下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
1.1 智能车路协同概述
交通是人类社会、经济和生活不可或缺的重要环节，是国民经济和社会发展的命脉。产生于20世纪的智能交通系统（Intelligent Transportation Systems，ITS）在各国交通出行和货物运输方面发挥了重要作用。随着交通需求的迅猛发展，给现代交通技术发展带来了巨大的挑战和机遇，尤其是电子、材料、通信、信息和智能控制等高新技术以及现代商务技术的不断革命，有效推动和促进了现代交通技术的进步，从而促进和保障了作为国民经济大动脉的综合交通系统的持续和快速发展。
智能交通系统是在较完善的交通基础设施（包括道路、港口、机场和轨道等）之上，将先进的检测技术、数据通信技术、自动控制技术以及智能信息处理与决策技术等有效地集成并运用于交通运输和管理，从而建立起来的一种在大范围内全方位发挥作用的实时、准确、高效的综合交通运输系统。进入21世纪后，新技术如下一代互联网、无线传感器网络和移动通信技术等的出现，更为ITS的快速发展与广泛应用带来了新的活力，使得原本难以在大范围内采集、传输和处理的交通信息得以实现，为更深入地研究和推广ITS及其技术创造了有利条件。
近20年来，随着社会和经济的快速发展，交通运输所涉及的范围和规模也得到进一步的扩大 [1, 4, 8] 。交通安全、出行效率和节能环保已成为世界范围内交通系统发展面临的重大挑战，传统意义上的智能交通系统已远远不能满足交通运输发展的需要，取而代之的是将出行者（人）、运载工具（车）和道路基础设施（路）有机结合起来，从而形成的人、车、路一体化的交通协同系统，以保障在复杂交通环境下车辆的行驶安全，实现道路交通安全的主动控制，提高基于道路智能管理的通行效率。车路协同技术的发展将使交通参与者、运载工具和道路基础设施的信息获取与交互手段、内容和范围产生革命性变化，必将引发交通安全保障、道路智能管理和高效出行服务的深层次变革，使交通更安全，出行更畅通 [5] 。
智能车路协同系统（Intelligent Vehicle-Infrastructure Cooperation Systems，i-VICS）采用先进的无线通信和新一代互联网等技术，全方位实施车车、车路动态实时信息交互，并在全时空动态交通信息采集与融合的基础上开展车辆主动安全控制和道路协同管理，充分实现人车路的有效协同，保证交通安全，提高通行效率，从而形成的安全、高效和环保的道路交通系统。智能车路协同系统具有如下特点。
智能车路协同系统中的运输工具、交通基础设施和交通环境不再只被看成一个简单的对象，人、车、路和环境所对应的交通要素通过传感器的采集和融合过程，成为具有自主身份且可具备信息交互功能的智能物体，在交通系统实时数据的基础上，借助信息融合、无线通信和云计算等技术，实现复杂交通系统的实时信息再现，进而能够掌握交通参与者（行人、驾驶员、乘客）、交通工具（汽车、火车、飞机等）、交通对象（旅客、货物）、交通基础设施（道路、铁路、港口、机场 、航线等）和交通环境（天气、温度、湿度等）的实际运行状态。
智能车路协同系统中交通参与者与车辆之间、车辆与车辆之间、车辆与基础设施之间、车辆与交通服务中心之间等可通过多种通信模式实现各类信息双向传输，系统可获得时间和空间上的高分辨度数据，同时将会产生表征复杂交通系统各类特性的海量信息，构成实现智能车路协同系统各种功能的基础信息，即目前所谓的交通大数据。在分布式云计算技术的支持下，通过基础设施或交通服务中心对信息的处理、过滤和优化，海量信息变得更加简明和精确，并具有智能和自适应性，从而保证系统用户能够接收到更精确和更简明的相关信息。
智能车路协同系统不再简单地以基于功能的信息采集模式构建整个交通体系，而是通过协作方式将整个交通系统看成由交通参与者、交通工具、交通基础设施和交通环境构成的有机整体，用户不仅能够在原先单一功能性的服务基础上获得更具综合性的服务功能，从而实现不同程度的协同服务；而且更能主动地参与对交通对象的感知、优化和调整的所有过程，如车辆行驶过程中的主动安全控制等，同时还可以根据自己的具体需求或偏好设置适合自身特殊需求的个性化服务，如出行模式和诱导的偏好设置等。
智能车路协同系统改变了传统智能交通系统从信息到功能服务的简单应用模式，有效地建立了以系统海量信息的采集、交互和应用为主线，全面实现交通参与者、交通工具、交通基础设施和交通环境的协同功能，从而构成了更加突出不同层次的内容，为交通参与者创建了更为丰富多样的服务平台，提供了针对不同交通出行需求的系统级和自定义的解决方案；同时，也通过引入智能化的信息技术手段，改变了传统的交通管理和运行模式，实现了整个交通系统的智能化管理服务和最优化运行，并使其变得更加安全、高效和环保。