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冉斌談基于車路協(xié)同的自動駕駛

2019-06-14 970 0

  當前,自動駕駛技術是ITS的熱門話題,無人駕駛汽車正逐漸風靡全球。經(jīng)過長期的發(fā)展,自動駕駛目前已進入量產(chǎn)化階段,除了我們耳熟能詳?shù)奶厮估詣玉{駛外,奧迪、沃爾沃、長安等車企都紛紛推出自動駕駛量產(chǎn)車型,吸引著消費者們的眼球??萍几淖冎覀兊纳?,也改變著我們的出行方式,而自動駕駛汽車在給我們帶來便利的同時,事故的頻發(fā)也讓我們清醒地認識到當前的自動駕駛技術還存在一些問題。針對以上問題以及自動駕駛的現(xiàn)狀,業(yè)內(nèi)人士提出大力推廣車路協(xié)同的發(fā)展思路,通過汽車與道路之間協(xié)同運作來實現(xiàn)汽車的高度自動化,以此來解決單車自動駕駛不夠安全的弊端,提升自動駕駛汽車的安全性,有效避免交通事故的發(fā)生。
  那么,車路協(xié)同對于自動駕駛究竟可以起到多大的作用?未來,基于車路協(xié)同的自動駕駛發(fā)展趨勢又將如何?針對這些疑問,讓我們來聆聽2019世界交通運輸大會上東南大學-威斯康星大學智能網(wǎng)聯(lián)交通聯(lián)合研究院院長、中國公路學會自動駕駛工作委員會主任委員冉斌對車路協(xié)同自動駕駛技術的深入解讀。冉斌在2019 WTC主旨報告上發(fā)表題為《車路協(xié)同自動駕駛發(fā)展展望及實施路徑》的主題演講,演講中,他全面分析了當前自動駕駛技術的發(fā)展現(xiàn)狀以及所面臨的發(fā)展瓶頸;介紹了車路協(xié)同自動駕駛的內(nèi)涵及其發(fā)展階段;探討了車路協(xié)同自動駕駛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢與角色定位;并對車路協(xié)同自動駕駛的實施路徑等提出了建議。
  自動駕駛汽車的優(yōu)勢有哪些?人為因素是導致交通事故的主要原因,而高穩(wěn)定性的機器可以避免許多人為造成的交通事故。冉斌介紹,大量的自動駕駛車輛可以實現(xiàn)較小車頭間距的編隊行駛,從而提高通行能力。此外,高水平的自動駕駛可以減少交通擾動,增加交通流的穩(wěn)定性。通過車輛速度的優(yōu)化控制,可以減少剎車,從而減少汽車的尾氣排放??偟膩碚f,自動駕駛主要具有以下三點優(yōu)勢:(1)提高交通安全;(2)提高交通效率;(3)實現(xiàn)節(jié)能減排。 自動駕駛所面臨的最大發(fā)展瓶頸是什么?冉斌指出,雖然自動駕駛技術可以提高交通效率、實現(xiàn)節(jié)能減排、提高交通安全,但是需要一個重要前提——自動駕駛技術必須大規(guī)模應用,也就是說自動駕駛要具有較高的占有率!
  目前,世界上主要的自動駕駛技術路線大多是以車為智能主體的解決方案,即將汽車本身打造成極為聰明的移動智能體,這樣的解決方案,對技術要求很高,且系統(tǒng)設備極其昂貴,導致其安全性、可靠性提升的投入產(chǎn)出比較低,這造成的結(jié)果就是——自動駕駛難以在短時間內(nèi)大范圍推廣!從而難以獲得交通效率、交通安全上的效益。而要解決自動駕駛的這個發(fā)展瓶頸,降低自動駕駛的成本,就需要讓“聰明”的道路支撐部分自動駕駛汽車的功能,這就是——車路協(xié)同自動駕駛系統(tǒng)。 什么是車路協(xié)同自動駕駛系統(tǒng)?基于車路協(xié)同的自動駕駛系統(tǒng)究竟是什么樣子呢?冉斌在報告中對車路協(xié)同自動駕駛的內(nèi)涵做了詳細介紹。
  車路協(xié)同自動駕駛系統(tǒng)是通過先進的車、路感知設備以及I2X和V2X的信息交互對交通環(huán)境進行實時高精度感知(網(wǎng)絡互聯(lián)化);涵蓋了不同程度的車輛自動化駕駛階段(車輛自動化);考慮車輛與道路供需間不同程度的分配協(xié)同優(yōu)化(系統(tǒng)集成化);通過系統(tǒng)(車、路)高效和協(xié)同執(zhí)行感知、預測、決策和控制功能,形成以車路協(xié)同自動駕駛為核心的新一代智能交通系統(tǒng)。冉斌在報告中還詳細介紹了東南大學-威斯康星大學智能網(wǎng)聯(lián)交通科研團隊提出的集車輛自動化、道路智能化、網(wǎng)絡互聯(lián)化三維于一體的車路協(xié)同自動駕駛技術發(fā)展路線。冉斌認為,車路協(xié)同自動駕駛將經(jīng)歷四個發(fā)展階段:第一階段為信息交互,實現(xiàn)車車、車路等的信息交互和共享;第二階段為感知、預測和決策協(xié)同,協(xié)同完成信息交互、數(shù)據(jù)融合、狀態(tài)預測和行為決策;第三階段為控制協(xié)同,協(xié)同完成信息交互、感知、預測與決策,實現(xiàn)如高速公路專用道等限定場景的協(xié)同控制功能;第四階段為車路一體化,協(xié)同完成自動駕駛所有關鍵功能,增強道路的智能作用,實現(xiàn)與車輛全面的智能協(xié)同和配合。冉斌進一步介紹了車路協(xié)同自動駕駛系統(tǒng)的關鍵子系統(tǒng)及關鍵模塊。關鍵子系統(tǒng)包括智能交通管理系統(tǒng)、智能路側(cè)單元、智能車輛子系統(tǒng)和智能通信系統(tǒng);關鍵功能模塊包括感知模塊、融合預測模塊、規(guī)劃和決策模塊以及控制模塊。
  相比于單車自動駕駛,車路協(xié)同自動駕駛系統(tǒng)有何特點和優(yōu)勢?冉斌介紹,相比于以車為主的自動駕駛(即單車自動駕駛),車路協(xié)同自動駕駛系統(tǒng)具有四大特點:一是車、路協(xié)同有效感知。車路協(xié)同自動駕駛將原本僅安裝在智能車輛上的感知設備,部分布設到道路基礎設施(路側(cè)端)上,這樣路側(cè)感知設備便可為所有通行的車輛提供感知支持,通過車路協(xié)同系統(tǒng)感知增加智能車輛的感知能力,而普通車輛不需安裝昂貴的感知設備也能夠具有有效的感知能力,從而降低了自動駕駛汽車的感知門檻,提升了網(wǎng)聯(lián)車輛的市場接受度和智能網(wǎng)聯(lián)車的發(fā)展速度。二是車、路協(xié)同規(guī)劃,全局視野決策。
  通過融合路段或路網(wǎng)的車輛運動及決策信息、車輛相對運動信息以及環(huán)境和道路交通基礎設施信息,科學決策、計算生成全局系統(tǒng)最優(yōu)的自動駕駛方案,最終形成網(wǎng)聯(lián)車輛自動駕駛、智能化交通管理和智能化動態(tài)信息服務的一體化智能網(wǎng)絡系統(tǒng),大大降低了自動駕駛汽車數(shù)據(jù)處理融合、路徑規(guī)劃等計算負擔,極大降低了車載運算設備(CPU、GPU)的門檻。三是車、路協(xié)同控制,系統(tǒng)最優(yōu)管理。車輛控制由在道路基礎設施上安裝的路側(cè)控制系統(tǒng)和車載控制系統(tǒng)共同完成,更有利于多輛智能車間的協(xié)同換道、協(xié)同避險等協(xié)同控制,由于感知信息可以通過路側(cè)系統(tǒng)進行多車間的共享,根據(jù)共享感知信息,車輛可以以更小的跟車距離進行編隊行駛,進而更有效地提高了道路通行能力,提高了自動駕駛整體效益。
  四是系統(tǒng)多重備份,安全性穩(wěn)定性更高。車路協(xié)同自動駕駛系統(tǒng)的感知、控制、通信、信息安全等系統(tǒng)可多重備份配置,使系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性更高,可保證自動駕駛車輛的安全運行,有利于自動駕駛的快速普及。冉斌指出,車路協(xié)同自動駕駛系統(tǒng)的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下四個方面:(1)大大降低自動駕駛汽車的門檻。車路協(xié)同自動駕駛系統(tǒng)通過建設具有感知、融合、路徑規(guī)劃、控制、通信功能的路側(cè)系統(tǒng),車輛只需布設成本較低的車載設備,便可具有“L2-L3+”級別的自動駕駛能力,這使得車輛自動駕駛的門檻大大降低,而低成本的車載設備可以顯著提高車輛的安全等附加值,使具有一定自動駕駛能力的智能車輛的利潤更高。(2)縮短實現(xiàn)大規(guī)模自動駕駛的時間。相對于以車為主的自動駕駛,以路為主的自動駕駛系統(tǒng)將縮短自動駕駛級別從L1(DA)至L5(FA)的時間,節(jié)省10-15年的時間,更快實現(xiàn)自動駕駛的大規(guī)模應用。(3)提升道路通行能力。自動駕駛技術配合專用道可大幅減少駕駛反應時間,降低行車間距,進而提升道路通行能力。(4)車路協(xié)同發(fā)展的解決方案。相比于單車自動駕駛,可投入更少的稅收收入在車路協(xié)同自動駕駛上,增加道路的智能化。從目前較聰明的車、普通的路(系統(tǒng))逐步向較聰明的車、較聰明的路(系統(tǒng))發(fā)展,最終實現(xiàn)聰明的車、聰明的路(系統(tǒng)),自動駕駛的可靠度和安全性將提高2到3個數(shù)量級。冉斌在報告中總結(jié)道,車路協(xié)同自動駕駛系統(tǒng)的特點和優(yōu)勢可以歸納為四個字——一升兩降。
  即自動駕駛汽車和整體系統(tǒng)成本較大下降;自動駕駛汽車和道路整體系統(tǒng)性能及安全穩(wěn)定性較大提升。 車路協(xié)同自動駕駛關鍵技術未來將如何發(fā)展?方向是什么?冉斌指出,未來車路協(xié)同自動駕駛的關鍵技術或?qū)⒊诤媳倍沸l(wèi)星和路側(cè)設施的高精度高可靠定位、以視覺識別和激光雷達為核心的感知技術、基于云技術的智能網(wǎng)聯(lián)交通分布式云平臺、融合網(wǎng)聯(lián)化智能技術的自動駕駛技術,以及車路一體化自動駕駛的交通系統(tǒng)優(yōu)化技術等方向融合發(fā)展。 未來,車路協(xié)同自動駕駛產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢如何?車路協(xié)同自動駕駛是汽車、交通產(chǎn)業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)、通信、人工智能、智能制造等多領域深度融合的產(chǎn)物,對交通、汽車產(chǎn)業(yè)跨界融合發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。冉斌指出,車路協(xié)同自動駕駛產(chǎn)業(yè)涉及面廣、產(chǎn)業(yè)鏈長、跨界融合的特征十分突出。
  對于車路協(xié)同自動駕駛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢,冉斌分析,未來,車路協(xié)同自動駕駛產(chǎn)業(yè)鏈上游主要體現(xiàn)的是關鍵技術與基礎設施,例如5G通信、互聯(lián)網(wǎng)技術、專用芯片與智能算法、傳感器與高精度地圖、智慧道路等等;產(chǎn)業(yè)鏈中游將集中體現(xiàn)在智能制造與系統(tǒng)集成產(chǎn)業(yè)上,跨領域合作特征明顯,傳統(tǒng)汽車企業(yè)將積極引入人工智能和信息技術,推動車路協(xié)同自動駕駛的智能制造發(fā)展,例如車路協(xié)同自動駕駛下新的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)集成產(chǎn)業(yè)、車路一體化下傳感器與基礎設施耦合處理的集成產(chǎn)業(yè),以及自動駕駛專用道路相關的新的創(chuàng)新業(yè)態(tài)和創(chuàng)新企業(yè)等等;產(chǎn)業(yè)鏈下游主要為應用服務與增值服務,如網(wǎng)約共享車、分時租賃、物流貨運、緊急救援、車聯(lián)網(wǎng)保險、數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺等。冉斌強調(diào),車路協(xié)同自動駕駛將促進汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型,不僅影響汽車行業(yè)本身,同時以CAVH為核心的交通效率提升也將促進關聯(lián)行業(yè)的巨大變革。 給予車路協(xié)同自動駕駛發(fā)展的幾點建議冉斌在報告中給予車路協(xié)同自動駕駛發(fā)展以下建議:一是以政策為導向,推進車路協(xié)同自動駕駛的發(fā)展。在交通部和工信部確認車路協(xié)同發(fā)展整體思路的前提下,工程院、交通部、工信部開展相關研究的頂層設計工作;加大對車路協(xié)同相關基礎研發(fā)和車路協(xié)同試點項目的資金和政策支持;出臺車路協(xié)同自動駕駛相關的法律法規(guī)。二是統(tǒng)籌車路協(xié)同自動駕駛相關行業(yè)的資源,推動產(chǎn)業(yè)融合。加大推動跨領域、跨行業(yè)的發(fā)展平臺建設;推進交通基礎設施智能化改造,開展車路協(xié)同自動駕駛應用示范;加大對企業(yè)及地方政府的補貼。

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