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建立在智慧交通上的数字孪生体

摘要：随着新一代的信息技术如云计算，物联网，大数据，人工智能等的快速

发展和拓展应用，以智能化制造为主导的下一代数字化应用正在快速崛起，当前

交通行业也开始如火如荼的探索建设数字孪生里的智慧交通。《中国制造 2025》

明确提出要推进智能化应用，在其领域试点建设数字智慧交通技术的应用推广。

预计未来 5 年内数字化智慧交通将会大规模的应用在全国各地。

关键词：智慧交通；智能化；数字孪生体

1 前言

数字孪生，顾名思义，是指针对物理世界中的物体，通过数字化的手段来构

建一个与数字世界中一模一样的实体，借此来实现对物理实体了解、分析和优化。

数字孪生概念的发展历史 2002 年美国密歇根大学教授 D r.MichaelGrieves 在发表

的一篇文章中第一次提出了数字孪生概念，他认为通过物理设备的数据，可虚拟

（信息）空间构建一个可以表征该物理设备的虚拟实体和子系统，并且这种联系

不是单向和静态的，而是与整个产品的生命周期都联系在一起。数字孪生通过设

计工具、仿真工具、物联网、虚拟现实等各种数字化的手段，将物理设备的各种

属性映射到虚拟空间中，形成可拆解、可复制、可转移、可修改、可删除、可重

复操作的数字镜像，这极大加速了操作人员对物理实体的了解，可以让很多原来

由于物理条件限制、必须依赖于真实的物理实体而无法完成的操作，如模拟仿真、

批量复制、虚拟装配等，成为触手可及的工具，更能激发人们去探索新的途径来

优化设计、管理和服务。

2 项目研究背景

我参与了导师公司在武汉建设的武汉智能汽车封闭测试场建设的项目，随着

经验的积累和对智能无人驾驶技术的不断深入了解，目前国内智能无人驾驶技术

仍属于快速成长阶段，其数字化业务模块仍然是纵向建设，并未改变数据孤岛的

成因，所以当前智慧交通里的无人驾驶数字孪生发展仍处于发展阶段，尚未达到

无人驾驶数字孪生的要求。

当前境况下的智慧交通采用智能网联技术，采用无线通信和新一代的互联网

等技术实现车与各交通要素的直接交互，综合实现碰撞预警、安全预防及通报、

辅助驾驶等多种应用，同时通过与云端的交互，车辆能实时获取交通网络的状态

从而做出及时的反应，继而形成安全高效和环保的智慧交通有机体系。当前的

V2X 是实现车路协同的基础技术，是智能汽车的千里眼和顺风耳。它是基于

4G/5G 蜂窝网与云平台进行的数据交换，对时延要求不高，可视范围也比较有限，

但目前的智能网联也是促进了汽车与交通的融合，为汽车走向智能化、网联化共

享化提供了信息基础、协作条件、控制平台以及安全保障。目前智能网联的应用

场景也是比较局限，比如主要应用在交叉口冲突辨识，跟驰危险辨识，换道危险

辨识，超车危险辨识等。提升交通效率有限，比如只能做一些简单的车速引导，

优先车辆通行，控制车道正常流通等、信息服务类功能受信息覆盖范围的限制，

比如一旦车辆进入信息覆盖不到的地方车辆智能化的功能几乎完全丧失。

从此趋势下看，实施方案要求加强交通基础设施网络基本状态、交通工具运

行、运输组织调度的信息采集，形成动态感知、全面覆盖、泛在互联的交通运输

运行监控体系，形成覆盖全国运输设施设备运行状况监控网络，由此建设起先进

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