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，由此建设起先进感知监测系统。由此而来，对交通基础设施、交通流及环境等状态感知将更加动态和实时，这也是支撑我国智能交通深度发展的基础。以此通过信息共享和业务协同的智能交通系统，促进各运输方式之间的无缝衔接和优化，借此落实创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，数字孪生研究项目便应运而生。未来五年内将会推进交通数字孪生体的落地，推进数字孪生体与增强现实和虚拟现实的整合，推进数字孪生体在交通上的模拟和仿真。辅助车辆进行智能化运维、决策。
3数字孪生体的建设目标
数字孪生不仅仅是数字化复制。数字虚体和物理实体的配对将会有效解决智慧交通目前所面临的各种困境，使目前老化的交通体系得到快速优化和更新，有效的减少资源损耗和管理成本，通过建模来规划未来。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这也这是数字交通希望在智慧融合，转型发展中达到的目标，主要包括：
（1）依托数字化交付成果，基于三维平台展示智慧交通全貌与细节，管理并展示所有交通数据。
（2）支持VR（虚拟现实）和AR（增强现实）的形式，将智慧交通数字孪生体展示给使用者和维护者眼前。
（3）依托现在的云平台大数据技术，对用户车辆实施安全管理，并将数据信息及时反馈给用户或者准时的传递并在三维平台上展示。
（4）以营运车辆主动安全控制和道路协同管理为切入点，大力促进智慧交通数字化深度融合，协同发展。加强5G通信技术，新能源汽车，自动驾驶，人工智能，智能车路协同等与数字孪生的链接。
（5）通过数字孪生的数据仿真达到可见、可辩、可管、可控、可治、可服。也就是做到对城市级交通运行的状况可见；对常发以及偶发性问题可辩；对日常业务流程可管；对交通拥堵及异常态势可控；对综合性疑难问题可治；对管理者以及广大出行者可服。
4 数字孪生体特性
数字孪生是以数字化方式创建物理实体的虚拟模型，借助数据模拟物理实体在现实环境中的行为，通过虚实交互反馈，数据融合分析、决策迭代优化等手段，为物理实体增加和拓展新的实力。
传统的交通、车辆管理，管理的只是实体的层面，在虚拟层面的表达是通过特定的描述和参数进行表达的。在建立智慧交通的仿真模型后，实现了物理实体在数字层面的抽象表达；建立了实时数据库，记录车辆在各种环境运行的参数；实现了现实中的运用和虚拟层的表达，建立抽象的数字孪生体。
5主要创新
（1）创新点一：实现数字化交通运行的三维展示，实现对实际物联情况的展现、监护和报警，将智能化交通在三维平台上复现，实现由点到线再到三维立体的抽象表达。在此基础上实现智慧交通异常管理等的跟踪。
（2）创新点二：实现智慧交通的数字孪生，即实现交通在运行管理层面的模拟抽象和仿真。从智慧交通的运行计划到调动之灵再到全部交通工具的运行数据，记录各种运行和消耗数据，以支撑数字孪生体在实际运行层面的抽象，有助于实现在线实时优化，进一步降低误管理，提升效率。根据智能交通的历史数据和管理模型进行仿真，把数字化管理和计划落实到实际的交通运行中调度指挥，细化到智慧交通中的每一个交通工具上，整合数据与信息，实现智慧交通的仿真。
6结语
文章主要围绕基于智慧交通之上的，交通数字孪生体的建立方面进行了详细的分析。从中我们可以看出，数字孪生体的建立，能够促使交通运行的整体体系进一步的升级细化，管理体系效率不断增加，通过模拟仿真和预警，减少非故障交通混乱，同时也促使实际交通工作人员的工作强度得到不断的降低。简而言之，数字孪生体的建立，对智慧交通来说是一次质的飞跃。
参考文献
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作者简介：孙宜昌（1994.04-），男，安徽省宿州人，黑龙江省哈尔滨市黑龙江大学，电子与通信工程专业2018级，研究生，研究方向：物联网工程。
论文作者:孙宜昌 高波 朱勇
论文发表刊物:《知识-力量》2019年7月中
论文发表时间:2019/4/22
标签：交通论文; 数字论文; 智慧论文; 物理论文; 数据论文; 实体论文; 车辆论文; 《知识-力量》2019年7月中论文;