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                    行業動態
                    時空智能助力智慧交通
                    2024-03-11 10:28:01
                       


                    當前,全球數字化發展日益加快,時空信息、定位導航服務成為重要的新型基礎設施。交通關系國計民生,日益信息化、智能化和融合化的新型交通基礎設施,可以更好實現人享其行、物享其流。為新型交通基礎設施提供時空位置服務的時空智能,包括定位、導航和測時,能夠精準、智能感知和理解時空信息,更好滿足人們生活和出行的多種時空位置需求。

                      科技創新不斷提升時空智能的交通服務能力

                      大雁南飛、幼魚洄游,生命體為適應遷徙、覓食和繁衍等需求,經億萬年進化,能夠感知并記憶自己及周圍環境的位置、方向、速度、時間和距離等信息,從而在廣闊的空間中找到食物、水源、同伴等生存資源。比如鳥類能夠感知地球磁場和太陽光偏振光,從而確定自己的位置、方向和時間,以便在不同季節遷徙到合適的地方。

                      在古代中國,人們通過觀察太陽、月亮、星星等天體的運行,創立了二十四節氣、農歷等時間劃分和度量方法,為農業生產、節令變化、日常生活提供指導。人類還發明了很多時空感知的工具和技術,如指南針、地圖、日晷天文測時儀、陀螺儀和加速度計等,為遠航、探險、商貿等活動確定方向和位置。20世紀中葉以來,隨著新一輪科技革命和產業變革快速發展,無線電、光學乃至量子測量等極大提高了人類的時空智能效率和準確度。

                      現有的全球衛星導航系統(GNSS)中,北斗全球衛星導航系統(以下簡稱北斗系統)是中國自主建設和運行的全球性時空信息重要基礎設施。它利用規律運行的導航衛星星座,替代自然界的北斗星座,以衛星發射的無線電信號替代星星發出的光信號,構建出精準的空間和時間坐標基準。當地球的陸地、海洋表面及近地空間的交通運行體,如各類交通工具、基礎設施等,接收到無線電信號后,即可算出與全球衛星導航系統時空基準一致的時間和位置,實現自我定位、導航、測時,以幫助人們精準進行不同場景的探索。

                      北斗系統提供的這種時空位置服務能力是全球性、全天候、全天時的。目前來看,只有北斗系統具有全球任意兩地40個漢字雙向短報文通信功能;在中國及其周邊,具有一幀1000個漢字,一小時1000萬同時在線用戶的雙向通信能力。這種通信服務,也可傳送圖像和音視頻,不僅能滿足用戶群體間的信息互聯,還可實現時空位置互聯,使信息交流更便捷精準。

                      此外,北斗系統等全球衛星導航系統在太空近地軌道中,布有較為均勻的百余顆衛星,發射幾種不同導航頻率的電磁波。這些密集的導航類電磁波可作為對地遙感信號源,對大氣的電離層電子密度、對流層的可降水汽含量,海洋波浪、風場、陸地的土壤濕度、冰雪厚度等開展定位、定時、定量的環境遙感甚至目標遙感。其獲得的遙感數據又可以為交通管理者提供重要的目標識別、跟蹤、預警等信息,以進行有效的環境監測、分析和目標管理、控制,進而提升交通運行效率和交通安全、應急水平。

                      時空智能賦能交通出行的特色和優勢

                      《交通強國建設綱要》明確提出:大力發展智慧交通。推動大數據、互聯網、人工智能、區塊鏈、超級計算等新技術與交通行業深度融合。”時空信息技術與傳統交通基礎設施的深度融合是當前智慧交通發展的新趨勢。我們以北斗系統的實際應用為例,能看到時空智能賦能交通出行有如下特色和優勢:

                      首先是時空一體化。時空智能技術能夠利用衛星導航系統提供全球高精度一體化時空基準,為道路等交通基礎設施提供厘米至毫米級的精準空間位置,微秒至納秒級的網絡時間同步服務,為汽車等交通工具提供亞米、分米、厘米級空間位置,毫秒、微秒級時間同步服務。通過時空智能技術,全球用戶可以根據場景變化自主或智能選擇,實現全球范圍內空間位置的精準定位、導航與時間同步。

                      其次為通導遙融合。利用北斗系統的全球定位導航、雙向通信和搜救功能,加上交通沿線“北斗+5G”地基增強的高精度時空位置服務,兼有暴風、雨、雪及雷電等氣象環境遙感功能,再與AI和大算力網絡連成一體,就構成了交通通導遙融合實時服務設施體系。這一體系可以為陸路、水路和空中各類交通工具提供實時智能數據采集、風險分析和場景識別等服務,同時與交通運控中心協同,報送交通工具的時空位置數據與事件狀況信息,輔助決策相應事件管控處置,確保交通服務質量和安全需求。

                      第三是智能化服務。當前,我國各大交通行業多在規劃“北斗+5G”+“AI+大算力(云中心)”。含北斗地基增強和AI云服務的網絡系統,已在鐵路線路側及相應大型樞紐、民航樞紐機場、高速公路和通航河道兩側、大型海港海運樞紐、電力輸送網、油氣能源網、城鄉上下水道的綜合管廊等沿途布設?!氨倍?5G”將北斗系統的時空基準延伸到隧道、管廊等各類地下空間,可為傳統交通基礎設施提供地上、地下與北斗系統一致的時空基準服務。這樣,交通及能源設施產生的各類流式數據,如物流、人流、車流、船舶流、航飛流等,以及基礎設施中橋梁、隧道、大型空間構形構件的時空位置形變監測數據等,均可被賦予精確的時空流量、流轉及變化信息。通過對這些數據的智能分析、關聯和挖掘,我們不僅可以對交通基礎設施的運行維護進行模型優化和流程再造,還可以了解其中包含的各類交通、能源等經濟和社會信息的時空規律,提升經濟運控及社會治理的科學化、智能化水平。

                      時空智能與人工智能等信息技術的加速融合,還將使各類交通基礎設施成為從勘測、設計、施工、建造到運維管控,全生命周期的融合創新交通基礎設施。

                      時空智能開拓交通發展新領域,創新出行服務新模式

                      時空智能將不斷開拓交通發展新領域,創新出行服務新模式。如為未來高速磁懸浮列車路網的設計、建造及運維提供精準、實時、可靠的定位、導航、時統和通信服務,實現全線路智能駕駛、智慧調度和安全監控。再如探索通用航空新領域,為低空空域提供精準管理服務,對空域內的無人機、通航飛機甚至未來空水地三棲飛行汽車等各類飛行器進行實時監測、識別、跟蹤,以提高低空空域的容量和安全性等。

                      無人駕駛一直是大眾關注的焦點。在不同的解決方案中,中國率先提出智能網聯車+車聯網+高精地圖”三大關鍵技術協同的思路。這三大技術分別包括:集成北斗系統時空定位、場景感知和認知技術的時空智能;“北斗+5G”構成車聯網提供云、邊、端協同,形成人、車、路、環境聯動的交流智能;AI和大算力(云中心)生成實時動態高精地圖的交通環境認知智能。這種“聰明的車+智慧的路+隨動的圖”智能駕駛模式,用戶分擔成本最低、科技進步效果最好、總體經濟效益最高,該技術方案正在成為國際共識。

                      時空智能技術要引領新型交通基礎設施發展,還需要不斷創新,包括繼續提升場景快速變化時的精確性和可靠性,以滿足交通新基建的多樣性和復雜性;繼續拓展應用領域和模式,如探索時空智能在太空交通、地下交通、水下交通等新領域,以及在共享交通、綠色交通等新模式的應用;加強時空智能的安全和規范研究,如加強數據和隱私保護、網絡安全等,以保障交通新基建的安全運行和效益發揮。

                      新時代新征程,需要我們共同努力構建全天候、全天時、全國性“智慧交通基礎設施一張網”,實現智慧交通與智慧城市的“雙智”協同發展,打造和諧普惠、暢通互融、環??沙掷m的大交通生態,提升人民群眾在交通領域的獲得感,從而達到區域、廣域乃至全球出行的智能規劃、決策、協同控制,形成交通治理新格局。



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