王志勤: 車聯(lián)網(wǎng)支持實(shí)現(xiàn)無人駕駛的思考

無人駕駛是車輛作為運(yùn)載工具智能化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展的核心應(yīng)用功能,也是車聯(lián)網(wǎng)、智慧交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心應(yīng)用服務(wù)。網(wǎng)聯(lián)無人駕駛則是在車輛智能化基礎(chǔ)上,通過車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)車與車、車與路等的互聯(lián)和信息交互,進(jìn)行協(xié)同感知并幫助車輛進(jìn)行決策和控制,加速無人駕駛應(yīng)用成熟。

王志勤: 車聯(lián)網(wǎng)支持實(shí)現(xiàn)無人駕駛的思考的圖1

當(dāng)前我國在車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新、應(yīng)用實(shí)踐和產(chǎn)業(yè)生態(tài)構(gòu)建等方面均取得了積極進(jìn)展,中國信息通信研究院副院長王志勤認(rèn)為,這將有利于探索實(shí)現(xiàn)一條網(wǎng)聯(lián)支持無人駕駛的融合創(chuàng)新發(fā)展路徑。我國應(yīng)抓住難得的歷史發(fā)展機(jī)遇,堅(jiān)定推動(dòng)網(wǎng)聯(lián)無人駕駛發(fā)展路徑,政府、行業(yè)、企業(yè)多方協(xié)同,積極構(gòu)建產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境,推進(jìn)無人駕駛技術(shù)和產(chǎn)業(yè)成熟,帶動(dòng)和影響形成全球廣泛認(rèn)同。

核心觀點(diǎn)

網(wǎng)聯(lián)深度支撐無人駕駛面臨哪些挑戰(zhàn)?

網(wǎng)聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)挑戰(zhàn)。實(shí)現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)無人駕駛,需要路側(cè)感知設(shè)備、通信單元和計(jì)算平臺(tái)等基礎(chǔ)設(shè)施的配套支持,但是目前適用于無人駕駛的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃尚未明晰,數(shù)據(jù)互通壁壘掣肘產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育。

技術(shù)融合創(chuàng)新的挑戰(zhàn)。網(wǎng)聯(lián)深度協(xié)同的技術(shù)體系仍需完善,車輛如何信任路側(cè)采集、發(fā)布的信息進(jìn)行無人駕駛決策,且需要路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施建立起相應(yīng)的功能安全等級(jí)、預(yù)期功能安全等概念。

商業(yè)化運(yùn)營的挑戰(zhàn)。網(wǎng)聯(lián)無人駕駛的商業(yè)化運(yùn)營模式仍處于設(shè)計(jì)探索階段,配套政策法規(guī)亟待完善。

網(wǎng)聯(lián)支持無人駕駛?cè)诤习l(fā)展的建議:

積極構(gòu)建產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用發(fā)展環(huán)境,協(xié)同推進(jìn)網(wǎng)聯(lián)無人駕駛成熟。相關(guān)政府部門共同頂層規(guī)劃;把握好共性關(guān)鍵技術(shù)的協(xié)同攻關(guān);全面部署通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,打造網(wǎng)聯(lián)無人駕駛的基礎(chǔ)支撐環(huán)境;加強(qiáng)法律法規(guī)和機(jī)制體制建設(shè)。

在網(wǎng)聯(lián)無人駕駛部署實(shí)施過程中,要把握住分階段、分步驟、分場景等推進(jìn)原則。分階段推動(dòng)智能道路基礎(chǔ)設(shè)施的新建和升級(jí);分步驟推進(jìn)網(wǎng)聯(lián)無人駕駛的測試驗(yàn)證與應(yīng)用示范;分場景開展網(wǎng)聯(lián)無人駕駛的應(yīng)用示范,先試先行探索建設(shè)和運(yùn)營模式成熟。

網(wǎng)聯(lián)無人駕駛的典型應(yīng)用場景和需求

無人駕駛是車輛作為運(yùn)載工具智能化、網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展的核心應(yīng)用功能,也是車聯(lián)網(wǎng)、智慧交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心應(yīng)用服務(wù)。在技術(shù)實(shí)現(xiàn)路線上,存在著單車智能無人駕駛和網(wǎng)聯(lián)無人駕駛兩種不同的解決方案。單車智能無人駕駛主要依靠車輛自身的視覺、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等傳感器進(jìn)行環(huán)境感知、計(jì)算決策和控制執(zhí)行。網(wǎng)聯(lián)無人駕駛則是在車輛智能化基礎(chǔ)上,通過車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)車與車、車與路等的互聯(lián)和信息交互,進(jìn)行協(xié)同感知并幫助車輛進(jìn)行決策和控制,加速無人駕駛應(yīng)用成熟。

在單車智能無人駕駛方面,美國的谷歌Waymo、特斯拉和通用Cruise等已經(jīng)開展了大量的測試,相應(yīng)如Autopilot 自動(dòng)輔助駕駛功能已經(jīng)量產(chǎn)上映,并且逐步在加州鳳凰城等試驗(yàn)載人無人駕駛出租車功能。我國汽車廠商上汽、長安一汽等逐步推動(dòng)部分自動(dòng)駕駛功能量產(chǎn),如長安正式發(fā)布了中國首個(gè)量產(chǎn)L3級(jí)自動(dòng)駕駛系統(tǒng),并在重慶量產(chǎn)體驗(yàn);互聯(lián)網(wǎng)公司百度、滴滴等也在上海、長沙、廣州等示范區(qū)和先導(dǎo)區(qū)開展高等級(jí)自動(dòng)駕駛測試。

但是從美國加州的自動(dòng)駕駛脫離接管報(bào)告《Autonomous Vehicle Disengagement Reports》和我國的《北京市自動(dòng)駕駛車輛道路測試報(bào)告(2019年)》來看,還存在很多脫離接管的情況,一方面是車輛自身感知等能力仍存在的問題,如惡劣天氣影響、其他交通參與者的意外行為、違章變道超車、車輛切入、無保護(hù)左轉(zhuǎn)、交叉路口通行、違章侵占車道等;另一方面是與社會(huì)車輛的博弈、對(duì)復(fù)雜場景的理解等一些應(yīng)急情況處理的能力。

網(wǎng)聯(lián)無人駕駛旨在拓展和助力單車智能無人駕駛在環(huán)境感知、計(jì)算決策和控制執(zhí)行等方面的能力升級(jí)。在環(huán)境感知環(huán)節(jié)進(jìn)行協(xié)同,支持車輛獲得比單車智能感知更多的信息,例如解決非視距感知或容易受惡劣環(huán)境影響等情況;在計(jì)算決策環(huán)節(jié)進(jìn)行協(xié)同,增強(qiáng)車與車、車與路之間的系統(tǒng)性決策,例如解決車輛優(yōu)先級(jí)管理、交通路口優(yōu)化控制等情況;在控制執(zhí)行環(huán)節(jié)進(jìn)行協(xié)同,對(duì)車輛駕駛行為進(jìn)行干預(yù),例如解決車輛遠(yuǎn)程遙控脫困等情況。

(一) 環(huán)境感知的挑戰(zhàn)及協(xié)同需求

基于單車智能的無人駕駛解決方案,視覺傳感器、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)以及紅外夜視、超聲波等傳感器是系統(tǒng)的主要組成。然而,各類傳感器的可靠性,以及對(duì)突發(fā)事件的響應(yīng)能力上仍然存在不足,影響到無人駕駛系統(tǒng)的環(huán)境感知能力,例如容易受到遮擋、惡劣天氣等環(huán)境條件影響等。

網(wǎng)聯(lián)化通過車路協(xié)同、車車協(xié)同,能夠極大地拓展單車的感知范圍,并且不受遮擋限制,能夠讓單車提早發(fā)現(xiàn)未知狀況,從而應(yīng)對(duì)突然目標(biāo)駛?cè)氲饶壳霸跓o人駕駛測試和事故中難以應(yīng)對(duì)的狀況。

以十字交叉路口為例,車輛對(duì)外廣播自身身份、定位、運(yùn)行狀態(tài)、軌跡等基本安全消息,通過車輛與車輛之間的通信,交叉路口其他方向來車通過接收信息進(jìn)行行駛決策;紅綠燈等交通基礎(chǔ)設(shè)施聯(lián)網(wǎng),通過紅綠燈與車輛之間的通信,車輛就可以實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的知道紅綠燈等交通設(shè)施的信息。再如隧道、停車場等封閉場所的定位,配合路側(cè)通信設(shè)備、邊緣計(jì)算服務(wù)器等的支持,可以拓展隧道、停車場等內(nèi)外信息,避免進(jìn)出隧道和停車場瞬間出現(xiàn)的視覺感知差異情況。

(二) 計(jì)算決策的挑戰(zhàn)及網(wǎng)聯(lián)協(xié)同需求

計(jì)算決策主要實(shí)現(xiàn)的功能可以分為兩類,一是對(duì)環(huán)境感知數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)識(shí)別,深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是目前在感知中使用最多的方式,也是目前對(duì)無人駕駛系統(tǒng)算力消耗需求最大的任務(wù);二是針對(duì)感知的結(jié)果以及車輛的行駛?cè)蝿?wù),給出行駛路線、車輛動(dòng)作的決策規(guī)劃。

在硬件上,計(jì)算決策主要承載在基于CPU、GPU、DSP、AI芯片、MCU等多核異構(gòu)分布的計(jì)算處理平臺(tái)上。算力和功耗之間的矛盾是目前單車智能無人駕駛計(jì)算處理平臺(tái)遇到的重要瓶頸。同時(shí),由于交通行為更多是眾多參與者之間互相“博弈”,在路徑動(dòng)作的決策規(guī)劃環(huán)節(jié),單車智能無人駕駛難以給出最佳的解決方案。

網(wǎng)聯(lián)化有望分擔(dān)單車的算力消耗。一是網(wǎng)聯(lián)化作為“超級(jí)傳感器”能夠直接給出感知的目標(biāo)結(jié)果,省去了復(fù)雜的對(duì)傳感器信號(hào)的計(jì)算分析過程,如紅綠燈的判斷,從而大大減輕了單車的算力需求;二是能夠借助云計(jì)算、邊緣計(jì)算等能力,有望將路側(cè)的算力引入,例如在路側(cè)安裝視覺、激光等傳感器,將路側(cè)感知結(jié)果進(jìn)行下發(fā),從而降低單車系統(tǒng)的計(jì)算功耗。

在駕駛策略方面,網(wǎng)聯(lián)化能夠直接給出關(guān)鍵結(jié)果狀態(tài)信息,例如周邊車輛的下一步動(dòng)作意圖、當(dāng)前路況下最佳的行駛路線等,減少了復(fù)雜的計(jì)算處理過程,并且能夠準(zhǔn)確地了解周圍交通參與者的意圖。此外,在特定場景下,網(wǎng)聯(lián)化能夠集中采集其范圍內(nèi)的交通參與主體,根據(jù)所有主體的目的和狀態(tài),給出全局最優(yōu)的解決方案,無需再通過“試探”和“博弈”給出決策規(guī)劃。

(三) 控制執(zhí)行的挑戰(zhàn)及網(wǎng)聯(lián)協(xié)同需求

單車無人駕駛的控制執(zhí)行主要根據(jù)計(jì)算決策給出的動(dòng)作命令,通過車輛的動(dòng)力學(xué)模型和人機(jī)交互界面,給到電機(jī)、油門、剎車等執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及車載屏幕、方向盤、音響等人機(jī)交互設(shè)備。在控制執(zhí)行方面,考慮無人駕駛系統(tǒng)和人類駕駛之間的協(xié)同處理以及車輛控制的可靠性、安全性,控制系統(tǒng)的冗余備份、高實(shí)時(shí)響應(yīng)是主要的技術(shù)需求。

網(wǎng)聯(lián)化在控制執(zhí)行方面能夠提供遠(yuǎn)程遙控駕駛、協(xié)同駕駛的應(yīng)用模式。例如遠(yuǎn)程遙控駕駛,在5G網(wǎng)絡(luò)的支持下,可以實(shí)時(shí)獲取車輛的行駛狀態(tài)和周邊交通環(huán)境信息,通過發(fā)送指令控制遠(yuǎn)在幾十、甚至幾百公里之外的車輛,完成啟動(dòng)、加減速、轉(zhuǎn)向等真實(shí)駕駛操作,可以應(yīng)用于危險(xiǎn)品以及礦區(qū)運(yùn)輸,也可以滿足無人駕駛失效情況下人工遠(yuǎn)程介入的需求。

美國卡特彼勒的綜合性管理監(jiān)控系統(tǒng)(MINESTAR)、日本小松的綜合性礦山車隊(duì)管理系統(tǒng)(AHS)等已實(shí)現(xiàn)無人采礦方案的商業(yè)部署。再如車輛編隊(duì)行駛,利用5G通信的低時(shí)延、高可靠能力,同方向行駛的一隊(duì)車輛通過相互間的直接通信而實(shí)現(xiàn)互聯(lián),車隊(duì)尾部的車輛可以在最短時(shí)間內(nèi)接收到頭車的駕駛策略,進(jìn)行同步加速、剎車等操作。此外,網(wǎng)聯(lián)化能夠?qū)④囕v的控制和執(zhí)行進(jìn)行分離,在應(yīng)用創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)孵化上能夠有所幫助。

網(wǎng)聯(lián)技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展綜述

車聯(lián)網(wǎng)通過將“人-車-路-云”交通參與要素有機(jī)地聯(lián)系在一起,不僅可以支撐車輛獲得比單車感知更多的信息,促進(jìn)自動(dòng)駕駛技術(shù)成熟和應(yīng)用;另一方面還有利于構(gòu)建智慧交通體系,促進(jìn)汽車和交通服務(wù)的新模式新業(yè)態(tài)發(fā)展,也能夠加快5G、人工智能等新一代信息通信技術(shù)在汽車、交通等垂直行業(yè)的應(yīng)用。

(一) 全球積極推動(dòng)車聯(lián)網(wǎng)融合標(biāo)準(zhǔn)化工作

在底層通信技術(shù)方面,國際標(biāo)準(zhǔn)組織3GPP定義了基于LTE移動(dòng)通信技術(shù)演進(jìn)形成的LTE-V2X、5G及5G V2X標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù),采用了蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信和直連通信兩種方式。蜂窩網(wǎng)絡(luò)通信,是指車輛利用現(xiàn)有的4G/5G 蜂窩網(wǎng)絡(luò)與云服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行信息交互。直連通信(以下簡稱直通),包含了車與車和車與路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施兩個(gè)部分,是車輛、路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施利用廣播方式在近距離范圍內(nèi)進(jìn)行信息交互。

在數(shù)據(jù)和信息交互互聯(lián)互通方面,美國汽車工程師協(xié)會(huì)SAE牽頭制定了適用于短距離通信的消息字典標(biāo)準(zhǔn)(SAE J2735)、以及消息發(fā)送的系統(tǒng)技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)(SAE J2945);與之對(duì)應(yīng),歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)ETSI定義了協(xié)同感知消息(CAM)和分布式環(huán)境感知消息(DENM)。

我國中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)牽頭基本完成LTE-V2X總體架構(gòu)、空中接口、網(wǎng)絡(luò)層、消息層、通信安全等基礎(chǔ)支撐和互聯(lián)互通相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和測試規(guī)范的制定,包括《基于LTE的車聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù) 空中接口技術(shù)要求》《基于LTE的車聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù) 網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)要求》《基于LTE的車聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù) 消息層技術(shù)要求》《基于LTE的車聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù) 安全證書管理系統(tǒng)技術(shù)要求》等。

全國汽車標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)、全國智能運(yùn)輸系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)和全國道路交通管理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)則立項(xiàng)制定了包括《基于LTE-V2X直連通信的車載信息交互系統(tǒng)技術(shù)要求》、《公路工程適應(yīng)自動(dòng)駕駛附屬設(shè)施總體技術(shù)規(guī)范》和《道路交通信號(hào)控制機(jī)信息發(fā)布接口規(guī)范》等在內(nèi)的LTE-V2X相關(guān)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn),加快LTE-V2X技術(shù)在汽車駕駛服務(wù)、交通基礎(chǔ)設(shè)施以及交通管理方面的實(shí)際應(yīng)用。

與此同時(shí),為了加強(qiáng)跨行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同,在國家制造強(qiáng)國建設(shè)領(lǐng)導(dǎo)小組車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展專委會(huì)指導(dǎo)下,工業(yè)和信息化部、公安部、交通運(yùn)輸部、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)聯(lián)合組織制定了《國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》(以下簡稱“建設(shè)指南”),目前已發(fā)布總體要求、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、信息通信、電子產(chǎn)品與服務(wù)、車輛智能管理若干部分,智能交通分冊(cè)完成征求意見。聚焦C-V2X領(lǐng)域,汽車、智能交通、通信及交通管理領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)簽訂了《關(guān)于加強(qiáng)C-V2X標(biāo)準(zhǔn)合作的框架協(xié)議》,促進(jìn)C-V2X技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在汽車、交通、公安等跨行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用推廣。

(二) 車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈主體日益豐富

依托國內(nèi)良好的產(chǎn)業(yè)環(huán)境,基于LTE-V2X的芯片模組、車載終端設(shè)備(OBU)、路側(cè)通信設(shè)備(RSU)等均具備了實(shí)際商用能力,配套的端到端產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)建立。大唐、華為、中國移動(dòng)等企業(yè)相繼推出了5G 蜂窩通信與LTE-V2X直通的雙模設(shè)備。5G V2X直通的產(chǎn)業(yè)化尚需一定時(shí)日,還需要經(jīng)過產(chǎn)品開發(fā)和規(guī)模測試等階段,行業(yè)普遍預(yù)測5G V2X直通芯片需要至少到2023年后才能支撐實(shí)際商用。

車載終端設(shè)備已被車企廣泛關(guān)注并采用,通用別克、福特、上汽、廣汽等國內(nèi)外汽車廠商相繼發(fā)布了5G蜂窩與C-V2X的量產(chǎn)商用計(jì)劃。路側(cè)終端設(shè)備得到了交通行業(yè)企業(yè)、電信運(yùn)營商以及互聯(lián)網(wǎng)公司的積極支持,千方、萬集、金溢等交通行業(yè)企業(yè)開發(fā)了基于LTE-V2X的路側(cè)通信設(shè)備,以及感知通信一體化路側(cè)設(shè)備;中國移動(dòng)、中國電信、阿里巴巴、滴滴等企業(yè)相繼布局了基于車路協(xié)同的智能路側(cè)系統(tǒng),并結(jié)合自動(dòng)駕駛測試在封閉測試場、開放道路等進(jìn)行部署安裝。

IMT-2020(5G)推進(jìn)組C-V2X工作組等行業(yè)組織積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同研發(fā)和規(guī)模化測試驗(yàn)證。2020年C-V2X“新四跨”暨大規(guī)模先導(dǎo)應(yīng)用示范活動(dòng),吸引了40余家國內(nèi)外整車企業(yè)、40余家終端企業(yè)、10余家芯片模組企業(yè)、20余家信息安全企業(yè)、5家圖商及5家定位服務(wù)提供商等共同參與,拉通了產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的研發(fā)與測試,充分驗(yàn)證了我國C-V2X標(biāo)準(zhǔn)全協(xié)議的有效性,也驗(yàn)證了C-V2X功能、性能能夠滿足規(guī)模化商用部署需求。

(三) 應(yīng)用示范,促進(jìn)網(wǎng)聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用部署

工業(yè)和信息化部、公安部、交通運(yùn)輸部等協(xié)同推動(dòng)跨部門合作與部省合作,支持車聯(lián)網(wǎng)(智能網(wǎng)聯(lián))示范區(qū)、先導(dǎo)區(qū)建設(shè)。2019年至今,工信部相繼批復(fù)支持創(chuàng)建江蘇(無錫)、天津(西青)和湖南(長沙)國家車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū),支持在重點(diǎn)高速公路、城市道路規(guī)模部署蜂窩車聯(lián)網(wǎng)C-V2X網(wǎng)絡(luò),結(jié)合5G和智慧城市建設(shè),完成重點(diǎn)區(qū)域交通設(shè)施車聯(lián)網(wǎng)功能改造和核心系統(tǒng)能力提升,帶動(dòng)全路網(wǎng)規(guī)模部署,支持自動(dòng)駕駛、智慧出行和智能交通管理等多類別應(yīng)用場景。

2020年9月,北京亦莊發(fā)布全球首個(gè)網(wǎng)聯(lián)云控式高級(jí)別自動(dòng)駕駛示范區(qū),以支持L4級(jí)以上高級(jí)別自動(dòng)駕駛車輛的規(guī)模化運(yùn)行。計(jì)劃到2022年,將完成“智慧的路、聰明的車、實(shí)時(shí)的云、可靠的網(wǎng)和精確的圖”五大體系建設(shè),打通網(wǎng)聯(lián)云控式自動(dòng)駕駛的技術(shù)和管理關(guān)鍵環(huán)節(jié),形成城市級(jí)工程試驗(yàn)平臺(tái),最終實(shí)現(xiàn)高速公路無人物流、L4級(jí)自動(dòng)駕駛出租車、智能網(wǎng)聯(lián)公交車、自主代客泊車等高級(jí)別應(yīng)用場景。

產(chǎn)業(yè)各方加強(qiáng)協(xié)同,從封閉到開放、從無人到載人、從城市到高速,測試示范不斷推進(jìn)。截至2020年9月,我國已有26個(gè)省市陸續(xù)發(fā)布了智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試實(shí)施細(xì)則并指定了智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試路段,各省市共計(jì)發(fā)放了約455張智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試牌照,覆蓋整車制造企業(yè)、ICT企業(yè)、初創(chuàng)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等。

結(jié)合長沙“雙一百”車聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),百度自動(dòng)駕駛出租車隊(duì)(RoboTaxi)自2019年9月在長沙試運(yùn)營,已累計(jì)實(shí)現(xiàn)了上萬次的安全載客出行。2020年1月,延崇高速公路率先開展了高速公路場景80公里時(shí)速L4級(jí)自動(dòng)駕駛和基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)車路協(xié)同測試,以及自動(dòng)駕駛隊(duì)列跟馳演示。

在城市、高速公路等環(huán)境,LTE-V2X路側(cè)單元(RSU)等加快部署。主要部署城市包括無錫、長沙、重慶等分別百余個(gè);以及天津、廣州、福州、廈門、蘇州、鹽城、柳州等其他20余城市也有不同程度的部署。綜合來看,城市環(huán)境下的車聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正處于重點(diǎn)地區(qū)從測試示范走向先導(dǎo)性應(yīng)用、全國各地普遍部署的關(guān)鍵時(shí)期,已呈現(xiàn)出規(guī)模化發(fā)展的趨勢(shì)。高速公路積極推進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)、智能交通系統(tǒng)等相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè),構(gòu)建車路協(xié)同服務(wù)與管理體系,主要包括打通京滬沿線的“1號(hào)高速公路”工程、北京和河北的延崇高速、江蘇的新一代國家交通控制網(wǎng)(常州)試點(diǎn)工程、山東的智能網(wǎng)聯(lián)高速公路測試基地項(xiàng)目等。相關(guān)車路協(xié)同高速公路示范項(xiàng)目部分建設(shè)或規(guī)劃采用車聯(lián)網(wǎng)LTE-V2X路側(cè)單元。

網(wǎng)聯(lián)支持實(shí)現(xiàn)無人駕駛的挑戰(zhàn)

“網(wǎng)聯(lián)”是加強(qiáng)路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)車端賦能的“管道”,也是推動(dòng)“聰明的車”與“智慧的路”深度融合的支撐性技術(shù)。基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展成熟度,網(wǎng)聯(lián)深度支撐無人駕駛?cè)匀幻媾R著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、商業(yè)運(yùn)營模式和技術(shù)融合創(chuàng)新等方面的挑戰(zhàn)。

(一) 網(wǎng)聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)挑戰(zhàn)

實(shí)現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)無人駕駛,需要路側(cè)感知設(shè)備、通信單元和計(jì)算平臺(tái)等基礎(chǔ)設(shè)施的配套支持,但是目前適用于無人駕駛的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃尚未明晰,數(shù)據(jù)互通壁壘掣肘產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育。

一是網(wǎng)聯(lián)無人駕駛相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的參與主體多元化,直接導(dǎo)致建設(shè)呈現(xiàn)碎片化狀態(tài),模式尚不清晰。當(dāng)前政府獨(dú)資/合資企業(yè)、高速公路業(yè)主、電信運(yùn)營商等參與主體在建設(shè)方面各具優(yōu)劣勢(shì),但均面臨模式不清晰的問題。

二是基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資規(guī)模大、規(guī)劃路徑尚未明確。網(wǎng)聯(lián)無人駕駛依賴路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋率和車載終端滲透率跨越式提升,但路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施涉及種類多、行業(yè)分布廣、投資規(guī)模大,存在投資回報(bào)不確定、安全責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)等問題。當(dāng)前部分城市或高速路段進(jìn)行智能網(wǎng)聯(lián)化改造,也存在缺乏統(tǒng)一的工程建設(shè)方案以及對(duì)交通整體的布局考慮。同時(shí),車載終端滲透率、路側(cè)設(shè)施建設(shè)密度較低,無法支撐全時(shí)空、全要素的道路交通信息感知,難以支撐各類自動(dòng)駕駛應(yīng)用的落地。

三是產(chǎn)業(yè)生態(tài)難建立,需打破數(shù)據(jù)互聯(lián)互通壁壘。各類基礎(chǔ)設(shè)施隸屬于不同建設(shè)主體,所采集數(shù)據(jù)分屬于不同企業(yè)、不同主管部門,勢(shì)必存在信息孤島現(xiàn)象。實(shí)現(xiàn)設(shè)備互聯(lián)、平臺(tái)數(shù)據(jù)互通,一方面需要跨行業(yè)、跨部門統(tǒng)籌協(xié)同,打破行業(yè)平臺(tái)管理壁壘;另一方面,亟待完善設(shè)備通信接口、系統(tǒng)平臺(tái)接口、消息一致性等方面的標(biāo)準(zhǔn)化體系。

(二) 技術(shù)融合創(chuàng)新的挑戰(zhàn)

網(wǎng)聯(lián)深度協(xié)同的技術(shù)體系仍需完善,車輛如何信任路側(cè)采集、發(fā)布的信息進(jìn)行無人駕駛決策,且需要路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施建立起相應(yīng)的功能安全等級(jí)、預(yù)期功能安全等概念。

一是路側(cè)消息采信機(jī)制難以建立。當(dāng)前,整車廠、零部件廠商及互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)普遍認(rèn)為路側(cè)信源只能與車載傳感器同等對(duì)待,即無人駕駛車輛無法對(duì)外部信息直接采信,路側(cè)傳感器僅僅作為冗余信源。未來或可通過在路側(cè)消息中附加可靠性等級(jí)來保證消息的可信度。

二是傳輸信道可靠性難以保證。網(wǎng)聯(lián)無人駕駛需要5G網(wǎng)絡(luò)提供大帶寬、超高可靠低時(shí)延、廣連接的通信環(huán)境,但無線信道質(zhì)量往往受遮擋、散射、多徑衰落等因素的影響較大,導(dǎo)致時(shí)延、丟包率等掣肘路側(cè)消息傳輸可靠性的指標(biāo)難以保證。

三是車與車、車與路的身份認(rèn)證問題,是依托網(wǎng)聯(lián)技術(shù)實(shí)現(xiàn)無人駕駛的必要條件,目前行業(yè)采用基于公鑰基礎(chǔ)設(shè)施(PKI)的數(shù)字身份認(rèn)證機(jī)制,為車載通信設(shè)備、路側(cè)通信設(shè)備發(fā)放合法的數(shù)字證書,實(shí)現(xiàn)通信過程的身份認(rèn)證。需要不同行業(yè)主管部門、不同地區(qū)可能建立協(xié)同統(tǒng)一的數(shù)字身份認(rèn)證機(jī)制,維護(hù)協(xié)同互認(rèn)的數(shù)字證書信任關(guān)系。

四是與車端相符的路側(cè)功能安全界定尚不明確。傳統(tǒng)汽車企業(yè)對(duì)將網(wǎng)聯(lián)化技術(shù)深度融入整車研發(fā)迭代的意愿尚存疑慮,關(guān)鍵在于路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施缺乏與車端相匹配的功能安全及預(yù)期功能安全體系,難以建立面向智能網(wǎng)聯(lián)汽車的事故責(zé)任認(rèn)定機(jī)制。基于車端功能安全及SOTIF的安全評(píng)價(jià)方法,積極探索路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施的功能等級(jí)要求及安全界定標(biāo)準(zhǔn),或?qū)⑼苿?dòng)車路協(xié)同深度融合。

(三) 商業(yè)化運(yùn)營的挑戰(zhàn)

網(wǎng)聯(lián)無人駕駛的商業(yè)化運(yùn)營模式仍處于設(shè)計(jì)探索階段,配套政策法規(guī)亟待完善。一是缺乏面向公眾服務(wù)的“殺手級(jí)”應(yīng)用,大多數(shù)城市已經(jīng)推行的RoboTaxi服務(wù)仍然需要按照設(shè)定好了的站點(diǎn)進(jìn)行上下車,且需要安全員干預(yù)啟停過程,且相對(duì)路徑較簡單,離實(shí)現(xiàn)真正的“無人”駕駛還有很長一段路。

二是配套政策法規(guī)尚需完善,掣肘示范應(yīng)用向商業(yè)運(yùn)營轉(zhuǎn)化。網(wǎng)聯(lián)無人駕駛依賴高精度地圖和定位的支撐,二者均會(huì)受到測繪相關(guān)法規(guī)的管理和約束,仍需進(jìn)一步明確在地圖加密偏轉(zhuǎn)、眾包測繪、原始GPS采集等環(huán)節(jié)的要求。此外,對(duì)于實(shí)現(xiàn)RoboTaxi等商業(yè)化運(yùn)營,也還在于營運(yùn)車輛界定等相關(guān)法律法規(guī)方面的限制,以及對(duì)于事故責(zé)任認(rèn)定等方面的考慮。

王志勤: 車聯(lián)網(wǎng)支持實(shí)現(xiàn)無人駕駛的思考的圖2

網(wǎng)聯(lián)支持無人駕駛?cè)诤习l(fā)展的建議

我國應(yīng)抓住難得的歷史發(fā)展機(jī)遇,堅(jiān)定推動(dòng)網(wǎng)聯(lián)無人駕駛發(fā)展路徑,政府、行業(yè)、企業(yè)多方協(xié)同,積極構(gòu)建產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境,推進(jìn)無人駕駛技術(shù)和產(chǎn)業(yè)成熟,帶動(dòng)和影響形成全球廣泛認(rèn)同。

(一) 網(wǎng)聯(lián)支持無人駕駛的政策舉措

各級(jí)政府高度重視,紛紛頂層規(guī)劃和指導(dǎo)意見。2020年2月,國家發(fā)改委等十一部委聯(lián)合發(fā)布《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》,圍繞智能汽車發(fā)展明確提出構(gòu)建先進(jìn)完備的智能汽車基礎(chǔ)設(shè)施體系。2020年3月,工業(yè)和信息化部印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)5G加快發(fā)展的通知》,提出促進(jìn)“5G+車聯(lián)網(wǎng)”協(xié)同發(fā)展。2020年8月,交通運(yùn)輸部印發(fā)《關(guān)于推動(dòng)交通運(yùn)輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施的指導(dǎo)意見》,提出打造融合高效的智慧交通基礎(chǔ)設(shè)施,重點(diǎn)提到了助力5G等信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。2020年10月,國務(wù)院辦公廳正式印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》,明確將推動(dòng)新能源汽車與能源、交通、信息通信全面深度融合。此外,相關(guān)部門針對(duì)地圖測繪、智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試等相繼制定相應(yīng)規(guī)范,包括《測繪資質(zhì)管理辦法(征求意見稿)》《智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試與示范應(yīng)用管理規(guī)范》(征求意見稿)》等。

(二) 網(wǎng)聯(lián)支持無人駕駛的建議

積極構(gòu)建產(chǎn)業(yè)和應(yīng)用發(fā)展環(huán)境,協(xié)同推進(jìn)網(wǎng)聯(lián)無人駕駛成熟。

一是希望相關(guān)政府部門共同頂層規(guī)劃。明確網(wǎng)聯(lián)協(xié)同的無人駕駛路徑選擇、發(fā)展路線圖和時(shí)間計(jì)劃安排,以促進(jìn)汽車、信息通信、交通、電子等跨行業(yè)領(lǐng)域之間的協(xié)同。

二是把握好共性關(guān)鍵技術(shù)的協(xié)同攻關(guān)。針對(duì)單一行業(yè)難以解決的共性關(guān)鍵技術(shù),如服務(wù)于無人駕駛的“人-車-路-云”通信網(wǎng)絡(luò)體系和無線通信技術(shù),要充分注重開放接口、信息交互協(xié)議和數(shù)據(jù)規(guī)范等的設(shè)計(jì)。

三是全面部署通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,打造網(wǎng)聯(lián)無人駕駛的基礎(chǔ)支撐環(huán)境。協(xié)同建設(shè)基于LTE-V2X、5G等無線通信技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施,提升其在主要高速公路和城市主要道路的覆蓋水平。完善路側(cè)通信設(shè)備或基站的數(shù)據(jù)接入規(guī)范,提高其與道路基礎(chǔ)設(shè)施、智能管控設(shè)施的融合接入能力。

四是加強(qiáng)法律法規(guī)和機(jī)制體制建設(shè)。提前謀劃,抓緊研究解決制約自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)發(fā)展的法律法規(guī)問題,構(gòu)建符合我國國情的自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策法規(guī)體系,推動(dòng)適時(shí)制修訂制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策規(guī)定。

在網(wǎng)聯(lián)無人駕駛部署實(shí)施過程中,要把握住分階段、分步驟、分場景等推進(jìn)原則。

一是分階段推動(dòng)智能道路基礎(chǔ)設(shè)施的新建和升級(jí)。從局部試點(diǎn)到全區(qū)域覆蓋,優(yōu)先選擇有條件的重點(diǎn)城市、高速路段進(jìn)行道路基礎(chǔ)設(shè)施改造,再逐步拓展到區(qū)域級(jí)、城市級(jí)范圍。從基礎(chǔ)信息互聯(lián)到感知、計(jì)算拓展能力延伸,優(yōu)先推動(dòng)紅綠燈等已有道路交通標(biāo)志標(biāo)牌等的聯(lián)網(wǎng),再逐步推進(jìn)邊緣計(jì)算平臺(tái)、雷達(dá)、視覺攝像頭等感知、計(jì)算路側(cè)設(shè)施部署。

二是分步驟推進(jìn)網(wǎng)聯(lián)無人駕駛的測試驗(yàn)證與應(yīng)用示范。鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)鏈各方參與,面向網(wǎng)聯(lián)無人駕駛應(yīng)用,建設(shè)模擬仿真、封閉式、半開放等的示范區(qū)和測試基地,深化合作、數(shù)據(jù)共享、測試互認(rèn),加快推動(dòng)示范應(yīng)用。逐步推動(dòng)從區(qū)域到全域、從子功能到全功能的大數(shù)據(jù)及云平臺(tái)建設(shè),促進(jìn)各類平臺(tái)互通、信息互聯(lián)與數(shù)據(jù)共享,加速基于網(wǎng)聯(lián)無人駕駛的應(yīng)用服務(wù)體系構(gòu)建。

三是分場景開展網(wǎng)聯(lián)無人駕駛的應(yīng)用示范,先試先行探索建設(shè)和運(yùn)營模式成熟。推動(dòng)無人駕駛出租車和自動(dòng)巴士等應(yīng)用在特色小鎮(zhèn)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)和智慧城市示范性推廣和規(guī)模化應(yīng)用,全面提升居民生活和出行體驗(yàn)。在有明確運(yùn)營主導(dǎo)權(quán)的特定場景,如煤礦、港口、碼頭等,探索全域無人駕駛技術(shù)的集成應(yīng)用。在具有條件的高速公路開展車輛編隊(duì)行駛等應(yīng)用試點(diǎn),服務(wù)于干線物流。

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