路基自動駕駛的內(nèi)涵與技術(shù)路線

近日，第六屆國際智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)年會（CICV2019）在北京亦莊的亦創(chuàng)國際會展中心舉辦。會議期間，中國交建智能交通研發(fā)中心副主任朱弘戈博士針對路基自動駕駛的內(nèi)涵與技術(shù)路線進行了分享。

01引言

近年來自動駕駛技術(shù)迅猛發(fā)展。目前，高級別自動駕駛解決方案基本采用“感知-決策-執(zhí)行”鏈條。眾多知名企業(yè)對于感知的解決方案不盡相同，但無論類似特斯拉的視頻方案還是像Waymo的激光雷達方案，這些單車感知方案均存在感知距離有限、遮擋性盲區(qū)等問題。換言之，人工駕駛存在的問題單車自動駕駛解決方案依然存在，單車智能技術(shù)路線存在的問題逐漸暴露，主要存在的問題有：

1. 無法全面重現(xiàn)行駛環(huán)境，特別是盲區(qū)問題；

2. 復(fù)雜場景下算法準(zhǔn)確率低，與人的判斷差距很大；

3. 單車制造成本居高不下，難于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；

4. 道路資源利用率低；

5. 特定場景缺乏組織調(diào)度，難于實現(xiàn)自協(xié)調(diào)。

因此，自動駕駛技術(shù)的發(fā)展逐漸從單車智能走向車路協(xié)同。交通運輸部高度重視自動駕駛和車路協(xié)同等前瞻性技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，提出“以智慧交通建設(shè)為載體，按照車路協(xié)同發(fā)展的技術(shù)路徑，積極推進自動駕駛的發(fā)展”。針對自動駕駛、車路協(xié)同、新一代交通控制網(wǎng)等方面，部署開展了大量的研究和開發(fā)工作。力求形成技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)示范、標(biāo)準(zhǔn)支撐、良性發(fā)展格局。

02內(nèi)涵

路基自動駕駛是指基于道路的車路協(xié)同式自動駕駛。根據(jù)道路和車輛的智能化水平劃分為不同的發(fā)展階段，實現(xiàn)車輛的自動駕駛技術(shù)與道路智能化技術(shù)協(xié)同發(fā)展，最終形成新一代交通控制與運行系統(tǒng)，實現(xiàn)交通運輸轉(zhuǎn)型升級。

路基自動駕駛是以道路智能化技術(shù)（Intelligent Road Technology） 、車輛自動駕駛技術(shù)（Autonomous Driving Technology） 、路運一體技術(shù)(integrated control and operation technology of road and transportation) 為核心，以運行保障體系(Operation guarantee system) 為基礎(chǔ)，實現(xiàn)不同業(yè)務(wù)場景下的自動駕駛。

03框架

路基自動駕駛的體系如圖所示，多維混合交通流和柔性專用車道管理是路基自動駕駛的理論基礎(chǔ)。MEC（多邊接入邊緣計算）、5G/LTE-V（車路通信技術(shù)）、 Middleware（多類型中間件）構(gòu)成了其關(guān)鍵技術(shù)的通用技術(shù)骨架。道路全息感知技術(shù)、多維融合信息發(fā)布技術(shù)和路運耦合管控技術(shù)組成了應(yīng)用技術(shù)框架。人車在環(huán)車路協(xié)同測試是必要的測試驗證手段。綜上，形成完整的路基自動駕駛的技術(shù)框架。

道路全息感知與智能發(fā)布

路側(cè)感知和車側(cè)感知相互融合可以形成綜合交通環(huán)境感知體系，能夠解決單車自動駕駛的視覺盲區(qū)問題，同時使自動駕駛車輛擁有了超視覺感知功能。

路側(cè)感知即道路全息感知重點工作在于兩個方面：一是采用更加多樣化的感知手段，二是實現(xiàn)多源時空數(shù)據(jù)的融合；進而形成道路全息感知體系。

新技術(shù)的應(yīng)用帶來感知手段的升級，例如雷達視頻融合感知、多光譜超視覺感知、激光雷達等。隨著感知手段的增多，對于多源時空數(shù)據(jù)的融合就更加關(guān)鍵。數(shù)據(jù)融合分為：數(shù)據(jù)層融合、特征層融合和決策層融合。道路多源時空數(shù)據(jù)應(yīng)該是特征層融合。

在路基自動駕駛技術(shù)體系中，路側(cè)的多維融合信息發(fā)布技術(shù)是不可或缺的關(guān)鍵技術(shù)之一。多維，是信息發(fā)布的機制和對象兩個維度相互疊加，如圖所示。

在以無人駕駛為發(fā)展目標(biāo)的技術(shù)演進過程中，信息應(yīng)該是經(jīng)過梳理，逐漸分化為駕駛?cè)私邮艿男畔⒑蛙囕v控制系統(tǒng)接受的信息，另一方面，從信息的推送機制上，應(yīng)該分為區(qū)域廣播信息和精準(zhǔn)推送的個性化服務(wù)。

不同的信息在多維融合信息發(fā)布體系中就有不同的實現(xiàn)途徑，例如：受天氣影響的路面的性能，將會被區(qū)域廣播至附近行駛的車輛的控制系統(tǒng)；特定車前方障礙物信息被精準(zhǔn)推送至車輛的控制系統(tǒng)；行駛路徑周邊服務(wù)信息會被精準(zhǔn)地推送給駕駛?cè)恕?/p>

路運耦合管控技術(shù)

路運耦合管控技術(shù)旨在通過先進的技術(shù)手段將道路和營運車輛進行綜合管控。中國交建智能交通研發(fā)中心在充分調(diào)研國內(nèi)外技術(shù)發(fā)展路徑的基礎(chǔ)上結(jié)合中國交建在智能交通領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線，認(rèn)為路運一體的發(fā)展進程分為三個發(fā)展階段。這三個階段分別是：“傳統(tǒng)業(yè)務(wù)組合”階段、“路運管控服務(wù)的深度耦合”階段、“路運一體化協(xié)同優(yōu)化”階段。

這三個階段分別是車和路的弱耦合、中等耦合、強耦合階段。在不同的階段需要技術(shù)攻關(guān)的方向不盡相同。

“路運管控服務(wù)的深度耦合”階段處于車路通信逐漸建立，車路協(xié)同技術(shù)路徑摸索中前進的階段。應(yīng)該重點探索不同車輛在不同道路場景下的車路協(xié)同需求。“路運一體化協(xié)同優(yōu)化”階段，則是已經(jīng)實現(xiàn)了車路協(xié)同技術(shù)的基礎(chǔ)應(yīng)用，網(wǎng)聯(lián)車具有一定密度，自動駕駛蓬勃發(fā)展。此時，可以探討通過車路互動實現(xiàn)交通控制，實現(xiàn)車側(cè)路側(cè)的協(xié)同決策。研發(fā)中心提出了幾個重點攻關(guān)方向，例如：通過網(wǎng)聯(lián)車實現(xiàn)整個道路交通狀態(tài)的感知；利用網(wǎng)聯(lián)車的速度引導(dǎo)，實現(xiàn)運輸通道重點路段的交通流控制，使其更加平穩(wěn)高效；開展路基自動駕駛的落地應(yīng)用。

人車在環(huán)車路協(xié)同測試

路基自動駕駛技術(shù)的實際應(yīng)用落地，離不開最重要的環(huán)節(jié)——測試。目前的自動駕駛算法需要大量的數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練，絕大部分廠家在路測的同時結(jié)合仿真測試以尋求最短時間內(nèi)得到最優(yōu)結(jié)果。全國各地紛紛建設(shè)智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試基地，很多城市也都出臺了相應(yīng)的開放道路測試條例。但是封閉的測試場地沒有真實的道路環(huán)境，開放的測試區(qū)域又往往都是交通量小、交通場景簡單的區(qū)域。測試多維混合流條件下的車輛的系統(tǒng)穩(wěn)定性和行駛安全性是十分困難的。

人車在環(huán)車路協(xié)同測試系統(tǒng)，利用真實數(shù)據(jù)在虛擬環(huán)境中建立對應(yīng)的仿真測試環(huán)境，進行測試和評價。通過實際地圖數(shù)據(jù)搭建仿真環(huán)境中的測試路網(wǎng)，根據(jù)實測的交通檢測器數(shù)據(jù)在仿真環(huán)境中還原真實交通狀態(tài)，將控制算法寫入虛擬控制中心內(nèi)，通過通信模塊實時獲取測試車輛數(shù)據(jù)，即可實現(xiàn)控制算法的測試。

04應(yīng)用

多維混合交通流將長期存在

交通技術(shù)一定要首先明確交通的組成，要深入剖析該技術(shù)的應(yīng)用背景，才能夠判斷理論技術(shù)與實際應(yīng)用的匹配程度。隨著技術(shù)的發(fā)展，汽車將由人工駕駛&非網(wǎng)聯(lián)階段轉(zhuǎn)變?yōu)闊o人駕駛&網(wǎng)聯(lián)階段。但是技術(shù)演進逐漸分化為不同路線，部分車輛向網(wǎng)聯(lián)化遷移，另一部分向無人駕駛遷移。因此，多維混合交通流將長期存在。

在混合交通中，由于不同車輛的動力特性，行駛速度，安全需求等特點不同，造成了極其復(fù)雜的交通環(huán)境。多維混合交通流的運行特性與單一車流存在較大的差異。

專用車道管理是多維混合交通流階段的必由之路

專用車道管理能夠從時間、空間的不同維度進行路權(quán)劃分，保證部分車輛的優(yōu)先通行權(quán)，目前典型應(yīng)用常見于公交車專用道、HOV專用車道、有軌電車專用道、擁堵區(qū)車道劃分等領(lǐng)域。但是在車路協(xié)同的技術(shù)背景下，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，專用車道的管理由時間空間靜態(tài)劃分轉(zhuǎn)變成為柔性動態(tài)劃分成為可能。

柔性車道管理技術(shù)是一種動態(tài)的專用道管理技術(shù)。這種技術(shù)摒棄了傳統(tǒng)環(huán)境下的剛性的管理，而是基于車路協(xié)同的環(huán)境充分挖掘道路的利用空間，用柔性的管理平衡系統(tǒng)最優(yōu)和用戶最優(yōu)兩種選擇。

柔性動態(tài)的管理手段有清空距離劃分、時段劃分、應(yīng)急狀態(tài)劃分。采用柔性專用道管理技術(shù)可以

1.提高專用道時空資源利用率

2.實現(xiàn)特殊車輛快速通行

3.保障特殊車輛行程時間穩(wěn)定性

05結(jié)語

隨著路基自動駕駛技術(shù)的逐漸推廣，應(yīng)急管理、交通事件管理、惡劣天氣、施工占道等領(lǐng)域都會產(chǎn)生變革。運行保障措施得到進一步升級。例如，利用道路全息感知技術(shù)，第一時間感知交通事件，判斷類型和嚴(yán)重程度，協(xié)同規(guī)劃決策，讓救援車輛以最快速度到達現(xiàn)場，實現(xiàn)快速精準(zhǔn)救援。

基于運行保障體系，面向應(yīng)用業(yè)務(wù)場景，應(yīng)用路基自動駕駛技術(shù)，一定可以實現(xiàn)交通運輸行業(yè)的全面升級，提升運輸效率、降低運輸成本、保障運營安全。中國交建智能交通研發(fā)中心將繼續(xù)深入研究和攻關(guān)各項關(guān)鍵技術(shù)，積極與行業(yè)內(nèi)伙伴誠摯合作，共同推進新一代智能交通運輸系統(tǒng)的發(fā)展。