2024-03-11 10:28:01當前，全球數(shù)字化發(fā)展日益加快，時空信息、定位導航服務成為重要的新型基礎設施。交通關系國計民生，日益信息化、智能化和融合化的新型交通基礎設施，可以更好實現(xiàn)人享其行、物享其流。為新型交通基礎設施提供時空位置服務的時空智能，包括定位、導航和測時，能夠精準、智能感知和理解時空信息，更好滿足人們生活和出行的多種時空位置需求。
科技創(chuàng)新不斷提升時空智能的交通服務能力
大雁南飛、幼魚洄游，生命體為適應遷徙、覓食和繁衍等需求，經(jīng)億萬年進化，能夠感知并記憶自己及周圍環(huán)境的位置、方向、速度、時間和距離等信息，從而在廣闊的空間中找到食物、水源、同伴等生存資源。比如鳥類能夠感知地球磁場和太陽光偏振光，從而確定自己的位置、方向和時間，以便在不同季節(jié)遷徙到合適的地方。
在古代中國，人們通過觀察太陽、月亮、星星等天體的運行，創(chuàng)立了二十四節(jié)氣、農(nóng)歷等時間劃分和度量方法，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、節(jié)令變化、日常生活提供指導。人類還發(fā)明了很多時空感知的工具和技術，如指南針、地圖、日晷天文測時儀、陀螺儀和加速度計等，為遠航、探險、商貿(mào)等活動確定方向和位置。20世紀中葉以來，隨著新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革快速發(fā)展，無線電、光學乃至量子測量等極大提高了人類的時空智能效率和準確度。
現(xiàn)有的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS）中，北斗全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（以下簡稱北斗系統(tǒng)）是中國自主建設和運行的全球性時空信息重要基礎設施。它利用規(guī)律運行的導航衛(wèi)星星座，替代自然界的北斗星座，以衛(wèi)星發(fā)射的無線電信號替代星星發(fā)出的光信號，構建出精準的空間和時間坐標基準。當?shù)厍虻年懙?、海洋表面及近地空間的交通運行體，如各類交通工具、基礎設施等，接收到無線電信號后，即可算出與全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)時空基準一致的時間和位置，實現(xiàn)自我定位、導航、測時，以幫助人們精準進行不同場景的探索。
北斗系統(tǒng)提供的這種時空位置服務能力是全球性、全天候、全天時的。目前來看，只有北斗系統(tǒng)具有全球任意兩地40個漢字雙向短報文通信功能；在中國及其周邊，具有一幀1000個漢字，一小時1000萬同時在線用戶的雙向通信能力。這種通信服務，也可傳送圖像和音視頻，不僅能滿足用戶群體間的信息互聯(lián)，還可實現(xiàn)時空位置互聯(lián)，使信息交流更便捷精準。
此外，北斗系統(tǒng)等全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)在太空近地軌道中，布有較為均勻的百余顆衛(wèi)星，發(fā)射幾種不同導航頻率的電磁波。這些密集的導航類電磁波可作為對地遙感信號源，對大氣的電離層電子密度、對流層的可降水汽含量，海洋波浪、風場、陸地的土壤濕度、冰雪厚度等開展定位、定時、定量的環(huán)境遙感甚至目標遙感。其獲得的遙感數(shù)據(jù)又可以為交通管理者提供重要的目標識別、跟蹤、預警等信息，以進行有效的環(huán)境監(jiān)測、分析和目標管理、控制，進而提升交通運行效率和交通安全、應急水平。
時空智能賦能交通出行的特色和優(yōu)勢
《交通強國建設綱要》明確提出：“大力發(fā)展智慧交通。推動大數(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)深度融合。”時空信息技術與傳統(tǒng)交通基礎設施的深度融合是當前智慧交通發(fā)展的新趨勢。我們以北斗系統(tǒng)的實際應用為例，能看到時空智能賦能交通出行有如下特色和優(yōu)勢：
首先是時空一體化。時空智能技術能夠利用衛(wèi)星導航系統(tǒng)提供全球高精度一體化時空基準，為道路等交通基礎設施提供厘米至毫米級的精準空間位置，微秒至納秒級的網(wǎng)絡時間同步服務，為汽車等交通工具提供亞米、分米、厘米級空間位置，毫秒、微秒級時間同步服務。通過時空智能技術，全球用戶可以根據(jù)場景變化自主或智能選擇，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)空間位置的精準定位、導航與時間同步。
其次為通導遙融合。利用北斗系統(tǒng)的全球定位導航、雙向通信和搜救功能，加上交通沿線“北斗+5G”地基增強的高精度時空位置服務，兼有暴風、雨、雪及雷電等氣象環(huán)境遙感功能，再與AI和大算力網(wǎng)絡連成一體，就構成了交通通導遙融合實時服務設施體系。這一體系可以為陸路、水路和空中各類交通工具提供實時智能數(shù)據(jù)采集、風險分析和場景識別等服務，同時與交通運控中心協(xié)同，報送交通工具的時空位置數(shù)據(jù)與事件狀況信息，輔助決策相應事件管控處置，確保交通服務質(zhì)量和安全需求。
第三是智能化服務。當前，我國各大交通行業(yè)多在規(guī)劃“北斗+5G”+“AI+大算力（云中心）”。含北斗地基增強和AI云服務的網(wǎng)絡系統(tǒng)，已在鐵路線路側及相應大型樞紐、民航樞紐機場、高速公路和通航河道兩側、大型海港海運樞紐、電力輸送網(wǎng)、油氣能源網(wǎng)、城鄉(xiāng)上下水道的綜合管廊等沿途布設?！氨倍?5G”將北斗系統(tǒng)的時空基準延伸到隧道、管廊等各類地下空間，可為傳統(tǒng)交通基礎設施提供地上、地下與北斗系統(tǒng)一致的時空基準服務。這樣，交通及能源設施產(chǎn)生的各類流式數(shù)據(jù)，如物流、人流、車流、船舶流、航飛流等，以及基礎設施中橋梁、隧道、大型空間構形構件的時空位置形變監(jiān)測數(shù)據(jù)等，均可被賦予精確的時空流量、流轉及變化信息。通過對這些數(shù)據(jù)的智能分析、關聯(lián)和挖掘，我們不僅可以對交通基礎設施的運行維護進行模型優(yōu)化和流程再造，還可以了解其中包含的各類交通、能源等經(jīng)濟和社會信息的時空規(guī)律，提升經(jīng)濟運控及社會治理的科學化、智能化水平。
時空智能與人工智能等信息技術的加速融合，還將使各類交通基礎設施成為從勘測、設計、施工、建造到運維管控，全生命周期的融合創(chuàng)新交通基礎設施。
時空智能開拓交通發(fā)展新領域，創(chuàng)新出行服務新模式
時空智能將不斷開拓交通發(fā)展新領域，創(chuàng)新出行服務新模式。如為未來高速磁懸浮列車路網(wǎng)的設計、建造及運維提供精準、實時、可靠的定位、導航、時統(tǒng)和通信服務，實現(xiàn)全線路智能駕駛、智慧調(diào)度和安全監(jiān)控。再如探索通用航空新領域，為低空空域提供精準管理服務，對空域內(nèi)的無人機、通航飛機甚至未來空水地三棲飛行汽車等各類飛行器進行實時監(jiān)測、識別、跟蹤，以提高低空空域的容量和安全性等。
無人駕駛一直是大眾關注的焦點。在不同的解決方案中，中國率先提出“智能網(wǎng)聯(lián)車+車聯(lián)網(wǎng)+高精地圖”三大關鍵技術協(xié)同的思路。這三大技術分別包括：集成北斗系統(tǒng)時空定位、場景感知和認知技術的時空智能；“北斗+5G”構成車聯(lián)網(wǎng)提供云、邊、端協(xié)同，形成人、車、路、環(huán)境聯(lián)動的交流智能；AI和大算力（云中心）生成實時動態(tài)高精地圖的交通環(huán)境認知智能。這種“聰明的車+智慧的路+隨動的圖”智能駕駛模式，用戶分擔成本最低、科技進步效果最好、總體經(jīng)濟效益最高，該技術方案正在成為國際共識。
時空智能技術要引領新型交通基礎設施發(fā)展，還需要不斷創(chuàng)新，包括繼續(xù)提升場景快速變化時的精確性和可靠性，以滿足交通新基建的多樣性和復雜性；繼續(xù)拓展應用領域和模式，如探索時空智能在太空交通、地下交通、水下交通等新領域，以及在共享交通、綠色交通等新模式的應用；加強時空智能的安全和規(guī)范研究，如加強數(shù)據(jù)和隱私保護、網(wǎng)絡安全等，以保障交通新基建的安全運行和效益發(fā)揮。
新時代新征程，需要我們共同努力構建全天候、全天時、全國性“智慧交通基礎設施一張網(wǎng)”，實現(xiàn)智慧交通與智慧城市的“雙智”協(xié)同發(fā)展，打造和諧普惠、暢通互融、環(huán)保可持續(xù)的大交通生態(tài)，提升人民群眾在交通領域的獲得感，從而達到區(qū)域、廣域乃至全球出行的智能規(guī)劃、決策、協(xié)同控制，形成交通治理新格局。
