冉斌谈基于车路协同的自动驾驶

Posted 2022-03-09 爱是与世界平行

• 冉斌谈基于车路协同的自动驾驶 (chinahighway.com)

当前，自动驾驶技术是ITS的热门话题，无人驾驶汽车正逐渐风靡全球。经过长期的发展，自动驾驶目前已进入量产化阶段，除了我们耳熟能详的特斯拉自动驾驶外，奥迪、沃尔沃、长安等车企都纷纷推出自动驾驶量产车型，吸引着消费者们的眼球。科技改变着我们的生活，也改变着我们的出行方式，而自动驾驶汽车在给我们带来便利的同时，事故的频发也让我们清醒地认识到当前的自动驾驶技术还存在一些问题。

针对以上问题以及自动驾驶的现状，业内人士提出大力推广车路协同的发展思路，通过汽车与道路之间协同运作来实现汽车的高度自动化，以此来解决单车自动驾驶不够安全的弊端，提升自动驾驶汽车的安全性，有效避免交通事故的发生。那么，车路协同对于自动驾驶究竟可以起到多大的作用？未来，基于车路协同的自动驾驶发展趋势又将如何？针对这些疑问，让我们来聆听2019世界交通运输大会上东南大学-威斯康星大学智能网联交通联合研究院院长、中国公路学会自动驾驶工作委员会主任委员冉斌对车路协同自动驾驶技术的深入解读。

冉斌在2019 WTC主旨报告上发表题为《车路协同自动驾驶发展展望及实施路径》的主题演讲，演讲中，他全面分析了当前自动驾驶技术的发展现状以及所面临的发展瓶颈；介绍了车路协同自动驾驶的内涵及其发展阶段；探讨了车路协同自动驾驶产业的发展趋势与角色定位；并对车路协同自动驾驶的实施路径等提出了建议。

1 自动驾驶汽车的优势有哪些？

人为因素是导致交通事故的主要原因，而高稳定性的机器可以避免许多人为造成的交通事故。

冉斌介绍，大量的自动驾驶车辆可以实现较小车头间距的编队行驶，从而提高通行能力。

此外，高水平的自动驾驶可以减少交通扰动，增加交通流的稳定性。通过车辆速度的优化控制，可以减少刹车，从而减少汽车的尾气排放。

总的来说，自动驾驶主要具有以下三点优势：（1）提高交通安全；（2）提高交通效率；（3）实现节能减排。

2 自动驾驶所面临的最大发展瓶颈是什么？

冉斌指出，虽然自动驾驶技术可以提高交通效率、实现节能减排、提高交通安全，但是需要一个重要前提——自动驾驶技术必须大规模应用，也就是说自动驾驶要具有较高的占有率！目前，世界上主要的自动驾驶技术路线大多是以车为智能主体的解决方案，即将汽车本身打造成极为聪明的移动智能体，这样的解决方案，对技术要求很高，且系统设备极其昂贵，导致其安全性、可靠性提升的投入产出比较低，这造成的结果就是——自动驾驶难以在短时间内大范围推广！从而难以获得交通效率、交通安全上的效益。而要解决自动驾驶的这个发展瓶颈，降低自动驾驶的成本，就需要让“聪明”的道路支撑部分自动驾驶汽车的功能，这就是——车路协同自动驾驶系统。

3 什么是车路协同自动驾驶系统？

基于车路协同的自动驾驶系统究竟是什么样子呢？冉斌在报告中对车路协同自动驾驶的内涵做了详细介绍。

车路协同自动驾驶系统是通过先进的车、路感知设备以及I2X和V2X的信息交互对交通环境进行实时高精度感知（网络互联化）；涵盖了不同程度的车辆自动化驾驶阶段（车辆自动化）；考虑车辆与道路供需间不同程度的分配协同优化（系统集成化）；通过系统（车、路）高效和协同执行感知、预测、决策和控制功能，形成以车路协同自动驾驶为核心的新一代智能交通系统。

冉斌在报告中还详细介绍了东南大学-威斯康星大学智能网联交通科研团队提出的集车辆自动化、道路智能化、网络互联化三维于一体的车路协同自动驾驶技术发展路线。

冉斌认为，车路协同自动驾驶将经历四个发展阶段：第一阶段为信息交互，实现车车、车路等的信息交互和共享；第二阶段为感知、预测和决策协同，协同完成信息交互、数据融合、状态预测和行为决策；第三阶段为控制协同，协同完成信息交互、感知、预测与决策，实现如高速公路专用道等限定场景的协同控制功能；第四阶段为车路一体化，协同完成自动驾驶所有关键功能，增强道路的智能作用，实现与车辆全面的智能协同和配合。

冉斌进一步介绍了车路协同自动驾驶系统的关键子系统及关键模块。关键子系统包括智能交通管理系统、智能路侧单元、智能车辆子系统和智能通信系统；关键功能模块包括感知模块、融合预测模块、规划和决策模块以及控制模块。

4 相比于单车自动驾驶，车路协同自动驾驶系统有何特点和优势？

冉斌介绍，相比于以车为主的自动驾驶（即单车自动驾驶），车路协同自动驾驶系统具有四大特点：

一是车、路协同有效感知。车路协同自动驾驶将原本仅安装在智能车辆上的感知设备，部分布设到道路基础设施（路侧端）上，这样路侧感知设备便可为所有通行的车辆提供感知支持，通过车路协同系统感知增加智能车辆的感知能力，而普通车辆不需安装昂贵的感知设备也能够具有有效的感知能力，从而降低了自动驾驶汽车的感知门槛，提升了网联车辆的市场接受度和智能网联车的发展速度。

二是车、路协同规划，全局视野决策。通过融合路段或路网的车辆运动及决策信息、车辆相对运动信息以及环境和道路交通基础设施信息，科学决策、计算生成全局系统最优的自动驾驶方案，最终形成网联车辆自动驾驶、智能化交通管理和智能化动态信息服务的一体化智能网络系统，大大降低了自动驾驶汽车数据处理融合、路径规划等计算负担，极大降低了车载运算设备（CPU、GPU）的门槛。

三是车、路协同控制，系统最优管理。车辆控制由在道路基础设施上安装的路侧控制系统和车载控制系统共同完成，更有利于多辆智能车间的协同换道、协同避险等协同控制，由于感知信息可以通过路侧系统进行多车间的共享，根据共享感知信息，车辆可以以更小的跟车距离进行编队行驶，进而更有效地提高了道路通行能力，提高了自动驾驶整体效益。

四是系统多重备份，安全性稳定性更高。车路协同自动驾驶系统的感知、控制、通信、信息安全等系统可多重备份配置，使系统的安全性、稳定性更高，可保证自动驾驶车辆的安全运行，有利于自动驾驶的快速普及。

冉斌指出，车路协同自动驾驶系统的优势主要体现在以下四个方面：

（1）大大降低自动驾驶汽车的门槛。车路协同自动驾驶系统通过建设具有感知、融合、路径规划、控制、通信功能的路侧系统，车辆只需布设成本较低的车载设备，便可具有“L2-L3+”级别的自动驾驶能力，这使得车辆自动驾驶的门槛大大降低，而低成本的车载设备可以显著提高车辆的安全等附加值，使具有一定自动驾驶能力的智能车辆的利润更高。

（2）缩短实现大规模自动驾驶的时间。相对于以车为主的自动驾驶，以路为主的自动驾驶系统将缩短自动驾驶级别从L1（DA）至L5（FA）的时间，节省10-15年的时间，更快实现自动驾驶的大规模应用。

（3）提升道路通行能力。自动驾驶技术配合专用道可大幅减少驾驶反应时间，降低行车间距，进而提升道路通行能力。

（4）车路协同发展的解决方案。相比于单车自动驾驶，可投入更少的税收收入在车路协同自动驾驶上，增加道路的智能化。从目前较聪明的车、普通的路（系统）逐步向较聪明的车、较聪明的路（系统）发展，最终实现聪明的车、聪明的路（系统），自动驾驶的可靠度和安全性将提高2到3个数量级。

冉斌在报告中总结道，车路协同自动驾驶系统的特点和优势可以归纳为四个字——一升两降。

即自动驾驶汽车和整体系统成本较大下降；自动驾驶汽车和道路整体系统性能及安全稳定性较大提升。

5 车路协同自动驾驶关键技术未来将如何发展？方向是什么？

冉斌指出，未来车路协同自动驾驶的关键技术或将朝着融合北斗卫星和路侧设施的高精度高可靠定位、以视觉识别和激光雷达为核心的感知技术、基于云技术的智能网联交通分布式云平台、融合网联化智能技术的自动驾驶技术，以及车路一体化自动驾驶的交通系统优化技术等方向融合发展。

6 未来，车路协同自动驾驶产业发展趋势如何？

车路协同自动驾驶是汽车、交通产业与互联网、通信、人工智能、智能制造等多领域深度融合的产物，对交通、汽车产业跨界融合发展具有重要的战略意义。冉斌指出，车路协同自动驾驶产业涉及面广、产业链长、跨界融合的特征十分突出。对于车路协同自动驾驶产业的发展趋势，冉斌分析，未来，车路协同自动驾驶产业链上游主要体现的是关键技术与基础设施，例如5G通信、互联网技术、专用芯片与智能算法、传感器与高精度地图、智慧道路等等；产业链中游将集中体现在智能制造与系统集成产业上，跨领域合作特征明显，传统汽车企业将积极引入人工智能和信息技术，推动车路协同自动驾驶的智能制造发展，例如车路协同自动驾驶下新的数据与系统集成产业、车路一体化下传感器与基础设施耦合处理的集成产业，以及自动驾驶专用道路相关的新的创新业态和创新企业等等；产业链下游主要为应用服务与增值服务，如网约共享车、分时租赁、物流货运、紧急救援、车联网保险、数据监控平台等。冉斌强调，车路协同自动驾驶将促进汽车产业转型，不仅影响汽车行业本身，同时以CAVH为核心的交通效率提升也将促进关联行业的巨大变革。

7 给予车路协同自动驾驶发展的几点建议

冉斌在报告中给予车路协同自动驾驶发展以下建议：

一是以政策为导向，推进车路协同自动驾驶的发展。在交通部和工信部确认车路协同发展整体思路的前提下，工程院、交通部、工信部开展相关研究的顶层设计工作；加大对车路协同相关基础研发和车路协同试点项目的资金和政策支持；出台车路协同自动驾驶相关的法律法规。

二是统筹车路协同自动驾驶相关行业的资源，推动产业融合。加大推动跨领域、跨行业的发展平台建设；推进交通基础设施智能化改造，开展车路协同自动驾驶应用示范；加大对企业及地方政府的补贴。

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