第10章智慧交通

第十章智慧交通人工智能概論目錄人工智能在智慧交通領(lǐng)域的應(yīng)用智慧交通系統(tǒng)智慧交通系統(tǒng)定義及架構(gòu)人工智能相關(guān)概念智慧交通系統(tǒng)定義及架構(gòu)交通系統(tǒng)是一個(gè)涵蓋道路運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸、航運(yùn)、水運(yùn)等多種運(yùn)輸方式，由多個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)。交通系統(tǒng)集成了監(jiān)督、控制、管理等功能和種類繁多的各類高新技術(shù)，以及大量時(shí)間的、空間的、靜態(tài)的、動(dòng)態(tài)的信息，通信需求和資源共享需求也是多種多樣的。因此，交通系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也是復(fù)雜而煩瑣的。建設(shè)一種新型交通系統(tǒng)的首要任務(wù)就是要進(jìn)行宏觀層面上的、定性的總體規(guī)劃設(shè)計(jì)，即體系架構(gòu)設(shè)計(jì)。人工智能基礎(chǔ)智慧交通系統(tǒng)體系架構(gòu)設(shè)計(jì)的目的是指導(dǎo)智慧交通系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展的總體規(guī)劃、分步實(shí)施的方法與策略。其設(shè)計(jì)的目的主要包含以下4個(gè)方面。（1）為智慧交通系統(tǒng)的發(fā)展制定藍(lán)圖，確立分階段實(shí)施計(jì)劃和方案，在較短的時(shí)間內(nèi)，以較小的代價(jià)達(dá)到較高水平。（2）現(xiàn)有交通系統(tǒng)向智慧化、綜合化、體系化方向發(fā)展，提高各類資源的利用率，避免重復(fù)建設(shè)和無(wú)計(jì)劃的開(kāi)發(fā)。（3）為智慧交通系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定提供重要依據(jù)，指導(dǎo)智慧交通系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的建立，并提供一個(gè)檢查標(biāo)準(zhǔn)是否完備、是否重疊、是否一致等問(wèn)題的手段。（4）確保不同運(yùn)輸方式、不同時(shí)間、不同地區(qū)開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)相互協(xié)調(diào)、無(wú)縫集成，進(jìn)而保證指揮交通系統(tǒng)集成的兼容性、可控性和可交互操作性。在智慧交通系統(tǒng)發(fā)展建設(shè)時(shí)期，各國(guó)相關(guān)領(lǐng)域的科研團(tuán)隊(duì)、專家學(xué)者都曾提出不同的智慧交通系統(tǒng)體系架構(gòu)，這些體系架構(gòu)對(duì)智慧交通系統(tǒng)體系架構(gòu)的構(gòu)建仍具有較大的借鑒意義。智慧交通系統(tǒng)定義及架構(gòu)智慧交通系統(tǒng)自動(dòng)駕駛、智慧交通信號(hào)系統(tǒng)、最佳路線推薦等都是人工智能對(duì)智慧交通帶來(lái)的積極影響。當(dāng)然，想要讓人工智能在智慧交通領(lǐng)域的作用得到充分發(fā)揮，應(yīng)該將其與應(yīng)用場(chǎng)景相結(jié)合，從淺層次的技術(shù)驅(qū)動(dòng)過(guò)渡到深層次的場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)。和應(yīng)用場(chǎng)景結(jié)合后，人工智能將會(huì)有力地推動(dòng)產(chǎn)業(yè)模式創(chuàng)新，為創(chuàng)業(yè)者及企業(yè)提供廣闊的變現(xiàn)空間。人工智能在智慧交通行業(yè)的應(yīng)用，可以被看作一個(gè)從IT（informationtechnology，信息技術(shù)）到OT（operationaltechnology，運(yùn)營(yíng)技術(shù)）再到ET（EngineeringTechnology，工業(yè)技術(shù)）的過(guò)程。最初，交通行業(yè)要投入大量資源實(shí)現(xiàn)信息化、數(shù)字化。為了挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值、輸出產(chǎn)品及服務(wù)，就需要進(jìn)行OT化，形成一種標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)營(yíng)流程與模式，最后進(jìn)行ET化，也就是智能化。自動(dòng)感知是智慧交通的基礎(chǔ)性工作，要在不干擾出行者的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)交通大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)搜集。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)感知后，企業(yè)的價(jià)值創(chuàng)造空間將會(huì)得到極大拓展。具體而言，智慧交通的考量指標(biāo)主要包括以下幾點(diǎn)。（1）安全。在安全方面，在人工智能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制下，人、車、路將會(huì)進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，交通事故概率將會(huì)顯著降低，而且無(wú)人駕駛時(shí)代來(lái)臨后，酒駕、路怒癥、闖紅燈、疲勞駕駛等問(wèn)題將得到有效解決。（2）便捷。在便捷方面，現(xiàn)行交通系統(tǒng)缺乏系統(tǒng)性、協(xié)調(diào)性，不同交通方式未能發(fā)揮聯(lián)動(dòng)作用。以換乘為例，地鐵站和公交站設(shè)置不合理，導(dǎo)致人們換乘需要付出較高的時(shí)間成本，而應(yīng)用人工智能技術(shù)后，將通過(guò)對(duì)各類交通數(shù)據(jù)的整合與分析，對(duì)城市交通流量變化進(jìn)行預(yù)測(cè)，幫助交通運(yùn)輸、運(yùn)營(yíng)企業(yè)更好地設(shè)置公交及地鐵站點(diǎn)，合理安排路線等，給人們的生產(chǎn)、生活帶來(lái)諸多便利。（3）高效。智慧交通系統(tǒng)可以實(shí)施整體性優(yōu)化，通過(guò)“智慧交通大腦”協(xié)調(diào)各方資源，幫助人們制訂更為科學(xué)合理的出行方案，提高交通路網(wǎng)承載能力及交通運(yùn)行效率。（4）以人為本。智慧、交通旨在提高交通運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)行效率、安全性和舒適度，最終為人民創(chuàng)造更好的出行體驗(yàn)和生活品質(zhì)。在智慧交通系統(tǒng)中，人的需求將會(huì)得到充分尊重，系統(tǒng)會(huì)從城市整個(gè)交通生態(tài)角度上配置資源，以人為本，實(shí)現(xiàn)人、車、路之間的高度和諧智慧交通系統(tǒng)近年來(lái)，越來(lái)越多的交通卡口聯(lián)網(wǎng)，匯集的車輛通行記錄信息越來(lái)越多，相關(guān)部門可借助人工智能技術(shù)對(duì)城市交通流量進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，對(duì)紅綠燈間隔進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，縮短車輛等待時(shí)間，讓城市道路通行效率得以切實(shí)提升。人工智能在智慧交通領(lǐng)域的應(yīng)用人工智能在智慧交通領(lǐng)域的應(yīng)用1．車輛顏色識(shí)別以前，光照條件不同、相機(jī)硬件誤差等因素會(huì)導(dǎo)致車輛顏色發(fā)生改變?，F(xiàn)如今，在人工智能技術(shù)的輔助下，因車輛顏色變化導(dǎo)致識(shí)別錯(cuò)誤的問(wèn)題得以有效解決，卡口車輛顏色的識(shí)別準(zhǔn)確率達(dá)到了85%，電警車輛主顏色的識(shí)別準(zhǔn)確率超過(guò)了80%。2．車輛廠商標(biāo)志識(shí)別過(guò)去，車輛廠商標(biāo)志識(shí)別一般使用傳統(tǒng)的HOG、局部二值模式（localbinarypattern，LBP）、SIFT、加速穩(wěn)健特征（speededuprobustfeature，SURF）等，借助基于SVM的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)開(kāi)發(fā)一個(gè)多級(jí)聯(lián)的分類器進(jìn)行識(shí)別，錯(cuò)誤率比較高。現(xiàn)如今，引入大數(shù)據(jù)和深度學(xué)習(xí)技術(shù)之后，車輛廠商標(biāo)志的識(shí)別準(zhǔn)確率急速升高。3．車輛檢索在車輛檢索方面，在不同場(chǎng)景下，車輛圖片會(huì)出現(xiàn)曝光過(guò)度或者曝光不足、車輛尺寸發(fā)生變化等現(xiàn)象。在此情況下，如果繼續(xù)使用傳統(tǒng)方法提取車輛特征會(huì)出現(xiàn)失誤，導(dǎo)致車輛的檢索準(zhǔn)確率受到不良影響。引入深度學(xué)習(xí)之后，系統(tǒng)可獲得比較穩(wěn)定的車輛特征，更加精準(zhǔn)地搜索到相似目標(biāo)，部分設(shè)備的搜索成功率超過(guò)95%。4．人臉識(shí)別在人臉識(shí)別方面，受光線、表情、姿態(tài)等因素的影響，人臉會(huì)發(fā)生一些變化。目前，很多應(yīng)用都要求人臉識(shí)別的場(chǎng)景、姿態(tài)固定，引入深度學(xué)習(xí)算法之后，固定場(chǎng)景的人臉識(shí)別率可提高到99%，且對(duì)光線、姿態(tài)等條件的要求也有所放松。人工智能在智慧交通領(lǐng)域的應(yīng)用5．交通信號(hào)系統(tǒng)傳統(tǒng)的交通燈轉(zhuǎn)換使用的都是默認(rèn)時(shí)間，雖然這個(gè)時(shí)間每隔一段時(shí)間就會(huì)更新一次，但隨著交通模式的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)系統(tǒng)的適用時(shí)間越來(lái)越短。而引入人工智能的智慧交通信號(hào)系統(tǒng)則是用雷達(dá)傳感器和攝像頭監(jiān)控交通流，然后利用人工智能算法確定轉(zhuǎn)換時(shí)間，通過(guò)將人工智能與交通控制技術(shù)相融合，對(duì)城市道路網(wǎng)中的交通流量進(jìn)行合理優(yōu)化。6．警用機(jī)器人未來(lái)，警用機(jī)器人或?qū)⑷〈糠纸煌ň欤旌?、全方位地保證道路交通安全，提高道路交通管理的效率和準(zhǔn)確性，加強(qiáng)路面監(jiān)控和安全維護(hù)工作，促進(jìn)交通流暢，并為交通管理者提供更加全面的信息和數(shù)據(jù)支持。7．無(wú)人駕駛和汽車輔助駕駛無(wú)人駕駛是指全自動(dòng)駕駛技術(shù)，即車輛可以在無(wú)人操控的情況下完成全部駕駛?cè)蝿?wù)。車輛通過(guò)搭載各種傳感器和監(jiān)控系統(tǒng)（如激光雷達(dá)、攝像頭、聲納