面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思考課件

1、面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思考交通運輸部科學(xué)研究院 曹劍東博士2011年5月2011智慧百城規(guī)劃建設(shè)專家論壇匯報內(nèi)容城市交通的發(fā)展背景對物聯(lián)網(wǎng)的理解面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路發(fā)展建議城市交通的發(fā)展背景城市交通系統(tǒng)的概念 城市交通系統(tǒng)是城市大系統(tǒng)中的一個重要的子系統(tǒng)，是由人和物在城市空間內(nèi)采用一定方式、在一定設(shè)施條件下的流動所構(gòu)成，其功能是為城市居民的各種出行活動提供必要的條件。 城市交通系統(tǒng)是一個動態(tài)而復(fù)雜的大系統(tǒng)，是城市社會活動、經(jīng)濟(jì)活動的紐帶和動脈。 城市交通系統(tǒng)不僅是為城市提供服務(wù)，也是城市社會、經(jīng)濟(jì)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本組成部分。城市的形成和演變?nèi)Q于交通，城市的布局結(jié)構(gòu)、規(guī)模大小、

2、生活方式都需要城市交通系統(tǒng)的支撐，城市的發(fā)展反過來又促進(jìn)了交通的發(fā)展。城市交通的發(fā)展背景城市交通的特點 城市交通與鐵路、航空、水運等交通方式不同，城市交通是面的交通，后者則是點、線的交通。面的交通有更大的機(jī)動靈活性，能夠深入到城市的各個地區(qū)、角落，直至門到門，這是其他交通方式所不具備的。城市交通的發(fā)展背景城市交通發(fā)展的難點1、 城市交通的交通流集散點分布眾多；2、 交通流的流動路線和流量經(jīng)常變化，不穩(wěn)定；3、 交通運輸工具類型多，速度差異大；4、 客流和車流以及車流和車流之間交叉多，相互干 擾大；5、 城市交通需要大量附屬設(shè)施和交通管理設(shè)施；6、 城市交通的管理涉及交通運輸、公安、城建等多個部

3、門。管理困難、矛盾突出城市交通的發(fā)展背景城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，城市交通壓力巨大土地資源緊缺，制約交通可持續(xù)發(fā)展 汽車化進(jìn)程加快，交通能耗加劇 公共交通發(fā)展滯后，交通供需矛盾突出 我國城市交通發(fā)展現(xiàn)狀城市交通的發(fā)展背景汽車尾氣排放已經(jīng)成為非重工業(yè)城市最主要空氣污染源交通噪聲污染已經(jīng)成為非重工業(yè)城市最主要噪聲污染源2003年，全國因交通擁堵造成經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)2500億元, 當(dāng)年GDP的2。城市光化學(xué)污染進(jìn)一步加劇城市交通事故頻發(fā)城市交通發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)城市交通的發(fā)展背景如何來解決這些問題？通過基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)來提高通行能力；通過現(xiàn)代的管理手段（包括智能交通系統(tǒng)）來提高現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)能力。向科技要通行能力！城

4、市交通發(fā)展歷史階段原始道路交通傳統(tǒng)的道路交通現(xiàn)代道路交通智能交通基于高度的知識文明，依靠智能技術(shù)的支持基于工業(yè)文明，依靠機(jī)械、動力技術(shù)的支持基于信息文明，依靠信息技術(shù)的支持基于人力、畜力的道路交通原始道路交通依靠人力和畜力資源傳統(tǒng)的道路交通依靠機(jī)械和能源現(xiàn)代道路交通依靠能源信息資源智能交通依靠能源信息資源智能資源城市交通發(fā)展歷史階段城市交通的發(fā)展背景未來的城市交通系統(tǒng)（智能交通系統(tǒng)）組成的要素將變?yōu)榱鶄€：人、車、路、環(huán)境、信息、智能。物聯(lián)網(wǎng)作為新一代信息技術(shù)的代表，兼具“信息、和智能”兩大特征，其在城市智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用，必將引領(lǐng)城市交通的管理和服務(wù)發(fā)生革命性的變革。物聯(lián)網(wǎng)是破解城市交通難題的

5、關(guān)鍵匯報內(nèi)容城市交通的發(fā)展背景對物聯(lián)網(wǎng)的理解面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路發(fā)展建議對物聯(lián)網(wǎng)的理解2010年中國政府工作報告 物聯(lián)網(wǎng)：是指通過信息傳感設(shè)備，按照約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。它是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)。 對物聯(lián)網(wǎng)的理解第一次浪潮計算機(jī)技術(shù)極大地拓展了人類計算能力第二次浪潮互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)極大地拓展了人類交互能力第三次浪潮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將會極大地拓展人類智慧能力對物聯(lián)網(wǎng)的理解智能交通系統(tǒng)（ITS）智能交通交通物聯(lián)網(wǎng)交通信息化城市交通領(lǐng)域智能化發(fā)展的兩種思路對物聯(lián)網(wǎng)的理解產(chǎn)生的背景不同；對信息資源的開發(fā)

6、利用強(qiáng)度不同；對信息的采集精度、覆蓋度不同；產(chǎn)生的社會效益不同；對社會的影響程度不同；所基于的技術(shù)不同；對商業(yè)模式的重視程度不同；物聯(lián)網(wǎng)與ITS的區(qū)別對物聯(lián)網(wǎng)的理解物聯(lián)網(wǎng)與ITS的區(qū)別重復(fù)采集、工具型應(yīng)用對物聯(lián)網(wǎng)的理解物聯(lián)網(wǎng)與ITS的區(qū)別統(tǒng)一采集、資源型應(yīng)用對物聯(lián)網(wǎng)的理解對城市交通參與要素更透徹的感知；城市交通相關(guān)信息更全面的互連互通；對城市交通系統(tǒng)更深入的智能化協(xié)同控制。面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展需求：對物聯(lián)網(wǎng)的理解面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通的優(yōu)勢1、為解決城市交通領(lǐng)域的問題探索一條創(chuàng)新之路2、是進(jìn)一步整合城市交通信息資源，打破行業(yè)、部門信息壁壘的重要機(jī)遇3、推進(jìn)城市交通領(lǐng)域的信息化、智能化

7、水平4、推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的發(fā)展及產(chǎn)業(yè)化5、推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定，促進(jìn)互聯(lián)互通6、為物聯(lián)網(wǎng)在其它領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展積累經(jīng)驗7、是中國在智能交通推進(jìn)過程中的一次偉大創(chuàng)新匯報內(nèi)容城市交通的發(fā)展背景對物聯(lián)網(wǎng)的理解面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路發(fā)展建議面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路汽車具有數(shù)量大、機(jī)動性強(qiáng)等特點，一直是城市交通管理的重點和難點。車與車、車與人、車與道路的協(xié)調(diào)一致是智慧城市的重要體現(xiàn)。城市智能交通的關(guān)鍵在哪里？“車聯(lián)網(wǎng)”是面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展的一條創(chuàng)新之路。面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路車聯(lián)網(wǎng)VS物聯(lián)網(wǎng)車聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)最具有發(fā)展前景的典型應(yīng)用，是物聯(lián)網(wǎng)以及智能汽車兩大領(lǐng)域的

8、重要交集，是戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，也是未來智能交通拓展的方向。“車聯(lián)網(wǎng)”更具體、更容易落地實施；車聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成不僅僅是汽車，還包括道路、行人等，涉及整個城市交通系統(tǒng)。比爾蓋茨在其著作未來之路（1995） “我能想象出這樣的建議：每輛汽車，包括你我的在內(nèi)，都不僅要裝上一個錄音機(jī)而且要裝上一個能表明車的主人是誰和車的位置在哪的無線電發(fā)射機(jī)-一個未來的汽車牌照。如果有人報告汽車被盜，車的位置將可以立刻被查到。在發(fā)生了有人肇事后逃跑，或駕車槍殺行人的事件之后，法官將被授權(quán)進(jìn)行一次查詢在這30分鐘以內(nèi)，下面兩個街區(qū)的范圍內(nèi)都有些什么車輛？黑匣子將記錄下你的速度和位置，由此將保證限制超速行駛的法規(guī)得到最完美的

9、執(zhí)行”。車聯(lián)網(wǎng)不是空穴來風(fēng)面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路通過射頻識別（RFID）、環(huán)境感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、毫米波雷達(dá)等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何車輛與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通訊，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。車聯(lián)網(wǎng)(Internet of Vehicles)互聯(lián)網(wǎng)能讓人們實現(xiàn)“點對點”的信息交流，“車聯(lián)網(wǎng)”也能讓車與車、車與人、車與環(huán)境進(jìn)行“對話”。面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路 車聯(lián)網(wǎng)將給城市交通領(lǐng)域的管理和服務(wù)帶來革命性的變革。車聯(lián)網(wǎng)將從信息維度感知道路交通狀況，利用涉車相關(guān)的屬性信息和動、靜態(tài)信息形成的涉車信息資源，提供豐富的智能化涉車管理和商

10、業(yè)服務(wù)。車聯(lián)網(wǎng)是緩解和解決困擾城市發(fā)展的道路交通問題，提升道路交通信息化水平，實現(xiàn)“人-車-路-環(huán)境”和諧統(tǒng)一的核心。 車聯(lián)網(wǎng)將引領(lǐng)城市交通涉車管理變革車聯(lián)網(wǎng)將前所未有的改變?nèi)藗兊某鲂蟹绞?面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路所有車輛都是具有獨立身份和獨立思考能力的智能體就像一個智能機(jī)器人，能自動判斷路況，不需人駕駛 所有車輛都可以實時感知自身、以及與其相關(guān)的物體的身份和狀態(tài)借助無線通訊，城市內(nèi)車與車之間，車與建筑物之間，以及車與城市基礎(chǔ)設(shè)施之間實現(xiàn)互聯(lián)互通 所有車輛所在的系統(tǒng)呈現(xiàn)出物體協(xié)同運作、系統(tǒng)狀態(tài)最優(yōu)的自組織運行模式車輛如深海中的魚群快速地游動卻彼此永不相撞 車聯(lián)網(wǎng)的幾大特性面向物聯(lián)網(wǎng)的城

11、市智能交通發(fā)展思路1、實體身份：汽車牌照、道路運輸證 2、電子身份：汽車數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)信源、IC卡道路運輸證等要素：（一）兩大身份標(biāo)識 類似于互聯(lián)網(wǎng)的IP地址 面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路1、感知車輛自身狀態(tài)： 胎壓、溫度、車速等傳感器 尾氣監(jiān)測、油耗監(jiān)測傳感器2、感知交通環(huán)境：毫米波雷達(dá)、視頻、GPS/導(dǎo)航3、感知駕駛員狀態(tài)： 視頻（疲勞檢測、注意力預(yù)警）、酒精檢測要素：（二）三大感知體系 面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路1、車內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)： CAN網(wǎng)絡(luò)、LIN網(wǎng)絡(luò)2、車外通信網(wǎng)絡(luò)：車-路通信：DSRC人-車通信： 3G網(wǎng)絡(luò)、GPRS、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)車-車通信：WLAN網(wǎng)絡(luò)、DSRC-WLAN網(wǎng)

12、絡(luò)要素：（三）兩大通信網(wǎng)絡(luò) 面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路要素：（四）一套服務(wù)平臺 車輛資質(zhì)認(rèn)證車輛年檢、二維管理車輛監(jiān)控及調(diào)度車輛違法行為的追溯查證涉車消費服務(wù) 面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路車聯(lián)網(wǎng)基本架構(gòu)車聯(lián)網(wǎng)面臨的四大挑戰(zhàn)1、規(guī)模 與汽車保有量的迅猛增長相對應(yīng)的是，汽車相關(guān)的信息采集的種類也從單一的車輛身份信息逐步拓展至汽車的身份信息、運行信息、狀態(tài)信息和事件信息等，數(shù)據(jù)規(guī)模將突破幾十甚至幾百PB級，迫切需要海量信息的傳輸、存儲和處理技術(shù)。 車聯(lián)網(wǎng)將依托汽車智能平臺實現(xiàn)節(jié)點級的海計算分層自組織形成局部智能，解決90%的感知數(shù)據(jù)處理。 車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)試驗階段將支持百萬級車輛的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。2、

13、性能 汽車具有數(shù)量眾多、個體分散、機(jī)動性強(qiáng)、牽涉面廣等特點，需要支持復(fù)雜應(yīng)用場景、高速移動狀態(tài)下的信息感知技術(shù)。面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路車聯(lián)網(wǎng)面臨的四大挑戰(zhàn)3、安全 從互聯(lián)網(wǎng)的虛擬空間拓展到車聯(lián)網(wǎng)的物理空間，通過網(wǎng)絡(luò)就可能實現(xiàn)對現(xiàn)實世界車輛的攻擊，信息安全和危機(jī)處置將面臨的更大的挑戰(zhàn)。 涉車信息資源是國家的戰(zhàn)略信息資源，對于數(shù)據(jù)安全具有極高的要求，需要在在公共網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上建立數(shù)據(jù)信息安全傳輸網(wǎng)絡(luò)，通過密碼學(xué)技術(shù)保證數(shù)據(jù)信息在傳輸中的保密性和完整性。注重研究防范“攻擊、干擾和竊取”涉車數(shù)據(jù)安全技術(shù)的同時，也需要研究在遭攻擊后的數(shù)據(jù)“恢復(fù)”技術(shù)，特別是空中遠(yuǎn)距離快速恢復(fù)技術(shù)。4、隱私 車聯(lián)

14、網(wǎng)可使每輛車成為一個節(jié)點。海量的涉車信息自動進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，一切都將越來越“透明”，信息管理的權(quán)限設(shè)定將涉及基本的法律問題，甚至道德倫理問題，需要信息分級權(quán)限技術(shù)、隱私保護(hù)技術(shù)。面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)趨勢 現(xiàn)階段的信息技術(shù)在35年內(nèi)尚可以支持車聯(lián)網(wǎng)的集成和試點應(yīng)用，隨著所有車輛不斷連接入網(wǎng)以及應(yīng)用服務(wù)的細(xì)化，未來1020年的發(fā)展將給各種信息技術(shù)帶來“質(zhì)”的改變，催生新的技術(shù)解決方案。面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路汽車身份標(biāo)識關(guān)鍵技術(shù) 汽車身份標(biāo)識（汽車的電子身份證）是一種工作于UHF頻段（840MHz845MHz或920MHz925MHz）且具有多項應(yīng)用特性的無源陶基型汽車專用

15、RFID電子標(biāo)簽。 感知層關(guān)鍵技術(shù)重點：自主知識產(chǎn)權(quán)、高安全性的UHF RFID標(biāo)簽芯片以及內(nèi)存規(guī)劃、編碼管理、多編碼體系映射、編碼解析技術(shù)等 面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路感知層關(guān)鍵技術(shù)汽車智能平臺技術(shù)重點：車輛主動安全技術(shù)、智能化車載傳感技術(shù)、多傳感器異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合技術(shù)等面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路車輛主動安全技術(shù)感知層關(guān)鍵技術(shù)面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路車輛主動安全技術(shù)感知層關(guān)鍵技術(shù)面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路傳輸層關(guān)鍵技術(shù)趨勢重點：未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)、多網(wǎng)協(xié)同技術(shù)、環(huán)境自適應(yīng)切換技術(shù)、智能網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)等 面向特定車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的專網(wǎng)建設(shè)車路通信車車通信人車通信面向

16、物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路車聯(lián)網(wǎng)信息預(yù)測及最優(yōu)化運行決策技術(shù)（1）涉車信息在線估計（2）涉車信息動態(tài)多步預(yù)測（3）涉車事件影響估計（4）車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)最優(yōu)化控制技術(shù)（5）車輛集群智能控制技術(shù)（6）物流組織優(yōu)化技術(shù)（7）交通應(yīng)急組織與決策技術(shù)應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)重點：異構(gòu)數(shù)據(jù)海量存儲和管理、分布式高性能計算平臺、智能信息處理、數(shù)據(jù)挖掘以及智能決策-通過感知中國信息網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)人車路的融合和優(yōu)化調(diào)度面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路車聯(lián)網(wǎng)要素虛擬再現(xiàn)技術(shù)應(yīng)用層關(guān)鍵技術(shù)虛擬再現(xiàn)模型技術(shù)、仿真技術(shù)等面向物聯(lián)網(wǎng)的城市智能交通發(fā)展思路信息物理融合系統(tǒng)（CPS）關(guān)鍵技術(shù) （1）面向車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景的大型異構(gòu)CPS系統(tǒng)建模、分析與仿真 （2）面向車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的CPS系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)與開發(fā)方法 （3）大型異構(gòu)CPS系統(tǒng)的信息基礎(chǔ)架構(gòu)及安全 （4）車聯(lián)網(wǎng)CPS系統(tǒng)對個人、社群行為感知與交互 （5）復(fù)雜場景下大型CPS應(yīng)用示范系統(tǒng)的開發(fā)與驗證其他關(guān)鍵技術(shù)重點：億萬節(jié)點的標(biāo)識與發(fā)現(xiàn)、個人與社群行為的感知、資源管理與服務(wù)發(fā)現(xiàn)