开源AI信号机，为未来交通而生

细思极恐，开源AI信号机真正瞄准的是自动驾驶时代？

这些年云计算、大数据、人工智能很热，自适应、绿波带、区域协调等等在国内开始普及，但是只要信号机还是实际执行多时段定周期，就谈不上真正的智能化。

ITS114认为，这还是因为交通信号行业的整体投入不够，也可以说需求不够，导致市场投入不够，企业没有高利润，研发投入自然就不够。为什么国内的家电、手机等产品能够做到世界领先，还是因为投入够多，汇集了大批优秀的工程师在研发，就像现在的智能汽车，为什么进入到新能源汽车时代后，造车新势力们就可以正面PK老牌车厂？自然也是因为市场和投入，没有这两者，一个产品领域，就无法吸引优秀的工程师们为此费神费力。

为什么信号控制缺乏改变？大抵也是因为如此，需求和资本投入不够，智力投入也会不够，自然就缺少变化。

为什么科达要做信号控制，而且要做开源的AI信号机。苏州科达并没有多少交通尤其是交通工程的基因，从视频会议、安防监控进入交通监控设备领域，属于水到渠成，类似于“学而优则仕”，但交通信号控制却是有着较高认知门槛，为什么要进入信控领域，而且作为一个后来者，上来就要做颠覆性的改革？

也许会有人说，无知者无畏，但不可否认的是，交通信号控制行业30多年没有什么进步，行业利益格局几乎固化，信号机在市场竞争中成为控标条件，成了圈地工具，有想法的应用方，可能也受够了被“绑架”。但仅仅是因为市场格局固化、缺乏创新，可能存在市场空白，就能让苏州科达进入一个完全陌生的领域吗？表面的理由，科达是为了完善产品体系，同时提升交通监控设备的竞争能力。

但深层次的原因或许是这样的：ITS114认为，信号机是城市道路传感网络最重要的节点设备，随着越来越多创新技术的应用，全息路口、全息路网、车路协同、交通大脑等都需要通过信号机来验证自己的能力，信号控制水平在一定程度上体现着所谓“大脑”的智能化水平，更为重要的是，自动驾驶车辆未来上路后，更需要和信号机进行交互，现阶段车路协同应用示范中，获得信号配时信息提供车速引导，只是非常初级的应用，当涉及到协同控制时，甚至到交叉口看不到车行信号灯的那天，信号机的重要性，也就凸显出来了。

但到那个时候，传统的多时段定周期信号机有那个能力？恐怕没有。所以，基于这个理由，开源AI信号机从现在开始研发，一点也不早，但也并不晚。

细思极恐，苏州科达原来不仅是一家有想法的企业，也是一家有野心的企业。

开源AI信号机：只给规则，不给方案

首先来看开源AI信号机的设计思路。科达OpenATC微信公众号是这么描述的：开源AI信号机以行业顶尖水平为设计标准，采用车规级高性能核心处理器，源代码全面开放，同时预留了足够的算力与功能接口，支持设备级联、人工智能模块扩展、车路协同接口扩展等。

据OpenATC资深硬件工程师余幼华介绍，开源AI信号机可以理解成是以SCATS的框架为基础，结合了ATC部分元素而研发的产品。他以AI信号机中冗余绿冲突的处理方式来说明其在某些环节上的创新：传统硬件绿冲突需要把所有的灯组绿灯灯电压检测结果统一汇总到一块LUT上，通过LUT内部配置的冲突表直接驱动主继电器，这样首先解决了绿冲突必须是独立系统这样的一个基本原则，并且是非处理器化的，简单所以可靠性高；冗余绿冲突是再单独设立一块故障监控单元，在主处理器之外单独检测故障，可检测的故障类型多但成本高。而开源AI信号机设计时采用类似ATC的冗余绿冲突架构，除了能检测的故障类型多以外，一个重要因素就是目前要支持的通道数量比以前多很多，硬件绿冲突会导致整机布线困难，综合各方面利弊，最终选择了采纳ATC的做法。

更重要的变革是软件。据蒋松涛介绍，开源AI信号机的要点，是不给预案/方案，只给规则，确立“基本法”后，由信号机及边缘计算单位根据路口流量进行计算，并选择最佳方案执行。所以，开源信号机能否成功实现落地应用，“基本法”框架也就是规则如何确定，就至关重要，有了上位法，数据采集选用、数据计算分析、信号方案生成、方案选择执行等，也就可以有的放矢。当然，现阶段在信号机发生故障或者人工接管时，可执行定周期方案。

开源条件以及相同感知、算力条件下，能体现信号企业水平高低的，也就是这一“基本法”，目前看来，科达制定的“基本法”比较符合实际需求。据蒋松涛表示，根据他们的实测，在全息路口感知条件下，科达开源信号机对比此前信号机的运行效率，在路口延误方面降低了30%的，这还是对比此前信号机优化后的配时方案。

蒋松涛表示，一是继续完善控制模型，也就是“基本法”的修补；二是持续扩大场景，即训练算法使其能够适用更多不同条件的交叉路口；三是把人参与的步骤进一步减少。

蒋松涛坦言，对于一个发展已经三十余年而没有大的变革的行业，OpenATC创新发展所面临的困难很大，同行者还不多，学术界理解支持的也不多，但好在国内市场够大，总找得到愿意尝试、愿意开拓创新的应用方，让开源AI信号机有新的改进，尤其是算法上的改进，总能够在线下的交叉口中运行验证，而不是只停留在仿真系统中，这对于一个系统而言，是非常关键的迭代。

可见，现阶段对开源AI信号机最重要的是，有让“马”跑起来的地方，未来才最重要。

开源AI信号机与全息路口，千里马与草料

什么地方能让开源AI信号机这匹“马”儿跑起来？路口。怎样让这匹“良驹”跑得更稳健？全息路口/智慧路口。

现在智慧路口、全息路口的概念已经为行业所认可，但智慧路口/全息路口的技术规范、建设标准，却没有相应的行业标准，或者是能被甲方认可的团体标准，因此智慧路口/全息路口包括全息路网等，都还处于一个“自说自话”的混乱阶段。但任何创新技术、概念，最终都是要为解决问题而服务，那么全息路口/智慧路口，到底能提供什么，能解决什么问题？

蒋松涛认为，事件检测与“情指勤”有关，而全量全时空数据，服务对象最直接的应该是智能信号机，感知采集这些数据的目的，就是更好的诊断、优化进而提升路口通行效率。所有不符合两个目标的方案，未来都可能会被淘汰。

蒋松涛认为，雷视融合是趋势，也能解决问题，但发展方向不应该是雷视一体机，两种数据无需拟合，而是根据各自优势，根据智能信号机在进行最优方案计算时，提供所需要的数据。雷达检测适合在路口前方，视频检测适合放到路口附近，因为雷达在近端、视频在远端的检测精度不太理想，雷达在中远端（100米覆盖范围内）、视频在近端的感知能力都很强。将两个模块堆在一个设备中，可能就有一个模块的优势会被埋没。

余志教授在2021中国智能交通年会上，就旗帜鲜明的表示反对雷视一体机，他认为雷达检测和视频检测都存在检测误差，一体机不是一个误差相容系统，而是一个误差相乘系统。如果两个检测都存在20%的检测误差，那么总的误差大概率会超过20%。

蒋松涛表示，科达全息路口也是雷视组合方案，但很少将两种设备一体化，也很少做两种数据的拟合。他认为，对于包括开源信号机在内的智能信号机而言，大部分环境下，视频数据完全可以满足交通信号所需，而雷达的作用，一是验证，包括排队长度，二是在恶劣天气下，也能提供相对准确的流量数据，但很少作为流量检测的主要方式。雷视拟合数据对于信号控制而言，因为并没有提高流量检测准确度，反而可能下降，也就更没必要。雷达和视频，在不同交叉口场景下，可以有不同的功能组合，比如科达有将雷达安装在信号灯杆上，感知检测车头朝向的数据，因为路口清空区域对于交通信号而言，基本不需要检测数据，感知范围能够更好的覆盖排队车道，而且安装在路口斑马线附近的视频设备，能够更好的识别清空区域交通事件，两者数据结合，能够更好的服务于信号控制。

在不对路口渠化、车道进行改动的前提下，就只能通过信号控制水平的提升来实现。

在交流中，蒋松涛透露了一个现象，如果重点路口做到了节点最优，那么在一定程度上也能实现路网最优。智慧路口/全息路口所扮演的角色应是道路传感、控制网的智慧节点，全面感知路口所有进口车道流量、事件、排队长度等信息，实时分析，并提供给边缘计算单位处理，给节点最高服务对象——信号机计算最优方案提供依据。与此同时，智慧路口/全息路口因为超强的计算能力，其计算能力可以分配给上下游临近路口，并通过协同控制来实现小区域的通行能力最大。最重要的是，根据科达的实践，部分全息路网下的信号单点算法在联网状态下显著优于传统的双向绿波，而且不是单个路口的绿波方向通行能力有提升，而是关联的几个路口，多个方向的通行能力都有不同程度的提升，这在很大程度上鼓舞了OpenATC开发团队，开源AI信号机未来可期。

基于此，科达数字孪生全息路网也是秉持这一思路进行设计、研发，事件检测、可视化（上帝视角）只是表，而信号协调优化，才是“里”。在太原的实践中，很好的体现了这一思路。在实际应用中，科达全息路口融合并利用雷达和视频的感知数据，实时获取路口交通状态，精确计算动态交通需求，实时动态分配通行时间，大幅提高绿灯利用率，在高峰期根据上下游联动实现溢出控制，做到路口全天无人值守，实现了实时单路口交通优化，实时交通评价等功能，做到绿灯不空放，整体延误最低。据介绍，太原全息路网方案将加载动态可变车道、公交自适应优先等功能，交通将更加顺畅。

聚智聚力，OpenATC邀您同行

在本次采访、写稿的过程中，笔者在此受益良多，除了文中提到的观点，还有一个观点，让笔者也有茅塞顿开之感，蒋松涛认为，现在推进应用全息路口、全息路网，实际上就是对道路智能基础设施的完善，当车路协同、自动驾驶哪天成熟落地时，这些方案就可以平滑升级，从而帮助车路协同、自动驾驶早日实现。这对笔者一直困惑如何推进车路协同技术落地的路径，有了新的设想。

当然，任何没有仿照对象的研发创新，失败率是极高的，但ITS114相信，只要一步一个脚印扎扎实实去做，也许道路会曲折，但最后一定能取得成功，更何况，推进这个创新的，并不是一家只有计划，没有落地的企业。

就ITS114对苏州科达的了解，这是一家技术立企，有着工匠精神的创新型设备研发生产企业。其AI超微光卡口是行业首创，基于该技术的AI超微光卡口、电警、布控球等等，已在上海、武汉、苏州等20多个城市实现落地，此后已有多家企业跟进，从而推动整个交通监控行业“零光污染”的实现。除此之外，其行人智慧过街系统在选型严苛的上海，已部署超过1200套。

也许车路协同、自动驾驶离我们还有些距离，但科达的OpenATC团队仍在努力探索，他们在坚持探索开源生态的可能，也在积极探索未来交通开源AI信号机光明未来！

德不孤，必有邻，相信会有越来越多有识之士加入到开源AI信号机这一队伍中，为迎接未来交通而共同努力！