劉志,華國棟,吳峰
(1.蘇交科集團股份有限公司,江蘇 南京 210017;2.南京櫟樹交通互聯(lián)科技有限公司,江蘇 南京 211100;3.常州工學院,江蘇 常州 213032)
自動駕駛即是在不需要人工干預的條件下,通過計算機控制實現(xiàn)對機動車輛自主安全操作的技術。世界各國高度重視自動駕駛技術的發(fā)展,將之作為評價國際競爭力的一項重要指標。2015 年,美國交通運輸部發(fā)布了《智能交通系統(tǒng)戰(zhàn)略計劃2015-2019》,計劃利用強大信息技術優(yōu)勢,加快推進汽車的智能化和網(wǎng)聯(lián)化[1]。2016 年,歐洲發(fā)布《合作式智能交通系統(tǒng)》戰(zhàn)略規(guī)劃,強調將自主式智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術向車路一體化發(fā)展,構建協(xié)同式智慧交通體系[2]。我國先后出臺《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》等一系列文件,將自動駕駛汽車列為重要的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。2018 年12 月25 日,我國工業(yè)和信息化部發(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》,提出了加快推進自動駕駛汽車高質量發(fā)展的建設目標和保障措施。隨著人工智能算法、新能源動力、通信技術的飛速發(fā)展,自動駕駛技術成為當今世界汽車產(chǎn)業(yè)中最熱門的研究領域之一[3]。
在汽車行業(yè)中,所有技術要從實驗室走向量產(chǎn),驗證環(huán)節(jié)必不可少,而成熟的測試規(guī)范是有效驗證的前提。本文研究車輛自動駕駛測試評價體系,介紹基于C-V2X 的測試場景,對于構建完善的智能汽車產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系,增強產(chǎn)業(yè)核心競爭力具有重要意義。
為規(guī)范和管理自動駕駛產(chǎn)業(yè),2016 年美國頒布了全球首部該領域的政策文件《聯(lián)邦自動駕駛汽車政策》,該文件描述了自動駕駛汽車等級定義、自動駕駛汽車性能指南,以及政策目的、國家公路交通安全管理監(jiān)管方式[4]。2017 年,制定了《自動駕駛法案》,對自動駕駛汽車的生產(chǎn)、測試和發(fā)布進行了管理說明。日本、韓國、新加坡等國家都通過頒布相關法規(guī)的形式允許自動駕駛技術研發(fā)的相關企業(yè)在一定條件下進行測試[5]。
與此同時,世界各國大力建設汽車自動駕駛測試基地。2015 年,美國密歇根建成了全球首個自動駕駛汽車測試場M-City,并于同年7 月對外運行。瑞典的AstaZero 始建于 2014 年,是目前歐洲最大的智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試場。日本正在建設300 公里的自動駕駛測試道路。各國的測試基地通過模擬多種道路和場景類型,提供豐富的測試環(huán)境。
2017 年12 月29 日,工業(yè)和信息化部、國家標準化管理委員會聯(lián)合發(fā)布《國家車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)標準體系建設指南(智能網(wǎng)聯(lián)汽車)》。2018 年4 月3 日,工業(yè)和信息化部、公安部和交通運輸部聯(lián)合發(fā)布《智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試管理規(guī)范(試行)》,北京、上海、重慶、廣州、深圳等城市依據(jù)本規(guī)范制定了地方管理細則。
江蘇省在自動駕駛測試規(guī)范方面的工作居于全國前列。2018 年9 月3 日,發(fā)布了全國首個省級道路測試管理辦法《江蘇省智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路測試管理細則(試行)》。2018 年12 月6 日,發(fā)布的《江蘇省智能網(wǎng)聯(lián)汽車標準體系建設指南》,成為全國第一個省級智能網(wǎng)聯(lián)汽車標準體系。2019 年3 月29 日,發(fā)布《江蘇省智能網(wǎng)聯(lián)汽車公共測試道路認定要求(試行)》,這是全國首個發(fā)布的省級公共測試道路管理規(guī)范。2019 年6 月12 日,江蘇省工信廳、發(fā)改委、交通廳、公安廳、科技廳等八部門聯(lián)合發(fā)布《江蘇省推進車聯(lián)網(wǎng)(智能網(wǎng)聯(lián)汽車)產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃》,指導推進全省自動駕駛汽車產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。
目前,國家工業(yè)和信息化部、交通運輸部、公安部等聯(lián)合以部、省、市合作的模式,積極共建上海、北京、重慶、無錫、常州、成都、長沙等自動駕駛汽車測試和示范應用基地,提供城市道路、鄉(xiāng)村公路、冰雪寒區(qū)、山路、高速等豐富的道路測試場景。
通過研究國內外自動駕駛汽車相關的測試規(guī)范,發(fā)現(xiàn)大多規(guī)范是針對ADAS 部件的性能測試,整車道路測試規(guī)范體系尚未完全建立[6],也缺少針對C-V2X(Cellular Vehicle to Everything,蜂窩車用無線通信技術)車路協(xié)同的相關測試規(guī)范[7-8]。隨著高級別自動駕駛汽車的不斷發(fā)展,還需進一步制定相關的測試規(guī)范體系,引導產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展顯得尤為重要。
隨著移動通信技術的發(fā)展,利用移動網(wǎng)絡建立萬物互聯(lián)的智能汽車網(wǎng)絡系統(tǒng),有助于進一步提高自動駕駛的效率和安全性。C-V2X 即是利用車載單元和路側單元的多種傳感設備,實現(xiàn)車輛與周圍的車輛、行人、路側設備等相互連接,從而全面感知環(huán)境信息,精確把控周圍的交通狀況[9]。智能網(wǎng)聯(lián)汽車以移動通信技術為基礎,建立車輛與車輛、行人、基礎設備、網(wǎng)絡之間的相互連接,構建C-V2X 車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng),已經(jīng)成為自動駕駛的重要實現(xiàn)途徑[10]。本節(jié)介紹部分基于C-V2X 的測試場景,并探討相應的測試規(guī)范。
(1)道路危險狀況提醒。測試路段存在道路施工、大霧、雨雪、滑坡等道路危險狀況,當車輛行駛至事件推送范圍內路段,C-V2X 網(wǎng)絡系統(tǒng)對駕駛員進行預警,提醒駕駛員謹慎駕駛。
(2)集會信息提醒。測試路段模擬展會、集會、表演等場景,當車輛行駛至事件推送范圍內路段,C-V2X 網(wǎng)絡系統(tǒng)下方路段信息,對駕駛員進行提醒,提醒駕駛員提前變換出行路線或避開擁堵時間。
(3)道路信息實時分析和發(fā)布。測試路段模擬交通事故、自然災害或其他緊急事件,由車輛或路側設備將道路信息傳遞給C-V2X 網(wǎng)絡系統(tǒng)平臺,平臺對終端設備上傳信息進行采集、融合及分析,提供道路信息的實時分析和發(fā)布服務。
(4)事故及二次事故預警。當通行道路發(fā)生交通事故時,C-V2X 網(wǎng)絡系統(tǒng)通過路側設備或車輛終端獲取這些信息,將事件信息發(fā)送至近端及遠端特定區(qū)域車輛,從而避免事故或二次事故。
(5)車輛異常信息提醒。當C-V2X 網(wǎng)絡系統(tǒng)獲得路上某車輛異常狀況信息時,可綜合分析路上車輛行駛狀況,向可能被影響的區(qū)域和車輛發(fā)送預警信息。
(6)紅綠燈推送/闖紅燈預警。測試場景模擬信號遮蔽或惡劣天氣,行駛車輛無法對當前紅綠燈或未來一段時間即將產(chǎn)生紅燈變化做出正確判斷。此時,C-V2X 網(wǎng)絡系統(tǒng)可通過紅綠燈附近的路側設備或信號機獲得紅綠燈信息,并通過周邊其它路側設備周期性廣播該路口的道路信息和紅綠燈信息到周邊車輛,車輛獲得該信息后可明確獲知路口不同方位紅綠燈狀態(tài),同時還可以根據(jù)自身的位置和地圖確定車輛達到路口的時間,實現(xiàn)闖紅燈預警及路口車速引導。
(7)限速提醒/超速告警。測試路段設置限速標牌,通過路側設備下發(fā)限速信息。當車輛行駛過程中,超出該路段限定速度,C-V2X 網(wǎng)絡系統(tǒng)對駕駛員進行預警,提醒駕駛員減速行駛。
(8)行人盲區(qū)預警/電單車出沒預警。當車輛行駛至轉彎或有遮擋的盲區(qū)路段時,路側設備獲取行人或電單車等地理信息,C-V2X 網(wǎng)絡系統(tǒng)根據(jù)路側設備上報的信息,對可能造成的碰撞事故進行預警,發(fā)送給路側單元或車輛終端,使駕駛員提前預知弱勢交通群體參與者,從而避免事故。
綜上可見,基于C-V2X 的自動駕駛網(wǎng)絡系統(tǒng)通過建立路側單元、車輛終端、行人、網(wǎng)絡系統(tǒng)平臺相互間的信息通路,構建“人-車-路-云”智能感知系統(tǒng),能夠主動感知復雜的交通環(huán)境和通信網(wǎng)絡環(huán)境,并準確及時的做出決策,對于提高自動駕駛車輛出行效率、駕駛安全性和可靠性具有重要意義。
自動駕駛技術是最新人工智能算法、新能源動力、現(xiàn)代通信技術的集中反映,完善的測試規(guī)范為自動駕駛技術產(chǎn)業(yè)化提供了重要保障?;贑-V2X 的智能汽車網(wǎng)絡可以提高自動駕駛車輛出行效率、駕駛安全性和可靠性,成為自動駕駛技術的重要發(fā)展方向。