城市智慧交通数字孪生系统

核心提示未来交通是现实世界与虚拟世界的交汇融合,通过获取现实世界中动态实时的交通数据,在虚拟世界里将其数字化、模型化,可以打通物理世界和云端的数字孪生世界,去推演解决现实世界中遇到的交通问题。目前,国内在交通领域的技术创新层出不穷,交通出行领域已经

未来的交通是现实世界和虚拟世界的融合。通过获取现实世界中的动态实时交通数据,在虚拟世界中对其进行数字化和建模,可以打通物理世界和云端的数字孪生世界,来推导和解决现实世界中遇到的交通问题。

目前,国内交通领域的技术创新层出不穷,交通领域已经成为创新技术聚集和爆发的领域。

许多新技术的出现正在为我们描绘未来交通的蓝图。在智能交通面向未来的诸多前沿应用和解决方案中,将实现大规模自动驾驶,数字交通基础设施将继续发展。其中,虚拟仿真、数字孪生、虚拟孪生等新技术将发挥重要作用。

虚拟仿真技术已经广泛应用于自动驾驶领域。

普通人对虚拟仿真最直接的认识就是在各种大型RPG游戏中,能感受到各种光影效果,接近真实自然的物理效果,以及NPC背后的AI技术。事实上,虚拟仿真技术已经深入应用于工业、航空航天、交通运输等各个领域。

丰田与麻省理工学院合作推出自动驾驶模拟平台“Vista”;日本一家专门从事自动驾驶AI开发的公司VERTechs,利用著名的游戏引擎UE4渲染出效果极其逼真的虚拟城市AUTO City,被国内多家智能汽车试验场采用。

虚拟仿真技术让自动驾驶汽车进入虚拟环境进行测试,不仅可以轻松构建极端场景,还能有效降低测试风险,提高测试效率。实际上,自动驾驶虚拟仿真平台就像一个RPG驾驶游戏,主角是按照自动驾驶算法运行的车辆。游戏技术将保证自动驾驶模拟测试的高度可还原性。场景建模、传感器建模、3D物理引擎、动画引擎等。广泛应用于自动驾驶虚拟仿真领域。

腾讯自动驾驶虚拟仿真测试场景

在国内自动驾驶研发初期,擅长游戏技术的腾讯积极投入虚拟仿真技术领域,开发了虚拟仿真平台TAD Sim。结合云计算能力,构建了基于云计算的虚拟城市仿真,允许测试车辆在复杂环境下进行测试和验证。

腾讯自动驾驶虚拟仿真测试场景

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数字孪生技术:智能交通的底层技术支撑

与虚拟仿真相比,数字结对强调物理世界中数据采集的实时性、全面性和交互性,是一个与现实世界动态同步的“平行世界”。通过各种模拟、分析、数据积累、挖掘,甚至人工智能的应用,保证与真实系统的同步。

建造两个相同的航天器,一个发射到Tai 空执行任务,另一个留在地球上实时反映任务期间的工作状态,以应对可能出现的紧急情况。NASA的“阿波罗计划”可以说是“双胞胎”概念的雏形,但两者都是物理实体。

“孪生”的思想最早出现在2003年左右美国密歇根大学格里夫斯教授的产品生命周期管理课程中,现在已经成为全球科技界的热门话题。

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全球众多企业和组织已经开始探索数字结对在工业制造、医疗卫生、智慧城市等诸多领域的应用价值。

玛莎拉蒂Ghibli跑车,通过数字结对,在软件中设计并测试数字模型,使新车型的设计开发时间缩短了30%,跑车的上市时间缩短了16个月,产量提高了3倍。

作为全球三大aero 空发动机制造商之一,美国GE公司与ANSYS公司合作,创建了面向制造的digital twin技术,并基于digital twin在aero 空发动机运维过程中的应用,GE公司还发布了一款预测性维修维护产品——TrueChoice。

数字结对技术,以真实数据为支撑,实现虚拟世界与物理世界的无缝沟通。Twin技术以及不断发展的传感、通信和人工智能技术将构建智能交通的数字基础设施,并在越来越多的交通领域发挥作用。

数字化技术可以提高自动驾驶测试的真实性。数字世界可以在云测试领域生成基于真实道路数据的实时训练环境,从而安全测试自动驾驶算法。例如,在长沙智能网联试验区,腾讯利用自动驾驶模拟技术,对试验区的地理全景进行数字化建模,从而在模拟环境中实现安全高效的智能汽车实验。

数字技术可用于交通控制的科学推演。将真实的交通信息转化为双子世界,根据交通行为的特征和规律,可以判断和推断交通流量的变化,进而为交通管理预测提供科学依据。比如演唱会结束后,一些地方出现大面积堵车,需要交管部门根据真实情况提前做出预测和应对。在twin平台上进行演绎是必要且高效的一步。

利用腾讯的城市级3D重建技术,构建深圳南山科技园数字孪生环境,能够准确还原真实世界中的建筑、道路、实时交通等丰富信息,并将实时交通流量大数据映射到虚拟环境中,从而生成整个城市的大规模车道级仿真。在此基础上,可以建立实时交通流仿真,用于模拟和推断城市交通,为区域交通管理调度和优化提供支持。这也是未来交通调度管理科学决策模式的重要变革。

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数字技术将有助于交通建设规划。通过数字双胞胎的虚拟设计、组装和运营,可以模拟轨道交通车辆从设计制造到运营维护的场景。在这种环境下,我们可以“全心全意”投入到整个项目的各种运营中,可以拓展员工的技术手段和认知领域,为轨道交通建设项目节省成本和时间,提高效率和质量,在运营过程中进行及时的维护和应急处理。

通过数字孪生模型进行的网络规划、设计和建设也可应用于公路和铁路建设。在运营期间,运输运营商将能够通过使用数字孪生模型来提高其性能和可靠性,中铁四局的三维数字铁路就是其中的代表。

虚拟结对:从现实中演绎未来

根据中国科协的定义,虚拟结对是在数字结对的基础上,利用传感器、物联网、虚拟现实、人工智能等数字技术,对现实世界中的物理实体和智能实体的特征、行为、形成过程和性能进行描述和建模的过程和方法。它基于数字孪生,但更侧重于智能实体或生命体的建模和模拟。因此,如何实现制造物理世界与信息世界的互动和融合,是国内外智能制造理念和目标实践面临的核心瓶颈之一。

未来的交通是现实世界和虚拟世界的融合。通过获取现实世界中的动态实时交通数据,在虚拟世界中对其进行数字化和建模,可以打通物理世界和云端的数字孪生世界,来推导和解决现实世界中遇到的交通问题。

它不仅是一个虚拟的双胞胎,也是“全真互联网”和“元宇宙”的流行概念,它还展望了虚拟与现实相通的未来生活。物理世界和数字虚拟世界突破了界限,互动进化,服务于人类。智慧交通和智慧城市,未来充满想象。

 
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