新一代智能交通系统的技术特点和发展建议(PDF X页)

第6卷 第1期 工程研究——跨学科视野中的工程6 (1): 37-422014年3月JOURNAL OF ENGINEERING STUDIES Mar ., 2014收稿日期: 2013−09−08; 修回日期: 2014−02−14基金项目: 国家科技重大专项项目（课题）（2012ZX03005010）DOI: 10.3724/SP.J.1224.2014.00037新一代智能交通系统的技术特点和发展建议王笑京1, 2（1. 国家智能交通系统工程技术研究中心，北京 100088；2. 交通运输部公路科学研究院，北京 100088）摘 要: 智能交通系统（即ITS ）是现代交通技术的前沿之一，在国内外已有大量应用。

随着新一代信息技术的发展和出行者需求的变化，ITS 领域出现了与以往不同的、特色鲜明的技术方向和服务应用。

本文首先对近期国内外ITS 技术发展的最新动态和应用案例进行了分析，特别强调了新一代信息技术带来的技术跨越和关注领域的变化，提出新一代智能交通系统已初步形成。

然后对新一代智能交通系统的技术特征进行了分析：各交通参与单元之间的互联、车辆对周边复杂环境的识别、新型的交通信息采集和服务、交通大数据、自动驾驶等。

最后就新一代智能交通系统发展提出了建议：加快市场化，建立智能交通系统标准化的新模式，加强前沿技术开发等。

关键词: 智能交通系统；ITS ；合作式智能交通系统；互联车辆；车车通信；车路通信 中图分类号: U491 文献标识码: A 文章编号: 1674-4969(2014)01-0037-06引言智能交通系统（intelligent transportation sys-tem ，ITS ）是通信、信息和控制技术在交通系统中集成应用的产物。

科学家和工程技术专家发现，在交通高峰时期，中心城市道路系统和国家高速公路系统并不是全部都发生交通拥堵，有相当一部分道路交通仍然很畅通。

于是他们设想，如果能够及时地将道路网的交通信息告诉驾驶员，并提示他们绕开那些拥堵路段，则道路网的资源就可以得到充分的利用。

换句话说就是让车辆更有效地利用道路网的资源，让出行者在交通信息的支撑下对行驶距离和所耗时间进行综合平衡，实现高效和便利的出行。

这是ITS 发展的最原始动力。

在研究这一问题的过程中，科学家们发现电子信息技术越来越多地引入运输系统，不但能缓解交通拥堵，而且对提高交通安全水平、客货运输效率和高速公路收费系统服务水平等方面都会产生巨大的影响。

从20世纪80—90年代开始，相关的技术开发在发达国家逐渐开展，如欧洲的PROMETHEUS （Program for European Traffic with Highest Efficiency and Unprecedented Safety ）、DRIVE （Dedicated Road Infrastructure for Vehicle Safety in Europe ）和telematics ，日本的PACS （Picture Archiving and Communication Systems ）、VICS （Vehicle Information and Communication System ）、ASV （Advanced Safety Vehicle ）和UTMS （Universal Traffic Management System ）等，美国的ERGS （Electronic Route Guidance System ）、Mobility 2000和IVHS （Intelligent Vehicle Highway System ）等，这些系统直到1994年才有了统一的名称——智能交通系统（ITS ，简称智能交通）[1]。

“智能交通：技术、管理与产业化”专刊38 工程研究——跨学科视野中的工程, 6(1): 37-42 (2014)进入21世纪，ITS逐渐形成规模应用，也产生了良好的社会效益和经济效益，特别是车载导航、不停车收费系统和安全辅助驾驶已经形成了相当规模的产业。

例如，日本著名的车载导航系统VICS，现在用户已经超过3 800万[2]，；而日本统一标准的不停车收费系统的用户已超过 5 800万，全国平均利用率达到89%[3]。

我国具有自主知识产权的不停车系统自2009年开始规模应用，目前已经在26个省市开通，用户超过600万；我国的车载导航系统也已经普及，用户随处可见；计算机控制的交通信号系统已经在我国大城市普遍应用，以可变交通信息板为主要服务手段的群体诱导系统在北京、上海、广州等大城市成为城市交通控制系统的重要组成部分。

尽管ITS已经应用，但是对它的开发并没有停止，各国政府和企业紧紧抓住通信和信息技术的进步步伐，根据ITS应用的实际效果，不断调整应用目标、调整系统结构、调整应用重点，并取得了长足进步。

例如，围绕交通安全的车车通信接近实际应用，车路通信已开始实际应用；以3G和4G宽带移动通信为依托的下一代交通信息服务系统开始崭露头角；合作式ITS系统（cooperative ITS）不仅可改善交通安全和减少排放，而且蕴含着巨大的商业潜力[4][5]1-2。

总之，新一代智能交通系统在逐渐形成。

1新一代智能交通系统的出现20世纪90年代初ITS以其新颖的概念和技术特色在世界上崭露头角，例如，以全球卫星定位和数字地图为支撑的导航系统、以移动通信和传感器为支撑的自动驾驶和车队管理系统、以专用短程通信（Dedicated ShortRange Communication，DSRC）为支撑的不停车收费系统（Electronic Toll Collection，ETC）、以数字技术和广播技术为支撑的交通广播信息服务系统（Radio Data System - Traffic Message Channel，RDS-TMC）、以自适应控制为支撑的交通控制系统（UTMS）等。

近几年随着通信和信息技术的不断进步，以及移动互联网、3G和4G、移动智能终端的普及，企业和投资商对ITS的关注点也开始转移，ITS的开发和应用方向也随之发生了重要变化。

目前的ITS更多地考虑出行者个体的应用和体验，更多地围绕汽车产业和汽车销售，更多地依赖宽带移动通信，更多地要求实时信息交换，逐步形成了新一代智能交通系统，其重要的发展特征表现在以下几点：1.1车车通信和车路通信成为ITS下一个技术亮点ITS在起步之时就提出车与路、车与车之间的通信和信息联接，其主要目标就是提高安全性和信息服务水平。

但是当时以及随后的一段时间ITS 受制于移动通信的技术水平和经济性，除了基于专用短程通信（DSRC）的不停车收费系统（ETC）可以投入商业应用外，其他各种技术应用均受到产业界的怀疑。

随着高速无线局域网技术和标准的逐渐成熟，车辆高速运行时（120 km/h及以上）的车与车和车与路之间可以建立起稳定的通信链路，特别是汽车智能化和安全辅助驾驶系统为车与车之间的信息互联提供了应用场景。

因此，从2009年开始，各大汽车制造商、零部件制造商和通信装备制造商联手开发以车与车信息联接为主的系统。

欧洲和美国在标准制定中，还把DSRC 与4G及未来的5G进行了综合设计，在网络管理层实现了统一协调。

未来使用者可以在交通系统中根据需要和经济性无缝地使用多种通信系统，我们还会看到智能手机与车辆的“对话”。

总之，通过新一代通信技术、移动互联网与汽车智能化技术的集成创新，驾车者（出行者）、车辆、道路可以形成相互连接和互动的系统。

1.2 合作式ITS成为新的方向依托前面所述的通信技术，2008—2009年国际智能交通界将多年的研究积累进行了梳理和重新组织。

欧洲提出了合作式智能交通系统王笑京：新一代智能交通系统的技术特点和发展建议39（cooperative ITS）的概念；美国在公布2010—2014年智能交通战略计划IntelliDrive中将之称为Connected Vehicle；日本将已经开发的智能道路系统（Smartway）改称为ITS-Spot。

2009年欧洲和美国签订的政府间备忘录将之正式定名为合作式ITS（cooperative ITS），随后日本也宣布加入欧美的合作[5]4。

这个系统以专用短程通信（DSRC）、汽车电控系统和车载信息终端为依托，结合其他商用移动通信系统，实现汽车与汽车之间、汽车与基础设施之间的“对话”。

在高速公路上，前方路况可以实时传到后方的每一个车上；在交叉路口，除了与路侧的信号控制系统交换信息之外，更重要的是车辆之间相互知道对方的行驶方向和速度，能够避免车辆碰撞；当驾车者要变换车道时，车辆会“查看”周边车辆的状况，驾车者的操作也会实时传送到周围的车辆，车辆能够自动判断变换车道是否安全并给出提示；当驾车者做出不安全的操作时，车辆可以通过电控系统制止。

这一以汽车为中心的新系统和新应用，成为当前国际ITS界最新和最热的方向。

1.3智能手机成为最好的ITS人机接口近两年随着智能手机和移动互联网应用的普及，交通应用在其中占了相当的比例。

2010年在韩国召开的第17届ITS世界大会上，韩国就宣称其3G手机的应用（App）中，与交通有关的占到50%以上；2012年10月在奥地利的第19届、2013年在日本东京的第20届ITS大会上，都有包括旅馆、公交与换乘、室内导航、大会注册和定制会议日程的App。

这种应用已经成为电信运营商、信息服务商乃至交通运营服务商均认同的一种商业模式。

除此之外，世界各国（包括中国在内）利用智能手机和移动互联网开发的ITS应用越来越多，如基于手机地图的城市交通拥堵信息服务、基于手机拍照二维码和移动互联网的手机公交电子站牌、基于移动互联网云端的交通信息服务，以及在中国异军突起的手机打车服务等。

总之，智能手机已经成为ITS应用中最好的、具有本地智能数据处理功能的人机接口，而移动互联网则成为支撑ITS应用的网络平台。

1.4节能环保成为ITS的新卖点发展ITS的目的原本就是提高交通的机动性、改善其安全性和减少其对环境的破坏。

随着全球气候变暖，世界各国不断推出各种技术措施以减轻道路交通对环境的影响。

智能交通系统也是重要的技术选项之一。

国际智能交通界提出了生态智能交通（eCoITS）的概念和开发项目，如欧洲的eCoMove、FREILOT（Urban Freight Energy Efficiency Pilot），美国和日本的Energy ITS （Development of Energy-saving ITS Technology）等。

为加快ITS发展，2010年3月欧洲、美国和日本在荷兰的阿姆斯特丹签订了合作协议，从研究、试验、排放评估、数据管理等方面开展工作，争取实现发达国家智能交通技术在节能减排中标准的统一，以及评估方法的一致性和有效性。