中国数字孪生在智慧公路的区域应用现状 ; 中国基于数字孪生的车路协同系统架构设计

　　物联网的加快速度进行发展促进了数字孪生技术在交通运输行业中发挥更大的作用。车联网 ( 例如叉车，货车，卡车 ) 或运载工具联网 ( 如火车，轮船，飞机 ) 为数字孪生增加了空间维度。建立物流和运输解决方案时，数字孪生能够给大家提供地理信息、位置追踪、轨迹分析、以及其它特定位置的天气，道路状况等信息。2022 年底，中国科学院院士、中国工程院院士、武汉大学教授李德仁发表《论数字孪生的智能交通》，指出构建一个数字孪生的交通，要做好道路的科学规划以合理地实施路网的布局 ; 要做好交通设施的运维工作以保障道路、桥梁、隧道等的安全 ; 还要建设好道路的各种智能信控系统及车路协同系统等，最终实现出行即服务 ( MaaS ) ，支持智能交通的发展。2023 年 3 月底，广东交通集团联合百度地图，正式首发省级超万公里公路数字孪生一张图解决方案。通过高速公路一张图能力，可构建企业时空数据的统一标准规范、集约化的高精地图引擎、高精地图服务，以及面向更多生态的二次开发接口，最终形成高速公路图业融合中心和能力开放中心，为高速公路道路资产管理、机电运维、养护管理、路网管控及出行服务等提供全场景应用支撑。

　　随着 5G、物联网、人工智能等信息新技术的加速发展，使交通系统具备了 一切可连接、一切被连接 的能力，通过数字孪生的构建， 人—车—路—环境 交通四要素从物理世界迁移到数字世界，在 物理实体 与 数字虚体 的双向动态交互中，交通数据得到极大丰富，智慧交通数字化转型中 数字化、网络化、智能化 得以线、中国基于数字孪生的车路协同系统架构设计

　　数据挛生作为一种实现物理系统向信息空间数字化模型映射的关键技术，能近乎实时地呈现物理实体的真实的情况，能够实现交通道路的高精度还原，能实现光照、天气复杂交通流等交通要素的逼真模拟，为车路协同仿真平台的研发提供了新思路。一套车路协同仿真测试平台首先基于真实世界采集的点云数据，通过地表提取、语义转换、挛生构建等步骤，塑造真实可靠的高精地图 ; 其次搭建动静态场景库，仿真传感器数字信号，进而构造挛生可视的数字场景 ; 然后在系统性能仿真场景和干扰共存仿真场景下，验证无人驾驶算法可靠性 ; 最后基于仿真平台以挛生场景为依托，以仿真车辆为载体，以融合评估为导向完成车路协同一体化全息仿真、测试和优化。其总体架构如下图所示：

　　交通运输部、国家铁路局、中国民用航空局、国家邮政局、中国国家铁路集团有限公司联合印发《加快建设交通强国五年行动计划 ( 2023-2027 年 ) 》，对中国交通发展提出当好中国式现代化的开路先锋、率先实现交通运输现代化等具体目标。其要求大数据、互联网、人工智能、区块链、超级计算等新技术与交通行业应深层次地融合，为智能交通的发展创造出更多可能性。

　　目前，广东、上海、湖南、福建、河北等省市均大力推动数字孪生智慧公路项目，例如广东交通集团联合百度地图，正式首发省级超万公里公路数字孪生一张图解决方案 ; 河北高速集团制定数字化发展三年行动方案，开展数字赋能专项行动，以京雄、延崇、京哈三条智慧高速为示范、以数字平台建设为契机、以数字融合为方向，全面推动智慧交通大战略。

　　从行业内领先公司可以提供服务内容来看，目前国内数字孪生领先企业已拥有独立研发数字孪生平台的能力，针对智慧公路领域数据全面感知、信息精准认知、状态实时建模以及基准数据集等方面提供综合解决方案。

　　数字孪生是助力我国数字社会建设的重要技术之一，正处于加快速度进行发展时期。随着高精地图、全域感知、多源动静态数据汇聚融合等技术的发展，数字孪生技术将为公路场景具体业务应用提供统一的时空计算能力，并支持按需扩展，能够完全满足各类智能交通应用场景的需求。但我国数字孪生技术所用到的芯片及传感器等高端硬件制造水平与发达国家相比较为落后，核心环节仿真建模运用的软件技术也由国外企业垄断，相关领域创造新兴事物的能力亟需提升。外部竞争方面，全世界内数字孪生行业领先企业以国外企业为主，且国内广阔的数字孪生市场不断吸引外资企业进入中国市场，与本土企业形成强有力的竞争。