2016年11月16-18日，由国家科技部高新技术发展及产业化司、国家科技部高技术研究发展中心指导，中国智能交通协会主办、中国汽车工程研究院承办、公安部交通管理科学研究所、重庆长安汽车股份有限公司和北京易华录信息技术股份有限公司协办的“2016’第十一届中国智能交通年会”，在重庆悦来国际会议中心举办，本次大会有100多场演讲，1500余人与会。在17日的“智慧公路”建设与发展论坛上，交通运输部公路科学研究院张纪升总工发表《智慧高速架构设计与关键技术——京港澳高速公路智能管控科技示范工程》的主题演讲，本文为中国智能交通协会提供的速记整理稿，未经演讲者本人审核，特此鸣谢中国智能交通协会。
张纪升：各位同仁，各位领导，下面我将汇报《智慧高速架构设计与关键技术——京港澳高速公路智能管控科技示范工程》，分享的主要内容包括在智慧高速架构方面的一些设想以及关键技术方面的部分成果。汇报分为几个部分，一是行业大背景；二是智慧高速概念与架构；三是开展的科技示范工程。
一
行业背景
1、项目背景
刚才王刚主任等同仁也介绍了，2013年杨传堂部长提出了“四个交通”的建设，即综合交通、智慧交通、绿色交通和平安交通，第一位发言的陈博士也提到了智慧交通。在智慧高速方面，我们也开展了很多的探索。在“十二五”期间，形成完善的公路网运行信息监测网络，力争实现国家高速公路和国省干线公路网络的可控、可视、可测。《交通运输信息化“十三五”发展规划》提出推进智慧公路示范应用，选取重点区域公路项目或路段，加强路网运行的全面感知能力，提升基础设施建设、管理智慧化水平，开展高速无线通信、车路协同、区域路网协同管理、出行信息服务等智能应用，实现路网管理、车路协同和出行信息服务的智能化。《推进“互联网+”便捷交通促进智能交通发展的实施方案》也提出应用高精度定位、先进传感、移动互联、智能控制等技术，提升交通调度指挥、运输组织、运营管理、安全应急车路协同等领域的智能化水平；布局基于下一代互联网和专用短程通信（DSRC）的道路无线通信网。
2、全国高速公路不停车收费系统联网运行
我国ETC标准规范、关键产品、工程实施、服务体系已日趋成熟。截止目前，我国ETC车道有1.35万条，ETC用户近4150万，ETC交易量约占全国收费公路总交易量的28%，部分省市超过50%。根据规划，到2018年，ETC交易占比拟超过50%。如何能够让这些系统的用户活跃起来，为交通管理、运营做好服务工作，也是现在面临的一个重要课题。
3、当前互联网和信息技术的发展
此外，移动通信与网络发展迅猛。截止2016年9月中国移动电话用户数据，目前共计13.16亿户，其中3G/4G用户总数已达到了6.86亿户。移动手机的用户数，已经超过13亿了，3G、4G的用户，也是达到了6.86亿。因此，基于智能手机的业务管理和信息服务，是高速公路智能管理方面的一个基本问题。
4、国外公路智能化发展
国外在智能公路这方面也做了很多的探索，日本的智能交通系统应该是全球最成功的系统；韩国也提出了smarthighway的说法，在七公里多的一条路上进行了示范，取得了比较好的效果。
5、当前高速公路面临的问题和挑战
从上世纪60－70年代发展起来的高速公路收费、通信、监控系统与当今时代的服务和需求不适应。技术装备发生革命性变化，计算机、卫星、互联网、手机、无线互联网、智能化运载工具的出现以及交易和交流方式发生变化，现在出现了网购、网上会议、网上办公、电子商务、物流等新的方式。高速公路建设也面临诸多外部压力，如经济社会发展对公路的需求爆发式增长，对公路整体运行效率和潜力的发挥提出了更高的要求；公众安全、便捷机动化出行服务体验，出行距离增长，跨省大范围服务体验差；全球变暖，极端恶劣气象频发等。基于这样的大背景，我们急需构建一个网络化一体化的运行管理与服务体系。
二
智慧高速概念与架构
1、智慧高速的架构设想
下面讲的是智慧高速的概念和架构，通过今天各位专家的介绍可以看出，每个人对于智慧高速都有自己的理解。我们的理解是：一是路侧智能基站为主抓手的信息化基础设施；而是要完备的、扁平化、分级授权和安全的数据系统；三是基于高精地图和定位技术，创新公路管理和服务的各种应用；四是要建立基于移动终端的技术架构体系。
2、智慧高速服务与技术体系
构建智慧高速服务与技术体系，以六项基础设施为基础，推出七项服务和八项技术。七项服务主要包括路网的协调管理，安全的驾驶辅助，综合精细化的出行信息服务以及服务区的综合服务，电子收费与支付，绿色公路和资产管理。技术主要包括路侧智能基站技术；高精度定位及地图技术；大数据分析和资产管理。
3、智慧高速的发展阶段
智慧高速的发展阶段，刚才在关键技术里面没有细说，未来可能还考虑移动充电、快速充电的技术。这主要指的是在服务区充电桩建设。根据信息技术的发展程度，智慧高速的发展可以分为三个不同的阶段：第一阶段，基于计算机技术、高速通信技术，以及地理信息系统，基本实现可视可测等功能；第二阶段，实现可控、可服务等基本的车路交互服务；第三阶段，实现车车、车路等完全交互，信息、服务无处不在；结合智能车辆的发展，实现自动驾驶。
三
智能管控科技示范工程
下面简单介绍一下京港澳高速驻信段智能管控科技示范工程，京港澳高速公路驻马店至信阳段智能管控科技示范工程是交通运输部批复的首个智能管控类科技示范工程。该智能管控系统主要想实现全方位的动态感知能力；一体化的通信保障；主动的交通安全管理；精细化的信息服务；科学的决策支持。
1、全方位的动态感知能力
再介绍一下在这个示范工程里相对应的关键技术，全方位的动态感知能力包括基于DSRC的区间交通流数据获取；互联网交通数据接入与融合；基于无人机的交通运行监测；基于视频的智能监测与分析；基于热谱地图的气象状态监测预警。这些都是从不同角度提升高速公路管理信息采集、监测预警方面的技术。
互联网交通数据接入与融合
刚才提到了ETC系统用户已经达到四千多万，通过互联网数据的接入与融合能够得知车辆在高速路上行驶时更精细的轨迹，从而推断出交通状态。综合交通出行服务信息应用云平台也接入了很多第三方的应用数据，开放海量交通数据，为众创决策开发服务。
基于无人机的交通运行监测
无人机不受地面交通、地形情况限制，具有机动、灵活、快速等优势，通过机载高灵敏度视频摄像机，可以对高速公路重点路段、事故区域、恶劣气象发生区域等进行不间断的画面拍摄，获取影像资料，并将所获得信息和图像传送回地面，可以弥补传统地面监控系统的不足。我们引进的无人机主要有四旋翼无人机和固定翼无人机。应用场景主要是交通信息采集；交通事故现场图像回传；道路线检测；桥梁裂缝检测；路面破损检测；传统的桥梁损伤检测；基于UAV的桥梁损伤检测等。长航时无人机可以垂直起落，实现续航4小时以上，有效载荷为2-4kg。
基于视频的智能监测与分析
基于视频的智能监测与分析，以高速公路交通事件感知为目标，全程高清监控摄像机，事故多发点段部署激光夜视摄像机和事件检测设备。中心部署基于视频的能见度监测和重点车辆跨视频连续跟踪模块。通过对视频图像的不间断“目标对比性分析”，进行实时的现场环境能见度检测，有效提高了能见度监测的即时性和覆盖密度。同时，通过分析连续摄像头覆盖下的车辆目标，利用背景建模的方法完成运动车辆的检测，并根据待关联的目标，利用其序列信息在不同摄像头间的关系，形成车辆全路段运行轨迹和视频画面。
基于热谱地图的气象状态监测预警
基于热谱地图的气象状态监测预警，基于沿线气象检测设备、移动气象采集车，构建了高速公路“热谱地图”气象监测预警系统，实现了高速路面结冰状态短临预警；结合当地气象部门中尺度气象数据，气象状态监测预警系统，通过综合分析研判气象要素的数值变化规律，实现未来24小时高速气象预报和恶劣气象分级预警。
2、一体化的通信保障
北斗高精度定位服务系统已全程覆盖驻信高速公路，定位精度可达到分米级别。本工程通过为路政巡查人员、车辆配备安装有北斗高精度模块的手持、车载终端，同时利用研发的路政巡查系统，可准确记录事件发生的具体位置，及时上传现场采集的图片、视频信息，为高速公路路产路权巡查及突发状况提供实时、高效、准确的数据采集方案，形成一体化的通信保障。
3、主动的交通安全管理
一是根据潜在或发生事故点周边车流密度、气象状况，判定事件影响程度、范围，通过在事故点上游主线限速、主线交通均衡控制出入口限流等方式，均衡主线车流密度，避免二次事故发生。二是部署在雾多发地区，通过接入周边检测器气象状态数据，自动识别低能见度天气，并基于路侧智能边缘标产生一定光强的频闪信号，显示道路边缘轮廓；根据车辆行驶轨迹，变化信号颜色，警示后来车辆保持车距。
4、科学的决策支持
一是智慧高速公路云数据中心，在监控管理中心现有设备、系统的基础上，利用分布式存储技术、大数据处理技术，按照省厅“全省交通运输数据中心”（云计算中心）要求进行升级改造。对数据资源按专题分类和管理，形成不同的主题数据库，满足不同应用需求。数据共享交换、信息安全管理。提供统一、安全、可靠、快速、便捷、透明的智能高速公路交通相关数据的存储、处理支撑环境。
二是基于三维GIS的可视化管理，完成沿线三维高精度地图的采集；利用GIS平台和三维引擎，构建基于三维GIS的监控系统，对于道路运行状态、路面状态进行立体化表达，并实施视频图像与三维GIS的贴合，改变传统大屏监控的习惯。对基础设施和交通工程设施进行精细化管理。
三是基于在线仿真的交通态势分析研判，充分利用交通流、气象、交通事件等多种数据，采用基于仿真的快速推演技术，对高速公路的未来发展态势进行分析和预测。同时，实现重特大交通事故、恶劣气象对交通流的影响、程度、范围分析，为应急管控方案制定提供决策支持。
四
总结
智慧高速是一个开放平台，也是一个不断发展的过程。双向交互功能的DSRC路侧设备，北斗地面增强基站、高精度三维地理信息系统，可为“十三五”发展规划中“智慧公路”、“新一代交通控制网”等工程提供基础支撑。一体化通信平台以及信息化基础设施，将包括更丰富内涵，如基于802.11p的DSRC双向通信平台，高速WIFI无线通信系统。基于OTT的信息服务体系以及一体化通信平台等未来将更多地发挥市场资源优势，我们应该主动拥抱“互联网+”。
这是我现在的一些思考，会后还可以与各位同仁一起交流。谢谢各位，我的汇报就到这里。
