徐海寧

摘 ? 要：本文提出的5G自動(dòng)駕駛系統(tǒng)基于車(chē)載傳感設(shè)備、路測(cè)傳感設(shè)備，建立“汽車(chē)行駛空間”，并為決策系統(tǒng)提供趨勢(shì)預(yù)判，形成終端、通信、計(jì)算深度融合的人工智能平臺(tái)能力（城市大腦）原型。按照應(yīng)用、平臺(tái)、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、感知五個(gè)層次構(gòu)建從前端采集、傳輸至中心存儲(chǔ)、分析、應(yīng)用、監(jiān)管的5G自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)環(huán)境，提供統(tǒng)一化管理、差異化服務(wù)的整體綜合解決方案，對(duì)推廣5G自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)建設(shè)具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)駕駛 ?人工智能 ?趨勢(shì)預(yù)判

中圖分類號(hào)：U463 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）08（c）-0129-02

隨著5G技術(shù)和車(chē)聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，傳統(tǒng)的自動(dòng)駕駛技術(shù)在5G車(chē)聯(lián)網(wǎng)的助推下，未來(lái)的發(fā)展前景非常值得期待[1]。對(duì)于自動(dòng)駕駛而言，車(chē)輛除了需要具備觀察周?chē)h(huán)境的感知系統(tǒng)，還需要與一切影響車(chē)輛的實(shí)體進(jìn)行信息交互，以減少事故的發(fā)生。5G通信技術(shù)具有低時(shí)延、高速率和高安全性的特點(diǎn)，解決了當(dāng)前車(chē)載互聯(lián)網(wǎng)面臨的諸多問(wèn)題和挑戰(zhàn)，使得自動(dòng)駕駛方面100%安全的決策成為可能。隨著5G通信技術(shù)發(fā)展和普及，自動(dòng)駕駛發(fā)展迎來(lái)了歷史性的機(jī)遇[2]。這將意味著給自動(dòng)駕駛、車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來(lái)更多加速和突破，甚至給整個(gè)產(chǎn)業(yè)打開(kāi)更多想象的空間[3]。

本方案部署在某市智慧島，作為5G自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)基地試點(diǎn)，從上至下按照應(yīng)用、平臺(tái)、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、感知五個(gè)層次構(gòu)建從前端采集、傳輸至中心存儲(chǔ)、分析、應(yīng)用、監(jiān)管的5G自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)環(huán)境。專用設(shè)備、專用網(wǎng)絡(luò)、專用機(jī)房，所有數(shù)據(jù)均在基地范圍內(nèi)流轉(zhuǎn)、存儲(chǔ)，安全、可靠。本方案在智慧島上擬選路線，長(zhǎng)度約2km;在開(kāi)放道路區(qū)域內(nèi)計(jì)劃增加并改造基礎(chǔ)設(shè)施，如：視頻采集前端、網(wǎng)聯(lián)式交通信號(hào)控制設(shè)備、高精度差分基站、通信網(wǎng)鏈路等。在智慧島上建設(shè)5G自動(dòng)駕駛中心，作為指揮調(diào)度中心、安全監(jiān)管中心、技術(shù)前沿研究中心，對(duì)5G自動(dòng)駕駛的建設(shè)以及快速發(fā)展有一定的指導(dǎo)性意義。

1 ?系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文提出的5G自動(dòng)駕駛解決方案在安全、標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一運(yùn)維的體系下，從上至下按照應(yīng)用、平臺(tái)、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、感知五個(gè)層次構(gòu)建從前端采集、傳輸至中心存儲(chǔ)、分析、應(yīng)用、監(jiān)管的智能化網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)測(cè)試場(chǎng)。

感知層：由視頻采集前端、差分基站、交通信號(hào)控制、網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)、終端等系統(tǒng)構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)前端數(shù)據(jù)的直接采集;

網(wǎng)絡(luò)層：通過(guò)光纖鏈路、5G專網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與前端感知層之間的上下行傳輸;

數(shù)據(jù)層：前端感知層所形成的數(shù)據(jù)大致根據(jù)智慧島智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)開(kāi)放道路測(cè)試場(chǎng)后期數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)情況，可劃分為視頻大數(shù)據(jù)、車(chē)輛大數(shù)據(jù)、交通大數(shù)據(jù)等有價(jià)值數(shù)據(jù);

平臺(tái)層：智慧島智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)開(kāi)放道路測(cè)試場(chǎng)構(gòu)建便于計(jì)算、高精度定位、五維時(shí)空、視頻分析應(yīng)用等平臺(tái)支撐體系;

應(yīng)用層：最終實(shí)現(xiàn)在自動(dòng)駕駛、車(chē)輛遠(yuǎn)程診斷、車(chē)隊(duì)管理、交通管理和優(yōu)化等頂層應(yīng)用。

2 ?關(guān)鍵技術(shù)

本文提出的5G自動(dòng)駕駛解決方案運(yùn)用了邊緣計(jì)算平臺(tái)、分級(jí)決策系統(tǒng)、五維時(shí)空模型、自動(dòng)駕駛協(xié)同機(jī)制構(gòu)建和測(cè)試驗(yàn)證應(yīng)用原型等關(guān)鍵技術(shù)。其中自動(dòng)駕駛邊緣計(jì)算平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)包括點(diǎn)計(jì)算、霧計(jì)算和云計(jì)算，重點(diǎn)進(jìn)行了自動(dòng)駕駛業(yè)務(wù)連續(xù)方案研究、計(jì)算量感知及優(yōu)化方案研究、計(jì)費(fèi)策略及方案研究、本地分流策略研究等。自動(dòng)駕駛分級(jí)決策系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)充分利用網(wǎng)絡(luò)能力及邊緣計(jì)算能力，建立分級(jí)自動(dòng)駕駛控制和決策流程，定義不同層級(jí)的決策功能劃分。自動(dòng)駕駛五維時(shí)空模型構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)是基于車(chē)載傳感設(shè)備、路測(cè)傳感設(shè)備，建立“汽車(chē)行駛空間”，為決策系統(tǒng)提供趨勢(shì)預(yù)判，形成終端、通信、計(jì)算深度融合的人工智能平臺(tái)能力（城市大腦）原型。自動(dòng)駕駛構(gòu)建了由傳感器、控車(chē)模塊、5G網(wǎng)絡(luò)、邊緣計(jì)算、切片控制、五維時(shí)空等各單元的協(xié)同機(jī)制，并定義行業(yè)接口、規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。最后，搭建網(wǎng)聯(lián)自動(dòng)駕駛原型驗(yàn)證環(huán)境，對(duì)分級(jí)決策和控制流程、邊緣計(jì)算平臺(tái)和感知融合算法的性能進(jìn)行評(píng)估驗(yàn)證。

3 ?建設(shè)方案

（1）智能采集系統(tǒng)的實(shí)施方案。

視頻采集系統(tǒng)建設(shè)遵循《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》（GB/T 28181）標(biāo)準(zhǔn)，每隔100m建設(shè)一處采集點(diǎn)位。按照GB/T 28181相關(guān)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與接口要求，構(gòu)建統(tǒng)一的道路視頻資源的實(shí)時(shí)瀏覽、回放和集成。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)路面設(shè)備由桿件、監(jiān)控設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備、電源、防雷和機(jī)柜組成。視頻監(jiān)控圖像保存周期約為30d。

（2）智能交通控制信號(hào)系統(tǒng)實(shí)施方案。

在交通交匯路口，新建并改造交通信號(hào)控制系統(tǒng)，使其具備網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)的功能。

交通信號(hào)機(jī)采用最先進(jìn)的交通信號(hào)控制系統(tǒng)，并在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，緊密結(jié)合自動(dòng)駕駛交通管理實(shí)際情況，采用先進(jìn)的優(yōu)化控制系統(tǒng)。

系統(tǒng)不但支持線圈、地磁、微波、視頻檢查等多種交通流檢測(cè)方式，還易于實(shí)現(xiàn)公交信號(hào)優(yōu)先、特勤任務(wù)等實(shí)用功能。此外，交通信號(hào)系統(tǒng)易于與車(chē)載終端無(wú)縫對(duì)接，實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。

（3）高精度定位系統(tǒng)實(shí)施方案。

區(qū)域內(nèi)建設(shè)高精度差分基站，結(jié)合了現(xiàn)有的衛(wèi)星定位技術(shù)、載波相位差分技術(shù)（RTK）和慣性測(cè)量技術(shù)，力求提高定位精度的準(zhǔn)確性和連續(xù)性，使定位精度上升到厘米級(jí)，為自動(dòng)駕駛提供精確的定位服務(wù)。

在區(qū)域部署一套高精度定位系統(tǒng)，衛(wèi)星基準(zhǔn)站部署在移動(dòng)通信基站上（25m高）;慣導(dǎo)及高精度定位車(chē)載終端部署在自動(dòng)駕駛車(chē)輛上。

（4）五維時(shí)空系統(tǒng)實(shí)施方案。

在智慧島部署五維時(shí)空應(yīng)用平臺(tái)，針對(duì)自動(dòng)駕駛的視覺(jué)感知模塊，提出相應(yīng)的解決方案，計(jì)劃研發(fā)出一套能夠讓汽車(chē)精準(zhǔn)感知周?chē)h(huán)境并構(gòu)建駕駛環(huán)境的五維時(shí)空地圖自主演化系統(tǒng)，該平臺(tái)包含三個(gè)層面的信息：我在哪兒（三維坐標(biāo)）、當(dāng)前時(shí)刻、周?chē)h(huán)境。綜合考慮感知效果和成本因素，該平臺(tái)采用攝像頭、超聲波雷達(dá)、毫米波雷達(dá)的多傳感器融合方案，發(fā)揮各傳感器的優(yōu)勢(shì)實(shí)時(shí)采集各類環(huán)境信息，檢測(cè)出周?chē)?chē)輛和距離、行人、交通標(biāo)識(shí)符、車(chē)道線、障礙物等信息，再將各路信息做深度融合，從而實(shí)時(shí)構(gòu)建出包含安全行駛區(qū)域、周?chē)系K物信息、道路行駛條件等多維度信息的五維時(shí)空駕駛模型。

（5）邊緣計(jì)算系統(tǒng)實(shí)施方案。

在智慧島部署移動(dòng)邊緣計(jì)算平臺(tái)，平臺(tái)的基本思想是把云計(jì)算平臺(tái)遷移到移動(dòng)接入網(wǎng)的邊緣，試圖將傳統(tǒng)電信蜂窩網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行深度融合，減少移動(dòng)業(yè)務(wù)交付的端到端時(shí)延。

（6）指揮中心實(shí)施方案。

在智慧島部署2*3 60寸DLP顯示屏，通過(guò)大屏幕顯示系統(tǒng)，可以輕松實(shí)現(xiàn)直觀、實(shí)時(shí)、全方位地集中顯示各個(gè)系統(tǒng)的信息，各系統(tǒng)信息在大屏幕上可根據(jù)需要以任意大小、任意位置和任意組合進(jìn)行顯示，并且對(duì)顯示信息進(jìn)行智能化管理，以便于增強(qiáng)了自動(dòng)駕駛相關(guān)信息顯示的直觀性和可操作性。

4 ?結(jié)語(yǔ)

2019年被視為全球“5G元年”，中國(guó)5G發(fā)展也進(jìn)入沖刺階段。作為新一代移動(dòng)通信技術(shù)，5G將成為支撐未來(lái)創(chuàng)新的統(tǒng)一連接架構(gòu)，賦予經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)新動(dòng)能，自動(dòng)駕駛則是在5G技術(shù)之上發(fā)展起來(lái)的新興產(chǎn)業(yè)。本文提出的5G自動(dòng)駕駛方案從上至下按照應(yīng)用、平臺(tái)、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)、感知五個(gè)層次構(gòu)建從前端采集、傳輸至中心存儲(chǔ)、分析、應(yīng)用、監(jiān)管的5G自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)環(huán)境。采用專用設(shè)備、專用網(wǎng)絡(luò)、專用機(jī)房，所有數(shù)據(jù)均在基地范圍內(nèi)流轉(zhuǎn)、存儲(chǔ)，安全、可靠，對(duì)5G自動(dòng)駕駛的建設(shè)以及快速發(fā)展有一定的指導(dǎo)性意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 許彩霞.5G車(chē)聯(lián)網(wǎng)對(duì)自動(dòng)駕駛技術(shù)發(fā)展的影響[J].信息通信，2018（6）：46-47.

[2] 孫宇，崔娜.5G讓自動(dòng)駕駛成為現(xiàn)實(shí)[J].信息與電腦：理論版，2019（2）：183-184.

[3] 李儼.一場(chǎng)“交通進(jìn)化”將至：5G帶給車(chē)聯(lián)網(wǎng)與自動(dòng)駕駛新動(dòng)能[J].大數(shù)據(jù)時(shí)代，2019（4）：6-15.