CN107481538A - 一种多维智能网联交通系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多维智能网联交通系统，涉及智能交通系统、车联网技术领域。该系统包括三个维度：维度D1：车辆自动化，是智能网联交通系统中智能网联汽车的发展维度；维度D2：网络互联化，是智能网联交通系统中智能网联通信的发展维度，以实现人、车、交通环境之间的协同、互联；维度D3：系统集成化，是智能网联交通系统的集成性发展维度。本发明以期实现一个可以整合、协调、控制、管理和优化所有车辆、信息服务、设施设备、交通管理控制的智能网联交通系统，对引导智能网联交通系统的研发和相关产业的发展具有重要的指导意义。

Description

一种多维智能网联交通系统

技术领域

本发明涉及智能交通系统、车联网系统、车路协同系统、交通运营与管理等技术领域，具体涉及一种多维智能网联交通系统。

背景技术

未来交通系统中将会有越来越多的联网和自动驾驶的车辆。这类由自动驾驶车辆和现在普通的人工驾驶车辆形成的混合车流环境，将带来未来一代的交通系统，即智能网联交通系统。现阶段相关领域的技术研究多集中于单一的车辆或通讯技术，例如自动驾驶技术、V2V技术(车辆与车辆间通信技术)、V2I技术(车辆与路侧设备间通信技术)等。然而，智能网联交通系统是一个涵盖了自动驾驶车辆、交通环境、通信设施设备、交通管理和控制系统等多实体，涉及网联道路技术、车路协同技术、主动管理控制技术、人车路中心协同服务管理技术、自动公路系统等多技术理论，整合交通行业、互联网行业、通信行业、汽车行业等多领域的综合体，具有系统化、自动化和连通性等特征。为了实现智能网联系统的可持续发展，有必要整合新兴的传感技术、通信技术、计算技术和控制技术等与智能网联交通系统紧密相关的技术，引导交通、互联网、通信、系统等多行业、企业或部门的研发，提出可以指导未来智能网联交通系统的规划、设计、管理和运营的总体框架，将具有重要意义。

发明内容

本发明的第一个目的是：考虑到智能网联交通系统涉及了多技术、衍生了多系统，而目前不同领域的技术和系统的研发较为独立，为了避免今后系统之间的孤岛现象，保障智能网联交通系统这个综合体内的协调发展，有必要提出面向全系统的智能交通系统架构。

本发明的第二个目的是：智能网联交通系统所涉及技术或理论发展阶段不同，为了协调各项技术的发展，需要正确梳理智能网联交通系统发展方向和各方向不同发展阶段。

本发明的第二个目的是：智能网联交通系统的设计需要具有前瞻性，为未来相关领域的研究、交通管理部门的定位和应用起到引导作用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种多维智能网联交通系统，该系统包括三个维度：

维度D1：车辆自动化，是智能网联交通系统中智能网联汽车的发展维度；

维度D2：网络互联化，是智能网联交通系统中智能网联通信的发展维度，以实现人、车、交通环境之间的协同、互联；

维度D3：系统集成化，是智能网联交通系统的集成性发展维度。

所述维度D1具体包括五个发展阶段：

驾驶资源辅助阶段，汽车由驾驶员完全控制，但驾驶员能够通过车内设备获取优化操作的信息；

部分自动化阶段，汽车具备一种以上自动化控制功能；

有条件自动化阶段，在指定条件下以汽车为主体执行多种操作功能；驾驶员选择是否根据该条件操控汽车或由汽车完成控制任务；

高度自动化阶段，当以汽车为主体的驾驶行不通时，指示驾驶员切换为手动驾驶；

完全自动化阶段，汽车完全控制所有驾驶任务并保障安全；驾驶员无需执行任何控制工作。

所述维度D2具体包括四个发展阶段：

信息辅助阶段，驾驶员通过路侧设备获取路况信息，从而辅助驾驶和决策；

有限的互联传感阶段，驾驶员和车辆通过车内设备，以及路侧设备，获取相关信息，从而进一步辅助驾驶及进行决策；

丰富的信息共享阶段，驾驶员和车辆之间通过车内设备、路侧设备、全网信息中心以及车辆间信息共享设备获得更多层面的信息；不同车辆之间，通过各自认可的驾驶方式进行驾驶和决策，其中驾驶方式包括驾驶员驾驶、车辆自行驾驶、车辆服从全网信息中心指令驾驶；

全网优化性互联阶段，全交通网络的信息不再过载和重复，驾驶员和车辆获得优化后的信息，迅速地进行安全驾驶和最优的行驶决策。

所述维度D3具体包括四个发展阶段：

交通关键点层系统集成阶段，网联车辆在交通关键点，与路侧设备进行信息交互，获得指令和必要信息，在各个交通关键点处解决具体事件，保障各微观节点的交通畅通和安全；该阶段的目标是实现交通关键点以及周边小区域的交通优化控制；

路段层系统集成阶段，网联车辆与微观交通控制中心联结，获取指令与信息，通过指令在路段层面解决微观问题；这一阶段的目标是以单个路段为单位对交通进行管理和控制；

交通走廊层系统集成阶段，网联车辆与中观控制中心联结，获取出行路径规划；中观控制中心合理控制走廊层面的交通流量，提前预测拥堵事件，合理建议全局系统进行全局规划；本阶段是对路网交通运行具有重要影响的交通走廊，由上一阶段的路段控制整合形成，从而支持更高级的控制算法，实现走廊层面的交通优化管理与控制；

全局宏观层系统集成阶段，从最高层级优化交通分配，提高出行效率，降低人员出行成本和社会物流成本，实现全路网范围的全局优化管控。

有益效果：本发明提出的多维智能网联交通系统面向全系统的发展，整合了相关的所有技术和系统，梳理了不同领域的发展方向，界定了各方向逐步的发展阶段，有利于智能网联交通系统中不同技术的协调发展，有利于不同系统间的互联互通，有利于研究者和工程实践者明确系统研发和建设思路，有利于交通运营和管理者掌握未来新一代交通发展趋势和过程。

附图说明

图1为本发明实施例的多维智能网联交通系统的设计图。

具体实施方式

如图1所示为一种多维智能网联交通系统，系统的核心包括三个维度：

维度D1：车辆自动化

维度D2：网络互联化

维度D3：系统集成化

具体地，维度D1的车辆自动化是智能网联交通系统中智能网联汽车的发展维度，具体包括五个发展阶段：D1.1驾驶资源辅助阶段、D1.2部分自动化阶段、D1.3有条件自动化阶段、D1.4高度自动化阶段、D1.5完全自动化阶段。

更具体地，D1.1驾驶资源辅助阶段中，汽车还是由驾驶员完全控制，但驾驶员能够通过车内设备(如车载GPS导航设备等)获取优化操作的信息。

D1.2部分自动化阶段，汽车具备一种以上自动化控制功能，如自适应巡航和车道保持系统等。

D1.3有条件自动化阶段，在指定条件下以汽车为主体执行多种操作功能；驾驶员选择是否根据条件操控汽车或由汽车完成控制任务。

D1.4高度自动化阶段，当以汽车为主体的驾驶行不通时，指示驾驶员切换为手动驾驶。

D1.5完全自动化阶段，汽车完全控制所有驾驶任务并保障安全；驾驶员无需执行任何控制工作，其中包括无人车。

具体地，维度D2网络互联化，智能网联交通系统中智能网联通信的发展维度，以实现人、车、交通环境之间实现协同、互联，具体包括四个发展阶段：D2.1信息辅助阶段、D2.2有限的互联传感阶段、D2.3丰富的信息共享阶段和D2.4全网优化性互联阶段。

更具体地，D2.1信息辅助阶段，驾驶员通过路侧设备，如可变情报板、动态显示屏等，获取路况信息，从而辅助驾驶和决策。所获取的信息内容较为简单(例如路段平均的交通状态)，并且具有一定的延迟性，颗粒度相对较大。

D2.2有限的互联传感阶段，驾驶员和车辆通过车内设备，如手机、车载GPS等，以及路侧设备，如RSU(Road side unit)，获取相关信息，从而进一步辅助驾驶及进行决策。这一阶段获取的信息具有相对较高的精度和相对小的延迟，从而对路径选择等服务提供有效的支持。

D2.3丰富的信息共享阶段，驾驶员和车辆之间通过车内设备(如手机、车载GPS设备等)，路侧设备(如RSU(Road side unit)等)、全网交通信息中心(如省域路网交通信息控制中心所布设的无线信号收发站等)以及车辆间信息共享设备(如车载的可实现车辆之间短程无线通信的设备等)获得更多层面的信息。不同车辆之间，通过各自认可的方式(驾驶员驾驶、车辆自行驾驶、车辆服从全网信息中心指令驾驶)进行驾驶和决策。此阶段获取的信息具有足够的精确度和实时性，但是不同信息源的信息可能有重复、数据传输量比较高、信息融合的工作量比较大。

D2.4全网优化性互联阶段，全交通网络的信息将不再过载和重复，驾驶员和车辆将获得优化后的信息，迅速地进行安全驾驶和最优的行驶决策。

具体地，维度D3系统集成化是智能网联交通系统的集成性发展维度，具体包括四个发展阶段：D3.1交通关键点层系统集成阶段、D3.2路段层系统集成阶段、D3.3交通走廊层系统集成阶段和D3.4全局宏观层系统集成阶段。

更具体地，D3.1交通关键点层系统集成阶段，网联车辆在交通关键点(城市道路中关键点包括交叉口，高速公路关键点包括匝道、互通等)，与路侧设备进行信息交互，获得指令和必要信息，在各个关键点处解决如变道、转向、路径变更等具体事件。保障各微观节点的交通畅通和安全。该阶段的目标是实现交通关键点以及周边小区域的交通优化控制。

D3.2路段层系统集成阶段，网联车辆与微观交通控制中心(如某路段交通控制中心)联结，获取指令与信息，通过指令在路段层面解决合理流量分配和控制，车辆跟车方式，决策车辆变道时机，规划临时车辆路径变更等微观问题。这一阶段的目标以单个路段为单位对交通进行管理和控制。

D3.3交通走廊层系统集成阶段，网联车辆与中观控制中心(如一个片区的交通控制中心，其管辖和交通管控范围涵盖该交通走廊)联结，获取出行路径规划。中观控制中心合理控制走廊层面的交通流量，提前预测拥堵事件，合理建议全局系统进行全局规划。本阶段是对路网交通运行具有重要影响的交通走廊，由上一阶段的路段控制整合形成，从而支持更高级的控制算法，实现走廊层面的交通优化管理与控制。

D3.4全局宏观层系统集成阶段是从最高层级(如省域、地区性等范围)优化交通分配，提高出行效率，降低人员出行成本和社会物流成本。最后的阶段将实现全路网范围的全局优化管控。

本发明实施例中，多维智能网联交通系统具备开放性地架构，依据未来新技术和新理论的发展，多维智能网联交通系统可衍生出除了车辆自动化、网络互联化和系统集成化三个核心维度外的其它维度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种多维智能网联交通系统，其特征在于：该系统包括三个维度：

维度D1：车辆自动化，是智能网联交通系统中智能网联汽车的发展维度；

维度D2：网络互联化，是智能网联交通系统中智能网联通信的发展维度，以实现人、车、交通环境之间的协同、互联；

维度D3：系统集成化，是智能网联交通系统的集成性发展维度。

2.根据权利要求1所述的多维智能网联交通系统，其特征在于：所述维度D1具体包括五个发展阶段：

驾驶资源辅助阶段，汽车由驾驶员完全控制，但驾驶员能够通过车内设备获取优化操作的信息；

部分自动化阶段，汽车具备一种以上自动化控制功能；

有条件自动化阶段，在指定条件下以汽车为主体执行多种操作功能；驾驶员选择是否根据该条件操控汽车或由汽车完成控制任务；

高度自动化阶段，当以汽车为主体的驾驶行不通时，指示驾驶员切换为手动驾驶；

完全自动化阶段，汽车完全控制所有驾驶任务并保障安全；驾驶员无需执行任何控制工作。

3.根据权利要求1所述的多维智能网联交通系统，其特征在于：所述维度D2具体包括四个发展阶段：

信息辅助阶段，驾驶员通过路侧设备获取路况信息，从而辅助驾驶和决策；

有限的互联传感阶段，驾驶员和车辆通过车内设备，以及路侧设备，获取相关信息，从而进一步辅助驾驶及进行决策；

丰富的信息共享阶段，驾驶员和车辆之间通过车内设备、路侧设备、全网信息中心以及车辆间信息共享设备获得更多层面的信息；不同车辆之间，通过各自认可的驾驶方式进行驾驶和决策，其中驾驶方式包括驾驶员驾驶、车辆自行驾驶、车辆服从全网信息中心指令驾驶；

全网优化性互联阶段，全交通网络的信息不再过载和重复，驾驶员和车辆获得优化后的信息，迅速地进行安全驾驶和最优的行驶决策。

4.根据权利要求1所述的多维智能网联交通系统，其特征在于：所述维度D3具体包括四个发展阶段：

交通关键点层系统集成阶段，网联车辆在交通关键点，与路侧设备进行信息交互，获得指令和必要信息，在各个交通关键点处解决具体事件，保障各微观节点的交通畅通和安全；该阶段的目标是实现交通关键点以及周边小区域的交通优化控制；

路段层系统集成阶段，网联车辆与微观交通控制中心联结，获取指令与信息，通过指令在路段层面解决微观问题；这一阶段的目标是以单个路段为单位对交通进行管理和控制；

交通走廊层系统集成阶段，网联车辆与中观控制中心联结，获取出行路径规划；中观控制中心合理控制走廊层面的交通流量，提前预测拥堵事件，合理建议全局系统进行全局规划；本阶段是对路网交通运行具有重要影响的交通走廊，由上一阶段的路段控制整合形成，从而支持更高级的控制算法，实现走廊层面的交通优化管理与控制；

全局宏观层系统集成阶段，从最高层级优化交通分配，提高出行效率，降低人员出行成本和社会物流成本，实现全路网范围的全局优化管控。