智能汽車基礎設施將打造智能道路和智能交叉路口

　　麻省理工學院最近發(fā)布了一條有關智能交叉路口的視頻。這種智能交叉路口不需要交通信號就能解決路口的交通擁堵排隊問題。本文將嘗試解釋這些智能交叉路口的功能，以及它們如何能夠解決路口交通排隊的問題。

　　如今谷歌導航可以告訴我們想要通過的道路上有關交通擁堵的所有信息。但問題是我們必須問問自己，谷歌是如何知道這一信息的？事實上正是我們在與谷歌分享這些信息。人們對數據的敏感性和隱私擔心將很快讓他們不再與谷歌分享這些信息。這可怎么辦？幸運的是，我們已經有了答案，即智能太陽能道路。交通擁堵是世界上排名靠前的技術公司一直想要解決的另外一個這類問題。麻省理工學院最近發(fā)布了一條有關智能交叉路口的視頻。這種智能交叉路口不需要交通信號就能解決路口的交通擁堵排隊問題。本文將嘗試解釋這些智能交叉路口的功能，以及它們如何能夠解決路口交通排隊的問題。

　　引言

　　今天，沒有谷歌地圖和導航的旅行計劃真的很難實施。谷歌導航可以告訴我們到達目的地應該選取的路線。它會提示我們哪里交通非常擁堵，然后我們可以重新規(guī)劃旅行路線。谷歌是如何做到這點的呢？事實上，谷歌是從那些正在該條路線上行駛的人們那兒得到這些信息的，像你或我這樣的人會分享位置信息給谷歌，谷歌再根據某種算法并使用同一谷歌地圖上的一些統計數據，就能告訴我們任何道路上的擁堵信息。今天人們對數據的敏感性越來越強，他們很快會認識到這種數據分享是另一種隱私泄漏的途徑。到那時候谷歌導航就無法告訴我們各段道路上的交通擁堵信息了，因此我們需要從不同的來源獲得相同的信息。有兩位非常聰明的研究人員，他們的發(fā)明將很快能夠解決這個問題。本文將更多地討論智能太陽能道路，以及它們如何能夠解決我們很快就會面臨的諸多問題。智能交叉路口是我們的未來城市將要擁有的一系列智能基礎設施實體中的又一個組成部分，本文將介紹這些智能交叉路口的工作原理。

　　當前狀況，問題說明

　　我們今天面臨的挑戰(zhàn)是在城市區(qū)域內越來越嚴重的交通問題。由于醫(yī)療環(huán)境的改善引起的人口爆炸以及轉向城市的大量移民是引起交通問題的兩個主要因素。谷歌地圖或其它導航公司今天可以在任何時候精準地告訴我們任何線路上的交通情況，但未來不一定能夠再幫助到我們，因為他們依賴于道路使用者提供的數據。此外，雖然這些公司至今還能夠與用戶交流路況，但有關交通擁堵問題的任何全局解決方案一直沒能有效形成。

　　盡管有導航應用，但今天的交通擁堵問題仍然非常突出。大多數人寧可選擇到達目的地的最短路徑。根據一些統計數據，如果考慮到浪費的時間和不必要的燃料消耗，擁堵問題導致我們花費的成本大約占到GDP的2%到4%。根據另一項分析，研究全球交通擁堵問題的研究人員認為，如果要求大約10%-15%的道路交通參與人員重新規(guī)劃路線或改變計劃，交通擁堵問題就能得到解決。但他們需要一種算法來幫助他們識別某一時間點需要重新規(guī)劃路線的人，這是主要問題所在。

　　幸運的是能夠解決目前為止大多數問題的技術越來越多，一些面向未來的交通問題解決方案也已唾手可得。

　　推薦的解決方案

　　智能太陽能道路 太陽能道路是一些智能基礎設施構建模塊，可以在未來人們決定不與谷歌共享位置信息時給我們提供不同區(qū)域的交通路況。實際上它們是一些六邊形的太陽能板，互相拼接在一起形成整條道路或停車場、公園等任何路面（圖1）。這些道路能夠非常方便地進行交通流量檢測，因為它們能夠檢測重量，而且它們內置有LED，當有物體在它們上面時，可以點亮這些LED。因此通過計算任意時間點亮的LED數量就能準確推算出道路上的汽車密度。由于這些太陽能板內置有微控制器控制它們的行為，因此這些道路實際上可以與云端交流，隨時提供它們所處的交通情況。

　　智能太陽能道路有許多好處。這些道路內置有太陽能板，因此它們可以產生可再生電能。這些道路內置有LED，因此可以點亮不同的圖案，將單向三車道瞬間轉換為雙向四車道。甚至可以在道路上劃出停車區(qū)域來，等以后交通擁堵時再把停車區(qū)域清除掉。還有許多其它指示用途，因此這些道路本身就表明了它們是未來的智能基礎設施?？膳渲玫腖ED板可以在某段時間將路面轉換為籃球場，再在某段時間轉換為網球場。這些道路可以成為智能城市基礎設施的一部分，在可預見的將來一定會證明特別有用。

　　圖1：由六邊形太陽能板組成的智能太陽能道路，可以通過LED實現配置。

　　智能交叉路口能夠與汽車交流的基礎設施將成為明天車聯網的一部分。智能交叉路口就是這樣一種基礎設施單元。如果沒有交通信號，會發(fā)生事故嗎？或者有沒有更好的方法能夠確保不發(fā)生事故，還能最大限度地減少交通擁堵和長時間排隊等候的問題嗎？事實上如果交通信號被智能交叉路口所代替，那么這些問題都將迎刃而解。

　　智能交叉路口一般內置有雷達子系統，可以用來檢測接近路口的汽車。每個雷達子系統都有一個控制區(qū)域，當汽車駛入這個區(qū)域時，雷達子系統就能探測到它并與它進行信息交換（圖2）。這些子系統部件將連續(xù)地發(fā)送雷達信號，計算出汽車距路口的距離以及它們接近路口的速度（圖3）。這些部件需要從汽車獲得的第三種信息是即將發(fā)生的轉向信息。這個信息可以通過安裝在雷達子系統上的攝像頭讀取汽車的轉向燈閃爍信號捕獲到，也可以通過汽車和雷達部件之間的Wi-Fi通信得到。

　　所有這些信息都將從這些雷達收發(fā)器發(fā)送到所有雷達部件共用的子系統中的中央處理單元（CPU）（圖4）。這個CPU將執(zhí)行計算，并找出兩輛（或更多輛）來自不同方向但想要進入相同車道并因此可能發(fā)生碰撞的汽車。利用汽車的距離和速度數據，并使用預先饋入的交叉路口處汽車的一般轉向軌跡線數據，CPU就能預測出任何可能的碰撞（圖5）。在判斷出這些即將碰撞的汽車后，CPU將指揮其中一輛車減速。為了實現這個功能，CPU會將這個信息傳送給相關的雷達子系統，雷達子系統再使用Wi-Fi信號將這個信息發(fā)送給目標汽車（圖6）。當其中一輛車按要求減速后，碰撞就得以避免了（圖7）。雖然這個系統最適合自動駕駛汽車，但也能很好地支持同樣聯網的人工駕駛汽車。

　　圖2：交叉路口的雷達子系統，以及它們的覆蓋區(qū)域。

　　圖3：雷達子系統連續(xù)發(fā)送雷達信號，計算出汽車距路口的距離以及它們接近路口的速度。

　　圖4：智能交叉路口的雷達子系統與位于交叉路口中心的CPU進行通信。

　　圖5：在接收到雷達子系統發(fā)過來的信息后，CPU就能識別出可能發(fā)生碰撞的兩輛汽車。

　　圖6：CPU指揮某個雷達子系統要求其中一輛汽車減速。

　　圖7：（a）計算得到的經過減速后的行駛軌跡；（b）碰撞最終是如何避免的。

　　本文小結

　　智能車聯網技術的發(fā)明讓我們看到了世界上先進技術的發(fā)展可以幫助解決某些復雜問題的希望。智能汽車和智能基礎設施一起有可能解決許多問題。交通擁堵就是這類問題中的一種，它需要使用先進的技術來實現魯棒并且能夠持久的解決方案。智能道路和智能交叉路口是未來具有無限可能的例子。明天的智慧城市將擁有許多這樣的智能基礎設施部件，它們將聯合起來幫助我們解決許多問題。