智能城市的交通系统:需要作出哪些改变

作者:Bryce Johnstone,市场营销总监, Imagination科技

智能城市给未来提供了非常多的机会,完全集成的多模式交通系统能够为我们解决现在社会所面临的几个重大挑战。在城区我们面临的挑战包括交通拥挤、空气污染和城市人口的增加。

为了能够解决这些问题,我们需要开发出一系列有线和无线的通信技术并且会衍生出一系列的服务,同时会为企业带来数万亿美元的收入。

在本文中我们将研究支持这些服务业务的体系架构,在市区实现半自动/全自动驾驶需要哪些要求,新型无线技术会带来哪些影响以及这个潜在市场存在哪些驱动和抑制因素。

城市中心智能交通系统的关键驱动力

1) 城市化提升
目前我们得出的统计结果显示世界上60%的人口都居住在城市里,随着世界人口不断增加到90亿,同时城市人口也会大幅度的增加,城市化在未来几十年内都将不断增长。根据麦肯锡的调查结果显示世界GDP的60%是由600个城市所产生的,因此更高效的交通系统是保证更高生产力的关键。

2) 交通拥挤
随着城市人口不断增加以及全球中产阶级规模和期望的持续增长,在道路上将会出现更多的汽车。据统计在美国每个司机每年因交通堵塞耽误的时间平均为42小时,在一些大城市,交通高峰期的平均速度甚至低于马车时代!导致交通拥挤的一个主要原因是城市内发生的交通事故,为了避免交通事故以及堵塞城市街道,我们不久将会看到很多城市会对自动驾驶汽车的自动化水平进行一定的限制。

3) 污染
由于上面的原因,很多城市群的污染水平已经超出了可控制的范围。比如像洛杉矶、上海、北京和巴黎等都在采取严格的措施降低空气中烟雾和颗粒物的含量。污染带来的影响是巨大的,呼吸系统疾病在不断增加,由于污染造成的死亡人数也正在迅速增加。

智能城市的交通系统:需要作出哪些改变

因此我们需要作出哪些改变?在智能城市中会有很多关于交通改进的建议并且会涉及到多种技术。

智能城市交通系统的关键举措

自动驾驶汽车以及汽车共享:通过增加自动驾驶汽车的使用我们能够更好的控制交通速度和流向、缩短停车时间、改变汽车拥有量水平,减少城市内汽车的总体数量。从现在的经济发展情况来看,在缺乏有效的公共交通系统的情况下拥有一辆车就显得非常的重要。一旦自动驾驶汽车被普遍采用,一些服务如共享出行(BlaBlaCar、Lyft、 Uber)就会取消司机的成本,并且降低每英里的汽车成本,这样就会在很大程度上降低对私家车的需求。不用支付保险,不需要保养,不用缴纳道路税,没有车辆折旧等问题,这会大幅度降低出行人的成本,同时也会在很大程度上减少交通事故,因此通过减少交通堵塞和降低应急服务成本,就会使交通情况等到改善。

采用电动汽车:很多政府和汽车供应商都在关注这方面并且采取行动。比如法国宣布从2040年以后所有上市的新车都将采用电力驱动。梅赛德斯奔驰公司承诺在2030年之前会生产所有款式的电动/混动汽车,吉利/沃尔沃则更加的积极,宣布到2019年他们会在所有的汽车中都集成电动组件(混合动力汽车/纯电动汽车),中国政府也在鼓励本土企业和技术向这方面发展,从而加快向电力能源的转变,实际上在中国某些城市能够尽快上牌买车的一条途径就是购买电动汽车。

停车位追踪:造成大城市交通拥堵的其中一个原因就是寻找停车位,在城镇和城市里大约30%的拥堵是因为这个问题。我们可以借助一些技术如汽车在行驶中会记录周围的环境并将这些信息上传到云服务器,云端通过分析找到附近可用的停车位并将实时画面和位置发送给司机。同样我们还可以借助自动驾驶汽车,司机/乘客可以在目的地下车,然后汽车会链接到城市系统并且分配一个车位实现自动停车。

互联汽车:在智能城市中车与车(V2V)、车与基础设施(V2I)、车与互联网以及远程信息处理成为可能。V2V允许车之间直接通信,这样可能会最终导致信号灯的消失。环绕周围的摄像头采集的信息可被打包并上传到云端,并且通过分析寻找到免费的停车位。这些服务可以通过LTE/5G与车辆建立远程连接。其他基础设施比如收费口、加油站的交易环节通过自动实现也会大大改善城市环境的交通状况。互联汽车还具有其他功能,比如速度和地理位置可以通过智能城市系统远程控制,从而改善交通情况。然而有些人会认为这会侵犯用户的隐私。

ADAS(高级驾驶辅助系统):处理次序从传感器到制动器
ADAS(高级驾驶辅助系统):处理次序从传感器到制动器

智能城市基础设施:这个工程可能要花很长的时间,首先要确定基础设施的成本以及由谁来承担。是整个城市来承担吗?是由WiFi运营商来承担吗?还是有移动运营商来承担?麦肯锡进行了调查研究表示通过广泛采用半自动/全自动驾驶汽车美国经济可以节省最高大1万亿美元,这基本与公路和桥梁网络升级的预算一样多。涉及到的关键技术有WiFi(802.11p)、LTE/5G、集成到汽车中的传感器需要有效地提供实时信息,如交通、道路和事故等。在道路两边建立设立802.11p热点盒子,它可以连接到时速高达160km/h的汽车,并且将实时道路情况、更新后的地图和事故信息联系在一起。LTE和5G将会是远程信息处理的核心技术,汽车信息(位置、速度等)将与其他来源的信息融合在一起创造出新的服务内容,并且有偿提供给车主选择。

政府的角色

为了让自动驾驶汽车和智能城市取得成功,各国政府需要提供向全自动化程度的转变的支持,制定相关法律涵盖诸如责任划分、保险、基础设施支持和资金等方面的,另一个领域就是汽车的年检采用自动化软件系统实现(比如英国的MOT系统),如果更新不到位或者在最近20天内没有更新,DVLA系统应该能够立即将车停靠在路边。

如果一辆汽车没有及时更新补丁随后会发生什么呢?这本应该阻止交通事故的发生,这到底是谁的责任?什么需要约束用户来强制执行?谁应该对自动驾驶汽车负最终责任?汽车上还需要集成哪些功能来满足用户的需求?这些问题都与政府机构相关,比如美国的NHTSA部门、欧洲的NCAP部门,它们将增加ADAS(高级驾驶辅助系统)所应具备的特性并且制定标准,对于非自动驾驶汽车进行报废处理,避免没有辅助驾驶功能的汽车在市场上流通。

ADAS(高级驾驶辅助系统)所应具备的功能和要求
ADAS(高级驾驶辅助系统)所应具备的功能和要求

智能交通系统的核心集成了丰富的IP资源

从Imagination公司的角度来看,作为IP核资源的授权方我们会向前看三至五年时间,确保我们提供合适功能的IP核。一些关键的技术比如卷积神经网络(CNN)在ADAS系统中的应用在强大的PowerVR GPU(支持16/32位的浮点计算)的支持下将逐渐实现,专用的硬件加速器会减小板卡尺寸和降低系统功耗,同时提升系统性能。

对于自动驾驶汽车的传感器部分,我们采用图像处理IP核来采集传感器数据并传送给传感器融合处理部分。MIPS微处理器已经成功集成到Mobileye EyeQ®2/3/ 4/5 SoC器件中,它是现今大部分ADAS系统的核心部分,对于下一代Eye®5是专为全自动驾驶汽车而设计的,MIPS CPU具备实时图像处理的中央控制功能。

在一些关键技术,针对公共和个人财产的智能金融,合理的政策法规以及像Imagination这样提供授权IP核的科技公司的引领下,未来的智能城市将让出行更方便,带给城市居民更好的生活体验。

Bryce Johnstone简介

Bryce是一名业务总监,负责推广公司的第三方生态系统,涉及所有技术和产品,包括PowerVR、MIPS和ENSIGMA。这个职位需要与主要的第三方用户保持密切联系,帮助他们采用Imagination公司的产品,同时也要与整个开发部门进行广泛的沟通。目前他还是汽车事业部的总监,工作涉及到整个汽车行业的产业链,与一级代理商和汽车制造商以及关键的第三方合作伙伴保持联系,及时了解未来应用的需求,确定Imagination公司需要开发什么功能的IP核模块才能适应未来几年快速发展和变化的汽车市场。

Bryce毕业于爱丁堡大学电子与电气工程专业,随后获得了开放大学(Open University)的工商管理硕士学位。Bryce具备30多年的半导体行业经验,在STC半导体公司和TI公司都工作过,并且担任过多个技术和管理职务,开始涉及SPARC微处理器,后来研究DSP,最后转向无线终端业务部门,负责OMAP开发者线上活动。

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