ITS在美、欧、日发展迅猛并且取得了较好的效益，已由美、欧、日三极走向世界并成为21世纪的发展方向。本书把美、欧、日ITS的主要项目总结列于表1-5中。美、欧、日对ITS的研究侧重点都不完全相同。美国依靠雄厚的经济实力和有效的推进机制，通过国家的统一规划和资金投人的充足推动了美国ITS的迅速发展，其重视系统的集成性，探求有效的各级政府间及其与私有部门的合作关系，建立ITS教育培训网络，美国智能交通研究的重点是智能车辆，如增加轿车、公交车和货车的自身安全、车辆信息智能化；欧洲则侧重汽车本身的智能化问题，利用红外和激光等传感器对道路进行识别并增加汽车驾驶的舒适度以减少驾驶压力；日本侧重道路设施智能化建设，如自动公路系统利用磁钉和路边通信装置建立车路间的短程通信。
表1-5 美、欧、日ITS的主要项目
续表
20世纪欧、美、日ITS的主要项目的时间发展如图1-15所示。
通过图1-15，可以初步分析出国际上ITS发展的经验，就是从以车-路为核心的局部系统开始逐步集成拓展应用范围，而且通过产、学、研、用结合及多方式及多模式研究与开发实现综合目标。下面重点对ITS的总体发展趋势、先进的交通管理系统的发展、先进的车辆控制系统的发展和智能车辆的发展状况进行梳理。
1.2.6.1 ITS的总体发展趋势
进人21世纪，智能运输系统得到稳步发展，大致的研究方向包括：交通控制与管理、车辆安全和控制、旅行信息服务、交通中人的因素、交通模型开发、行政和组织问题、通信与广播技术、系统、研究框架、通信协议、使用周波范围和不法行为处理等。人们确定这些主要的研究方向是希望通过ITS的研究开发，用系统的观点来对待运输系统，使现在独自存在的车辆和道路设施及使用者能结合成一个整体，协同作用，最终形成一个快速、安全、方便、舒适、准时的大交通运输体系。
ITS的发展不但在交通方面取得了很大的成功，而且对社会经济发展也起到了很大的作用。ITS的开发和应用大致与世界能源问题和环境问题的时间脉络重合，发达国家已经不仅仅将ITS看成解决交通拥堵的工具，更将其看作解决能源和环境问题的重要内容。发达国家开始强调出行者的权利，认为ITS应为低收人者提供服务，而不仅仅为小汽车使用者服务。人们认为ITS是提高交通安全的重要手段，其目标是实现“零死亡”，应用更科学的视角研究交通信息服务。
在发达国家，最近政府在智能交通系统领域的活动进一步被日益受到重视的国土安全所驱动，许多拟议的智能交通系统还涉及公路监控，这是国土安全的首要任务。此外，在由因自然灾害或威胁所造成的大的伤亡事故中，智能交通系统可以发挥重要作用，帮助迅速大规模地疏散市中心的群众。智能交通系统涉及的大部分基础设施和规划都与国土安全系统匹配。2012年8月，美国运输部宣布计划进行世界上最大的真实世界的智能车辆测试，包括车辆对车辆（V2V）和车辆对基础设施（V2I）的通信。测试包括在密歇根州安娜堡地区的近3千辆通用和福特的小汽车、公共汽车和货车。这些努力旨在推动安全技术的进步，从而帮助车辆避免碰撞，同时改善交通通信。英国也组织实施了无人驾驶汽车在真实交通环境中的测试。
在发展中国家，从农村到城市的迁移进展不同，故城镇化的程度有所不同。发展中国家许多地区的城市化并未伴随显著的机动化和郊区的形成，汽车大大增加了这些多式联运的交通系统的拥堵。同时，它们也产生大量的空气污染，构成了重大的安全风险并加剧了社会中的不平等感。高人口密度可以由步行、自行车交通、摩托车、公交车和火车构成的多式联运系统来支持。而发展中国家的其他地区仍然主要是正在飞速地城市化和工业化的农村，在这些地区，随着人口的机动化，机动化的基础设施也在开发建设中，交通安全及局部拥堵问题也随之而来。财富的巨大差距意味着只有一小部分人口可以机动化，因此贫困人的高度密集的多式联运交通系统与富人的高度机动化的交通系统交叉在一起。
智能交通能通过使用分析工具帮助预测需求并优化可用容量，交通运输提供商可以预测需求，调整能力和部署资产，不断适应跨整个网络的运营。比如通过与IBM合作，瑞典首都斯德哥尔摩从2007年开始使用拥堵计费系统，经过一年的使用，早晨通往斯德哥尔摩市的车辆的排队时间减半，城市交通量下降了18%，内城二氧化碳排放减少了14%～18%。在新加坡，智能卡系统使陆路交通管理局制定出最优路线和班次，减少了交通堵塞，提高公共交通的吸引力。
智能运输大大提高了端到端的旅行者的体验。不论交通运输提供商是为城市交通、长途旅行还是货运业务服务，智能运输技术都可以按照客户喜好的方式和频率，向他们提供需要的信息和服务，从而提高满意度并最终加强客户的忠诚度。加拿大航空开发的智能手机应用程序能让旅客下载电子登机牌、办理登机、获取飞行状态、预订租车等。这一应用使得手机办理登机增加了60%，并且有93%的加拿大航空的旅客说自助服务提升了他们的旅行体验；另外，该应用程序还可以节省80%的办理登机的成本。
智能运输能在提高运营效率的同时降低交通对环境的不良影响。目前交通运输基础设施的很大一部分已经有几十年了，交通官员们往往需要管理这些复杂老化的设备与较新资产的混合体。通过分析来自智能运输系统的数据，就可以知道何时设备需要维修；在任何给定的时刻，都可以知道资产的具体位置和状况。法国国营铁路公司（SNCF）管理客运和货运铁路以及城市公共汽车和电车，公司每天经营1.4万辆列车，包括高速TGV和部分巴黎及区域过境系统。通过使用智能传感器的预测性维修系统，法国国营铁路公司预防事故的发生、减少延误并降低了大约30%的维修成本。
智能运输具有安全保障作用。安全仍然是所有交通运输公司关注的首要问题。事实上，航空公司每年在安全上的花费约为59亿美元，而机场将它们的营运成本的60%以上用于安保。敦豪航空货运公司（DHL）通过使用基于无线射频技术（RFID）的系统监控药品从出发到抵达目的地时各点的温度，以帮助客户保持产品的新鲜度并产生新的收人增长源。
智能运输还可以帮助国家复苏经济。信息技术与创新基金会最近的一项研究发现，在美国，每在交通基础设施建设上投资12.5亿美元，就会创造并支持3.5万个就业机会。
总而言之，智能运输意味着对空中、陆地和海上的先进的交通管理。它围绕旅客进行优化，连接整个系统中的所有元素并实时传达状态信息。
在未来，城市、交通运营商和其他交通运输资产的业主将智能运输技术作为工具，来帮助他们提高流动性、减少燃油消耗、降低碳排放量、改善安全性并加强经济竞争力。目前，交通运输中的许多组件和子系统还没有被装备起来，或者各地的装备不同使人们无法确定地知道它们的当前状态。这不仅是大量的时间和金钱的浪费，还会造成质量的不一致和多个错误机会。显而易见，需求只会增长，特别是随着人口的增长和城市化进程的不断扩大，交通工具和城市的装备化以及个人移动设备的赋权将继续呈指数级增长。人们需要从交通运输网络中得到更多的物理和数字化能力。将来，更智能的交通甚至会将先进的建模应用到以前不可预知的情景中，比如跨大西洋的火山灰流动，从而更好地安排全球交通。
在未来，发展智能运输应从以下几个关键点着手：①加强智能运输的标准化，必须建立达成一致的交通运输数据标准，只有如此才能将整个系统中的流程和数据互相联系起来；②设计综合智能运输系统网络，旅客的时间、安全和经历应该是智能运输系统的设计出发点，出行需要多种方式接驳完成，这就需要通过设计，综合考虑，将互联互通、系统认知、分析和安保等重要标准从一开始就嵌人系统网络中；③合作研究，由于智能运输系统的广泛综合性及深度交叉性，单单一个部门或一个领域完成智能运输系统目标是不可能的，必须多部门及多系统合作，一个多样化的、有多方利益相关者的世界需要所有各方在日常基础上并肩合作；④考虑政策与伦理因素，从技术的新模式，到不断变化的合作形式，到现代生活中个人角色的变化，再到对可持续生活的新期望，都表明，人们正在进人一个非常不同的世界，必须从伦理和社会的角度出发，明确如何经营管理组织和行业的指导方针，并围绕此方针共同努力。
智能运输并不是宏伟的、未来的理想，相反，智能运输很实用。不可否认，许多影响交通运输的、有争议的问题的辩论（从能源、安全到气候变化、经济）仍将继续，但无论最终哪个观点占上风，其结果都会让系统更聪明，即更透明、更高效、更方便、更有弹性、更具创新性，让交通运输更聪明地符合所有人的利益。
智能交通的未来技术将从单个交通要素的智能化向交通要素一体化的方向发展，牵引未来智能交通向更高的层次发展，这主要体现在：①运用车-路协同提升交通安全水平；②运用信息技术提升交通管理水平；③基于信息共享实现多种运输方式协同和效能提升。
1）运用车-路协同提升交通安全水平
车-路协同系统基于无线通信、传感探测等技术进行车-路信息获取，通过车-车、车-路信息交互和共享，实现车辆和基础设施之间的智能协同与配合，从而达到优化利用系统资源、提高道路交通安全、缓解交通拥堵的目标。车-路协同是对传统智能交通技术的一次整合与提升，是当前智能交通领域研究的技术热点和前沿。车-路协同系统的成功实施将为交通安全带来革命性变革，基于车-路协同系统实现的主动安全保障技术能有效减少各种碰撞事故的发生。典型应用场景如下：交叉口车-路协同技术的应用，包括交通信号信息发布系统、盲点区域图像提供系统、过街行人检测系统、交叉口通行车辆启停信息服务、先进的紧急救援体系；危险路段车-路协同技术的应用，包括车辆安全辅助驾驶信息服务、路面信息发布系统、前方障碍物碰撞预防、弯道自适应车速控制。
从美国的VII到InteliDrive，都更加强调交通安全的重要性，欧盟的eSafety计划也旨在为道路交通提供全面的安全解决方案，日本的Smartway计划把主要目标放在减少交通事故和缓解交通拥堵上，而这些计划的研究重点都是发展车-路协同系统。无论是美国的InteliDriver、欧洲的eSafety，还是日本的Smartway，它们都将车-路协同作为当前智能交通系统发展路线图中的关键环节。车-路协同系统充分利用先进的信息与通信技术，通过车-车、车-路信息的交互和共享，有效地评估潜在危险、提高道路交通安全和缓解交通拥堵。车-路协同系统是引领未来智能交通发展的前沿技术及交通物联网发展的技术热点，对提高交通系统的安全性和通行效率具有十分重要的作用，同时可以培育智能交通产业发展的新的增长点。
2）运用信息技术提升交通管理水平
随着新型检测传感技术、高清视频技术、移动通信技术的发展，大范围进行交通动态信息获取和交互成为可能。物联网、云计算、智慧地球等新的信息理念和技术的进步，将进一步提升交通信息的处理和服务水平。低成本、高可靠性的基础交通信息获取和交互、更为先进的网络化交通信息系统的建设和服务，将是未来的发展方向。
人们充分应用智能网络化新型传感器技术和新一代信息网络技术，构建国家公路交通基础设施状态感知和动态监管体系；建立公路交通基础设施、运载工具和交通运行环境的三大感知网络，使国家高速公路网和重要国省干线公路可视、可测和可控；动态掌握路网的运行状态，对特大桥梁、隧道、枢纽、重点路段等关键设施实施状态感知、实时监管，为公路网的协调运行提供有效手段，以在出现灾害和突发事件时，能够对路网实现动态调度管理和应急处置。人们综合应用新一代通信技术，如传感网络技术、电子身份识别技术、卫星定位技术、云计算技术，构建营运车辆实时状态感知网络，包括实现对集装箱运输供应链和甩挂运输的智能化、可视化监管和信息服务；实现对危险品运输车辆、农副产品运输车辆、长途客运车辆的全过程安全监管；实现面向运输企业和公众的运输信息服务；通过多部门协调联动遏制超载超限运输。
电子不停车收费（ETC）应用功能和规模拓展，包括基于ETC的交通数据采集和信息服务、开展ETC功能扩展研发与示范应用、发展DSRC交互平台并引人新一代移动通信技术、探索城市道路与公路收费的技术一致性；扩大ETC应用规模和范围，包括实施跨省区域乃至全国ETC联网、搭建统一的全国跨省市联网电子收费结算体系等。
人们基于新一代信息技术拓展新型出行信息服务，开发用于信息服务的多元化车路通信设备，如专用短程通信、无线电数据广播通信、车辆自组织网络通信；开发基于实时路况信息的动态路径导航服务以及基于车-路信息交互的多元化、个性化定制信息服务。
3）基于信息共享实现多种运输方式协同和效能提升
基于信息共享实现多种运输方式协同和效能提升是智能交通科技发展的重要趋势。以往国际上智能交通技术比较侧重于道路交通管理和服务，随着交通运输的发展和信息技术的广泛使用，建立综合交通信息的共享机制和平台、促进综合交通系统的协同服务、利用综合交通信息平台进行多种运输方式间的有效协同已经成为综合信息数据处理与集成技术的一个发展趋势。
近年来，人们更加注重效能提升和节能环保。在2007年第14届ITS世界大会的部长论坛和2020年ITS展望论坛上，很多政府部长、专家和工业界人士都谈到ITS与节能减排的关系。欧盟委员会信息总司主任左贝尔女士在发言中重点谈了欧洲计划在2020年之前减少30%的汽车CO2排放量。她谈到在2007年2月欧洲提出了一个全新的战略，即到2012年，实现新车平均每千米CO2排放120g，降低25%，其中，使用技术手段就可以降低到每千米130g，而另外10g可用其他的改进措施解决，主要是应用信息和通信技术，即智能化和创新的运输系统，包括智能化引擎管理、智能化车辆安全系统、智能化实时交通管理、驾驶人信息系统、集成化的物流系统等。日本各方面的人士也谈到了节能减排。日本IT S协会副主席Masao Sakauchi谈到日本要利用ITS实现运输和物流系统的换代，远景是减少一半CO2的排放量并实现交通“零死亡”。
智能运输的发展领域及方向很多，下面只从先进的交通管理系统的发展、先进的车辆控制系统的发展、智能车辆的发展状况三个方面进一步说明ITS的发展趋势。
1.2.6.2 先进的交通管理系统的发展
先进的交通管理系统（ATMS）是应用计算机和通信技术将交通管理系统和车辆作为一个整体的系统。首先要建立现代化的交通工程设施，包括交通控制设备、交通检测器与监视系统、通信网络，增强车路系统运行的可视性。其基础是分析软件的发展、快速探测公路交通事故的设备的发展，感知并预测未来交通拥塞并且给出交通管理最佳策略的专家系统的发展。其目标是增强出行者出行的便利性，改善现有的路网运行状况，提高管理效率，提高道路的有效利用率和交通流量，减少交通拥挤、交通事故及出行时间延误，降低油耗，减少废气排放。随着新一代互联网技术、物联网技术、大数据处理技术的不断进步和发展，ATMS也将成为交通运输发展及区域管理的中心。
ATMS一般由以下6个部分组成：①信息采集系统：采集各种交通、道路、气象信息，包括车辆检测器（环线圈、磁性、雷达、超声、红外）、紧急电话、交通探测车、气象检测器、视频监测系统；②轴重计及超重录像系统；③电子收费系统；④信息传输系统（综合业务交换、通信传输、移动通信）；⑤信息提供系统（可变情报板系统、可变限速标志、交通广播及路侧通信广播、道路模拟屏、信号灯系统、公共信息电话查询、信息中心终端）；⑥交通控制中心（交通控制中心的功能、交通控制中心系统逻辑结构的组成）等。
ATMS能够实现信息提供、交通控制、交通事故管理、排放测试和污染防治、应急管理、自动收费、提高养护操作效率、特种车辆通行管理等功能。
ATMS的研究方法包括数学规划方法、计算机模拟方法、最优控制论方法等，研究内容包括出行选择研究、交通需求分配研究、交通流的分布形态与出行率等，所用模型包括动态系统最优模型和动态用户最优模型等。预测技术和数据挖掘决策技术将成为ATMS的核心技术。
2010年美国发布ITS战略规划（2010—2014），提出5个项目类别：安全目的的车-车通信（V2V）、安全目的的车-路通信（V2I）、实时数据获取和管理、动态的机动性应用、道路气象管理。
2012年，美国已开始小规模的车联网技术的部署，其中最大规模的是在密歇根的Ann Arbor的行动计划。这个行动计划就是安全领航模型部署（Safety Pilot Model Deployment，SPMD）计划。该计划是美国运输部ITS安全研究计划的一个重要组成部分，由美国密歇根大学交通运输研究所UMTRI的James R.Sayer教授负责，主要是在真实的交通环境及多模态集合中进行大规模车联网技术测试。该计划拟确定车联网环境下车辆安全应用在减少碰撞中的有效性，并表明这些操纵车辆的技术给驾驶员带来什么反应。该项目的目的是在真实而且多模态交通环境下展示车联网技术，确定驾驶者对基于安全系统的车辆的可接受程度，评价短程通信技术的可行性、可度量性、安全性、互操作性等。测试自2014年起在密歇根的Ann Arbor由各种类型道路混合的路网中进行，由当地运输管理机构实施，由汽车工业部门配合，由密西根医疗中心进行保障。
美国的安全领航模型部署计划在真实环境中评价V2V和V2I的运营状况、安全运用、平安运营概念，评估用户的可接受性，生成支撑评估安全系统有效性的数据，评定增效的后市场设备的任务，鉴别研究工作的差距。安全领航模型部署计划为三年项目，在2012年8月至2014年2月的1.5年内完成部署，部署多于2 800辆轿车、货车、客车和摩托车等车辆，测试道路达120车道千米，安装25套路侧设备。安全领航模型部署的计划范围如图1-16所示。安全运用方面包括碰撞预警（Forward Colision Warning，FCW）、应急电子制动灯（Emergency E⁃lectronic Brake Light，EEBL）、交叉口移动辅助（Intersection Movement Assist，IMA）、盲点报警（Blind SpotWarning，BSW）、禁止通行报警（Do Not PassWarn⁃ing，DNPW）、左转交叉路径（Left Turn Across Path，LTAP）、弯道速度报警（Curve Speed Warning，CSW），也包括步行者横穿报警（Pedestrian in crosswalk warning）和客车前方右转（Right turn in frontof bus）的公交应用（Transit Applica⁃tions）等。测试的核心是车联特性需要每辆车有360°的感知系统，如图1-17所示。测试中将建立大数据集，包括进人测试车辆周围30m内的大于5.5万车-车相互作用数据、300万个行程、3 200万km、150亿条信息和用户可接受性等，数据采集包括一年的四季以评价系统的安全效益。安全领航模型部署的学习内容包括5倍于期望距离的通信范围、被广泛接受的用户反映、所有道路使用者的需求、美国交通部未来需要研究的有价值数据。
图1-16 安全领航模型部署计划的范围
图1-17 车联特性需要每辆车有360°的感知系统
在图1-16中，浅灰带状区域为主要模型部署路径，“H”为密歇根大学校园医疗中心（基本驾驶者救助区域），“!”为推荐的弯道报警区域，立方体为UMTRI设施（陈列室、设施、设备和数据存储区域），浅色圆点为与高速公路ITS共同安装的路侧设备，深色信号灯为实际应用信号共用的路侧设备，浅色信号灯为SPaT交通信号的路侧设备，深色圆点为安装的原型太阳能/光导纤维路侧设备。表1-6所示是安全领航模型部署计划的车辆和设备的部署情况汇总。
表1-6 安全领航模型部署计划的车辆和设备的部署情况汇总
2012年，欧洲委员会为第七骨干计划启动了适应环境的安全道路培训（Safe Road Trains for the Environment，SARTRE）项目，项目由Ricardo UＫ Ltd领衔，Idiada and Robotiker-Tecnalia of Spain、Institut for Ｋraftfahrwesen Aachen（IＫA）of Germany、SP Technical Research Institute of Sweden、Volvo Car Corporation and Volvo Technology of Sweden等参加，其目标是研究开发使车队在一般公路上环保、安全、舒适地运行的战略和技术，通过车队的环境友好道路培训开发促进个人出行习惯的新变革，通过系统开发与其他交通方式相互作用以协调公路的道路培训实现安全进行。其采用的方案是由职业驾驶员驾驶的领队车辆负责一个车队，跟随的车辆进人半自动控制模式，这种模式可使跟随的车辆驾驶员作为确保安全而通常禁止的其他事情，如打手机、读书和看电影等。
近年来，美国在2010—2014规划和技术、政策、规范、体制现状总结的基础上，制定了美国ITS发展战略规划（2015—2019）。经过多次协调互动协商，美国确保战略规划对州际多方ITS联营机构愿望的影响与风险共同承担者契约机会广泛融合。这个新规划表明了“改革社会发展道路”的美景和ITS联合项目办公室JPO与涵盖陆上所有运输方式先进研究的联合任务；描述了技术寿命循环周期和明确成效的战略主题；确定了6个项目类别的行动目标；描述了“实行网联汽车落实”［Realizing Connected Vehicle（CV）Implementation］和“推进自动化”（Advancing Automation）作为现在和未来ITS工作多个板块的基本技术驱动。其提出创建数据、互操作性、ITS部署支持、显露ITS作为附加项目类别的能力，这些附加项目类别是对取得项目预期成效具有决定性的增补且互相依存的活动。规划进一步表明在技术生命周期的每个阶段与每个项目类别相一致的研究问题，另外还涵盖与项目类别相关的组织和运营方面的训诫。
实行车联网落实是近几年在州际部署车联网的设计、测试和规划方面取得的实质进展，先进自动化主要是形成以自动化研究开发为主的有显示度的ITS项目，但也不排除其他技术，重点是招致一批有引领作用的运输研究和发明创造。
培育的5个战略主题有：①通过开发所有道路车辆的更好的防撞系统、性能测试及其他通告装置、商用车辆安全补偿系统、与基础设施协同的安全系统使车辆和道路更安全。②通过探索增加系统有效性和改善个体机动性的管理战略和方法增强整体机动性。③通过更好地管理交通流量、速度和拥堵并运用与其他车辆及其所行使道路的对话技术来限定环境影响。④通过鼓励涵盖ITS领域的技术进步和发明创造，持续追赶梦想和探索研究日程，紧跟满足运输需求的技术发展及应用部署来促进发明。⑤通过标准和体系架构开发及可实现所有类型车辆、基础设施、便携式装置间进行无线通信的先进技术应用支撑运输系统信息共享。
确定的6个项目类别有：①网联汽车（Connected Vehicles，CVs）：包括US⁃DOT的行动计划和NHTSA的车-车（V2V）安全信息规划，重点是基于短程通信（DSRC）的V2V通信，也包括蜂窝通信、WiFi和卫星通信CV技术；②自动化（Automation）：主要聚焦于自动道路车辆系统及把一些驾驶者对车辆的控制转给车辆本身的相关技术的研究，从而提供改善安全、机动性和环境的巨大可能性并迎接新技术和政策的挑战；③展现能力（Emerging Capabilities）：主要聚焦于新一代运输系统，CV实施规模的扩大和运输系统自动化程度的增强使得车辆制造商、基础设施提供者、改革者、企业家寻求应用新技术的新机遇；④开创数据（Enterprise Data）：随着链接的车辆、系统和人的数量增加，产生了空前的大数据，运输系统管理运营急需采集、传输、分类、储存、共享、聚集、融合、分析和应用这些数据的新方法，初步聚焦于由CVs、移动装置和基础设施的ITS技术实现的有效数据采集；⑤互操作能力（Interoperability）：主要聚焦于需要时能使车辆、设备、基础设施和应用系统中的ITS单元与系统中的其他部分进行有效的通信；⑥加快部署（Accelerating Deployment）：新的ITS技术和系统不断形成市场产品，ITS项目必须对这些产品的应用部署的有关问题作出解释，当技术准备在真实世界中初步实施时，可接受的应用包括测试后的状态，当技术由可接受的应用转为大规模部署时，对部署者和运营商的支持职责就由研究开发转为运营，应确保由初始应用（被看作整个研究开发生命周期的部分）向广泛部署平稳转换，而且与部署者紧密协作实现理解和管理。6个项目类别的关系如图1-18所示。
图1-18 美国ITS发展战略规划（2015—2019）确定的6个项目类别的关系
1.2.6.3 先进的车辆控制系统的发展
先进的车辆控制系统（AVCS）近年来得到迅猛发展。
1）先进的车辆控制系统概述
先进的车辆控制系统是指借助车载设备及路侧、路面的检测设备来检测周围行驶环境的变化情况，进行部分或完全的自动驾驶控制。车辆-道路系统将现代化的通信技术、控制技术和交通流理论加以集成，是集成了传感器、计算机、车载控制系统以及车道控制系统的自动控制系统，以提供预警、辅助驾驶或在危险行驶情况下自动干预。AVCS能使运行的车辆保持合适的最小跟车间距，保持车流稳定地前进，其目的是保证行车安全，提高道路利用效率，增加道路通行能力，减少道路阻塞，缩短行车时间。
（1）降低事故率，提高行车安全。
AVCS可以通过显示或预警装置，给驾驶员提供足够的交通信息，帮助驾驶员作出正确的驾驶操作决策，在AVCS高度完善的情况下，可以将人工驾驶转为自动控制，防止因驾驶员疏忽和机件故障造成交通事故，可提供适当的安全防护，当最终实现自动驾驶时，将完全排除人为因素导致的交通事故，从而实现高效安全的行车秩序。
（2）降低行车成本，提高行车效率。
在AVCS的控制下，可以保持车流的顺畅，减少交通阻塞，减少由于车辆滞留在道路上的时间过长而导致的消耗，以及减少因频繁的踩油门与制动所造成的能源消耗，从而提高行车能源利用效率。
（3）降低废气排放量，减轻环境污染。
当车流顺畅、稳定地向前行驶时，排放的废气、噪声等环境污染较少，可达到减轻环境污染的效果。
2）先进的车辆控制系统的基本功能
随着社会生活水平的提高，人们对汽车安全性能的要求也越来越高。日本从1991年就开始实施先进安全车计划，美国、欧洲的汽车公司也非常重视先进安全车辆的研究和开发工作。目前，已有一部分汽车安全技术得到成功应用。
AVCS的基本功能结构包括：①安全预警系统（瞌睡驾驶报警系统、车辆危险状态监视系统、自动停止警报和调节系统）；②防撞系统（纵向防撞系统、侧向防撞系统、交叉口防撞系统）；③视觉强化系统（确保良好驾驶视野的系统、夜间路面障碍物检测系统）；④救难呼救系统（火灾警报与灭火系统、紧急门锁释放系统、碰撞反应通报系统、驾驶记录系统）；⑤碰撞时减轻危害程度系统（冲击吸能保护系统、保护乘员系统、降低行人伤害程度系统）；⑥车辆行驶自动导向系统；⑦环保系统；⑧自动公路系统。
3）先进的车辆控制系统的主要安全技术
主要安全技术包括事故预警技术、事故规避技术、全自动驾驶技术、冲突安全技术、防止灾害扩大技术、汽车底盘技术。
事故预警技术的思路是感知信息、发布信息、报警、减轻负担。事故预警技术系统包括驾驶员危险状态警报系统、车辆危险状态警报系统、协助提高驾驶可视性的系统、协助提高夜间驾驶可视性的系统、盲区警报系统、获取周围车辆信息警报系统、获取道路环境信息警报系统、向外传输信息警报系统、减轻驾驶负担的系统等。
事故规避技术的思路是提高限界性能、自动操作。事故规避技术系统包括提高车辆运动控制性能的系统、驾驶员危险状态规避系统、死角事故规避系统、与周围车辆等的事故规避系统、由道路环境信息引起的事故规避系统等。
全自动驾驶技术的思路是充分利用既存的和新型基础设施。全自动驾驶技术系统包括利用既存基础设施的自律型自动驾驶系统、利用新型基础设施的自动驾驶系统等。
冲突安全技术的思路是保护乘员、减轻步行者受到的伤害。冲突安全技术系统包括冲突时的冲击吸收系统、司乘人员保护系统、步行者被害减轻系统等。
防止灾害扩大技术系统包括紧急时门锁解除系统、二次冲突减轻系统、火灾扑灭系统、事故发生时的自动通报系统等。
汽车底盘技术包括汽车电话安全对应系统、先进的数字速度变化记录器-驾驶记录系统、电子式车辆识别卡、车辆状态自动应答系统、先进的GPS定位系统、高级电喷技术、高龄驾驶者的特性对应系统、疲劳生理特性检测对应系统等。
实施先进车辆控制系统的相关技术有人机界面技术、辅助驾驶技术、决策和控制技术、行驶状态监控技术、信息显示技术和通信技术、环境监测技术、路况检测技术、多传感器融合技术等。
智能车辆的发展得到了发达国家的重视，其概貌如图1-19所示。
图1-19 智能汽车概貌
在2010年前后，国内外开始重视车载信息娱乐系统（In-Vehicle Infotainment，IVI）的研究开发及应用。车载信息娱乐系统是采用车载专用中央处理器，基于车身总线系统和互联网服务形成的车载综合信息处理系统。车载信息娱乐系统能够实现包括三维导航、实时路况、IPTV、辅助驾驶、故障检测、车辆信息、车身控制、移动办公、无线通信、基于在线的娱乐功能及TSP服务等一系列应用，极大地提升了车辆的电子化、网络化和智能化水平。
2009年3月，宝马汽车公司、德尔福、通用汽车公司、英特尔、标致雪铁龙集团、伟世通公司和风河系统公司等成立了GENIVI组织，该组织通力合作，利用英特尔Atom高性能处理器，创造了一个车载信息系统的开放式共享平台。2009年5月，大众汽车和英特尔发布基于Intel平台的全球开发研究信息娱乐架构。2010年元月，宝马7系发布第三代i-driver车载信息系统。2010年4月，北京车展中丰田、雷克萨斯、本田、PSA等国际品牌争相发布包含车载信息系统的车型并将车载信息系统作为产品宣传的重点。2009年8月，中国汽车工程学会汽车电子分会、英特尔、中国电信、蓝星科技在武汉中国光谷成功召开了IVI＆3G首届高峰论坛，蓝星科技发布了基于Intel Atom平台和电信3G网络的车载IVI平台化产品。2010年4月，北京IDF大会上，英特尔全球副总裁道格拉斯·戴维斯与华泰副总裁王殿明共同发布由蓝星提供的全球首款基于Intel平台的IVI汽车。在2010年4月的北京车展上，国内以一汽、上汽、华泰为代表的创新汽车企业发布了基于车载信息系统的实车，而长安、奇瑞、吉利等厂商也纷纷推出具备IVI功能的概念车。2010年4月，华泰、英特尔、蓝星携手发布全球第一款Intel平台的IVI汽车——华泰元田B11，华泰的这套系统名为TIVI。在2010年12月的广州车展上，吉利也发布了自己的IVI系统——G-NetLink。车机网上有吉利G-NetLink的演示视频。2012年4月26日，北京车展期间，德赛西威牵手全球手机创新与设计的领导者HTC在北京签订战略合作协议，同时在会上发布全新一代产车载信息娱乐系统SiVi LINＫ。SiVi LINＫ在产品形态方面具备终端设备大屏直接呈现、双向互动无障碍操作、音视频同步输出体验的特点；在产品性能方面它拥有专属Carmode展示，应用USB2.0传输协议进行优化，以每秒20帧以上的速度高速传输图像，适用于大多数智能手机，能轻松实现通信、导航、游戏、海量应用，支持蓝牙输出音频信号，设备即插拔，同时方便携带。
1.2.6.4 智能车辆的发展状况
先进的车辆控制系统的核心内容是智能汽车的研究与应用。智能汽车具有道路障碍自动识别、自动报警、自动转向、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制功能。
人类的梦想是推动世界向前发展的不竭动力和源泉。美国国家研究委员会（National Research Council，NRC）曾预言：“20世纪的核心武器是坦克，21世纪的核心武器是在人的监督下计算机控制的无人作战系统。”为此，从20世纪80年代开始美国国防部高级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）专门立项，制定了地面无人作战平台的战略计划，目标是研制出可以在崎岖的地形上沿规划的路线自主导航及躲避障碍，并在必要时重新规划路线的智能车辆。这在全世界掀开了全面研究智能车辆的序幕，如DARPA的战略计算机、计划中的自主地面车辆（ALV）计划（1983—1990），以及美国国防部的智能侦察车DEMOⅢ；能源部制定的为期10年的机器人和智能系统计划（1986—1995），以及后来的空间机器人计划；日本通产省组织的在极限环境下作业的机器人计划等。
在太空探索方面，美国国家航空和航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）研制的火星探测机器人索杰那于1997年成功登上火星进行科学探测，这是一个六轮的自主移动机器人，为了在火星上进行长距离探险，美国国家航空和航天局又开始了新一代样机的研制，并将其命名为Rocky7，并在Lavic湖的岩溶流上和干枯的湖床上进行了成功的试验。除军事应用外，智能车辆在其他领域的应用也有极大的价值，并取得了一定的成果，如前向避撞系统（Forward Colision Warning）、盲点监视器（Blind Spot Monitors）、自适应巡航控制（Adaptive Cruise Control）、道路偏离警告（Lane Departure Warning）、夜视（Night Vision）和辅助操控（Assisted Steering）等。它们对应的具体系统有日本的VERTIS系统，主要实现车载通信、信息加工、环境探测、辅助控制（自动驾驶）四项功能；雷诺公司研制的汽车感知系统将红外摄像、雷达、激光扫描等传感器有效地组织在一起。法国公路技术研究所的技术顾问克洛德·科贝表示，开展自动行驶控制系统研究是迈向公路交通无人驾驶的第一步，这一系统可以首先实现自动行驶，如超车时，驾驶员只需根据计算机所提示的前方车辆行驶速度，输人有关最高限速等简单命令，计算机就会根据公路上的具体情况，自动调整速度和方向，并在绝对安全的情况下实现超车，这将大大减少驾驶员的判断和操作失误所导致的交通事故。
在美国，2004年举办了DARPA无人驾驶车辆挑战赛（DARPA Grand Chal⁃lenge 2004），2005年接着举行了挑战赛2005［DARPA ChalengeⅡ（2005）］，2007年DARPA又举办了无人驾驶车辆城市挑战赛（DARPA Urban Chalenge 2007）。在欧洲，1996年，法国INRIA研究开发了CyCab并不断取得进展，提出了个人快速交通PRT（Personal Rapid Transport）的设想。2010年意大利帕尔玛大学的VisLab Parma通过长途分阶段无人驾驶车队到达上海世博会。这些工作加速了智能车辆的进步与发展。
在2010年，7辆车组成的谷歌（Google）无人驾驶汽车车队开始在加州道路上试运行，这是谷歌无人驾驶汽车项目的成果展示。谷歌无人驾驶汽车项目由斯坦福大学人工智能实验室主任、谷歌工程师和谷歌街景地图服务的创造者之一Sebastian Thrun领导的一个15位工程师组成的谷歌团队负责研发，另外聘请了至少12位没有不良驾驶记录的人，由他们坐在主驾座上观察汽车的行驶状况，提供自动驾驶感受和改进建议。谷歌在此项目中使用了6辆普锐斯和一辆奥迪TT。
谷歌开发无人驾驶汽车的目的是防止交通意外、给人们更多空闲时间和减少汽车的使用，从根本上减少碳排放量。谷歌联合创始人拉里·佩奇和谢尔盖·布林认为私家车为这个世界带来了一种“低效率”，比如交通堵塞、随意停车等，而未来无人驾驶汽车能够解决这些问题，他们希望无人驾驶汽车能够真正地改变全世界的交通，能够减少私家车的需求，减少停车的需求，缓解交通堵塞等。
由于城市道路的各种目标比较繁杂，因此对于自动驾驶汽车而言，城市道路的驾驶要比高速公路复杂。谷歌无人驾驶汽车经过升级的最新软件系统，可以同时对数百个目标保持监测，其中包括行人、公共汽车、一个作出左转手势的自行车骑行者，以及一个保护学生过马路的人举起的停车指示牌。据称，谷歌无人驾驶汽车一共记录的里程数据已经达到了70万英里。截止到2012年年底，人们所面临的难题主要是自动驾驶汽车和人驾驶的汽车如何共处而不引起交通事故。
谷歌无人驾驶汽车的总体布置如图1-20所示。车顶上安装64线激光测距仪和雷达传感器，当激光碰到车辆周围的物体反射回来，就可计算出物体的距离。另一套装在汽车底部的系统可测量出车辆在三个方向上的加速度、角速度等数据，使用通过手动驾驶车辆收集而来的详细地图来进行导航，然后再结合GPS数据计算出车辆的位置。所有这些数据与车载摄像机捕获的图像及手动驾驶车辆收集来的巨大信息一起被输人强大的谷歌数据中心进行处理转换，软件以极高的速度处理这些数据，系统就可以非常迅速地作出判断。
图1-20 谷歌无人驾驶汽车的总体布置
由图1-20可见，谷歌无人驾驶汽车感知系统主要由雷达（Radar）、车道保持系统（Lane-keeping）、激光测距系统（Light Detection And Ranging，LIDAR）、红外摄像头（Infrared Camera）、立体视觉（Stereo Vision）、GPS/惯性导航系统、车轮角度编码器（Wheel Encoder）组成。
雷达一般安装在高端汽车上的自动巡航控制系统及事故预防系统中，通常安装在前后保险杠上，用于检测汽车盲点内的物体并发出警报，雷达主要用来跟踪附近的物体。
车道保持系统通过在挡风玻璃上装载的摄像头采集图像并分析路面和边界线的差别来识别车道标记，如果汽车不小心离开了车道，方向盘会轻微震动以提醒驾驶者。
谷歌的激光测距系统采用了Velodyne公司的车顶激光测距系统。
红外摄像头采用梅赛德斯的夜视辅助系统，系统使用了两个前灯来发送不可见且不可反射的红外光线到前方的路面，而挡风玻璃上装载的摄像头则用来检测红外标记，并且在仪表盘的显示器上呈现被照亮的图像并突出危险因素。
立体视觉采用梅赛德斯的原型系统，通过在挡风玻璃上装载两个摄像机以实时生成前方路面的三维图像，检测诸如行人之类的潜在危险，并且预测他们的行动。
谷歌的GPS/惯性导航系统使用Applanix公司的定位系统，并且配套使用他们自己的地图和GPS技术，主要是让自动驾驶员知道所在位置。
车轮角度编码器是一套轮载传感器，它可以在谷歌汽车穿梭于车流中时测量它的速度。
谷歌在拥有强大的安卓系统后，依然未停下科技前进的脚步，时至今日，谷歌已经至少收购了包括著名的波士顿动力（Boston Dynamics）、沉思科技（Deep Mind Technologies）、工业幻音（Industrial Perception）等8个机器人公司，并表示机器人有可能出现在谷歌开发者大会上。谷歌的愿景是出现在生活中的每一个部分，提供智能化的生活方式。
谷歌已量产一批无人驾驶汽车的原型车并在加利福尼亚的公路上试运行。谷歌第一批将生产100辆原型车，这些车均不设方向盘和踏板。与此前谷歌对现有车辆进行改装的无人驾驶汽车不同，这次是谷歌自己打造的原型车。这些双座电动汽车的最高时速被设定为25英里，发动机盖以泡沫材料打造，这使撞车带来的冲击降至最低。据悉每辆车将拥有两套发动机，假如一套失灵，另一套也可确保车辆安全行驶。谷歌希望在接下来的两三年里能在加利福尼亚州的公路上试运行它的无人驾驶汽车。
目前美国的一些州已经允许无人驾驶汽车上路，如加利福尼亚州、佛罗里达州、内华达州等，而现在英国也加人了这一行列。此外，许多知名的汽车生产商，如尼桑、奥迪、通用、奔驰等也正在研制无人驾驶汽车技术。
英国商务大臣文斯·凯布尔（Vince Cable）在2014年7月30日宣布，英国于2015年1月开始允许无人驾驶汽车在公路上行驶。英国将1 000万英镑的资金分三部分投标，此举通过商务部门、创新和技能部门以及技术战略委员会共同完成。投标项目主要由来自地方政府、汽车制造商、技术供应商和相关企业形成的新财团组成。2015年2月12日，英国政府已批准了一项计划，由政府出资1 900万英镑，在四个城镇的公共街道上测试无人驾驶汽车，从而向着到2018年广泛采用这一技术的方向迈出了第一步。这四个城市是分别为布里斯托尔（Bristol）、格林尼治（Greenwich）、米尔顿·凯恩斯（Milton Ｋeynes）和考文垂（Coventry）。其中，布里斯托尔的测试内容包括“公众对于无人驾驶汽车的反应”等；在格林尼治将测试由英国交通研究实验室领导的自动化运输工具，包括自动驾驶电动车辆、M1类汽车、一辆用于演示的远程操控汽车以及格林尼治半岛的一个3D模型等；在米尔顿·凯恩斯和考文垂，人们将在人行道上测试小型无人驾驶系统。英国政府表示，于2015年公布一项“行为规范”，为无人驾驶汽车的测试制定规则，并将于2017年在全英范围内修改现行的交通规则和汽车维修检查规定。此外，英国政府还计划于2018年开始通过联络全球有关当局来寻求修改国际交通规则。英国政府的目标是在无人驾驶技术的广泛采用上赶超美国。美国是首个允许测试无人驾驶汽车的国家，但仅限于四个州。在欧洲，德国和瑞典政府目前也在评估无人驾驶汽车测试计划。
2009年中国国家自然科学基金委员会设立“视听觉信息的认知计算”重大研究计划，该计划围绕国家重大需求，充分发挥信息科学、生命科学和数理科学的交叉优势，以社会、经济和国家安全等领域中与人类视听觉信息相关的图像、语音和文本（语言）的认知机制和计算模型为研究对象，以提高计算机对这类复杂感知信息的理解能力和对海量异构信息的处理效率为主要目标，从人的视听觉认知机理出发，研究和构建新的计算模型与计算方法，提高计算机对视听觉感知信息的理解能力和非结构化海量信息的处理效率，为推动社会经济发展和增强国家安全作出贡献。为了实现上述科学目标，重大研究计划重点研究感知特征提取表达与整合、感知数据的机器学习与理解、多模态信息协同计算这三个核心科学问题。其中重要研究内容是集成大研究计划的主要研究成果，研制具有自然环境感知与智能行为决策能力的无人驾驶车辆验证平台，使主要性能指标达到世界先进水平。
为了推动“视听觉信息的认知计算”重大研究计划的总体科学目标的实现，自2009年起分别在西安灞桥、长安大学、内蒙古翁牛特旗、内蒙古鄂尔多斯、江苏常熟举行了7届中国智能车未来挑战赛，通过未知环境设计、无人驾驶车辆智能行为测试和评价，有效推进了中国视听觉信息的认知计算科学及智能车辆的发展。
以上只从先进的交通管理系统的发展、先进的车辆控制系统的发展、智能车辆的发展状况三个方面说明ITS的发展趋势。由于ITS的广泛性和综合交叉性，未来的研究会更加广泛和深人。2012年IEEE的ITS年会（THE 2012 IEEE Con⁃ference on Inteligent Transportation Systems，15th IEEE ITSC）的研究方向就十分综合而广泛。其研究方向包括交通理论建模仿真（Trafic theory，modeling，and simulation）、智能算法（Inteligent algorithms）、传感器及执行器（Sensors and ac⁃tuators）、可视化系统及处理（Vision systems and processing）、安全系统（Safety Systems）、安保系统（Security Systems）、疏散系统（Evacuation Systems）、交通及通信网络（Trafic and Communications Networks）、交通控制系统（Trafic Control Systems）、车-车通信和车-路通信（V2V and V2ICommunications）、ITS用户服务（ITSUser Services：ATMS，ATIS，AVCS，etc）、智能车辆（Inteligent Vehicles）、驾驶辅助（Driver Assistance）、车辆防撞（Vehicle Colision Avoidance）、集成安全系统（Integrated Safety Systems）、商用车辆运营（Com⁃mercial Vehicle Operations）、多模ITS（Multi-modal ITS）、ITS实施（ITS Imple⁃mentation）、步行者和骑车者安全及机动系统（Pedestrian and Bicyclist Safety and Mobility Systems）、特需ITS（ITS for Special Needs）、应急服务（Emergency Serv⁃ices）、环保与绿色运输（Environmental and Green Transportation）等。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
