張志聰，駱文婕，劉建平

基于自動駕駛汽車測試示范區(qū)的研究與應(yīng)用

張志聰，駱文婕，劉建平

（廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 510000）

目前國內(nèi)現(xiàn)有試驗(yàn)場地均基于傳統(tǒng)車輛測試需求建造，主要針對車輛的可靠性、經(jīng)濟(jì)性等客觀表現(xiàn)進(jìn)行驗(yàn)證，場地條件對自動駕駛汽車相關(guān)技術(shù)的驗(yàn)證存在較大局限性，因此，為貫徹落實(shí)國家政策，滿足自動駕駛汽車的測試需求，需深入研究相關(guān)技術(shù)的特征，根據(jù)場地現(xiàn)狀進(jìn)行合理化改造，建設(shè)基于自動駕駛汽車的測試示范區(qū)，為我國自動駕駛汽車的發(fā)展提供測試支持，推動我國自動駕駛汽車的測試示范區(qū)工程建設(shè)。

自動駕駛汽車；測試示范區(qū)；工程建設(shè)

1 前言

《中國制造2025》提出重點(diǎn)發(fā)展“節(jié)能與新能源汽車”，明確指明了自動駕駛汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景[1]。自動駕駛汽車，指搭載先進(jìn)的車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，與現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)相融合，實(shí)現(xiàn)車與車、車與人、車與路、車與后臺的信息交互共享，具備環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制以及操作執(zhí)行等功能[2]，最終通過汽車自身部件來實(shí)現(xiàn)自主控制駕駛的新一代汽車。

我國工信部、公安部及交通運(yùn)輸部已發(fā)布《自動駕駛汽車道路測試管理規(guī)范（試行）》，北京、上海及重慶等地也出臺相關(guān)測試管理規(guī)范。在各地規(guī)范中均要求自動駕駛汽車需在封閉道路進(jìn)行充分的實(shí)車測試，方可申請進(jìn)行開放道路測試。因此，如何對場地進(jìn)行合理的智能化改造與建設(shè)，以適應(yīng)自動駕駛車輛的測試需求，對于落實(shí)國家重要戰(zhàn)略部署，推動自動駕駛汽車發(fā)展，其重要性不言而喻。

國外對自動駕駛汽車的發(fā)展研究較早，以歐美日等西方國家為代表，打造的自動駕駛汽車測試場地具有引領(lǐng)作用。目前，我國已初步形成了“5+2”車聯(lián)網(wǎng)示范區(qū)格局[3]，本文借鑒現(xiàn)有自動駕駛汽車測試示范區(qū)，進(jìn)行自動駕駛汽車的測試示范區(qū)建設(shè)探索，對現(xiàn)有場地進(jìn)行合理化改造，對我國自動駕駛汽車的測試示范區(qū)工程建設(shè)具有參考價(jià)值。

2 自動駕駛汽車測試示范區(qū)

與傳統(tǒng)汽車測試不同[4,5]，對汽車的車-人，車-路，車-路-人等耦合系統(tǒng)進(jìn)行檢測，檢驗(yàn)在交通環(huán)境中汽車的感知能力與應(yīng)對能力，是自動駕駛汽車的測試重點(diǎn)。

目前行業(yè)內(nèi)為實(shí)現(xiàn)自動駕駛提出了不同的技術(shù)路線，但整體而言還是從單車自動駕駛向“車聯(lián)網(wǎng)”自動駕駛發(fā)展，單車自動駕駛依靠車輛自身傳感器探測結(jié)果，為車輛的動作執(zhí)行提供依據(jù)，“車聯(lián)網(wǎng)”自動駕駛則引入了V2X（Vehicle to everything）通信技術(shù)，使得車輛獲得超視距的道路信息，從“端”（車輛）向云、管、端三方面延伸，為車輛提供更廣闊信息資源，輔助自動駕駛車輛進(jìn)行決策。

示范區(qū)的建設(shè)應(yīng)在滿足單車自動駕駛測試需求的基礎(chǔ)上，拓展或預(yù)留車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)設(shè)備，為自動駕駛技術(shù)發(fā)展鋪平道路。本文將以某示范區(qū)的建設(shè)為例，說明示范區(qū)建設(shè)的研究思路及應(yīng)用。

2.1 基礎(chǔ)道路設(shè)施完善

在該示范區(qū)中，其園區(qū)內(nèi)已有正常通行道路，道路種類包含長直線道、T型交叉路口、異形交叉路口等，并配套部分交通標(biāo)識?，F(xiàn)有條件可滿足廠區(qū)內(nèi)人工駕駛汽車交通通行，但仍缺少交通燈、道路標(biāo)線等交通元素供單車自動駕駛車輛開展相關(guān)測試。單車自動駕駛感知技術(shù)方案目前主要采用雷達(dá)及攝像頭方案。為合理化最大化利用場地資源，則應(yīng)在場地內(nèi)盡可能重現(xiàn)實(shí)際道路中可被雷達(dá)及攝像頭感知的道路因素。

綜上考慮，該示范區(qū)需在交通路口處新增交通信號燈及道路指示標(biāo)識，如圖1所示。自動駕駛車輛依靠對信號燈、車道線的識別及障礙物的探測，即可完成簡單環(huán)境感知任務(wù)，輔助基于視覺感知的單車自動駕駛車輛通行，從而開展相應(yīng)測試。

現(xiàn)階段自動駕駛技術(shù)未完善，因此為保證園區(qū)內(nèi)行人正常通行的需求及通行行人的安全，在道路路側(cè)同時配套安裝人行信號燈，并與交通信號燈相關(guān)聯(lián)，根據(jù)園區(qū)內(nèi)實(shí)際交通流量合理調(diào)整信號燈配時，從而有效降低提高示范區(qū)通行效率影響。

2.2 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入

為解決自動駕駛車輛“看的不夠遠(yuǎn)”的問題，行業(yè)內(nèi)提出了V2X通信技術(shù)。V2X技術(shù)，即汽車與外界道路、車輛、行人等通過無線通信的形式實(shí)現(xiàn)車輛與外部的信息交互，是發(fā)展自動駕駛汽車，實(shí)現(xiàn)智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)[6]。

目前V2X主要采用DSRC及LTE-V兩種通訊形式，通過RSU（Road Side Unit）路側(cè)單元將地圖信息、交通信號燈相位及路側(cè)設(shè)施提供的信息等廣播至周邊車輛，或通過車載OBU（On board Unit）單元，實(shí)現(xiàn)車與車之間的信息互通，交換信息如車速、行駛方向等。

示范區(qū)的建設(shè)應(yīng)優(yōu)先考慮兩個問題：①自動駕駛車輛盲區(qū)所在；②如何實(shí)現(xiàn)盲區(qū)的信息收集。自動駕駛車輛的盲區(qū)主要是指交通路口及存在遮擋的道路。在實(shí)際道路中，常有其他交通參與者或障礙物位于自動駕駛車輛盲區(qū)內(nèi)，因此需充分考慮道路通行情況，合理部署各類傳感器以收集盲區(qū)內(nèi)道路信息。

為解決上述問題，該示范區(qū)特搭建行人在車輛駕駛員盲區(qū)穿行道路的場景，如圖2所示。該場景下，由于路口彎道半徑較小，途徑車輛速度較低，常見行人違反信號燈指示而橫穿馬路，故需重點(diǎn)將行人通行情況廣播至自動駕駛車輛。通過對比分析，行人探測攝像頭擁有探測距離較短但識別成功率較高的特點(diǎn)，因此該示范區(qū)選擇在該路口處安裝行人探測攝像頭，從而滿足探測需求，并有效降低建設(shè)成本。

圖2 行人穿行道路場景示意圖

目前行業(yè)內(nèi)正逐步推進(jìn)V2X技術(shù)通訊的標(biāo)準(zhǔn)一致性，示范區(qū)作為新興技術(shù)的驗(yàn)證及展示平臺，為應(yīng)對市場上出現(xiàn)不同品牌的車聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備，推動技術(shù)發(fā)展，該示范區(qū)通過在不同路段安裝不同品牌的RSU路側(cè)單元，搭建不同的交通場景，可有效對比各品牌產(chǎn)品通信性能差異，并為自動駕駛車輛提供更豐富的驗(yàn)證場景。

2.3 自動駕駛測試環(huán)境的完善

2.3.1 高精度定位

自動駕駛汽車可通過雷達(dá)、攝像頭及車載OBU單元等硬件實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知，但車輛自動駕駛功能的實(shí)現(xiàn)，則需依靠車輛規(guī)劃準(zhǔn)確的行駛路徑，而路徑規(guī)劃的關(guān)鍵就在于車輛的高精度定位。

與常見的GPS定位精度相比，高精度定位的最大特征就是對定位精度進(jìn)行提升，使其達(dá)到米級，甚至厘米級或者毫米級。在自動駕駛汽車中，高精度定位的最大優(yōu)勢就是能夠?yàn)檐囕v提供精確定位以及車道導(dǎo)航功能。

為實(shí)現(xiàn)車輛的高精度定位，目前普遍采用差分定位技術(shù)。差分定位技術(shù)即根據(jù)基站已知坐標(biāo)，計(jì)算出基準(zhǔn)站到衛(wèi)星的距離改正數(shù)，由基站實(shí)時將數(shù)據(jù)傳輸至自動駕駛車輛，最終實(shí)現(xiàn)高精度定位。該示范區(qū)通過建設(shè)差分基站，以滿足定位及測試需求，如圖3所示。

圖3 差分基站硬件

此外，示范區(qū)本身內(nèi)具有樓宇間道路、林蔭道等道路，測試過程中可真實(shí)模擬車輛在實(shí)際道路中因環(huán)境影響導(dǎo)致定位精度不足的情況，可有效考核自動駕駛車輛的慣導(dǎo)系統(tǒng)與差分定位性能。

2.3.2 監(jiān)控覆蓋

為保證自動駕駛測試安全有序開展，示范區(qū)通過多角度多方位安裝攝像頭實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控的全面覆蓋，保證整個測試環(huán)境在可控范圍內(nèi)。

2.3.3 干擾設(shè)施設(shè)置

公共道路作為自動駕駛技術(shù)的最終應(yīng)用場景，存在各種可能干擾自動駕駛車輛感知的干擾設(shè)施，如護(hù)欄、減速帶等。為還原真實(shí)交通場景，該示范區(qū)在部分路段安裝減速帶，全面驗(yàn)證自動駕駛車輛在復(fù)雜的交通環(huán)境中完成路徑規(guī)劃并實(shí)現(xiàn)自動駕駛的能力。

3 結(jié)論

隨著汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化技術(shù)的迅速發(fā)展，打造自動駕駛汽車測試場地將成為推動汽車技術(shù)進(jìn)步的重點(diǎn)部署。本文在現(xiàn)有場地的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國對自動駕駛汽車技術(shù)的測試需求，進(jìn)行改造升級，建立基于自動駕駛汽車的測試示范區(qū)，為自動駕駛汽車提供應(yīng)用示范，對我國自動駕駛汽車的測試示范區(qū)工程建設(shè)以及專用測試場所的建立具有參考意義。

[1] 于占波.工信部:解讀《中國制造2025》規(guī)劃系列之推動節(jié)能與新能源汽車發(fā)展[J].商用汽車,2015(6):23-26.

[2] 戴一凡,李克強(qiáng).自動駕駛汽車發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢分析[J].汽車制造業(yè),2015(018):14-17.

[3] 郭蓬,戎輝,王文揚(yáng)等.中國已建成自動駕駛示范區(qū)的發(fā)展現(xiàn)狀研究[J].汽車電器.2018(5):15-18.

[4] 李運(yùn)勝.論汽車試驗(yàn)場的建設(shè)與發(fā)展.公路交通科技,2000,17(6):5 -9.

[5] 李贊峰.國內(nèi)外汽車試驗(yàn)場的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢.汽車與配件,2008 (51):64-67.

[6] 張亞萍,權(quán)健剛,徐浩宇.V2X測試環(huán)境搭建研究與分析,汽車工業(yè)研究,2017(7):45-49.

Research of automatic driving vehicle proving ground

Zhang Zhicong, Luo Wenjie, Liu Jianping

( Guangzhou Automobile Group Co., Ltd. Automobile Engineering Research Institute, Guangdong Guangzhou 510000 )

At present, the existing proving grounds in China are built based on the requirements of traditional vehicle testing, whose main objective is to verify the performance of the vehicle such as reliability and fuel economy. The conditions of these proving grounds have great limitations on the verification of autonomous vehicles. Therefore, a new kind of proving ground used by automatic driving vehicles should be built to meet the testing needs of automatic vehicles requires, which could provide support for the development of China's automatic vehicles and promote the construction of demonstration zones in China.

Automatic vehicle;Demonstration zone; Construction

B

1671-7988(2019)21-50-03

V323

B

1671-7988(2019)21-50-03

張志聰，就職于廣州汽車集團(tuán)股份有限公司汽車工程研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.017

CLC NO.:V323