王飞跃:车路协同是智能交通的具体化实例

2015-06-24 20:06 来源:中国智能交通
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  王飞跃,中国科学院自动化研究所,研究员,主要研究领域为智能控制理论与方法、复杂系统控制与管理方法、社会计算和复杂系统的控制和分析。现任IEEETransactionsonIntelligentTransportationSystems和IEEEIntelligentSystems、《自动化学报》的主编。曾任IEEE智能交通系统学会主席、旅美科协主席等,现任中国自动化学会副理事长兼秘书长、中国管理现代化研究会系统管理与复杂性科学专业委员会主任、国际自动控制联合会(IFAC)经济和商业系统委员会主席。

  2007年获国家自然科学二等奖2009年获IEEE智能交通系统杰出应用奖,2010年获得IEEE智能交通系统团队领先奖,2011年获IEEE智能交通系统杰出研究奖。现为IEEEFellow、INCOSEFellow、IFACFellow、AAASFellow、ASMEFellow。

  记者:请介绍一下"平行世界"在苏州、广州的推进情况和应用效果。您认为在较大范围(如全城)推行这一系统在中国的城市环境和交通条件下,是否可行?

  王飞跃:2009年,我们在江苏太仓实施了第一个"平行交通系统"的应用案例。太仓港古代就有"天下第一码头"之称,600年前伟大的航海家郑和从这里七下西洋,创下了世界航海奇迹。我们先在江苏太仓道路管控,之后在广州市亚运公共交通管理上,成功实施了"平行交通系统",开创了城市道路交通和城市公共交通管控的先例。

  平行交通系统的作用主要体现在三个方面:

  a)项目施工前,可对系统效果进行预测与评价,降低施工的风险。

  b)项目实施与运行过程中,可生成优化控制方案,大大缩短实施时间。

  c)系统运行过程中,对未来发展的预测与规划。2010年和2011年,在几乎不增加任何成本的情况,完成了两次系统功能升级。

  太仓的平行交通系统取得了明显的应用效果,通过一年多的调查数据显示,道路通行能力增加了20-30%,排队长度减少了8-19%,明显改善了应用区域的交通环境,这个项目也被江苏省公路局列为示范推广项目。

  新一代物联网技术,将使得交通的动态感知能力大大提高,为"平行系统"的大范围实施提供的信息基础;云平台技术的发展,将极大底提高城市交通的建模、计算、分析、预案生成与仿真评估、管理与控制、决策支持能力,为"平行系统"的大范围实施提供的计算基础;随着新一代信息技术和平行系统的逐步成熟,在更大范围(如全城)内推行这一系统在中国的城市环境和交通条件下,是可行的。在平安城市、智慧城市的建设中也有用武之地。

  在更大范围内推广"平行交通系统",应该是今后的一个趋势。其核心理念是我们提出来的,并且得到了国际同行的认可。我们在该领域的研究和应用成果都走在了世界前列,我们是世界范围内唯一获得IEEE国际智能交通学会的最佳博士论文奖、杰出应用奖、杰出团队奖、杰出研究奖四项顶级奖励的研究团队,对于其中的任一奖项来说,我们都是亚洲的唯一获得团队。

  记者:您认为将"车联网"等同于"车路协同"是否可行?如不可行,其差异是什么?从技术角度出发,如何定义车联网?是否其实现方式可多样化?据您了解,国内"车路协同"技术的研发进展如何?与国外相比,差距如何?

  王飞跃:"车联网"与"车路协同"无论是技术实现还是上端应用支持,都有很多共同之处,如都依赖车载感知终端,都需要解决车车/车路信息交换,但两者应该是不同的概念。目前两者也没有非常权威和明确的定义,一般可以认为"车联网"是在国家"物联网"概念基础上提出来的,是物联网在交通领域的具体实现,具有明显的物联网属性,从网络角度来说,它应该是互联网的延伸,网络所覆盖的范围较大,网络的管理也相对严格,所面向的应用更侧重于交通宏观管理,如解决拥堵问题。车路协同实际上是车联网的一种具体实现,但其更侧重车辆的差异化、个性化服务,网络相对松散,重点解决道路行车安全。

  "车联网"的定义应该体现"物联网"概念,即通过信息传感设备,按照约定的协议,把车、路(包括基础设置及其信息化系统)、人(出行者和管理者)与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络,是互联网在交通领域的延伸和扩展。其实现方式可以多样化,尤其是在前端信息传感和上端应用服务方面,但是网络传输的实现应该遵循约定的、标准化的协议,与网络传输相连的上端应用和下端传感接口也应该是统一、标准的。这将有利于车联网的发展和普及。还有,"车联"之外,还应有一个"地联网",即路面交通控制和传感设备真正的联起来,只有这样,才能有真正的智能交通。

  "车路协同"和"智能交通"关联紧密,是在"智能交通"概念的一个具体化实例。欧洲上世纪80年就提出了相关的研究计划,美国和日本从上世纪90年代起也开始大力推进,在感知、通信方面提出了一系列具体的研究项目。相比国外,车路协同技术尚处于研究初期,还没有形成完整的系统和成熟的应用。这与我国智能交通整体研究起步晚有很大关系,在80年代才开始第一批交通信息化建设。但是随着我国经济和汽车产业的快速增长,交通拥堵、交通事故、空气污染等日益恶化,智能交通理念逐渐深入,车路协同系统需求迫切。因此,我国必须瞄准车路协同技术发展前沿,顺应其发展趋势,突破其瓶颈技术,开发适应我国城市的特定交通需求的车路协同技术,以使我国的车路协同体系能够快速良好地与发达国家车路协同体系接轨。

  "车联网"和"车路协同"环境下的智能车辆也是我们研究重点之一。我们的目标是通过智能车辆载体,研究车辆无人驾驶技术,结合车路协同、车间通信构建一个车联网,提高交通系统的智能化水平,通过车辆的信息服务与车辆间通信等车联网功能优化交通流、提高交通效率、减少交通事故和节能减排。在国家自然科学基金委"视听觉信息的认知计算"重大研究计划的支持之下,我们已经连续两年举办了办中国"智能车未来挑战"赛事,制定了智能车测试的相关标准,并在人车路协同、环境感知等方面取得了一系列的研究成。此外,我们还研制了缩微智能车,并通过缩微交通环境构建一个车与车、车与交通环境互联的室内研究环境,作为实际交通的之外的平行系统,除了可研究车辆智能驾驶、多车交互之外,还可以对实际交通进行微观模拟实验与模型验证,以此为基础开展更大规模的交通平行系统的计算实验。

  记者:就您了解,国内智能交通各领域的技术研发情况怎样?d如何看待国内ITS技术研发薄弱,创新滞后的局面?

  王飞跃:近几年,我国在交通系统建设方面的投资很大,部分大城市在基础设施上与国外的水平已经差距不大了。与此同时,在技术研发和创新方面也取得了很大进展,部分领域已经走在了国际前列。当然,从整体上来说,我国在智能交通系统方面的研究与应用工作起步较晚,距离发达国家水平仍有很大距离,需要政府、企业和科研院所的共同努力。

  记者:在ITS重点发展领域上,国内外是否一致?如何看待国内一些特大城市为治理交通拥堵出台的政策措施?

  王飞跃:重点领域是基本一致的,车路协同、泛在交通服务、动态信息感知、综合交通体系等都是其中的代表性领域。值得一提的是,国内研究者已经根据在部分领域做出了卓有成效的成果,尤其是结合云计算和物联网技术,取得了取得了世界领先的研究成果。

  应该说,治堵政策的制定都是结合各自的情况,经过慎重考虑后制定的,也都取得了一定效果。存在的主要不足是,对行政干预手段的依赖性较大,如何从更细致的地方入手,通过技术手段进行的引导和优化,是下一步需要重点解决的问题。

  编者按:

  平行世界:1954年,美国普林斯顿大学博士休斯·爱沃瑞特提出:宇宙中存在着我们看不到的平行世界。王飞跃用基本的数学概念打比方:"把现实空间比作实数,网络空间比作虚数,不利用虚数,很多复杂系统和社会问题方程式都无解。"

  王飞跃于2004年在国际上首次提出基于ACP(人工社会、计算实验、平行执行)方法的社会计算和平行系统理论。如今,该理论已经成为全球范围内的研究热点。简单说来,平行管理"就是在对已有事实认识的基础上,利用先进计算手段,借助人工系统对复杂系统的行为进行'实验',进而对其行为进行分析,实虚互动,得出比'现实'更优的运行系统"。

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