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一、交通誘導技術概況

當交通流量接近或超過道路的通行能力時就會發生交通擁堵現象，近年來興起的智能交通技術能夠極大地緩解交通擁堵，提高路網的使用效率，交通誘導技術作為智能交通的重要組成部分，其綜合運用了檢測、GIS、定位、導航、無線通信、計算機技術，對路網中運行的車輛根據當前路網的交通流量狀況、天氣狀況及其它交通信息及車輛的目的地，經優化計算，為路網中每一臺車輛提供最佳的行駛路線，其應用后可實現均衡各條道路上的交通量，縮短車輛的行駛時間或距離。

二、交通誘導技術發展狀況

1交通誘導技術發展狀況交通信息采集技術的發展狀況交通信息是交通規劃和交通管理的重要基礎數據，交通信息采集技術是通過信息采集裝置（如安裝在道路上或車輛上的傳感器、攝像頭等，GPS衛星等）獲取地理位置、交通流量、行車速度、道路狀況、天氣、停車信息、路網信息等動態交通信息的過程。交通信息采集有兩種方式：固定式采集、移動式采集。固定式采集采用感應線圈、視頻、聲波、紅外、地磁、微波等，這些技術應用都比較成熟，早在1938年愛立信電信就申請了通過線圈進行交通計數與控制的技術，但上述技術受環境、天氣影響較大。近些年隨著圖像識別技術的發展，其識別的準確率越來越高，推動了在交通信息采集領域的應用，但圖像的采集也受天氣、環境等因素的影響，如DE19959828A1公開了通過攝像頭獲取包括道路上的信號和標記的圖像，經計算機處理后可以通過語音向駕駛員報告信息或發出警告。由于視頻檢測技術的快速發展，我國申請主要集中于視頻信息采集領域，但核心的圖像處理算法和圖像識別技術方面需要突破。為了克服這些問題，移動式采集技術得到了大力發展，特別是無人機采集、智能終端采集、浮動車采集技術，具體實現方式有衛星、車載終端傳感器、車載/機載激光雷達、RFID等。通過浮動車上安置GPS采集時間、位置、速度等信息在現實生活中已經得到了廣泛的應用。JPH10325869公開了與電子交通地圖連接的行駛車道識別傳感器系統，包括雷達傳感器，GB2370706A公開了采用距離分辨率傳感器如機載激光雷達獲取距離路面邊緣的距離等信息。通過檢索專利庫，中國申請人在無人機采集交通信息技術方面申請的專利所占比例較大，表明對此技術較重視，CN102436738A公開了基于無人機的交通監測裝置，無人機配備有成像、定位、傳輸設備，采集地面交通視頻及對應的時空信息，通過圖像處理算法、聚類算法等處理技術獲取車輛坐標及交通量、交通密度、速度等信息，其適用的區域范圍廣、成本低、采集效率高，但無人機采集的多為視頻數據，數據量巨大，增加了后期處理的難度。

三、交通信息處理技術的發展狀況

1交通信息預處理對采集得到的交通信息需要進一步處理以獲取有用的數據，而在信息采集的過程中，由于各種隨機因素的影響如天氣變化、GPS等設備信號弱、傳輸數據錯誤等，會導致數據異常、數據丟失、數據漂移等情況。此時為了保證數據的準確度，降低對后續數據應用的影響，需要對采集的信息進行去噪。采集的原始數據，特別是視頻類數據量非常大，影響傳輸效率，而原始數據中真正有用的數據并不多，由此需要對信息進行壓縮或采樣以提取出重要信息。最常用的數據去噪方法是閾值法，但同時也會過濾掉部分有用的數據，可作為初步過濾方法。JPH0410200A公開了通過圖像處理算法提取車輛邊緣的方法。美國的交通信息服務提供商INRIX針對交通數據預處理技術申請了多件專利，US2007208495A1公開了一種交通數據過濾采集方法，基于地理信息判斷噪點信息并排除，對余下的信息進行采集以減少待分析的數據量。但判斷噪點的規則需要根據歷史數據確定，對不同道路并不具有通用性，不能隨著交通狀況的改變而自動改變。2.交通誘導信息預測交通誘導技術中的信息處理主要是預測交通流、速度、行程時間等參數，是進行交通規劃的重要步驟。交通誘導信息預測是基于歷史、現有的交通相關數據進行智能化計算來測定目標區域未來的交通信息。現有的預測方法主要有回歸、移動平均、卡爾曼濾波、神經網絡、支持向量機、多元回歸、馬爾科夫模型、模糊推理、灰色、貝葉斯。早期有申請通過歷史統計曲線圖來預測交通擁擠程度，如DE3128578A1，JPH11238194A提出了交通事故時根據位置、車道、交通狀況預測交通擁擠情況，CN1661645A提出了根據行駛數據、預測的交通數據來預測到達目的地的時間，US2006055557A1提出了一種設置綠波帶來預測交通信號燈的技術，CN103247177A提出了整合多種交通參數的大規模交通實時動態預測系統。隨著交通信息采集精細化、完備化、實時化的趨勢，對交通誘導信息預測的準確性、適用性、性能都有了更高的要求，預測方法也從單一預測發展到復合預測，同一種預測方法也不可能適用于短期、中期、長期預測，由此產生了預測結果評價技術，從準確性、花費等方面進行評價。

四、交通路徑誘導技術的發展狀況

從發展歷程來看，交通誘導技術經歷了從靜態誘導到動態誘導的過程。1.靜態誘導技術靜態誘導技術的研究開始于20世紀60年代，其主要的方式是基于記錄交通狀況數據的歷史數據庫、地理信息系統、電子數字地圖來進行路線引導，其只能實現簡單的路徑查詢或根據歷史經驗進行路徑規劃，而交通量是實時變化的，用戶的需求也是復雜多變的，因而靜態誘導技術越來越不能滿足用戶的出行需求。GB1313912是美國Forney公司于1969年申請的一件關于交通控制系統的專利，其方案公開了根據起點、終點從路網信息中選擇最優路徑。動態誘導技術動態誘導技術通過使用通信技術獲取實時交通狀況相關的信息并用于計算最優路徑。按計算最佳路徑的裝置是設置在車輛上還是交通信息中心，動態誘導系統可分為：中心式誘導系統、分布式誘導系統，中心式系統收集的交通信息更全，要求的服務器性能更高，還需要存儲海量數據，若信息中心與車輛間通信不暢時則會影響誘導服務的效果。分布式系統可采集自身、周邊或獲取信息中心信息并計算路徑，要求車輛上配備性能較好的計算機，車輛采集的信息存在數據不全面的問題，影響分析的準確性。近年還出現由非車載裝置非信息中心裝置來計算路徑的技術。按路徑的受益對象，動態誘導系統可分為：基于系統最優、基于用戶最優，系統最優是考慮整個系統中所有用戶的總出行花費最低，而用戶最優則是考慮單一用戶的總出行花費最低。系統最優是基于理想情況估算，實際情況中并不是所有用戶都會按照誘導路徑行駛，由此不能達到交通量均衡的效果，而用戶最優是各個個體根據自身情況選擇路徑，不能把握整個路網的整體情況。為了解決上述問題近年來出現了系統與用戶最優協同的誘導方法，另外還有交通量與信號燈協同的誘導方法。按總花費的類別，動態誘導系統可分為：基于最短路徑、基于最短行程時間、基于最小花費。基于最短路徑的誘導系統起步最早，發展也比較成熟，主要最常用的有Dijkstra和Floyd算法，在路網交通量不大時使用效果較好，交通量大時多個用戶都選擇最短路徑可能還是會導致交通擁堵。JPH07248232是本田汽車公司于1994年申請的一件基于花費進行路徑引導的專利，其方案公開了實際路徑與規劃路徑有偏差時，若規劃的返回路徑的花費大于某一閾值則提醒用戶不偏離原返回路徑。US2012226435A是本田汽車公司于2012年申請的，公開了計算每條路徑可能需要的燃油費用并選擇費用最低的路徑。按誘導考慮的因素可分為：單一誘導、協同誘導。以往的誘導方法多考慮單一因素，而路網交通信息實時變化，如基于花費最小且行駛時間較小的路徑誘導，結合考慮多因素給用戶提供更為準確的協同誘導將是未來發展的趨勢。US2014340228A1是豐田公司申請的基于駕駛員注意力進行引導。JP2007178383A是愛信公司申請的根據車輛位置、推薦車道進行路徑引導。隨著交通誘導技術的發展，越來越多的高科技技術應用于誘導，如更具挑戰性的自動駕駛技術，可用于數據采集及人機交互的可穿戴設備，海量數據處理及大數據分析技術。

五、專利申請分析

專利申請趨勢分析顯示了全球范圍內在交通誘導技術領域的專利申請活動。從總體趨勢看，1977~1994年間申請量幾近于一致，1995~2000申請量緩慢增長，2001~2006年迎來了爆發式增長，2007－2015年申請量趨于平穩，主要原因是技術已經趨于成熟。2.申請國/地區分析對交通誘導技術專利申請國/地區進行分析，日本、美國、韓國歐洲是該領域的技術高度發展區域，在所有的專利申請中，日本在數量上占比達到了54%，是該領域專利申請量最大的國家，在交通路徑誘導領域的技術優勢也比較明顯。該統計分析結果也與智能交通技術在各國的成熟程度相符，日本、美國、歐洲都是1970年左右開始對智能交通技術進行研究，積累了豐富的技術和經驗。反觀我國申請量主要集中在高校和研究所，國外和PCT申請量極少。中國直到1990年左右才有高等院校開始相關的研究，起步較晚。但近年來申請量穩步上升，由此可看出一方面說明越來越多的企業認為中國市場的重要性，提前進行專利布局，同時也說明了中國申請人意識到了專利保護的重要性，希望通過專利保護其技術。3.重要申請人分析對交通誘導技術專利重要申請人進行分析，如圖3~4所示，排名靠前的申請人基本是各行業巨頭，包括傳統的整車制造廠商如豐田、尼桑、本田，汽車服務廠商如阿爾派、愛信、電裝、博世，電子通訊行業廠商如日立、松下、三星、蘋果。可以看出多個行業看好該領域未來的發展，同時傳統汽車服務廠商、汽車制造商有更深厚的研發技術，占申請量的比率較大。統計該領域的申請人，其中絕大部分是國外申請人，而其中日本企業占絕大部分，表明日本企業在該領域有絕對的技術優勢。國內申請人只有高校有部分零星申請，主要原因是國內還沒有技術實力比較強的汽車制造商和服務商，短期還無法改變此局面。

六、結語

本文結合專利檢索結果梳理了交通誘導技術各技術分支的發展狀況，分析了專利申請趨勢、申請國別分布及重要申請人，并針對重點專利從發明構思、要解決的技術問題、技術方案、技術效果及在技術發展過程中的意義進行了剖析。通過分析交通誘導技術專利，以期了解該領域的發展狀況，實現高效準確的檢索，準確評判該領域技術方案的創新水平。

作者：殷飛