全風險主動預防?提升重點路口全息感知能力?融合社會面、政府面數據，建設交管時空大數據平臺，支撐指揮決策和研判圖4城市交通發展路徑城市交通的數字化和智能化建設不是一蹴而就的，需要采用小步快跑、不斷迭代、不斷出成效的策略。第一階段主要從價值場景入手，構建基礎的路網感知和智能中樞平臺能力。第二階段數字化孿生平臺基本建成，融入更海量、更精細的路網感知數據，提升整個路網和出行需求的認知能力，各相關行業和部門的交管管理需求不斷得到滿足。第三階段實現全路網的全息感知全部覆蓋，數字化孿生平臺更加智能，業務協同更加緊密，智能決策實時化、自動化，自我演進，實現全業務智慧。智慧公路技術白皮書1819智慧公路技術白皮書5.1全息感知，提升路網數字化感知能力5.1.1軟件定義攝像機技術要求進入智能時代，攝像機將從“看得見”邁入“看得深”、“看得懂”、“能預見”的多維智能感知視界。相比較傳統攝像機因軟硬件綁定而產生的應用局限性，軟件定義攝像機（Software-DefinedCamera，SDC）明確三大核心標準，暨擁有專業AI芯片、開放的攝像機操作系統、開放的算法和應用生態。SDC采用智能算法與硬件底座分離的設計理念，在硬件平臺算力充足的情況，通過對攝像機前端算法的不斷在線迭代與自主學習實現一次硬件投資、全生命周期內算法可持續成長。智慧公路技術白皮書20關鍵技術150+算法在線交易500+500+嚴選入駐中180+180+算法伙伴違法違法流量流量……多功能合一軟件定義攝像機圖5軟件定義攝像機算法商城算法商城流量RL車輛技術特點根據場景進行攝像機功能的自主定義，來適應不同的業務需求。通過管理平臺向根據場景進行攝像機功能的自主定義，來適應不同的業務需求。通過管理平臺向SDC下發智能算法和模型（如違章識別、車輛識別等），實現智能算法在線加載和在線升級，使通用型SDC快速切換成專用型SDC，適應不同使用場景，降低成本。軟件定義通過專利分幀技術、智能補光技術以及通過專利分幀技術、智能補光技術以及AI芯片強大的圖像數據處理能力，實現低照度下的AI超微光全彩智能成像，真實呈現圖像細節和顏色。采用自適應的可變比特率控制算法，采用自適應的可變比特率控制算法，允許在碼率統計時間內編碼碼率波動，從而保證編碼智能編碼圖像質量平穩。提升編碼壓縮性能，大幅度降低監控場景的碼率并提升圖像質量。5.1.2毫米波雷達技術要求在高速公路、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。圖6毫米波雷達21智慧公路技術白皮書關鍵技術技術特點極簡交付極簡交付車道級車身級定位能力，減少立桿部署；三維聯合檢測，準確率95%精準規劃，簡標定，自配準，自校準，減少封路精準探測高效運維 高效運維 統一網管，全網實時監控，遠程批量升級技術要求隨著智能交通的深入發展,構建交通運行數字孿生體系是未來的發展趨勢，對交通目標進行全天候、超視域、高精度、不間斷的實時監測和跟蹤提出了更高的要求。雷視擬合技術有效結合視頻分析和雷達探測的優點，運用雷達檢測和視頻智能分析的融合算法，多維數據實時采集和全量數據刻畫，實現由路口級、方向級到車道級、車輛級的精細化治理，實現全域全覆蓋、全時全天候的精準實時感知。集團數據中心數據中心loC數據中心loC高精地圖高精地圖V2XSeverV2XSever路側站點1站點2站點1站點1站點2站點1站點2雷達視頻雷達雷達雷達雷達視頻雷達雷達視頻視頻視頻視頻視頻視頻雷視管控桿站“對打”場景雷視管控桿站“追打”場景圖7雷視擬合解決方案框架關鍵技術智慧公路技術白皮書22技術特點實現穿透雨雪霧特殊天氣以及夜間低照度條件下的感知。實現穿透雨雪霧特殊天氣以及夜間低照度條件下的感知。1公里超遠距，10車道雙向覆蓋看得全能力，減少立桿，降低部署成本。95%的航跡連續檢測精度，為路網仿真、流量管控等應用提供良好支撐。95%的航跡連續檢測精度，為路網仿真、流量管控等應用提供良好支撐?？吹脺士吹枚兊赖仁录珳逝袆e。5.2設備互聯互通，助力公路機電設備智能化升級技術要求公路機電系統經過多年的發展，有效支撐了公路網絡的平穩運行，但機電系統“七國八制”，設備間互聯互通復雜、運維管理困難。比如公路隧道內發生火災等緊急情況，需多火災探測設備、通風設備、卷閘等設備聯動應急處置。但設施設備多為啞終端，需手工聯動、效率低，易出錯，狀態監控難。所以，傳統的機電設備需要一個統一的操作系統底座，基于OpenHarmony的智慧公路操作系統，則有可能徹底實現設備的智能化互聯互通，以統一的標準規范、統一的數據接口，實現業務互聯互通，高效協同，進而提升管控、運維效率。技術特點隧道、收費站、服務區等設備搭載公路行業操作系統后，不僅各種傳感器、控制器可以互隧道、收費站、服務區等設備搭載公路行業操作系統后，不僅各種傳感器、控制器可以互聯互通，并可和手機、穿戴設備互聯，實現周邊環境實時感知，更高精度的人員定位，提升運維巡檢效果，確保作業人身安全。萬物互聯一套系統覆蓋大大小小的設備，支持功能解耦，可隨產品自由裁剪，支持各種不同類型的一套系統覆蓋大大小小的設備，支持功能解耦，可隨產品自由裁剪，支持各種不同類型的設備，小到傳感器大到控制器、巡檢機器人等設備都可以使用同一操作系統。開放兼容打破信息孤島，實現數據共享，支持公路行業統一協打破信息孤島，實現數據共享，支持公路行業統一協議，靈活部署，實現不同廠商各個設備的統一管理，在安全可靠的基礎上有序控制、配置和收集網絡中的海量數據。標準統一關鍵技術23智慧公路技術白皮書5.3高效聯接，打造低時延、高可靠、易運維的網絡環境5.3.1F5G城市全光路口技術要求交通路口是城市交通的關鍵節點。傳統路口信號機建設普遍存在線纜多，挖溝埋纜施工困難，且過街電纜常因施工、鼠咬、老化而中斷，導致信號燈失效。全關路口技術將信號機從模擬電纜升級為數字光纖，從集中式控制改造為分布式控制，在路口通過1根光纜+1根電纜取代傳統30多根過街線纜，大幅降低紅綠燈路口的建設、全光路口主控機通信板信號機主控電源線網線光纖RS485聯網平臺全光路口主控機通信板信號機主控電源線網線光纖RS485聯網平臺全光路口分控機通信板信號燈驅動板通信板南向信號燈驅動板信號燈驅動板全光路口分控機北向全光路口分控機通信板信號燈驅動板通信板南向信號燈驅動板信號燈驅動板通信板電警東西向東西向管道管管道管道向通信板通信板--信號燈驅動板全光路口分控機全光路口分控機圖8城市全光路口解決方案技術特點工程極簡高可靠性運維極簡工程極簡高可靠性運維極簡30+線纜歸結為“1根光纖+1根電源線”，大幅降低紅綠燈30+線纜歸結為“1根光纖+1根電源線”，大幅降低紅綠燈1+1手拉手環網保護，鏈路故無需破路埋管，單路口設備TCO減少15%，降低運維難度關鍵技術智慧公路技術白皮書245.3.2高速公路沿路通信網網技術要求隨著智慧高速的發展，路側感知及視頻監控對網絡的可靠性、帶寬、時延等要求越來越高。智慧高速通信網絡設施圍繞人、車、物提供聯接與感知服務，為保障收費、視頻、辦公等業務數據的傳輸與云端存儲與調用，需要網絡提供更大的帶寬。沿路桿站的海量前端接入，高速的ETC、視頻等業務一張網，對高速網絡的可靠性與安全性的重視上升到新的高度。數據中心數據中心NCE-IP/NCE-TNCE-IP/NCE-TSD-WAN運營商4G/5G/internet運營商4G/5G/internetIP/光IP/光N*10G~100+G收費站收費站收費站收費站OTN/PTN/IP/SDHOTN/PTN/IP/SDH--)工業路由器IP環網（一光到底）微波無線回傳ODN--)工業路由器IP環網（一光到底）微波無線回傳ODNONU收費收費視頻辦公網絡硬切片（FLEX-E/NHP）iFit隨流檢測/DQODN光路可視橋梁橋梁服務區服務區圖9高速公路沿路通信網技術特點一網可靠承載超大帶寬容量，一張網實現收一網可靠承載超大帶寬容量，一張網實現收FlexE網絡切片實現業務安全隔離，確定性時延，業務SLA可智能運維基于iFIT隨流檢測技術，實現高速各業務質量實時可視；智能化主動識別故障，準確率高云網安一體化零信任架構，實現高速一張網全網態勢實時感知，保障業務的穩定安全傳輸；對于海量終端準入，提供認證和安全一體關鍵技術25智慧公路技術白皮書5.3.3SD-WAN技術要求傳統高速公路WAN網絡面臨專線貴、部署慢、運維難、擴展性差等困難NCE控制器，通過對WAN網絡抽象和建模，將上層網絡業務和底層網絡具體實現架構進行解耦，實現了網絡自動化部署；通過部署獨立的控制面，將網絡轉發和控制進行了分離，從而實現了網絡控制的集中化；通過集中的網絡監控和可視，實現了端到端WAN網絡集中的管理，從而實現了運維的智能化。全網自動化|智能運維視頻云總部網點（中心）Internet專線5G/LTE總部網點（中心）Internet專線5G/LTE小型網點小型網點圖10SD-WAN解決方案技術特點 智能運維應用/鏈路/質量可視，支持網智能運維應用/鏈路/質量可視，支持網絡智能診斷和策略優化開放生態支持業界主流私有云、公有云平開放生態支持業界主流私有云、公有云平臺部署，業務隨需開通安全互聯 安全互聯業務安全傳輸；內置防火墻、AV關鍵技術智慧公路技術白皮書265.4智能邊緣計算，計算更實時，前端更智能技術要求隨著視頻云聯網、路面全息感知業務的發展，在智慧交通路側的數據量越需要在終端設備或網絡邊緣側就近分析處理，催生了邊緣計算技術的發展。邊緣計算的出現使得在邊緣可以進行更多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，促進資源的有技術特點中心人工智能融合賦能平臺AI管理平臺預訓練模型行業預訓練本地數據處理預訓練模型行業預訓練本地數據處理中心推理訓練ISVAI管理平臺（標注管理）AI訓練平臺AI推理平臺業務管理部署數據回傳業務管理部署數據回傳分中心路側中心推理平臺邊緣推理節點中心推理邊緣推理圖11云邊協同架構在各類邊緣計算場景中，不同的計算任務對于硬件資源的需求是不同的，從計算模式、并在各類邊緣計算場景中，不同的計算任務對于硬件資源的需求是不同的，從計算模式、并邊緣計算要支持多核并發、綠色節能等要求，以滿足碎片化產業和差異化應用的需求，可以提升計算資源利用率，可以支持算力的靈活部署和調度。異構計算在帶寬有限、邊緣計算資源有限的情況下，在在帶寬有限、邊緣計算資源有限的情況下，在云端與邊緣節點合理地部署人工智能模型的訓練與推理功能，從而實現邊緣節點借助AI技術更好地提供高級數據分析、場景感知、實端邊云協同時決策、自組織與協同等智能化服務。在邊緣側部署輕量級、確保實時性、可靠性、數據隱私保護以及通信成本降低。關鍵技術5.5智能中樞，實現實時預測、精準管控公路行業具有明顯的地理區域或行政區域的分界，各區域既需要處理本地、本行政區域的業務，也需要對接全網業務。這一特點導致了IT資源的分配、部署都是分散的，資源難以回收或共享給其他區域。獨立建設的IT系統存在成本高，兼容性差，上線周期長等特點，而利用云和大數據技術能夠在保證區域獨立性的前提下，很好地應對這一問題。構建統一智慧云控平臺，以集數據匯聚、存儲、分析、處理于一體的彈性可擴容的云計算平臺為底座，為各物聯網平臺等，為上層業務提供數據支撐、算法支撐、應用支撐能力。5.5.1云計算平臺技術要求智慧公路建設、運營涉及的職能部門和業務應用眾多，傳統的IT模式中，應用人員同時要關注硬件、網絡、軟件，最終形成了各個煙囪式的業務系統架構，資源分散、管理割裂、運維復雜。云計算模式下，所有IT資源被虛擬化為一個完整的資源池，應用人員只需關注業務，從資源池中直接獲取所需要的各種服務即可。并且針對分布在不同地域的計算資源、存儲資源等，可以實現統一的管理和調度，提升整體的資源利用率和運維效率。智慧公路云計算以“智能、快速、綠色、安全”為總體目標，打造分層解耦、開放共享的資源服務體系，助力智慧公路業務應用快速上線、高質量運行、高效率維護。技術特點持續演進的能力底座提供按需供給、據實結算的云資源服務。持續演進的能力底座企業級云原生平臺構建全棧融合支持能力的云原生平臺，實現傳統應用與云原生應用的一體化開發部署、大企業級云原生平臺多云統一管理能力對公路行業遺留的IT系統、私有云和公有云等復雜環境實現統一管理，通過對混合云資源的精細化管理提升運營和運維效率，使IT多云統一管理能力27智慧公路技術白皮書關鍵技術智慧公路技術白皮書28技術要求智慧公路大數據面臨信息化與業務融合不充分，部門協同工作效率低；數據資源管理和使用缺乏統籌，業務數據資源開放共享難；技術分化嚴重，系統建設分散，信息化組織管理較為松散，造成資源浪費等問題。所以，構建多維數據融合、海量數據處理和存儲、實時決策支持、數據共享服務的智慧公路時空大數據基座勢在必行。智慧公路時空大數據以提升管理與服務效能為發力點，實現時空交通態勢研判預警及車道級主動管控，提高行車安全及道路通行能力，提升運營管理、研判決策和應急處置水平，同時為司乘人員提供精準的信息服務。技術特點全要素融合實現人、車、路、環境的狀態感知，為全方位服務、全業務管理等提供數據支撐。實現出行即服務。全方位服務包含建設管理、運行監測、應急指揮、收費管理、養護管理、決策支持和云控平臺，主要包含建設管理、運行監測、應急指揮、收費管理、養護管理、決策支持和云控平臺，主要面向管理人員，實現管理提質增效。全業務管理建立自有的數字化資產中心，持續挖掘數據價值，通過平臺承載數字化資產治理能力。建立自有的數字化資產中心，持續挖掘數據價值，通過平臺承載數字化資產治理能力。全周期治理關鍵技術29智慧公路技術白皮書5.5.3人工智能技術要求人工智能（AI）賦能智慧公路數字化建設，創造性地提高交通運行管理水平、提升交通服務品質、完善智能交通發展體制機制?！稟I助力出行更安全：針對路面上的交通事故、交通事件等進行AI自動識別和預警，從而提升處理效率，避免次生傷害。對重點車輛進行全流程監管閉環，建立重點車輛運行AI主動預警機制，打造“事前預防-事中預警-事后決策”監管閉環?！稟I助力出行更高效：通過AI技術對進行流量分析、擁堵預測、交通仿真、信控優化和交通組織優化，做到精細化的感知和調度，從而保障智慧公路系統高效運行?！稟I助力管理更有效：通過AI技術提升公路管理部門主動安全、疏堵保暢、應急調度、信息服務的工作效率，建設高效協同、綠色環保的交通運輸體系。技術特點AIAI應用AdvancedAdvancedAPIsPre-integratedSolutionsModelArtsHiAIServiceHiAIEngineGeneralAPIs全棧MindSporeTensorFlow全棧MindSporeTensorFlowPyTorchPaddlePaddle...CANN(ComputeArchitectureforNeuralNetworks)Ascend-Nano Ascend-Ascend-Nano Ascend-MiniAscend-MaxIP&ChipAscendAscend-TinyAscend-Lite消費終端公有云私有云邊緣計算行業終端消費終端公有云私有云邊緣計算行業終端< >圖12AI開發平臺提供全流程的AI開發與推理服務，訓練作業管理、多開發框架支持、模型統一提供全流程的AI開發與推理服務，訓練作業管理、多開發框架支持、模型統一一站式AI平臺通過通過AI技術對路網監控視頻或圖片進行智能檢測、智能識別、智能檢索、智能跟蹤，能夠可以識別交通擁堵、路面拋灑、異常停車等特殊事機器視覺基于智慧公路時空大數據底座，利用機器學習、神經網絡基于智慧公路時空大數據底座，利用機器學習、神經網絡等技術，提供從數據、到知識的識決策推理關鍵技術智慧公路技術白皮書305.6數字能源，使能智慧公路綠色低碳轉型技術要求可充分開發利用公路沿線邊坡、服務區、收費站、隧道、互通匝道等適宜區域土地資源，應用智能光伏、儲能等技術，合理布局光伏發電設施，與市電等并網供電，構建以新能源為主體的公路行業新型電力系統。技術特點充分利用公路沿線土地資源，實現多裝多發，系統發電量提升5%-30%；通過智能組串充分利用公路沿線土地資源，實現多裝多發，系統發電量提升5%-30%；通過智能組串式儲能，一包一優化，一簇一管理，生命周期放電量提升15%。實現更高收益L4級智能電弧防護，0.5s快速關斷，預防火災；異常時優化器使能0V快速關斷，更高L4級智能電弧防護，0.5s快速關斷，預防火災；異常時優化器使能0V快速關斷，更高安全保障；儲能智能內短路檢測，減少火災風險90%以上。異常快速關斷保障主動安全智能化智能化免維護技術實現智能運維無易損件、自然散熱設計，免維護體驗；智能組串IV健康檢查，診斷14種組件故障；儲能/PCS模塊化設計，系統可用度達99通過削峰填谷、錯峰調頻、雙向自適應保障電網友好；平滑疊光、疊儲，實現新能源發通過削峰填谷、錯峰調頻、雙向自適應保障電網友好；平滑疊光、疊儲，實現新能源發光儲充協同電與功率補足；通過功率池化一體調度、源網荷儲協同，實現智能調度。關鍵技術5.6.2智能充電網絡技術要求在各國政策支持及企業自主創新下，全球新能源汽車產業發展迅速，電動車滲透率不斷攀升，對高速公路服功耗低、充電時間長、里程焦慮等一些列問題給電動出行者帶來極大困擾。因此，建設高質量的充電基礎設施，不但要匹配電動車數量和車型的發展需求，降低車樁比、提升充電效率，還要聚焦用戶體驗和高效運營，更要面向未來實現綠色、智能、可持續演進。技術特點》極簡部署，極簡網絡，可持續演進；》功率上平滑擴容，支持大功率超充、快充、慢充等多場景差異化充電需求，具備V2X演進能力；》綠色低碳，支持光、儲一體化綠色演進，并與電網協同；》全面智能，智能化特性持續迭代升級，智能無感知充電體驗。31智慧公路技術白皮書關鍵技術智慧公路技術白皮書325.6.3數據中心能源技術要求公路行業傳統的數據中心建設存在模式落后、周期長、能耗高、運維難、可靠性低等諸多挑戰。根據預測，的設計理念，通過重構架構、重構溫控、重構營維、重構供電，打造極簡、綠色、智能、安全的新型數據中心。技術特點通過模塊化和預制化，極簡交付，縮短數據中心建設周期，滿足業務快速上線需求。通過模塊化和預制化，極簡交付，縮短數據中心建設周期，滿足業務快速上線需求。重構架構通過數字化加持的通過數字化加持