2017年，國務(wù)院印發(fā)《“十三五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃》，明確提出示范推廣車路協(xié)同技術(shù)，應(yīng)用智能車載設(shè)備，建設(shè)智能路側(cè)設(shè)施。2018年，工信部發(fā)布《車聯(lián)網(wǎng)（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃》，提出力爭到2020年，車聯(lián)網(wǎng)用戶滲透率達(dá)到30%以上的目標(biāo)。從政策層面看，國家高度重視自動駕駛和車路協(xié)同發(fā)展，并確定了按照車路協(xié)同的技術(shù)路徑積極推動自動駕駛的發(fā)展。

無論是智能駕駛車輛技術(shù)發(fā)展還是智慧高速建設(shè)，僅從一個方面入手，無法保證智能駕駛的絕對安全。智慧高速該如何建設(shè)，希迪智駕（長沙智能駕駛研究院、CIDI）已提出一個建設(shè)框架——智慧高速應(yīng)具備道路感知體系、全路段高精度定位與高精度地圖、全路段路側(cè)V2X通信體系、云端監(jiān)控與計算平臺體系。

在此背景下，經(jīng)過技術(shù)的升級迭代，希迪智駕發(fā)布了“V2X+智慧高速”解決方案。此前，希迪智駕針對城市交通安全及交通通行效率問題已發(fā)布“V2X+交叉路口”解決方案。“V2X+智慧高速”解決方案只是希迪智駕針對智慧高速建設(shè)三步戰(zhàn)略中的第一步——車路協(xié)同式智慧高速，其余分別為半自動化式智慧高速以及全自動化式超級高速。

 車路協(xié)同式高速

路側(cè)端進(jìn)行全路段交通態(tài)勢感知，并將感知結(jié)果通過V2X通信傳遞給自動駕駛車輛進(jìn)行決策，為自主決策自動駕駛車輛的感知系統(tǒng)提供路側(cè)數(shù)據(jù)支撐，為自動駕駛保駕護(hù)航。

半自動化式高速

自動駕駛車輛自主決策控制為主，路側(cè)端感知決策控制為輔，以達(dá)到主動安全目的。自動駕駛車輛根據(jù)自身感知結(jié)果以及路側(cè)傳遞的高精度局部動態(tài)地圖與控制指令(結(jié)合云端協(xié)同調(diào)度結(jié)果)，進(jìn)行最終融合決策。

 全自動化式高速（超級高速）

自動駕駛車輛自主決策控制為輔，路側(cè)端感知決策控制為主，使低成本自動駕駛車輛成為可能，最終達(dá)到在低成本硬件下實現(xiàn)高可靠性主動安全的目的。

本次發(fā)布的“V2X+智慧高速”解決方案--車路協(xié)同式高速，不僅提供高速智慧監(jiān)管技術(shù)支撐，還多方面滿足行駛車輛的智能出行需求。

針對自動駕駛車輛，提供超視距路況感知功能，有效彌補單車智能的感知盲點；針對網(wǎng)聯(lián)車輛，提供基于V2X的高級輔助駕駛功能，能夠有效保障主動安全，提升交通效率；針對普通社會車輛，用戶只需安裝方案提供的APP就可以體驗部分高級輔助駕駛功能，有效減少交通事故發(fā)生。

方案組成與功能介紹

圖1  “V2X+智慧高速”解決方案示意圖

如圖1所示，整個方案主要由智能網(wǎng)聯(lián)道路管理系統(tǒng)（CRSS）、智慧高速云控平臺、車載終端設(shè)備組成。根據(jù)不同應(yīng)用場景方案提供了四層計算架構(gòu)：車端計算、路側(cè)邊緣計算、中心云計算、移動端計算。

方案中的CRSS主要由智能網(wǎng)聯(lián)路側(cè)單元、邊緣計算單元、路側(cè)傳感器組成，系統(tǒng)集成了感知、高精度定位、V2X通信等功能。智慧高速云控平臺主要包含智能網(wǎng)聯(lián)道路數(shù)據(jù)管理、V2X場景云計算與決策、自動駕駛監(jiān)測與管理等功能。車載終端主要由車載單元（OBU）與智能手機移動終端組成，車載終端主要集成了V2X通信、V2X 算法決策、APP終端顯示、自動駕駛控制等功能。

圖2  智能網(wǎng)聯(lián)道路管理系統(tǒng)CRSS（測試）

方案功能特色

1、超視距感知能力，提高自動駕駛安全性

在高速場景中因車速較快，車輛所需的安全距離較遠(yuǎn)，而車載端傳感器極限感知能力只有100到200米，在某些車輛或場景中，無法滿足其安全性。此時，沿線部署的CRSS便可通過其超視距感知能力，有效地增強自動駕駛安全性。超視距感知能力包括以下三個方面：

超視距障礙物檢測

視距范圍以外的道路上存在障礙物時，CRSS能夠在駕駛員視距范圍之外提前感知到結(jié)果并廣播給接近該位置的車輛，提醒其提前決策。

圖3  超視距障礙物檢測（測試）

超視距可行駛區(qū)域檢測

為應(yīng)對道路施工、路面坑洼、交通事故等特殊事件的發(fā)生，道路的可行駛區(qū)域也將實時發(fā)生變化。此時，若依照車內(nèi)保存的歷史地圖進(jìn)行自駕行駛，容易發(fā)生交通事故。CRSS提前感知這個區(qū)域并廣播給接近的自動駕駛車輛，提醒其提前變道。

圖4  超視距可行駛區(qū)域檢測（測試）

超視距視頻感知

CRSS將采集的路側(cè)視頻數(shù)據(jù)通過V2I傳給自動駕駛車輛的感知層進(jìn)行決策分析，從而將自動駕駛車輛感知能力拓展到1km左右，極大地提升了高速自動駕駛的安全性。

圖5  超視距視頻感知（測試）

2、給傳統(tǒng)車輛賦能網(wǎng)聯(lián)化，實現(xiàn)高級輔助駕駛

合作式智能交通(Cooperative ITS)是智能交通發(fā)展方向，希迪智駕“V2X+智慧高速”解決方案支持前裝或后裝的網(wǎng)聯(lián)化車輛。一種網(wǎng)聯(lián)化車輛是通過加裝OBU使車輛具V2X通信能力，通過獲取CRSS所發(fā)出的感知結(jié)果信息，可以獲得更完善的道路交通信息，完成高級輔助駕駛(ADAS)功能。另一種網(wǎng)聯(lián)化車輛為使用希迪智駕車路協(xié)同APP具備V2N通信能力的車輛，結(jié)合本方案的云計算與移動計算，可實現(xiàn)部分ADAS功能。

CRSS智能道路管理系統(tǒng)能夠?qū)崟r感知車輛、道路、行人、交通事故等信息，并廣播給周邊車輛，方案已經(jīng)實現(xiàn)的高級輔助駕駛場景包括前向碰撞預(yù)警、路口碰撞預(yù)警、緊急制動預(yù)警等主動安全類、地外，還實現(xiàn)了車道匯合提醒、前方車道變窄、彎道限速提醒、前方交通擁堵提醒、高速出口信息提醒等交通效率類場景。

圖6  智能道路管理系統(tǒng)功能高級輔助駕駛場景（部分）

3、降低自動駕駛車輛成本，加快自動駕駛場景落地

自動駕駛車輛通常采用攝像頭、夜視相機、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等傳感器來感知周邊環(huán)境信息，鑒于傳感器、車載計算平臺的價格以及可靠性等因素，使得現(xiàn)階段自動駕駛車輛的成本較高。

在本次發(fā)布的希迪智駕車路協(xié)同高速方案中，路側(cè)CRSS向車輛實時提供道路態(tài)勢，可降低對于車載傳感器以及車載計算平臺的需求，降低自動駕駛的實現(xiàn)成本，將車的部分智能轉(zhuǎn)移到路側(cè)來完成。該解決方案將路側(cè)傳感器、交通控制中心、靜態(tài)地圖等數(shù)據(jù)經(jīng)過復(fù)雜的檢測算法與預(yù)處理流程，再經(jīng)過提煉和融合后生成局部動態(tài)地圖（LDM），局部動態(tài)地圖為自動駕駛的融合決策提供了數(shù)據(jù)支撐。此外系統(tǒng)提供了一種多級決策的架構(gòu)，從最基礎(chǔ)的車端決策到路側(cè)單元的決策（邊緣決策），最后實現(xiàn)基于低延時網(wǎng)絡(luò)（如5G）云端決策。

圖7  多級決策樹示意圖

4、路側(cè)高精度定位體系

全路段動態(tài)高精度定位體系是面向智能出行需求最基礎(chǔ)的支撐體系。為了給車輛提供精準(zhǔn)定位（GPS差分）及車道級定位，本此希迪智駕發(fā)布的方案提供了路側(cè)高精度定位輔助基站和攝像頭輔助定位兩種方式。CRSS中的路側(cè)單元內(nèi)置 RTK定位系統(tǒng)，可以作為高精度定位基站，通過V2I通信方式對高速上的車輛提供差分定位服務(wù)，即輸出RTCM信息包。此外，利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)，通過路側(cè)攝像頭與毫米波雷達(dá)實現(xiàn)多車道線與道路邊界的檢測，從而進(jìn)行車道級定位。

圖8  內(nèi)置RTK定位系統(tǒng)的RSU

5、智慧高速云控平臺

智慧高速云控平臺的服務(wù)對象是智能汽車及其用戶、管理及服務(wù)機構(gòu)。它為這些服務(wù)對象提供車輛運行、基礎(chǔ)設(shè)施、交通環(huán)境、交通管理等動態(tài)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。它具有數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)運維、大數(shù)據(jù)分析、云計算、信息安全等基礎(chǔ)服務(wù)機制，是支持智能網(wǎng)聯(lián)汽車實際應(yīng)用需求的基礎(chǔ)支撐平臺。

本方案通過此云控平臺，打造未來智慧路網(wǎng)管理與服務(wù)平臺。它是路網(wǎng)上智能車輛和智能終端接入交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的安全門戶。通過對交通數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，形成分析預(yù)測模型，從而運用于交通調(diào)度引導(dǎo)、線路規(guī)劃、車輛管控等方面，推動道路基礎(chǔ)設(shè)施要素資源全面數(shù)字化、“人車客貨”互聯(lián)互通。用數(shù)據(jù)管理和決策為車輛的運行提供全方位的支持。

圖9  智能網(wǎng)聯(lián)數(shù)據(jù)管理平臺

智能網(wǎng)聯(lián)數(shù)據(jù)管理平臺

智能網(wǎng)聯(lián)數(shù)據(jù)管理平臺是智慧高速云控平臺的核心系統(tǒng)，是智慧高速上數(shù)據(jù)采集、處理、融合的樞紐，包括：自動駕駛汽車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車、智能網(wǎng)聯(lián)設(shè)施、智能路側(cè)感知等最新交通感知系統(tǒng)的數(shù)據(jù)匯聚于智能網(wǎng)聯(lián)場景決策計算與控制平臺中。主要內(nèi)容包括：智能網(wǎng)聯(lián)設(shè)施管理、自動駕駛汽車測試數(shù)據(jù)、智能網(wǎng)聯(lián)安全事件、智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試數(shù)據(jù)、智能全息感知數(shù)據(jù)等子系統(tǒng)。

自動駕駛監(jiān)測與管理平臺

針對特殊事件，自動駕駛車輛受資源限制、安全員因突發(fā)狀況無法接管車輛等情況，需要一種有效的安全冗余機制。在這種情況下，為了對車輛狀況進(jìn)行實時監(jiān)控，希迪智駕開發(fā)了針對于駕駛倉和車體前方情況的多路監(jiān)控視頻傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)打通5G網(wǎng)絡(luò)，能夠低延時地將1080P視頻數(shù)據(jù)顯示于監(jiān)控中心，且該系統(tǒng)具備實時查看、遠(yuǎn)程監(jiān)控，視頻存儲回看和動態(tài)網(wǎng)絡(luò)帶寬自適應(yīng)等功能。

此外，有效地利用5G大帶寬低延遲網(wǎng)絡(luò)，在云端形成遠(yuǎn)程駕駛能力，設(shè)立遠(yuǎn)程駕駛云中心，收集來自車輛及路側(cè)傳感裝置的數(shù)據(jù)，并通過遠(yuǎn)程控制可以實現(xiàn)車輛自動駕駛；利用自動駕駛區(qū)域化、道路局部化、個性化的特點，將車輛采集數(shù)據(jù)通過高帶寬傳輸?shù)皆贫耍⒗迷破脚_的計算能力實現(xiàn)決策，不但解決了車輛本身功耗、體積限制帶來的計算需求問題，而且將結(jié)果通過高可靠低延時網(wǎng)絡(luò)傳回車載端，可以實現(xiàn)車輛的實時干預(yù)控制，確保行駛安全。

智能網(wǎng)聯(lián)云計算平臺

圖10  智能網(wǎng)聯(lián)云計算平臺

智能網(wǎng)聯(lián)云計算平臺提供豐富的應(yīng)用服務(wù)，且可以根據(jù)應(yīng)用程序的服務(wù)質(zhì)量(QoS - Quality of Service)需求動態(tài)調(diào)整云端資源。為了應(yīng)對智慧高速大數(shù)據(jù)的特點，系統(tǒng)采用了存儲即服務(wù)（STaas），合作即服務(wù)（Caas）、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（laas）等數(shù)據(jù)處理方式。

STaas存儲即服務(wù)

目的在于實現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲云化，提供智慧高速數(shù)據(jù)利用率、安全性。

 Caas合作即服務(wù)

車輛網(wǎng)絡(luò)提供各種各樣的新服務(wù)，如駕駛員安全、交通信息、交通警報、天氣或交通事件上報、停車和廣告。

Iaas基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)

可以獲取與交通狀況相關(guān)的車輛信息，還可以獲取道路上發(fā)生的事件，比如事故。

智能網(wǎng)聯(lián)云計算平臺借助智能網(wǎng)聯(lián)道路數(shù)據(jù)管理平臺實時強大的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)融合能力，將自動駕駛汽車、智能網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)聯(lián)汽車、社會車輛連接起來，再通過人工智能算法研發(fā)車路協(xié)同模型，成功將車輛運動的決策與控制和交通的調(diào)控系統(tǒng)協(xié)同起來。從而使得車輛與交通管控能夠基于共同的優(yōu)化目標(biāo)，真正解決交通出行中存在的各類問題。