數(shù)字引領(lǐng) 智能停車

文/ 供圖 | 同濟(jì)大學(xué) 趙聰

城市停車系統(tǒng)是居民基本出行和城市功能正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)支撐。隨著我國(guó)汽車保有總量躍居世界第一，城市停車問題日趨嚴(yán)峻。據(jù)調(diào)查，我國(guó)每年因“停車難”造成的出行延誤超50億小時(shí)、引發(fā)的交通擁堵占中心城區(qū)總量30%以上。同時(shí)，多項(xiàng)國(guó)家級(jí)指導(dǎo)文件陸續(xù)出臺(tái)，要求分類分區(qū)優(yōu)化停車設(shè)施供給，提高停車資源利用效率和精細(xì)化服務(wù)水平，打造城市現(xiàn)代交通系統(tǒng)。

然而，由于諸多理論方法的缺失與關(guān)鍵技術(shù)難題尚未突破，未能對(duì)城市停車系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)與運(yùn)營(yíng)服務(wù)形成科學(xué)有效的指導(dǎo)，導(dǎo)致治理水平不高、資源利用不均、服務(wù)體驗(yàn)不佳等問題，嚴(yán)重制約了城市交通系統(tǒng)整體效能的發(fā)揮和城市基礎(chǔ)設(shè)施的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。推進(jìn)城市停車系統(tǒng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)，已成為城市交通管理者和使用者共同的迫切需求。

為此，針對(duì)城市停車系統(tǒng)中普遍存在的信息感知不全、資源利用不優(yōu)、誘導(dǎo)體驗(yàn)不佳三大問題挑戰(zhàn)，“城市停車數(shù)字化管理與智能型誘導(dǎo)關(guān)鍵技術(shù)及裝備”項(xiàng)目旨在突破復(fù)雜環(huán)境精確感知、時(shí)空資源精細(xì)調(diào)控、精準(zhǔn)個(gè)性停車誘導(dǎo)等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，創(chuàng)建以全域數(shù)字化為基礎(chǔ)的城市停車精細(xì)化管理與智能型誘導(dǎo)全鏈條技術(shù)體系，提高停車資源利用效率、優(yōu)化公眾出行體驗(yàn)，助力城市現(xiàn)代化治理體系建設(shè)，研發(fā)形成“感知裝備-管理軟件-誘導(dǎo)系統(tǒng)”系列創(chuàng)新成果。

關(guān)鍵問題與解決思路

創(chuàng)新成果

推廣應(yīng)用總體情況

自主研發(fā)的大范圍、廣視角智能停車感知裝備

/ 問題導(dǎo)向 劍指停車難題/

項(xiàng)目發(fā)明了適應(yīng)全天候、全場(chǎng)景的停車3D感知裝備，為城市停車數(shù)字化提供了低成本、高可靠的技術(shù)手段；設(shè)計(jì)了支撐停車狀態(tài)、行為精確檢測(cè)和邊緣部署的3D機(jī)器視覺框架及輕量型算法族；研發(fā)了領(lǐng)域自適應(yīng)的模型快速遷移技術(shù)，有效提升模型的環(huán)境適應(yīng)性、可擴(kuò)展性；建立了國(guó)內(nèi)體量最大、覆蓋最全的停車圖像樣本庫(kù)，自主研發(fā)了多傳感器可信融合全域停車感知裝備；實(shí)施了全球規(guī)模最大的路側(cè)感知系統(tǒng)。

項(xiàng)目創(chuàng)建了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多智體停車仿真分析軟件，顯著提升停車設(shè)施空間利用率和系統(tǒng)整體運(yùn)行效能。項(xiàng)目構(gòu)建了基于大數(shù)據(jù)的多元用戶畫像分析技術(shù)，揭示了停車行為機(jī)理及需求分布規(guī)律；建立了“擬人化”的異質(zhì)停車行為自建模方法和異構(gòu)智能體仿真系統(tǒng)，首創(chuàng)了基于多智能體仿真的大型停車設(shè)施設(shè)計(jì)優(yōu)化體系和區(qū)域停車多尺度時(shí)空均衡調(diào)控分析模型；在國(guó)內(nèi)多個(gè)重要交通樞紐實(shí)現(xiàn)了車位級(jí)停車設(shè)施精細(xì)化設(shè)計(jì)和差異化管理決策。

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的異構(gòu)多智能體停車仿真模型與分析工具

多尺度的停車時(shí)空均衡調(diào)控方法與管理決策軟件

北京路側(cè)高位視頻感知系統(tǒng)與重點(diǎn)區(qū)域停車管理

“上海停車”城市級(jí)停車信息服務(wù)平臺(tái)

項(xiàng)目開發(fā)了停車信息智能發(fā)布與室內(nèi)外一體導(dǎo)航系統(tǒng)，有效減少用戶停車尋位時(shí)間，提升資源利用效率；提出了基于信息效用理論的誘導(dǎo)點(diǎn)位優(yōu)化方法，首創(chuàng)了考慮時(shí)滯效應(yīng)的停車誘導(dǎo)信息智能發(fā)布技術(shù)，破解了個(gè)性需求與動(dòng)態(tài)資源精準(zhǔn)適配難題；攻克了動(dòng)態(tài)步長(zhǎng)估計(jì)的多傳感器融合定位技術(shù)，提出了高魯棒性的實(shí)時(shí)路徑規(guī)劃方法，解決了室內(nèi)外一體停車定位導(dǎo)航難題；開發(fā)的全流程停車精準(zhǔn)服務(wù)平臺(tái)和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)城市級(jí)規(guī)模化應(yīng)用。

/ 硬核技術(shù) 實(shí)現(xiàn)三大創(chuàng)新/

項(xiàng)目以解決城市停車設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)、運(yùn)營(yíng)管理和服務(wù)中的關(guān)鍵技術(shù)難題為突破口，以“全域場(chǎng)景精確感知-時(shí)空資源精細(xì)調(diào)控-智能精準(zhǔn)停車誘導(dǎo)”為目標(biāo)，充分利用交通運(yùn)輸工程、現(xiàn)代信息技術(shù)等學(xué)科的交叉融合，開展了城市停車精細(xì)化管理與智能型誘導(dǎo)關(guān)鍵技術(shù)研究，取得了以下主要?jiǎng)?chuàng)新性成果。

適應(yīng)全天候、全場(chǎng)景、全要素的3D感知技術(shù)創(chuàng)新：停車全域感知系列裝備

項(xiàng)目組設(shè)計(jì)了停車專用3D機(jī)器視覺框架和輕量型算法族，解決了大規(guī)模邊緣部署難題；構(gòu)建了復(fù)雜空間分層建模和垂直投影計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)有/無(wú)車定性檢測(cè)到車位-車態(tài)空間關(guān)系精確量化。項(xiàng)目提出了領(lǐng)域自適應(yīng)的模型快速遷移方法，攻克了圖像源域特征提取、融合生成關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計(jì)了“人在環(huán)路”的主動(dòng)訓(xùn)練機(jī)制，解決了有限樣本下模型高效訓(xùn)練難題，提升了跨天候、跨場(chǎng)景的適應(yīng)能力；提出了面向車輛全域追蹤的多傳感器可信融合關(guān)鍵技術(shù)，攻克了車輛重識(shí)別、軌跡還原重構(gòu)、車輛行為辨識(shí)關(guān)鍵技術(shù)，形成了端、邊、云高效協(xié)同的全域停車感知網(wǎng)絡(luò)。

新一代數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的停車資源時(shí)空均衡調(diào)控技術(shù)創(chuàng)新：多智能體仿真分析軟件

項(xiàng)目組結(jié)合多源數(shù)據(jù)，攻克了停車用戶行為認(rèn)知與精準(zhǔn)表征關(guān)鍵技術(shù)，揭示了不同因素對(duì)停車行為的影響機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了多元化用戶畫像構(gòu)建和停車供需模式辨識(shí)，為精細(xì)化管理提供基礎(chǔ)；提出了基于深度逆強(qiáng)化學(xué)習(xí)的停車智能體自建模方法，設(shè)計(jì)了異構(gòu)智能體動(dòng)態(tài)交互反饋機(jī)制，開發(fā)了多智能體仿真評(píng)估系統(tǒng)及計(jì)算平臺(tái)，為大型停車設(shè)施設(shè)計(jì)優(yōu)化提供了可信分析工具。項(xiàng)目提出了停車巡游博弈最優(yōu)反應(yīng)均衡分析方法，攻克了“數(shù)據(jù)+進(jìn)化算法”的高效求解技術(shù)，建立了可支撐百萬(wàn)級(jí)泊位差異化管理的優(yōu)化模型，研創(chuàng)了服務(wù)多尺度停車設(shè)施設(shè)計(jì)與管理優(yōu)化分析軟件。

停車信息智能發(fā)布與室內(nèi)外一體精準(zhǔn)導(dǎo)航技術(shù)創(chuàng)新：停車精準(zhǔn)服務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)

項(xiàng)目提出了基于信息效用理論的公眾停車誘導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，構(gòu)建了基于主成分分析的信息需求解析模型，攻克了考慮人因工程學(xué)的誘導(dǎo)點(diǎn)位布設(shè)、信息協(xié)同發(fā)布成套技術(shù)，提升了動(dòng)靜交通系統(tǒng)整體效率；構(gòu)建了“機(jī)理-數(shù)據(jù)”混合驅(qū)動(dòng)的個(gè)性需求與動(dòng)態(tài)資源在線互饋匹配技術(shù)，面向海量高并發(fā)用戶設(shè)計(jì)了最優(yōu)推薦時(shí)機(jī)計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)了基于用戶畫像的智能停車推薦，有效減少了用戶尋位時(shí)間。項(xiàng)目構(gòu)建了基于多源數(shù)據(jù)融合的室內(nèi)高精度定位解析技術(shù)，建立了全生命周期定位精度保持體系，提出了高魯棒性的導(dǎo)航路徑實(shí)時(shí)規(guī)劃方法，解決了室內(nèi)外一體的精準(zhǔn)定位與導(dǎo)航難題。

/ 智能停車 服務(wù)公眾出行/

項(xiàng)目成果廣泛應(yīng)用于全國(guó)38個(gè)城市，用戶總數(shù)量超2300萬(wàn)，支撐了我國(guó)北上廣深蓉5個(gè)超大城市的市級(jí)停車平臺(tái)建設(shè)。在北京建成了世界規(guī)模最大的路側(cè)高位視頻停車管理系統(tǒng)；在上海建成了4個(gè)“一”的便捷高效停車全方位服務(wù)體系；在廣東深圳建成全球首個(gè)城市級(jí)“互聯(lián)網(wǎng)+智慧停車”系統(tǒng)；在廣州通過智能科技賦能城市級(jí)靜態(tài)交通秩序管理體系；在張家口通過動(dòng)靜交通智能協(xié)同聯(lián)動(dòng)管控為冬奧會(huì)保駕護(hù)航；在上海迪士尼國(guó)際旅游度假區(qū)保障了大客流停車有序組織與高效運(yùn)行；為上海虹橋樞紐、上海浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)、北京首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)和大興國(guó)際機(jī)場(chǎng)、四川成都東站等提供了高可信的設(shè)計(jì)優(yōu)化軟件和高可用的智能停車管理系統(tǒng)，有效提升了停車運(yùn)行效率和用戶服務(wù)水平。

項(xiàng)目應(yīng)用成果得到新華社等多家媒體的廣泛宣傳報(bào)道：“人工智能助力北京城市治理 開創(chuàng)智慧停車新時(shí)代”“推進(jìn)智慧城市建設(shè) 破解大城市停車難”等，效果良好。項(xiàng)目服務(wù)了河北張家口冬奧園區(qū)、北京城市副中心等30余個(gè)重點(diǎn)區(qū)域停車管理。項(xiàng)目應(yīng)用社會(huì)外部效益每年超過35億元，直接經(jīng)濟(jì)效益超18億元，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境綜合效益顯著。

同時(shí)，依托項(xiàng)目，發(fā)表論文130篇（其中SCI收錄75篇、ESI高被引4篇），授權(quán)發(fā)明專利38項(xiàng)（其中英國(guó)專利2項(xiàng)，PCT12項(xiàng)），實(shí)用新型專利36項(xiàng)，軟件著作權(quán)43項(xiàng)；支撐與形成國(guó)家指導(dǎo)文件2項(xiàng)、標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范5部。