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本文核心數(shù)據(jù)：中國數(shù)字孿生在智慧公路的區(qū)域應用現(xiàn)狀;中國基于數(shù)字孿生的車路協(xié)同系統(tǒng)架構設計

1、中國數(shù)字孿生在智慧公路應用歷程

物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展促進了數(shù)字孿生技術在交通運輸行業(yè)中發(fā)揮更大的作用。車聯(lián)網(wǎng)(例如叉車，貨車，卡車)或運載工具聯(lián)網(wǎng)(如火車，輪船，飛機)為數(shù)字孿生增加了空間維度。建立物流和運輸解決方案時，數(shù)字孿生可以提供地理信息、位置追蹤、軌跡分析、以及其它特定位置的天氣，道路狀況等信息。2022年底，中國科學院院士、中國工程院院士、武漢大學教授李德仁發(fā)表《論數(shù)字孿生的智能交通》，指出構建一個數(shù)字孿生的交通，要做好道路的科學規(guī)劃以合理地實施路網(wǎng)的布局;要做好交通設施的運維工作以保障道路、橋梁、隧道等的安全;還要建設好道路的各種智能信控系統(tǒng)及車路協(xié)同系統(tǒng)等，最終實現(xiàn)出行即服務(MaaS)，支持智能交通的發(fā)展。2023年3月底，廣東交通集團聯(lián)合百度地圖，正式首發(fā)省級超萬公里公路數(shù)字孿生一張圖解決方案。通過高速公路一張圖能力，能夠構建企業(yè)時空數(shù)據(jù)的統(tǒng)一標準規(guī)范、集約化的高精地圖引擎、高精地圖服務，以及面向更多生態(tài)的二次開發(fā)接口，最終形成高速公路圖業(yè)融合中心和能力開放中心，為高速公路道路資產(chǎn)管理、機電運維、養(yǎng)護管理、路網(wǎng)管控及出行服務等提供全場景應用支撐。

隨著5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等信息新技術的加速發(fā)展，使交通系統(tǒng)具備了“一切可連接、一切被連接”的能力，通過數(shù)字孿生的構建，“人—車—路—環(huán)境”交通四要素從物理世界遷移到數(shù)字世界，在“物理實體”與“數(shù)字虛體”的雙向動態(tài)交互中，交通數(shù)據(jù)得到極大豐富，智慧交通數(shù)字化轉(zhuǎn)型中“數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化”得以真正落地。

2、中國基于數(shù)字孿生的車路協(xié)同系統(tǒng)架構設計

數(shù)據(jù)攣生作為一種實現(xiàn)物理系統(tǒng)向信息空間數(shù)字化模型映射的關鍵技術，能近乎實時地呈現(xiàn)物理實體的實際情況，可以完成交通道路的高精度還原，能實現(xiàn)光照、天氣復雜交通流等交通要素的逼真模擬，為車路協(xié)同仿真平臺的研發(fā)提供了新思路。一套車路協(xié)同仿真測試平臺首先基于真實世界采集的點云數(shù)據(jù)，通過地表提取、語義轉(zhuǎn)換、攣生構建等步驟，塑造真實可靠的高精地圖;其次搭建動靜態(tài)場景庫，仿真?zhèn)鞲衅鲾?shù)字信號，進而構造攣生可視的數(shù)字場景;然后在系統(tǒng)性能仿真場景和干擾共存仿真場景下，驗證自動駕駛算法可靠性;最后基于仿真平臺以攣生場景為依托，以仿真車輛為載體，以融合評估為導向完成車路協(xié)同一體化全息仿真、測試和優(yōu)化。其總體架構如下圖所示：

3、中國數(shù)字孿生在智慧公路的區(qū)域應用現(xiàn)狀

交通運輸部、國家鐵路局、中國民用航空局、國家郵政局、中國國家鐵路集團有限公司聯(lián)合印發(fā)《加快建設交通強國五年行動計劃(2023-2027年)》，對中國交通發(fā)展提出當好中國式現(xiàn)代化的開路先鋒、率先實現(xiàn)交通運輸現(xiàn)代化等具體目標。其要求大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈、超級計算等新技術與交通行業(yè)應深度融合，為智能交通的發(fā)展創(chuàng)造出更多可能性。

目前，廣東、上海、湖南、福建、河北等省市均大力推動數(shù)字孿生智慧公路項目，例如廣東交通集團聯(lián)合百度地圖，正式首發(fā)省級超萬公里公路數(shù)字孿生一張圖解決方案;河北高速集團制定數(shù)字化發(fā)展三年行動方案，開展數(shù)字賦能專項行動，以京雄、延崇、京哈三條智慧高速為示范、以數(shù)字平臺建設為契機、以數(shù)字融合為方向，全面推動智慧交通大戰(zhàn)略。

4、中國智慧公路數(shù)字孿生企業(yè)系統(tǒng)解決方案對比

從行業(yè)內(nèi)領先企業(yè)提供服務內(nèi)容來看，目前國內(nèi)數(shù)字孿生領先企業(yè)已擁有獨立研發(fā)數(shù)字孿生平臺的能力，針對智慧公路領域數(shù)據(jù)全面感知、信息精準認知、狀態(tài)實時建模以及基準數(shù)據(jù)集等方面提供綜合解決方案。

5、中國數(shù)字孿生在智慧公路應用市場SWOT分析

數(shù)字孿生是助力我國數(shù)字社會建設的重要技術之一，正處于快速發(fā)展時期。隨著高精地圖、全域感知、多源動靜態(tài)數(shù)據(jù)匯聚融合等技術的發(fā)展，數(shù)字孿生技術將為公路場景具體業(yè)務應用提供統(tǒng)一的時空計算能力，并支持按需擴展，可以滿足各類智能交通應用場景的需求。但我國數(shù)字孿生技術所用到的芯片及傳感器等高端硬件制造水平與發(fā)達國家相比較為落后，核心環(huán)節(jié)仿真建模運用的軟件技術也由國外企業(yè)壟斷，相關領域創(chuàng)新能力亟需提升。外部競爭方面，全球范圍內(nèi)數(shù)字孿生行業(yè)領先企業(yè)以國外企業(yè)為主，且國內(nèi)廣闊的數(shù)字孿生市場不斷吸引外資企業(yè)進入中國市場，與本土企業(yè)形成強有力的競爭。

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