基于人工智能的智能交通发展状况浅析

李 丹, 许文启, 张 筱, 宋 延

(北京易华录信息技术股份有限公司， 北京 100043)

0 引言

随着信息技术的不断革新，替代传统复杂理论模型处理数据的人工智能技术越来越多地应用于诸多行业和领域，人工智能大数据处理技术摆脱了传统参数模型拟合数据规律的不准确性，使得数据结果更倾向于针对大数据总体发展趋势的全面表达，预测分析更加贴近于事物发展规律、精确辅助分析决策.

智能交通是人工智能技术在交通运输领域的重要应用，涉及交通工程、交通规划、系统工程、交通信息及交通自动化等诸多门类，其中的各种数据挖掘方法、模式识别算法、数学优化模型等都用到了人工智能技术. 如借助模式识别、机器学习等方法感知目标并分类；借助虚拟现实技术、系统仿真技术等方法进行交通仿真；借助语音识别、图像处理、神经网络等技术实现辅助驾驶及自动驾驶.

智能交通领域的发展将带来更加完善的交通管理体系，更加全面的交通信息沟通，更加安全、舒适、方便、经济的出行体验，以及更加高效的物流运输系统，产生良好的社会、经济效益. 目前智能交通的发展呈现多向态势，但最终必然会进行全面的整合，基于人工智能技术，构建全息化的智能交通管理、决策、分析、协同运行体系，实现交通各领域一体化的综合管理. 本文将详细介绍智能交通在国内外的发展进程，总结国内外总体发展趋势，进而探讨人工智能在智能交通领域的深化应用，为国内智能交通研究、发展方向以及未来全息化智能交通体系的构建提供建议.

1 国外发展进程

在计算机技术发展初期，许多国家就开始尝试将其应用于交通领域，以美国、日本、欧洲为代表的发达国家和地区，其智能交通领域的研究经历了由20世纪90年代到20世纪末以及21世纪之后2个发展阶段，他们对于智能交通的研究起步较早、发展较快、研究较为成熟.

1.1 美国智能交通发展

美国智能交通第1阶段发展主要涉及交通视频监控、智能信号控制、电子收费、车路协同、自动驾驶等领域，该阶段建设内容主要体现在以下方面：车载电子装置增强了应急处置能力及车辆的导向性能；公共出行信息服务以各种形式开始大量存在；建立了交通管理中心，智能信号控制及电子收费系统全面普及；实地验证了车辆辅助驾驶、车车通信、车路通信技术.

第2阶段开始重点关注车辆安全及车路协调，研究内容主要包括综合运输协调技术、车辆安全技术. 该阶段重点建立一个全国性的交通运输信息网络，方便出行，提高货运效率；开发先进的车辆防撞、交通事故自动检测、通报和应变技术，减少人员伤亡、提高事故处理效率；进一步研发先进的交通管理技术，跨区域及运输方式整合区域性交通网络，智能管理各种地面交通，实现一体化运行[1].

当前美国智能交通的重点研究主要分布在智能化交通管理、智能交通系统研究以及车辆行驶安全研究等方面. 通过道路监控中心和路边的可变标志牌等系统，提供实时路况信息；通过车联网研究，使车辆具备信息感知功能，通过射频识别、车载信息服务、无线定位技术等一系列移动式信息采集技术，实时感知车辆自身及车辆与周边环境信息，并通过专用短程无线通信技术，使车辆与车辆、车辆与基础设施之间进行信息交互；通过引入成熟的机器人技术和自动控制、人工智能、视觉计算等技术实现车辆的无人驾驶，保障车辆行驶安全.

1.2 日本智能交通发展

与美国同期起步，日本智能交通发展第1阶段的研究内容涉及交通管理优化、电子收费、导航、辅助驾驶、行人辅助、物流效率优化、紧急车辆运行辅助等诸多方面，重点集中在对导航系统、自动收费系统和先进车辆系统等技术的研究并取得了突破，导航系统和自动收费系统得到广泛应用.

第2阶段研究重点转移到道路交通安全性保障、交通拥堵优化、交通服务优化、公共平台建设以及国际标准化促进等方面，更加注重系统集成与人性化的交通服务及相关技术的推广应用. 当前，日本的ITS主要应用于交通信息发布、电子收费、公共交通、商业车辆管理以及紧急车辆优先等方面[2-4].

1.3 欧洲智能交通发展

欧洲智能交通发展起步略早，第1阶段始于20世纪80年代，研究领域涉及出行信息服务、车辆安全辅助驾驶、营运车辆监管、电子收费等方面. 重点集中在路侧终端、车载通信终端、车载智能终端和综合交通运输等方面. 其特点与美国第1阶段相似，即研究的范围比较广，项目相对分散.

第2阶段重点关注行车安全，关注体系框架和标准的制定，同时侧重于交通通信标准的制定以及综合运输协同等技术的研究，推动综合交通智能化、安全保障技术实用化.

欧洲智能交通的研究主要集中在以下方面：

1)车辆自动定位系统；2)信息发布系统；3)智能停车系统；4)高速公路旅行信息、视频信息；5)国家交通控制中心；6)城市交通管理和控制系统；7)SCOOT系统；8)电子收费系统；9)智能交通执法系统；10)射频识别技术；11)物联网等.

2 国内发展进程

我国智能交通发展跟随发达国家进程，初期研究较浅、应用不足，自本世纪开始，有了较大进展，目前在出行服务、政府管理服务、技术创新和产业发展等方面取得了显著成果.

建设初期，研究内容主要集中在信息采集、数据管理、汽车安全辅助装置、路网系统通行能力研究等方面. 以缓解交通拥堵、提高运输安全、解决重大事件交通组织为目标，进行了多项研究，同时安排了有关智能运输基本理论、智能运输控制基本理论、诱导算法等方面的研究.

本世纪初，针对综合交通运输管理与信息服务、智能化交通管理与控制、综合交通大数据融合分析及协同应用、交通安全保障、新型载运工具研发等5个技术方向进行了深入研究. 通过实施规模化示范工程，形成行业标准和规范体系，初步构建我国道路交通安全技术支撑体系[5].

近年来，面向大型国际活动的城市智能化交通管理和出行服务，研究实施了智能化交通信号控制系统、智能化行车诱导系统、公共交通协同调度管理系统以及综合交通信息服务系统. 将综合信息平台和智能交通控制系统作为城市交通发展的重点，对公共交通、交通管理、交通应急、电子收费等7个应用领域开展研究，取得了丰硕的成果[6-8].

3 总体发展趋势

在总结近年来交通科技成就的基础上，通过分析日本、欧盟和美国的研究现状和发展战略，国际上在智能运输与安全领域的发展具有如下趋势.

3.1 交通信息采集方法及发布渠道将快速发展

随着5G网络试点商用化、北斗高精度导航的广泛应用，极大地降低了信息采集成本、提高了数据传输效率，为智能化终端设备的进步注入强大的推进力. 其次，信息技术的进步使得交通信息处理能力成倍增加，为ITS数据的综合应用提供了基础，开发成本低、使用经济的交通信息发布技术和设备将是智能交通系统建设的重要内容.

3.2 交通运输协同技术受到关注和重视

智能交通技术正在应用到物流、应急救援、公共安全等多个领域，在定位、跟踪、路径规划、人员疏散等方面发挥巨大的作用，有效降低物流的运输成本、减少突发事件中的生命财产损失、保障大规模物资运输. 采用高新技术改造现有运输系统及其管理体系，交通运输信息化和智能交通系统建设，已成为现代交通运输体系的发展方向[9].

3.3 基于人工智能的辅助驾驶是当下研究热点

车路协同、车车通信、无人驾驶技术全国多地试点项目的开展，以实现更高效、安全、环保为目标，研发多维感知的信息交互操作体验，将极大地提高车辆行驶的安全性、舒适性. 结合高精度定位技术、机器视觉自动识别技术和多元化通信技术的发展，使得人工智能技术以前所未有的速度应用于交通领域[10-12].

3.4 全息化交通运行监管服务平台建设

随着智能交通领域多平台监管服务系统不断的关联、协作，最终将实现交通信息的全面整合，结合大数据处理技术，实现交通全息化的交通监管、数据分析与信息服务，为智慧城市建设提供智能交通保障，为辅助驾驶、无人驾驶混行交通秩序的综合管控奠定基础[13].

4 人工智能的深化应用

人工智能技术在交通领域应用的最大价值，在于能够实现数据价值的全面挖掘、深度分析、融合应用，提供强大的辅助判断能力，借助于城市数据中心的规模化、产业化发展，打造一体式的数据资源服务，让未来交通将会更加智能、更加安全、更加高效. 从政府监管、行业发展、公众出行3个角度来讲，将主要表现在以下方面：

4.1 全息化的交通智能监管

城市数据资源中心、城市数据湖的诞生，为城市监管者打破数据孤岛，实现数据资源共享创造了契机. 各部门间终端设备的交叉共享、数据的高效互通，将迎合大部制改革浪潮、转变政府对于交通监管方式. 结合三维城市、5G通讯、北斗高精度定位、全息投影、遥感航测技术，将城市数字化、数据产业化、监管图像化，借助于移动终端发展，让监管更加便捷[14,15].

4.2 迸发式的行业升级

技术的不断提升及其在交通行业的应用，将带来全领域的产业转型，交通的发展直接影响着智慧城市建设. 直观上，无人驾驶将改变传统汽车制造业、终端制造业，影响人们的生活习惯；适应车辆安全运行的道路基础设施也将因此而改变，促成新型智慧公路；适应新的交通方式发展，将诞生新型智慧枢纽、新型智慧社区、智慧港航、智慧物流建设. 人工智能的深化应用，将引领智慧城市全行业的迸发式升级.

4.3 一站式的交通信息服务

依托大数据、云计算实现数据资源的集约化开发、融合应用，通过机器学习、人工智能实现最优决策的判别，通过多渠道终端联合应用实现信息的高效互通. 未来，交通信息服务将不会局限于门到门的出行信息服务、应急信息发布、物流信息交互，交通信息服务将面向运输所涉及的全行业、全领域提供跨区域、跨行业、跨领域、跨时空纬度的交通基础设施、交通载运工具、交通状况预测、交通资源分析服务，提高生产、生活效率，打造一站式的交通信息服务[16-18].

随着技术的不断发展，人工智能将会在智能交通领域得到更加广泛的应用. 以设备智能化改变交通方式、数据深度融合提高交通效率、先进技术应用带动产业升级，智能交通发展将为智慧城市建设提供强大动力.

5 结论与展望

智能交通具有很大的发展前景，是目前国际公认的解决城市以及公路交通拥挤、改善行车安全、提高运行效率的最佳途径，是21世纪交通运输发展中最典型、最活跃和最具潜力的全面应用信息技术的一个技术领域. 随着智能交通系统的深入研发与应用，将会有更多数据采集、传输、融合、分析、信息发布技术趋于成熟，并在实际交通系统中得以应用. 随着人工智能技术的快速发展，及其在智能交通领域更加广泛的应用，智能交通将更好的服务于出行、服务于管理，推动产业转型、推动智慧城市建设.