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它帮你计算车速不用等红灯、可预警碰撞……这一智能交通厉害了!
产品介绍

  胡坚明一大早就挨个叫醒了研究团队成员,他开上车,载着大伙在雪地里跑了整个上午。团队的摄像机架在了清华南门外的天桥上,不过不是为了拍摄雪国风光,而是为了采集大雪天气的第一手交通数据。

  胡坚明团队参与了科技冬奥项目——“面向冬奥的高效、智能车联网技术研究及示范”,负责其中的“车路协同环境下交通态势感知体系研究”课题,项目示范园区为首钢园区。北京冬奥会的正式比赛项目——单板大跳台项目就落户在这里。

  这是冬奥会历史上第一次在大陆性季风气候带举办。冬奥赛季正逢冬春季节转换,存在着低温、大风、雨雪天等极端天气出现的可能性。胡坚明团队构建的智能“车路协同系统”,开发了基于多种数据融合的交通感知方法,连同智能车载设备,智能路侧设备,仿佛为智能交通安装了“千里眼”、“顺风耳”,即使遭遇恶劣天气,首钢园区冬奥会赛区的交通状况也能提前预测,科学统筹,保持一路畅通。

  时光倒流至2008年,北京夏季奥运会。当时胡坚明所在的清华大学自动化系智能交通团队,就针对应急快速疏散做了交通状态的理论推演。

  作为唯一同时举办夏季奥运会和冬季奥运会的城市,北京的交通状况在14年间有哪些令人瞩目的变化?

  胡坚明总结了两点,一是移动网络从2G发展到5G,二是无人驾驶的诞生。冬奥会期间,仅在首钢园区,就有约100辆不同类型、不同功用的无人驾驶汽车投入使用。智能“车路协同系统”的研究,从大势所趋,走向了实际应用,胡坚明团队成为本届冬奥会“智能交通”的示范担当。

  这也是本次北京冬奥会除赛事外,更加鼓舞人心的亮点,即通过与百姓生活息息相关的科技冬奥,研究探索一场备受关注的国际交流活动,是如何惠及生活在数字时代里的普通人。

  交通是连接城市的重要纽带,是现代社会运行的重要基础,与我们的日常生活密不可分。当前城市出现的交通拥堵、事故高发、环境污染等问题,如果仅从道路或车辆的角度考虑,无法有效地解决。伴随着人工智能、5G等新技术的亮相,以“车路协同系统”为代表的智能交通系统,成为研究热点。

  “车路协同系统”是采用先进的无线通信、互联网和智能控制等技术,全方位实现人车路间的实时信息交互,在全时空动态交通信息采集与融合的基础上,开展车辆行驶协同安全和道路管理协同控制,充分实现人车路的有效协同,从而形成安全、高效和环保的道路交通运营管控系统,提高交通效率,减少交通事故。

  胡坚明团队的研究,是在车路协同系统环境下,通过智能车载设备和智能路侧设备采集到相关信息,对当下交通状态进行感知,建立起一个感知体系,并对未来交通状态的变化进行预测和研判。

  胡坚明举例,比如你开车上路,在精准的感知体系下,云平台通过收集到的数据能够计算并引导你采纳最合适的车速,保证在道路上畅通无阻,不必停下车来等待红灯通行;另外通过车上的传感器和道路传感器的协同感知还可以提前进行碰撞预警。如果是无人驾驶,通过车上的无线传输技术接收到全局的感知信息后,车辆控制中心会根据自身车速和道路车辆位置判断是否会发生碰撞,在发生碰撞时会提前踩下刹车,避免恶性交通事故。

  本次首钢园区冬奥会赛区内,交通状况复杂,有观看赛事的人潮,也有普通车流,还有无人驾驶车辆,胡坚明团队的“车路协同交通感知体系”,为冬奥会的交通安全提供了坚实的保障。

  尤其是在极端天气下,比如雨雪天气,常规的视频拍摄通常不大灵光。胡坚明介绍,此时如果有大灯照射在冰雪路面上,常常会形成大面积反光,常规的摄像头数据基本无法使用。这种情形下就要采用融合式的交通感知方法,将收集到的全部数据讲上传到云平台,再通过云平台发送给道路上的车辆,辅助车辆进行道路交通的感知。比如配备红外线设备进行测试,车辆是有温度的,即使摄像头和雷达都失灵,红外线还能够检测到有车辆驶近。

  现代科技极大地延展了“智能交通”的视觉、听觉乃至触觉,而车路协同环境下采集到的底层数据和相关信息,都会做进一步的分析,以预测未来的交通状况。当然这都是基于高精度的感知为基础的,目的是疏导甚至引导交通。

  “车路协同”的概念,是由清华大学自动化系智能交通研究团队最早提出的。该团队主要成员为张毅、张佐、姚丹亚、彭黎辉、胡坚明、李力、裴欣等。

  1999年,在张毅教授带领下,清华大学自动化系成立了智能交通实验室,把自动化的相关知识理论和交通系统相融合,搭建了国内第一个在自动化系做智能交通研究的团队。

  近年来,该团队参与国家973计划课题、国家科技支撑计划课题、国家重点研发计划课题、国家自然科学基金项目等重大课题,在交通状态感知与融合处理,基于大数据的交通行为分析,车路协同环境下车辆群体协同决策与优化控制,基于车路协同的自动驾驶关键技术等方面均取得了系列进展。

  项目负责人张毅教授汇报“车路协同环境下车辆群体智能控制理论与测试验证”国家重点研发计划专项中期执行情况

  胡坚明为自己当年加入了智能交通实验室团队而倍感自豪,他对该团队的创建与发展如数家珍。胡坚明表示,沿着智能交通这条道路,清华自动化系研究团队坚持了20多年,核心骨干一直都在,体现了清华人强大的凝聚力,从实验室团队走出了不少优秀人才,逐渐拓宽新的研究领域,开始独挡一面。

  智能交通实验室参与科技冬奥的项目团队,也呈现了这种团结和凝聚力。自动化系研究生余志佳表示,和胡坚明深入交谈之后,了解到交通领域是目前系统应用主要的研究热点,坚定了他从事研究的决心;自动化系学生伏天韵在团队中主要进行道路行人的检测与实例分割的研究,她表示团队非常包容,每周大家都会进行交流和讨论,自己得到了很多成长;主要从事车辆换道决策研究的学生崔哲域表示,在这个团队里,大家就像一家人一样,遇到什么困难都会互相帮助,自己感觉十分温暖。

  胡坚明认为,团队间的学习是相互的。年轻学生很敏锐,能很快掌握最新技术,和世界的交流姿态更前卫,都给了他很大的启发。

  “科技冬奥”是2022年北京冬奥会提出的愿景之一,旨在通过冬奥筹办,为世界探寻更好的未来城市生活解决方案,实现对人友好、对环境友好、对产业友好、对社群友好的人类城市生活目标。从场馆设计,到手语播报,从疫情防控,到自动驾驶……为保障冬奥会的顺利举行,清华人始终奋战在第一线,用科技点亮冬奥之光。胡坚明的团队,也是其中之一。

  一次又一次精益求精的试验,一个又一个通宵无眠的夜晚,只为冬奥赛事的保驾护航。“面向国家的重大需求,面向人民的这个重大的需求,来开展相应的研究,我们清华人应该有这样的担当。”

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