任務六 車路協(xié)同與自動駕駛

2023智能交通概論目錄任務六車路協(xié)同與自動駕駛自動駕駛的發(fā)展現(xiàn)狀車路協(xié)同的應用場景車路協(xié)同與自動駕駛關鍵技術認知車路協(xié)同技術與自動駕駛應用案例32145一、認知車路協(xié)同技術與自動駕駛車路協(xié)同定義：

車路協(xié)同是采用先進的無線通信和新一代互聯(lián)網(wǎng)等技術、傳感探測等技術獲取車輛和環(huán)境信息，通過車車、車路通信進行信息交互和共享，實現(xiàn)車輛和基礎設施之間智能協(xié)同與配合，達到優(yōu)化利用系統(tǒng)資源、保證交通安全、提高通行效率、緩解交通擁堵和環(huán)保等目標。

智能車路協(xié)同主要由智能車載系統(tǒng)、智能路側系統(tǒng)和通信平臺三部分組成：智能車載系統(tǒng)負責對車輛自身狀態(tài)、周圍行車環(huán)境的感知、控制和發(fā)布；智能路側系統(tǒng)負責對交通流信息的監(jiān)測和對道路路面狀況、道路幾何狀況、道路異常信息的感知、處理和發(fā)布；通信平臺則負責整個系統(tǒng)的通信，實現(xiàn)路側設備和車載單元、車載單元之間的交互。自動駕駛定義：

自動駕駛汽車又稱無人駕駛汽車、電腦駕駛汽車、輪式移動機器人，是一種通過電腦系統(tǒng)實現(xiàn)無人駕駛的智能網(wǎng)聯(lián)汽車。自動駕駛一般采用環(huán)境信息感知識別、人工智能、車聯(lián)網(wǎng)、監(jiān)控裝置和全球定位系統(tǒng)協(xié)同合作，讓電腦可以在沒有人的主動操作下做到車路協(xié)同，自動安全地操作機動車輛。美國汽車工程師協(xié)會（SAE）對自動駕駛六個等級的解讀我國汽車智能化分級分級名稱車輛橫向和縱向運動控制目標和時間探測與響應動態(tài)駕駛任務接管設計運行條件0級應計輔助駕駛員駕駛員及系統(tǒng)駕駛員有限制1級部分駕駛輔助駕駛員和系統(tǒng)駕駛員及系統(tǒng)駕駛員有限制2級組合及時輔助系統(tǒng)駕駛員及系統(tǒng)駕駛員有限制3級有條件自動駕駛系統(tǒng)系統(tǒng)動態(tài)駕駛任務接管用戶（接管后成為駕駛員）有限制4級高度自動駕駛系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)有限制5級完全自動駕駛系統(tǒng)系統(tǒng)系統(tǒng)無限制發(fā)展歷程：單車智能自動駕駛車輛（AD）方向：

車輛利用多傳感器融合技術進行感知，通過雷達系統(tǒng)（激光雷達、毫米波雷達和超聲波雷達）和視覺系統(tǒng)（攝像頭）對周圍環(huán)境進行數(shù)據(jù)采集；在決策層面，通過車載計算平臺及合適的算法對數(shù)據(jù)進行處理，并做出最優(yōu)決策，最后執(zhí)行模塊將決策的信號轉換為車輛的行為。車路協(xié)同自動駕駛車輛（VICAD）方向：

車路協(xié)同自動駕駛（VehicleInfrastructureCooperatedAutonomousDriving，VICAD）是采用先進的無線通信和新一代互聯(lián)網(wǎng)等技術，全方位實施車與車、車與路、車與人之間動態(tài)實時信息交互，并在全時空動態(tài)交通信息采集與融合的基礎上開展車輛主動安全控制和道路協(xié)同管理，充分實現(xiàn)人車路的有效協(xié)同，保證交通安全，提高通行效率，從而形成安全、高效和環(huán)保的道路交通系統(tǒng)。

未來發(fā)展趨勢：二、車路協(xié)同與自動駕駛關鍵技術1、智能道路道路智能等級等級名稱道路+云的能力與VICAD發(fā)展階段對應情況可配套實現(xiàn)L4閉環(huán)的車輛要求道路附屬設施地圖協(xié)同感知定位能力網(wǎng)絡通信能力協(xié)調(diào)決策控制能力功能安全與SOTIF體系C0無無無無無無無無無C1較低智能化基礎交通安全設施基礎交通管理設施導航SD地圖無3G、4G蜂窩通信DSRC直連通信無無L5限定環(huán)境下的L4C2初級智能化C1所有設施直連通信設施導航SD地圖（車道級）無4G蜂窩通信DSRC、LTEPC5直連通信無階段1：信息交互協(xié)同C3部分智能化C2所有設施感知設施（單一傳感器）輔助定位設施、計算設施等機非人環(huán)境感知識別米級定位4G、5G蜂窩通信DSRC、LTEPC5直連通信全鏈路500ms端到端較低時延無可選階段2.1：初級協(xié)同感知C4高度智能化C3所有設施高精度融合感知定位設施高精度輔助定位設施MEC\區(qū)域級云控平臺HD地圖（靜態(tài)+動態(tài)）全量交通要素實時感知多特征精準識別分米級定位5G、Uu蜂窩通信LTE-V2X、NR-V2X直連通信全鏈路200ms端到端較低時延有（限定場景）必須滿足階段2.2：高級協(xié)同感知階段3.1：有條件協(xié)同決策控制L2+L3L4L5C5完全智能化C4所有設施連續(xù)部署跨域協(xié)同MEC、云控平臺全時空全量感知厘米級定位支持5G、NR-V2X、6G等全鏈路100ms端到端較低時延所有環(huán)境階段3.2：完全協(xié)同決策控制二、車路協(xié)同與自動駕駛關鍵技術2、智能車輛協(xié)同感知技術（傳感器高精度標定技術；環(huán)境感知技術；融合與預測技術）；高精度地圖與高精度定位技術（高精度地圖；路側輔助定位技術）；協(xié)同決策與協(xié)同控制技術（意圖預測、博弈仲裁、引導調(diào)度等協(xié)同決策；車輛、設施、人類等協(xié)同控制引導）；高可靠低時延網(wǎng)絡通信技術（直連無線通信技術；蜂窩移動通信技術；交通系統(tǒng)集成優(yōu)化與有線網(wǎng)絡傳輸技術等）；云計算技術（邊緣計算MEC技術；多級云控平臺技術；大數(shù)據(jù)和人工智能平臺技術）；功能安全與預期功能安全；物聯(lián)網(wǎng)IoT技術；網(wǎng)絡安全技術等3、車路協(xié)同自動駕駛技術優(yōu)勢環(huán)境感知方面

車路協(xié)同自動駕駛通過車路協(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，能夠應對目標突然駛入等目前在自動駕駛測試和事故中難以應對的狀況。此外，單車智能自動駕駛在目標預測、駕駛意圖“博弈”等方面存在困難。車路協(xié)同能夠直給出關鍵結果狀態(tài)信息，例如信號燈狀態(tài)、周邊車輛的下一步動作意圖、當前路況下最佳的行駛路線等，減少了復雜的基于傳感信息的計算處理過程，并且能夠準確地了解周圍交通參與者的意圖。②計算決策方面

車路協(xié)同系統(tǒng)可以借組云控平臺給出全局最優(yōu)的駕駛策略，彌補單車算力消耗過大的缺陷。在算力方面，一是車路協(xié)同作為“超級傳感器”能夠直接給出感知的目標結果，省去了復雜的對傳感器信號的計算分析過程，如紅綠燈的判斷，從而大大減輕了單車的算力需求；二是能夠借助云計算、邊緣計算等能力，有望將路側的算力引入，例如在路側安裝視覺傳感器、激光雷達等傳感器，將路側感知結果進行下發(fā)等。在駕駛策略方面，在特定場景下，車路協(xié)同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。③控制執(zhí)行方面

車路協(xié)同在控制執(zhí)行方面能夠提供遠程遙控駕駛、協(xié)同駕駛的應用模式。例如在某些危險或不適合人類進入的場合，需要通過5G遠程遙控駕駛來操作遠端的車輛進行作業(yè)，目前在無人礦山等場合下已得到應用。在車輛編隊行駛等方面，借助頭車和后排車輛的控制執(zhí)行信息交互，后排車輛能夠按照頭車的統(tǒng)一命令進行駕駛，減輕后排車輛的感知計算任務負載。三、車路協(xié)同的應用場景中國汽車工程學會發(fā)布的《合作式智能運輸系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)應用層及應用數(shù)據(jù)交互標準》中提出了車路協(xié)同的十七個應用場景序號類別主要通信方式應用名稱1安全V2V前向碰撞預警2V2V/V2I交叉路口碰撞預警3V2V/V2I左轉輔助4V2V盲區(qū)預警/變道預警5V2V逆向超車預警6V2V-Event緊急制動預警7V2V-Event異常車輛提醒8V2V-Event車輛失控預警9V21道路危險狀況提示10V2I限速預警11V2I闖紅燈預警12V2P/V2I弱勢交通參與者碰撞預警13效率V2I綠波車速引導14V2I車內(nèi)標牌15V2I前方擁堵提醒16V2V緊急車輛提醒17信息服務V2I汽車近場支付三、車路協(xié)同的應用場景智慧停車：利用車路協(xié)同在智慧停車場形成區(qū)域車位協(xié)同調(diào)控機制，提升停車自動化水平，提升停車位利用率，控制人工和時間成本，包括車位狀態(tài)監(jiān)控、車位引導與反向尋車、全自動泊車、遠程遙控駕駛協(xié)助入位、自動識別、自動收費等具體應用。三、車路協(xié)同的應用場景行人闖入預警/對向車輛預警

路側系統(tǒng)對道路全量交通參與者（包括但不限于車輛、行人、騎行者等目標物）的位置、速度、軌跡等信息進行感知識別，通過V2X發(fā)送給周圍車輛，收到此信息的其他車輛可提前感知到不在自身視野范圍內(nèi)的交通參與者，輔助車輛及早做出正確的駕駛決策。三、車路協(xié)同的應用場景事故預警

通過路側感知系統(tǒng)，對環(huán)境狀況和事故進行實時感知識別，即使是在前車所遮擋的盲區(qū)里，只要有對象出現(xiàn)就可及時通過V2X將事故信息發(fā)送給車輛，從而可以控制車輛避讓障礙物。三、車路協(xié)同的應用場景公交優(yōu)先公交車在經(jīng)過有信號控制的交叉口時，車輛與路側系統(tǒng)之間自動發(fā)生信息交互，通過發(fā)送優(yōu)先通行請求使信號燈主動調(diào)整，路側系統(tǒng)識別請求車輛為需要優(yōu)先通行的車輛，授權優(yōu)先通行權，對路口信號燈進行相位觸發(fā)“信號優(yōu)先”干預，信號優(yōu)先策略主要采用紅燈早斷和綠燈延長的的方式，保證主車快速、便利的通行。當車載系統(tǒng)識別到公交車通過交叉口時，將自動發(fā)送優(yōu)先通行結束信息至路側系統(tǒng)，路口信號控制方案則恢復為正常狀態(tài)。四、自動駕駛的發(fā)展現(xiàn)狀1、京冀智能汽車與智慧交通產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新示范區(qū)

3、浙江5G車聯(lián)網(wǎng)應用示范區(qū)4、湖南湘江新區(qū)智能系統(tǒng)測試區(qū)五、應用案例湖南省智慧高速項目

該項目為湖南湘江新區(qū)“雙一百”項目（100公里智慧高速和100公里城市智慧開放道路）的高速路段部分，路段覆蓋長益復線、繞城高速西南段、繞城高速西北段，全程約93公里。智慧高速打造了共計98個智能網(wǎng)聯(lián)汽車相關場景，主要滿足智慧交通管理、智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試及網(wǎng)聯(lián)輔助駕駛等功能。智慧高速分為標準段、測試段和示范段。

五、應用案例

標準段全線93公里滿足網(wǎng)聯(lián)輔助駕駛和高速公路運營監(jiān)管需求。其中，長益復線標準段匝道每個節(jié)點部署智能路側系統(tǒng)，包括一套視覺感知設備、一套V2X通訊設備、一套邊緣計算單元。

測試段從觀音巖至烏山互通滿足自動駕駛車輛測試、網(wǎng)聯(lián)輔助駕駛、高速公路運營監(jiān)管需求。測試段在觀音巖互通到烏山隧道高密度覆蓋智能路側系統(tǒng)，每150米部署一處邊緣感知，每450米部署一套邊緣計算單元。示范段從梅溪湖隧道南出口到學士路收費站共計3.5公里，滿足網(wǎng)聯(lián)輔助駕駛、高級別高速公路監(jiān)管需求。五、應用案例2020年，該項目中的G5517長常北