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李 德 毅

位置服务：智慧城市建设中的一个基础问题. LBS: a Basic Issue on Constructing Smart Cities. 李 德 毅. lidy@cae.cn. 20 13 年8月27日. 智慧城市：新四化的中枢. 工业化. 城镇化. 智慧城市. 农业现代化. 信息化. 住建部近日公布 2013 年 103 个智慧城市试点，加之首 批公布的 90 个，已达 193 个试点城市，目前全国有超过 250 个城市提出要建智慧城市，各地政府和相关企业 为之奔忙！. 智慧城市： 一个美丽的神话？. 平安城市. 卫生城市. 特色城市. 创新城市.

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Presentation Transcript

  1. 位置服务：智慧城市建设中的一个基础问题 LBS: a Basic Issue on Constructing Smart Cities 李 德 毅 lidy@cae.cn 2013年8月27日

  2. 智慧城市：新四化的中枢 工业化 城镇化 智慧城市 农业现代化 信息化

  3. 住建部近日公布2013年103个智慧城市试点，加之首住建部近日公布2013年103个智慧城市试点，加之首 批公布的90个，已达193个试点城市，目前全国有超过 250个城市提出要建智慧城市，各地政府和相关企业 为之奔忙！ 智慧城市：一个美丽的神话？

  4. 平安城市 • 卫生城市 • 特色城市 • 创新城市 • 生态城市 • 和谐城市 • 文明城市 • 健康城市 • 智慧城市 • 数字城市 • 文化城市 • 旅游城市 • 无线城市 • 艺术城市 • 智能城市 • 美丽城市 • 幸福城市 • 宽带城市 • 历史城市 • 宜居城市

  5. 问题的另一面 城市陷阱： 贫民窟、恐怖活动、污染与拥堵

  6. 智慧城市建设的责任主体是谁？

  7. 法国作家雨果说过，一个城市的良心是下水道。当洪水四溢，城市的下水道让滔滔之水悄然排淌，城市回归安详。 城市的良心在哪里？ 城市的智慧在哪里？

  8. 智慧城市的内涵： • 生态环境良好 • 基础设施先进 • 产业结构合理 • 经济实力雄厚 • 服务保障完善 • 科教文化发达 • 社会平安和谐 • 市民健康幸福

  9. 位置服务：智慧城市建设中的一个基本问题

  10. 1）云计算使得地理信息系统走上飞天之路

  11. 云计算是一种基于互联网的大众参与的计算模式，其计算资源（包括计算能力、存储能力、交互能力等）是动态、可伸缩、被虚拟化的，以服务的方式提供，可以方便地实现分享和交互，并形成群体智能。云计算是一种基于互联网的大众参与的计算模式，其计算资源（包括计算能力、存储能力、交互能力等）是动态、可伸缩、被虚拟化的，以服务的方式提供，可以方便地实现分享和交互，并形成群体智能。 11

  12. 云计算与定位导航结合，催生位置服务 无人不用，无时不需，无所不在 ！

  13. 1994年美国学者Schilit提出了位置服务的基本内容：你在哪里、和谁在一起、附近有什么资源，发展成当今的“SoLoMo”概念，综合了社交、位置和移动等特点，使位置服务成为移动互联网时代最接地气的云计算。1994年美国学者Schilit提出了位置服务的基本内容：你在哪里、和谁在一起、附近有什么资源，发展成当今的“SoLoMo”概念，综合了社交、位置和移动等特点，使位置服务成为移动互联网时代最接地气的云计算。

  14. 地理信息：不安分的地图 • 地图不仅仅在墙上和纸上 —— 地图的颠覆式创造：电子地图 • 结构化和半结构化的地图数据 —— 数字地图：地图数据库和地图数据仓库 • 全球人人物物都可以定位 —— GPS、北斗和地理信息系统一体化

  15. 地理信息：不安分的地图 • 地理空间信息的重构 —— 从Google 地图到手机街景 • 无穷无尽的位置服务和位置衍生服务 ——摇一摇？扫一扫？照一照？ • 众包地图 —— Nothing can beat real people working together 自发地理信息

  16. 云计算促进地理信息产业改组兼并 • 手机、汽车等移动设备装载各种各样地理信息系统并定期更新地理软件的时代已经“落幕” • 我国存在众多小而散的地理信息产业孤岛，只能满足简单地理要素查询，满足行业解决方案，跨行业之间坐标和格式不能互换，数据不兼容，语义不统一，分享难，互操作难。

  17. 不同数据格式 地理信息系统能否在 • 不同坐标系 • 不同语义 • 不同时态 之间实现地理空间数据的互操作？

  18. 人联网和物联网的发展，改变了互联网“核心简单，边缘复杂，千人一面”的形态。成为“网络丰富，边缘简单，交互智能”。由形形色色的网络中心组成的云计算，支持社会化、集约化和专业化的信息服务；人联网和物联网的发展，改变了互联网“核心简单，边缘复杂，千人一面”的形态。成为“网络丰富，边缘简单，交互智能”。由形形色色的网络中心组成的云计算，支持社会化、集约化和专业化的信息服务； • 一个个孤立的地理信息系统走上飞天之路，实现从行业解决方案向云计算的转型：跨越界限, 柔性重组，共享价值。 18

  19. 云计算走过了 理念清晰、操作模糊、八仙过海、云里雾里的一段路程，已经成为我国信息行业当前的主旋律，给我们生活带来太多意想不到的改变，正越来越深度地服务于各式各样小众，甚至改变整个大众的社会交互形态。位置云首当其冲。 云计算在中国

  20. 云计算在中国 带宽成为我国当前云计算的短板！

  21. 谁是中国位置服务的领头羊？—衡量位置服务中心的五个外在指标谁是中国位置服务的领头羊？—衡量位置服务中心的五个外在指标 • 电力消耗随服务负载变化情况 • 带宽支持及其动态使用情况 • 位置服务覆盖的范围和粒度 • 服务注册的用户数量及在线微支付能力 • 位置衍生服务能力

  22. 时间连续: 365天 24小时 99.99% • 空间无缝: 城乡跨接、数据常新 • 精度多样：相对精度米级、亚米级、分米级 • 结果可靠：错误示警或快速报知 • 在线服务：采样周期可调 谁是中国位置服务的领头羊？ —衡量位置服务中心的五个内在指标

  23. 典型案例：定位精度校正服务 北斗 GPS 北斗 GPS 北斗 GPS 定位精度校 正服务中心 位置服务请求 定位精度的纠正，需要复杂计算能力、海量 存储能力和丰富交互能力，如果不放在网上， 而放在端设备（如手机）上实现，是不可能 做到的！ 基准站 基准站 基准站 位置服务请求 CORS 移动通信 基站 基准站 基准站 移动通信基站 基准站 基准站 移动通信基站 基准站 移动通信基站

  24. 2）智能驾驶呼唤位置服务

  25. 没有位置服务，何谈智能驾驶 没有智能驾驶，何谈车联网 没有车联网，何谈智能交通 没有智能交通，何谈智慧城市 智能驾驶在云计算、物联网和智慧城市等战 略性新兴产业中的位置：

  26. 智能驾驶发展路线图 第一步：结构化道路智能驾驶, 如城际道路 第二步：半结构化道路智能驾驶，如市区道路 第三步：非结构化道路智能驾驶，如特殊道路和 气候环境下的智能驾驶

  27. 智能驾驶前景展望 • 从自动巡航开始，从事故预警开始 • 会记忆、会对话的轮式机器人 • 节能的、买得起的轮式机器人 • 个性化、自学习的轮式机器人 • 公路火车等多车协同驾驶模式

  28. 智能驾驶前景展望 • 驾驶是快乐的享受，自动驾驶和人工驾驶两种状态会长期共存，相互补充，自然交换。 • 交通规则是人类交通行为的长期积淀，体现社会文化，交通规则的修改是一个渐进的长期过程。 • 加速道路环境的信息化，依靠车路协同实现智能驾驶，是一件长远的事情。

  29. 智能车传感器布局举例 UTM雷达 >180°/10m 四线激光雷达 110°/200m 毫米波雷达 120°/100m 摄像头 GPS+IMU SICK雷达 190°/70m UTM雷达

  30. 试验智能车和地理信息测量车 国土资源测绘车 谷歌三维全景采集车 三维激光测量车 高德三维全景采集车

  31. 智能驾驶技术分解 意图表达 意外处置 云计算中的位置服务 低级繁琐经常持久的驾驶活动 优先级：人工干预优先于自主驾驶！ 自主驾驶优先于组合导航！ 智能驾驶 ＝ 自主驾驶 ＋ 组合导航 ＋ 人工干预

  32. 已经完成的城际智能驾驶试验

  33. 城际高速道路是全封闭的结构化道路，没有红绿灯，没有行人道，交通和道路标识比较清晰、完整、规范，主要依靠自主驾驶。城际高速道路是全封闭的结构化道路，没有红绿灯，没有行人道，交通和道路标识比较清晰、完整、规范，主要依靠自主驾驶。

  34. 京津高速公路智能驾驶的18次试验

  35. 京津高速公路试验 • 全长101.8Km，双向6~8车道 • 设计车速120Km/h • 特大桥8座，大桥13座，无隧道 • 目前已进行试验18次，累计智能驾驶1万多公里

  36. 第14次城际智能驾驶试验结论 3号智能车在天津至台湖段高速道路上，仅使用单个摄像头、前后向各一个雷达、以及速度传感器，无人驾驶，检测到周边移动障碍物17497次，自动控制转向18020次，自主超车7次，被超车140次。往返总里程172公里，行驶时间6505秒，平均车速90.2km/h ，最高车速110km/h，其间因工人修补路面人工干预行驶200米。试验达到预期目的 。

  37. 第18次城际智能驾驶试验结论 3号智能车在台湖至东丽段高速道路上，使用3个摄像头、5部雷达、以及速度传感器，全程自动，无人干预，累计转向11812次，成功换道36次，自主超车12次，邻道超车21次，油门操作1816次，刹车36次，油耗9.69升，总里程114公里，平均车速70.1km/h ，最高车速105km/h，试验中有第三方检测，达到了预期目的 。

  38. 正在进行的市区智能驾驶试验

  39. 市区智能驾驶

  40. 市区道路可认为是半结构化道路，红绿灯、人行道、立交桥、路口等复杂多样，交通和道路标识有新有旧，机动车和非机动车、行人与车流混杂，遮挡多，干扰大，车辆拥挤，闹区和城乡结合部差别明显。市区道路可认为是半结构化道路，红绿灯、人行道、立交桥、路口等复杂多样，交通和道路标识有新有旧，机动车和非机动车、行人与车流混杂，遮挡多，干扰大，车辆拥挤，闹区和城乡结合部差别明显。

  41. 组合导航 • 市区道路驾驶，依靠组合导航和自主驾驶，辅以人工干预，组合导航又需要云计算来支撑。 • 云计算环境下的组合导航是基于卫星定位技术，并集成通信、地理信息、惯性导航等手段而发展起来的一种组合导航服务。 GIS + GPS + IMU

  42. 云导航？组合导航？协同导航？推诿导航？ 信息融合的神话：

  43. 导航的纠结 GPS在智能驾驶中究竟能够做到什么？ 云计算中的位置服务究竟能够做到什么？ 组合导航的主控权交给谁？

  44. 我们在市区智能驾驶中的导航策略 把路口识别、路口过渡区行驶和路口通行3件事情，区分开来应对！

  45. 接力导航策略 道内导航并识别前方路口 道内导航并识别前方路口 路口过渡区导航 路口过渡区导航 路口导航 路口导航

  46. 导航主控权的接替 主控程序实现导航之间的交接，不存在累计误差；车载传感器可印证导航路线，微观意义上的组合导航，实际上是导航印证。

  47. 大数据支持下的路口通行策略

  48. 路口通行策略： 大数据 成为 链接物理世界和虚拟精细地图的桥！

  49. 案例： 依靠数据支持的万寿路口 由东向西6入5出; 由西向东6入4出 由南向北6入4出; 由北向南6入5出 东西方向为主道路，车道不对称。东西两侧有右转车道，有绿化带隔离。 原非机动车道成为辅路，开辟出一条机动车道 路口中心无车道线区域；81.4m x 50.9m，面积4143平方米。 要求1:200的精细数字地图！

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