无人驾驶技术下智能交通系统发展展望

郭俊财+盖文娟

[提要] 随着我国经济社会的不断发展，传统的交通系统已无法适应环境的变化以及人们的需求。为此，智能交通系统应运而生，成为解决我国交通问题并推动技术革新和社会发展的有效力量。无人驾驶技术作为智能交通系统中重要的一环，在其中起着技术支持与车辆控制的重要角色。本文以无人驾驶技术为切入点，阐述智能交通系统发展现状、不足及建议，探讨在无人驾驶技术发展情况下智能交通系统发展趋势。

关键词：无人驾驶技术;智能交通;公路交通;发展展望

中图分类号：F49 文献标识码：A

收录日期：2018年1月10日

引言

随着我国经济社会的不断发展以及科学技术的不断完善，人们对解决公路交通中存在的诸多问题显得越来越迫切。智能交通系统（简称ITS）作为新一代融合多领域、多技术的交通管理服务系统，在处理传统交通系统所带来的交通拥堵、资源浪费和配置不均衡、交通信息不流畅等问题中显得尤为重要。无人驾驶系统作为智能交通系统中车辆控制和管理的重要组成部分，影响着智能交通系统的实现周期和成果。本文以无人驾驶技术为基础，探讨公路智能交通系统存在的不足并浅谈了几点建议，依据无人驾驶技术的发展展望公路智能交通系統的发展趋势。

一、概述

（一）智能交通系统概述。智能交通系统（ITS）是应用先进的计算机技术、信息技术（包括大数据、互联网等）、图像处理技术、传感器技术、通信技术、无人驾驶技术、自动化控制技术等，融合交通、机械、电子信息等领域，涉及政府、企业、高校的高效、便捷、安全的将人、车、路协同起来的交通管理和控制系统。主要由安全系统、公共交通营运系统、交通管理系统、出行需求系统、车辆控制系统、电子收费系统、营运车辆运行系统以及营运管理系统构成。

智能交通系统通过信息链实现信息实时、高效的传递，数据通过传感器、定位系统及监控等设备获取数据，通过移动通信、卫星通讯等媒介进行与智能交通系统（ITS）的通信，数据由各子系统中央处理器进行识别、融合、计算、处理后被发送到互联网等渠道，通过信息反馈及自动化控制等技术以实现路径诱导、匝道控制、交通信号控制等功能。智能交通系统（ITS）信息链如图1所示。（图1）

（二）无人驾驶技术概述。无人驾驶技术是随着新一代信息技术、人工智能发展起来的汽车智能控制技术，其主要包括环境感知技术、人机交互方式、车辆智能决策、自动化控制技术。其工作流程如图2所示。（图2）

环境感知技术利用视觉传感器、激光雷达或毫米波雷达进行环境信息的采集，其充当无人驾驶汽车的“眼睛”，通过信息管理系统及环境感知获取汽车当前地理位置并感知周围环境，由中央处理器进行线路规划及三维建模以实现无人驾驶汽车的最优线路规划、避障、车道回正等功能。当前，无人驾驶汽车环境感知系统包括Boss无人驾驶汽车环境感知系统、Junior无人驾驶汽车环境感知系统、Talos无人驾驶汽车环境感知系统、Google无人驾驶汽车环境感知系统。

智能交通系统是以人的安全为根本服务宗旨，无人驾驶技术中的人机交互方式正是处理人车之间的关系。人机交互包括车内人与车之间的交互以及车外人与车之间的交互。当前，人机交互的研究主要偏向于处理行人与车之间的关系，建立一种可以使双方互相理解的信息反馈机制，以提高人-车-路的协同，预计将来的交互方式将以人的行为模式为依据进行车辆的智能决策。良好的人机交互有助于提升驾驶体验，并且加速无人驾驶市场化的进程，正如清华大学汽车工程系副教授、智能交通学者李升波所说：“人机交互是无人驾驶汽车市场化的最后门槛”。并通过交通信息管理系统将信息发送给运行车辆进行决策，以实现智能的线路规划、避障、换道、自动泊车等功能，同时道路监控系统时时追踪道路交通状况反馈给管理系统。

车辆的智能决策是汽车具有良好无人驾驶效果的关键，汽车将感知信息交由处理器处理，由处理器依据输入信息进行环境的精准判别并做出最优的决策，其核心在于处理算法的先进性，应使算法具有自主学习、算法优化等功能，以适应汽车行驶的不同道路状况。

自动化控制是汽车行为动作的执行机构，实现对决策命令的执行，自动控制系统性能将直接决定车辆的驾驶效果并具有提高效能和节能减排的作用。

二、我国智能交通系统研究现状

我国智能交通系统（ITS）起步较晚，目前中国智能交通系统已从探索阶段进入实际开发和应用阶段。虽然与发达国家相比仍存在较大差距，但发展态势较好。在政策层面，我国在“十二五”专项规划中，明确将智能交通融入交通规划体系中。在技术层面，在众多城市引入了城市信号控制系统、电子收费系统等。当前，我国在智能交通系统方面的研究主要表现在交通信号控制与指挥系统、交通监管系统、交通管理系统、交通信息动态显示系统、交通诱导系统、电子收费系统以及公共交通运营指挥调度等方面。

我国在智能交通系统领域发展投资不断增加。2016年，中国智能交通市场上有1，056个项目，形成了1，800亿元市场规模，其中有896个为城市智能交通项目，城市智能交通市场规模在1，300亿元左右，增幅达103%，超过2015年一半还多。将来我国政府、企业、高校等部门会不断加大在智能交通系统各领域的投资，预计2018年城市智能交通市场规模将超过1，300亿元。

三、智能交通系统中存在的问题及建议

（一）智能交通系统中存在的问题

1、在部门合作层面上，智能交通系统（ITS）的发展涉及包括交通、机械、计算机、设计等在内的众多领域，现今发展中依然存在“各自为政”的现象，使智能交通的发展受到局限，延长了其发展的周期。endprint

2、在技术层面上，尽管我国在科技创新发展领域实现众多突破，但仍有多项技术停留在实验或概念层面。以环境感知技术与人机交互方式为例，利用视觉传感器容易在车速变化率较大時造成图像失真，受环境影响程度大，利用雷达探测受环境影响程度小但存在较大视觉盲区，人-车协同发展难以实现，人车交互存在技术不足。

3、在经济层面上，利用摄像头获取数据信息价格低廉，但受环境影响程度较大，容易造成图像失真，从而造成车辆决策失误，带来极大的安全隐患，利用激光雷达或毫米波雷达时，探测距离远，受环境影响程度小，但价格昂贵，难以实现无人驾驶汽车的量产和普及。

（二）发展智能交通系统的几点建议

1、健全全面协调组织机制。当前，我国公路、铁路、高校等部门联系较少，信息不对称，无法形成行之有效的问题处理机制，并且呈现出自我研发的发展态势。这无疑会造成资源的浪费并延缓智能交通系统的发展进度。在政府角度，努力发挥政府作用，加强各交通部门、企业、研究院、高校之间的协调组织，制定完善的智能交通发展及管理规划，鼓励各部门之间加强合作，同时加强我国外交的战略引导。

2、健全人才培养体系。人才是我国社会发展的第一要素，现今我国教育体制仍以应试教育为主，以素质教育为辅，逐步加强职业教育正规化，使具有创新活力与热情的专业型应用人才的培养较为延迟。政府应加强我国人才培养的主导作用，以适应我国国情为基础，逐步完善我国人才培养体制，加大教育投入，健全人才培养的具体措施和人才选拔机制，为我国科技发展培养一系列具有高水平的专业人才，推动智能交通系统协调发展。

3、加大技术创新投资。创新是社会发展的原动力，技术创新是解决智能交通技术问题和应用普及的关键所在。加大技术研发投资，鼓励专业人才不断开发具有实用性、鲁棒性、经济性的前沿技术或产品，以实现智能交通系统发展质的飞跃。

四、智能交通系统发展趋势展望

伴随着国家经济的不断发展以及前沿技术的不断研发，城市智能交通系统发展始终呈现增长态势。导向上，智能交通系统将坚持以服务为中心，以人的安全为第一要素，通过人才培养及技术创新不断提高我国交通控制、管理、服务水平，提高交通运输效率及道路安全保障水平。技术上，大数据、云计算等信息技术，无人驾驶技术，人、车、路协同技术，计算机技术，传感器技术，交通仿真等均是现在的主导领域。

尽管目前我国无人驾驶汽车大多还处于研发阶段，存在诸多问题，但是以无人驾驶技术为切入点，实现在环境感知、人-车-路协同、智能决策、自动控制、信息反馈处理方面的突破，将为智能交通系统在管理和服务方向奠定可靠的基础。智能交通系统中管理和服务功能以交通流量调度控制、交通动态仿真、车辆信息服务系统、电子收费系统、应急救援系统、交通运营系统为核心，可利用无人驾驶技术中信息感知、智能决策、自动控制、信息反馈等在建立多领域合作的基础上实现智能交通系统在城市的发展应用，并以城市为中心向周边辐射发展以实现智能交通系统的普及。

在以无人驾驶技术为技术基础发展智能交通系统时，应以加强智能交通系统规范与监管为切入点，从而提高智能交通系统在公路运输、航空运输、水路运输、铁路运输、管道运输及综合运输之间的兼容性，实现无人驾驶技术在其他智能交通系统中的互换性、包容性及智能交通系统技术在其他领域的应用。

五、结语

智能交通系统的发展需要各部门、各领域、各行业的共同努力，需要各方进一步的研究。无人驾驶技术在智能交通系统中占据着重要的地位，其研究与发展的成果将直接影响智能交通系统的发展。虽然我国当前并没有实现真正意义上的无人驾驶，但在国家政策的完善与支持，科学技术不断的创新突破下，相信智能交通系统和无人驾驶技术都将实现质的飞跃，在不久的将来，我国将真正实现智能交通。

主要参考文献：

[1]边明远，陈思忠，罗汉军.智能交通系统（ITS）及其发展[J].武汉理工大学学报（信息与管理工程版），2001.23.1.

[2]马佃波.无人驾驶汽车环境感知技术综述[J].汽车与驾驶维修（维修版），2017.5.

[3]董长青，丁田妹，黄晓延等.无人驾驶的人机交互方式研究综述[J].时代汽车，2017.7.

[4]时洪然.智能交通体系的现状与发展[J].城市建设理论研究（电子版），2017.24.

[5]陈宇飞.中国智能交通系统研究现状分析[J].知音励志，2017.8.

[6]王嘉伟，袁浩东，武莹.浅谈智能交通与无人驾驶技术的发展展望[J].企业技术开发，2011.30.14.endprint