智能車路協(xié)同技術(shù)展望

車路協(xié)同是基于無(wú)線通信、傳感探測(cè)等技術(shù)進(jìn)行車路信息獲取，并通過車車、車路信息交互和共享，實(shí)現(xiàn)車輛和基礎(chǔ)設(shè)施之間智能協(xié)同與配合，達(dá)到優(yōu)化利用系統(tǒng)資源、提高道路交通安全、緩解交通擁堵的目標(biāo)。車路協(xié)同的技術(shù)內(nèi)涵有三點(diǎn)，一是強(qiáng)調(diào)人-車-路系統(tǒng)協(xié)同，二是強(qiáng)調(diào)區(qū)域大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控，三是強(qiáng)調(diào)利用多模式交通網(wǎng)絡(luò)與信息交互。

一、回顧思考

道路交通是由“人-車-路”組成的復(fù)雜系統(tǒng)，從三個(gè)層面上來(lái)看，道路交通是由人車耦合、車車耦合、車路耦合構(gòu)成的。針對(duì)單車，目前人工智能面向的是人機(jī)協(xié)同，汽車開發(fā)者的視角是人機(jī)共駕；針對(duì)多車之間，更加關(guān)注的是車與車之間如何實(shí)現(xiàn)協(xié)同高效；針對(duì)整個(gè)路網(wǎng)系統(tǒng)來(lái)說，更重視的是車路之間如何實(shí)現(xiàn)深度耦合，提高效率。道路交通系統(tǒng)的發(fā)展離不開這三個(gè)邏輯。

北京航空航天大學(xué)副校長(zhǎng) 王云鵬

車路協(xié)同是基于無(wú)線通信、傳感探測(cè)等技術(shù)進(jìn)行車路信息獲取，并通過車車、車路信息交互和共享，實(shí)現(xiàn)車輛和基礎(chǔ)設(shè)施之間智能協(xié)同與配合，達(dá)到優(yōu)化利用系統(tǒng)資源、提高道路交通安全、緩解交通擁堵的目標(biāo)。車路協(xié)同的技術(shù)內(nèi)涵有三點(diǎn)，一是強(qiáng)調(diào)人-車-路系統(tǒng)協(xié)同，二是強(qiáng)調(diào)區(qū)域大規(guī)模聯(lián)網(wǎng)聯(lián)控，三是強(qiáng)調(diào)利用多模式交通網(wǎng)絡(luò)與信息交互。

從這個(gè)角度和邏輯來(lái)說，世界各國(guó)的專家學(xué)者都取得了共識(shí)，在車路協(xié)同的一些關(guān)鍵技術(shù)形成突破的基礎(chǔ)上，思索如何通過典型的場(chǎng)景帶動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車路協(xié)同的一些關(guān)鍵技術(shù)的測(cè)試和應(yīng)用。同時(shí)，各國(guó)也在積極探索通過測(cè)試應(yīng)用逐步形成相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，從而把技術(shù)固化，并進(jìn)一步推廣，我認(rèn)為這是一個(gè)必不可少的發(fā)展通道。發(fā)展的終極目標(biāo)誰(shuí)都可以想象，在完全自動(dòng)駕駛的環(huán)境下，車路之間自主的控制以及系統(tǒng)的群體智能控制可能就會(huì)變成現(xiàn)實(shí)，實(shí)現(xiàn)這一愿景相對(duì)來(lái)講可能會(huì)比較遙遠(yuǎn)，尤其在城市復(fù)雜多變的環(huán)境下。

二、發(fā)展動(dòng)態(tài)

目前，我國(guó)車路協(xié)同的研究方興未艾，發(fā)改委、工信部和科技部等部門分別從不同層面進(jìn)行推動(dòng)。發(fā)改委公布了《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》，從發(fā)展方向、目標(biāo)、路徑方面做了梳理和規(guī)劃，提出了如下五個(gè)體系。即，自主可控的智能汽車技術(shù)創(chuàng)新體系、跨界融合的智能汽車產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系、先進(jìn)完備的智能汽車路網(wǎng)設(shè)施體系、系統(tǒng)完善的智能汽車法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系和科學(xué)規(guī)范的智能汽車產(chǎn)品監(jiān)管體系。發(fā)改委推動(dòng)的5個(gè)體系主要是面向智能汽車的制造維度，但是其中也涉及到產(chǎn)業(yè)生態(tài)和路網(wǎng)設(shè)施。

工信部實(shí)際上在2年前推動(dòng)了5個(gè)國(guó)家級(jí)的示范區(qū)建設(shè)，即我們經(jīng)常提到的“東南西北中”，其中，“西”選的重慶，“北”選的長(zhǎng)春，還有北京的亦莊、武漢、杭州等，杭州在G20峰會(huì)期間提出進(jìn)行車聯(lián)網(wǎng)+5G的應(yīng)用平臺(tái)推進(jìn)。與“東南西北中”示范區(qū)的建設(shè)同時(shí)進(jìn)行的，有上海和無(wú)錫兩個(gè)示范區(qū)，最近又增加了成都的中德合作，都是圍繞著車聯(lián)網(wǎng)+5G開展，也就是工信部推動(dòng)的“基于寬帶移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的智能汽車和智慧交通應(yīng)用示范”，實(shí)際上是把汽車跟交通緊密結(jié)合起來(lái)推動(dòng)這個(gè)應(yīng)用。

目前，已經(jīng)有很多示范區(qū)建立了園區(qū)內(nèi)的測(cè)試環(huán)境，在城市開放道路環(huán)境下如何推進(jìn)，是下一步需要認(rèn)真思考的問題。另外，包括昨天在全體大會(huì)上也講到了，工信部開展了智能網(wǎng)聯(lián)汽車國(guó)家創(chuàng)新中心籌建，工信部每年會(huì)給予很大的支持，來(lái)推動(dòng)相關(guān)的工作。

交通運(yùn)輸部最近積極推動(dòng)智慧公路方面的工作，已經(jīng)將其列入“十三五”規(guī)劃和“兩部委”實(shí)施方案。最近，交通部一個(gè)月內(nèi)連續(xù)兩次召開專家座談會(huì)，都對(duì)在未來(lái)的自動(dòng)駕駛環(huán)境下以及網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下交通運(yùn)輸?shù)慕M織進(jìn)行大量的調(diào)研，這其中包括高速公路，也包括公共交通如何來(lái)組織。實(shí)際上也是通過這樣的形式來(lái)推動(dòng)整個(gè)自動(dòng)駕駛在運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用。

科技部召開的“新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃暨重大科技項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)”，確定了無(wú)人駕駛與智能交通成為專項(xiàng)核心內(nèi)容。針對(duì)人工智能，我理解有三個(gè)維度的特點(diǎn)：

一是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，未來(lái)在高度人工智能環(huán)境下，我們必然是依靠數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行挖掘規(guī)律、預(yù)測(cè)趨勢(shì)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)控制；

二是人機(jī)協(xié)同。

三是群集智能。

這些特征都特別適合交通里的場(chǎng)景和環(huán)境，在人工智能這個(gè)專項(xiàng)當(dāng)中主要是科技部高技術(shù)司信息處在主抓，但是在推進(jìn)當(dāng)中給了交通處兩個(gè)任務(wù)都是示范類的。

第一，做多種運(yùn)載工具的人工智能，推動(dòng)智能航空器、智能汽車、智能船舶還有智能軌道列車的生產(chǎn)制造，即如何推動(dòng)載運(yùn)工具本身的人工智能？

第二，選擇一個(gè)非常有代表性的工程載體，比如像港珠澳大橋這樣的重大工程應(yīng)用。12月7日要召開港珠澳大橋智慧運(yùn)營(yíng)專項(xiàng)座談會(huì)，論證港珠澳大橋的人工智能怎么開展，這個(gè)也是人工智能應(yīng)用的推動(dòng)。

目前，已經(jīng)成立了4個(gè)國(guó)家新一代人工智能開放創(chuàng)新平臺(tái)，分別是百度、阿里、騰訊、科大迅飛。開展新一代人工智能創(chuàng)新的IT的企業(yè)越來(lái)越多。比如百度現(xiàn)在自己在做的自動(dòng)駕駛平臺(tái)已經(jīng)躋身于國(guó)家平臺(tái)。未來(lái)，交通領(lǐng)域?qū)?huì)在多類典型交通應(yīng)用的背景下去推動(dòng)人工智能技術(shù)的發(fā)展。

另外，國(guó)家自然基金委在基礎(chǔ)研究層面推動(dòng)的比較早，主要包括視聽覺的認(rèn)知計(jì)算、中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)合基金和中國(guó)智能車未來(lái)挑戰(zhàn)賽（IVFC）。

最后，我想談一談我個(gè)人的一些判斷，也是通過大家不斷的交流有的一些新的思考。我記得習(xí)***在這次出訪中談到“兩個(gè)經(jīng)濟(jì)”，一個(gè)叫數(shù)字經(jīng)濟(jì)，一個(gè)叫共享經(jīng)濟(jì)，這兩個(gè)經(jīng)濟(jì)有可能是未來(lái)我們經(jīng)濟(jì)發(fā)展的兩個(gè)新引擎。共享經(jīng)濟(jì)對(duì)交通來(lái)說就是共享交通，過去公共交通實(shí)際上就是一種共享交通，現(xiàn)在大家熱議的共享汽車這個(gè)概念，也就是定制化，滿足不同層級(jí)需求的共享汽車。

包括現(xiàn)在很多專車平臺(tái)，其實(shí)都是共享汽車概念的衍生，對(duì)于個(gè)體出行來(lái)說未來(lái)的特點(diǎn)就是以共享為主，在共享經(jīng)濟(jì)的支撐下以共享為主的各種需求供給，這在未來(lái)可能會(huì)變成一種常態(tài)化。對(duì)于群體出行來(lái)說，現(xiàn)在包括北京等許多城市已經(jīng)開通了定制公交，這主要是面向群體出行服務(wù)的逐步探索。對(duì)于車輛運(yùn)行來(lái)說，從人駕到人機(jī)共駕，再到自動(dòng)駕駛，這是必然的發(fā)展。

三、未來(lái)展望

未來(lái)道路交通出行主要有如下的特點(diǎn)，即個(gè)體出行——共享，群體出行——定制，車輛運(yùn)行——自動(dòng)。利用這些出行特點(diǎn)，可以改善交通的主動(dòng)安全，提高出行效率，將來(lái)這種運(yùn)載工具的用途可能會(huì)拓展到我們的情景感知和日常生活的其他需求上去，不單純是交通需求，可能還有購(gòu)物、閱讀以及娛樂等等，甚至涌現(xiàn)一些更深層次的新的需求。

智能車路協(xié)同在三個(gè)維度上有新的變化。

首先從感知模式上就會(huì)完全改變，過去開車走路依靠人來(lái)觀察，今后可能主要是車輛自主的環(huán)境感知，行內(nèi)通常將車輛自主的環(huán)境感知叫“眼觀六路”，但是由于復(fù)雜的交通環(huán)境，車輛更需要協(xié)同感知，即“耳聽八方”。如果車不知曉道路的一些結(jié)構(gòu)化信息，不獲悉整個(gè)路網(wǎng)的交通流狀態(tài)信息，就沒有辦法做控制決策，只能顧及眼前。

第二，決策模式的變化，未來(lái)的車輛在運(yùn)行的過程中不是單一的在路上行駛，它需要有一個(gè)群體決策的過程，可能現(xiàn)在某些場(chǎng)景下個(gè)體的基于規(guī)則的決策，慢慢在成熟的環(huán)境下都需要拓展。

第三，管控的方式，將主要向系統(tǒng)控制和協(xié)同管控方向發(fā)展。

從實(shí)現(xiàn)路徑的角度來(lái)說，車路協(xié)同有兩大階段。我認(rèn)為中國(guó)極有可能先做smart way。道路首先要是“聰明的”，我們一旦在某些特定的區(qū)域有了smart way，就可以不管道路上面運(yùn)行的是什么等級(jí)的智能車輛均能夠進(jìn)行控制。所以車路協(xié)同會(huì)有兩個(gè)階段開始可能先做到路很“聰明”，但車是普通的，可以做一些編隊(duì)管理，可以做一些專用道管理，私家車也可以在專用道上做編隊(duì)管理。

自動(dòng)駕駛暫時(shí)沒有普及，車輛的智能化有一個(gè)迭代過程，在現(xiàn)階段可能就是我們的實(shí)現(xiàn)過程的初級(jí)階段，最終肯定是“smart way+聰明的車”，這是兩個(gè)不同的階段。但是這些階段對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施提出了全新的要求，我那天在交通運(yùn)輸部部長(zhǎng)座談會(huì)上談到過，基礎(chǔ)設(shè)施將來(lái)五網(wǎng)融合。

第一，道路網(wǎng)，道路網(wǎng)既是物理形態(tài)的，也得是數(shù)字化、結(jié)構(gòu)化的道路網(wǎng)，甚至車道級(jí)的信息也需要，與車輛交互用于微觀層面的控制。

第二，傳感網(wǎng)，傳感網(wǎng)肯定是“固定傳感+移動(dòng)傳感”相結(jié)合，而且慢慢會(huì)被移動(dòng)傳感取代。每個(gè)車如果都是一個(gè)移動(dòng)傳感器的話就變成群體協(xié)同的移動(dòng)感知了。

第三，控制網(wǎng)，交通運(yùn)輸部一直想推動(dòng)新一代交通技術(shù)。但是這種控制網(wǎng)，我認(rèn)為它是基于場(chǎng)景，也是基于需求的，暫時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)全路網(wǎng)完全是后臺(tái)計(jì)算好的優(yōu)化控制，未來(lái)可能實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，但現(xiàn)階段肯定需要控制網(wǎng)。

第四，能源網(wǎng)，車輛的電動(dòng)化已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，現(xiàn)在大家注意到太陽(yáng)能公路，注意到電動(dòng)汽車在路網(wǎng)上運(yùn)行，如何實(shí)現(xiàn)高效、便捷的能源利用和補(bǔ)充是設(shè)施的重要內(nèi)容，設(shè)施中也離不開能源網(wǎng)的概念。

第五，宏觀級(jí)的管理數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)上面需要考慮多模式通信和信息安全。它從基礎(chǔ)設(shè)施到接入層、支撐層、應(yīng)用層會(huì)逐步地發(fā)生變化，應(yīng)用層級(jí)上針對(duì)安全、效率、服務(wù)三類應(yīng)用很快會(huì)從應(yīng)用角度驅(qū)動(dòng)這些變化。如從公交角度來(lái)說，相信很快就會(huì)從專區(qū)、專線維度率先開展?；A(chǔ)平臺(tái)的支撐上需要大數(shù)據(jù)、人工智能和移動(dòng)互聯(lián)的技術(shù)來(lái)構(gòu)建車路協(xié)同的新環(huán)境，依靠道路設(shè)施通信網(wǎng)絡(luò)，包括智能車輛還有云控平臺(tái)來(lái)支撐我們的發(fā)展。

如圖1所示：

圖1 管理數(shù)據(jù)平臺(tái)

第一，通信網(wǎng)絡(luò)向多模式通信方向發(fā)展，未來(lái)可能主要是“公網(wǎng)+專網(wǎng)”之間的疊加，以滿足未來(lái)車路協(xié)同發(fā)展的需要。

第二，交通大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)云控平臺(tái)，未來(lái)的控制肯定是“本地控制+云控制”，在前期發(fā)展的初級(jí)階段以本地控制為主，云控制為輔，隨著自動(dòng)駕駛滲透率的不斷提高，可能逐步過渡到以云控制為主，本地控制為輔。這個(gè)過程需要慢慢過渡，包括應(yīng)用、服務(wù)、計(jì)算、云資源如何匯集等等，從底層資源一直到應(yīng)用層，可能會(huì)有很多工作需要我們?cè)诮煌ù髷?shù)據(jù)基礎(chǔ)云平臺(tái)上來(lái)完成。

第三，在云控的背景下整個(gè)交通系統(tǒng)如何開展管控和運(yùn)輸組織？主要是包括數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下交通系統(tǒng)的控制，包括典型場(chǎng)景的車車協(xié)同控制、典型場(chǎng)景的車路協(xié)同控制，還包括車路交互的多目標(biāo)通行控制。

第四，面向交通運(yùn)輸?shù)姆?wù)模式，真正實(shí)現(xiàn)交通即服務(wù)。未來(lái)會(huì)產(chǎn)生一些新的服務(wù)業(yè)態(tài)，“數(shù)據(jù)經(jīng)濟(jì)+共享經(jīng)濟(jì)”在這個(gè)催生下交通服務(wù)會(huì)有很多新的業(yè)態(tài)。多模式出行耦合下的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)和過去我們常規(guī)追求的可共享的服務(wù)模式，還有以需求響應(yīng)為導(dǎo)引的公共交通模式，如定制化公交等，這其中也包括有一些特定區(qū)域的無(wú)人公交，智能汽車環(huán)境行駛過程中的交通服務(wù)等等，交通服務(wù)的類型將會(huì)是多樣化的。

最后，我們討論下落地的基礎(chǔ)設(shè)施。過去物理形態(tài)的基礎(chǔ)設(shè)施，即修建道路、施劃車道等等，未來(lái)的基礎(chǔ)設(shè)施一定是數(shù)字化和結(jié)構(gòu)化，有三類基礎(chǔ)設(shè)施是必須的，傳感網(wǎng)是標(biāo)配，通信網(wǎng)也是標(biāo)配，相當(dāng)于基礎(chǔ)設(shè)施的兩個(gè)基本配置，再加上云平臺(tái)也是標(biāo)配。一個(gè)傳統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施加3個(gè)新標(biāo)配，這個(gè)才是我們未來(lái)的道路形式，才能適應(yīng)不同等級(jí)智能車輛在上面運(yùn)行，從而達(dá)到車路協(xié)同。

另外，大家都關(guān)心信息安全，信息安全若不能很好地解決，車輛也無(wú)法在上面6個(gè)技術(shù)的導(dǎo)引下可靠運(yùn)行。實(shí)際上我們國(guó)家在下一階段的布局中已經(jīng)有預(yù)先考慮，在即將公布的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的指南中對(duì)大規(guī)模的車輛協(xié)同服務(wù)、車輛運(yùn)行智能協(xié)同聯(lián)控以及車路協(xié)同示范級(jí)的應(yīng)用推動(dòng)和基礎(chǔ)研究均從不同層面考慮了這個(gè)問題。

技術(shù)推動(dòng)方面，首先是是重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“綜合交通運(yùn)輸與智能交通”的實(shí)施。第二項(xiàng)是冬奧會(huì)。冬奧會(huì)的交通怎么組織，交通部已有思考。比如延崇高速要修建一段專門為冬奧服務(wù)保障的高速公路。按照我們給交通部的建議，這條高速設(shè)置自動(dòng)駕駛專用車道，以專用車道的形式先跟社會(huì)車輛實(shí)現(xiàn)時(shí)空上的分離，避免不同類型車輛多車混聯(lián)。專用車道在自動(dòng)駕駛車輛不使用的時(shí)候開放給其他社會(huì)車輛，使用的時(shí)候就專門給自動(dòng)駕駛車輛專用。

第三項(xiàng)技術(shù)推動(dòng)是雄安新區(qū)，新區(qū)建設(shè)受到全國(guó)人民的矚目，這是一個(gè)全新的城市，也是一個(gè)數(shù)字化智慧新城，在這個(gè)數(shù)字化城市基礎(chǔ)上，怎么做我們的交通是每一個(gè)“交通人”需要關(guān)注的。第四項(xiàng)是港珠澳大橋，在新一代人工智能的背景下，如何開展港珠澳大橋的全生命的周期的綠色運(yùn)營(yíng)和管理，如何通過人工智能和大數(shù)據(jù)等技術(shù)手段，來(lái)提升管控水平，也是我們的關(guān)注重點(diǎn)。

北京航空航天大學(xué)也一直在跟進(jìn)“車聯(lián)網(wǎng)+5G”平臺(tái)的測(cè)試，包括在長(zhǎng)春、亦莊等，目前正在建設(shè)一個(gè)開發(fā)區(qū)的集成和測(cè)試環(huán)境，在這個(gè)環(huán)境中把感知、通信、集成、應(yīng)用、多個(gè)路口、多個(gè)路段這樣一個(gè)開放和半開放的區(qū)域范圍形成系統(tǒng)性的研發(fā)和測(cè)試平臺(tái)。

“交通強(qiáng)國(guó)”是什么？我認(rèn)為智能交通里的“交通強(qiáng)國(guó)”，最核心還得是車路協(xié)同這樣一個(gè)體系化的推動(dòng)，面向應(yīng)用、面向大范圍的協(xié)同管理上去推進(jìn)，那里是我們的方向。