武之超

（南京熊貓信息產(chǎn)業(yè)有限公司，江蘇南京210033）

0 引言

目前，全球的汽車工程師已經(jīng)不僅僅局限于車輛本身的提升，而是將目光轉(zhuǎn)投到車輛駕駛員身上，希望提高整體駕駛體驗(yàn)感的同時，盡可能地解放駕駛員，讓車輛自身根據(jù)路面情況，在交通法規(guī)和公序良俗的道德規(guī)范下完成駕駛過程。因此，自動駕駛技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。那么如何認(rèn)識自動駕駛，自動駕駛給未來汽車工業(yè)和交通系統(tǒng)的發(fā)展又會帶來怎樣的影響，下面將進(jìn)行具體闡述。

1 自動駕駛

從業(yè)內(nèi)專家的定義來看，自動駕駛是能實(shí)現(xiàn)自動感應(yīng)周圍環(huán)境，并且無需人為干預(yù)而自動導(dǎo)航載具的技術(shù)；而從非專業(yè)角度看來，自動駕駛就是在駕駛?cè)藛T不介入的情況下安全、便捷、精準(zhǔn)地把車輛開抵至目標(biāo)地。簡而言之，就是做一個“人工老司機(jī)”的過程。但要想實(shí)現(xiàn)全定義的自動駕駛，不僅僅是簡單的技術(shù)發(fā)展革新的問題，也是社會道德倫理認(rèn)知，甚至是法律法規(guī)的制定問題。針對這種狀態(tài)，需要從自動駕駛的技術(shù)基礎(chǔ)和自動駕駛的層級分類展開討論。

1.1 自動駕駛的技術(shù)基礎(chǔ)

實(shí)現(xiàn)自動駕駛這個完整的過程，需要了解本體信息（車況、出發(fā)地、目的地等）、外界信息（道路情況、天氣情況、交規(guī)要求等），制定行車路線時根據(jù)實(shí)時的路況做出決策判斷，安全便捷精準(zhǔn)地把車輛開抵目的地。這里面的核心問題同樣也是最難處理的問題，就是如何有效采集實(shí)時的路況信息，并根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行決策判斷做出控制命令[1]?，F(xiàn)有自動駕駛技術(shù)，是通過車輛自帶的傳感器、攝像頭以及雷達(dá)等信息數(shù)據(jù)采集硬件，將實(shí)時的數(shù)據(jù)采集至車機(jī)，由車機(jī)將數(shù)據(jù)進(jìn)行篩查、處理、分析、決策，再由車機(jī)將決策交予執(zhí)行系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)車輛的加減速、左右拐彎等相應(yīng)的操作。目前自動駕駛技術(shù)發(fā)展的思路以兩個方向?yàn)橹鲗?dǎo)。一個是基于高精地圖為基礎(chǔ)的強(qiáng)感知、強(qiáng)智能方式的自動駕駛，另一種是基于超強(qiáng)車機(jī)的弱感知、超強(qiáng)智能方式的自動駕駛。

基于高精地圖為基礎(chǔ)的強(qiáng)感知、強(qiáng)智能方式的自動駕駛，顧名思義是需要高精地圖為模型基礎(chǔ)，對于此類自動駕駛，是在已知地圖模式下，通過采集實(shí)時路況信息判斷決策。這種模式減少了車輛對道路信息的處理，提高了車機(jī)對采集信息的處理效率，確保決策的高效和準(zhǔn)確。基于超強(qiáng)車機(jī)的弱感知、超強(qiáng)智能方式的自動駕駛，是依賴于強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，將道路、路面等數(shù)據(jù)采集后統(tǒng)一在同一坐標(biāo)系內(nèi)集中處理，避免了前期預(yù)存高精地圖而實(shí)現(xiàn)的決策功能。不難看出，無論是哪一種技術(shù)模式，都是離不開數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析的，而區(qū)別在于兩者的偏向不同，從而導(dǎo)致了發(fā)展方向不同。但是從長遠(yuǎn)發(fā)展的層面來看，基于高精地圖的自動駕駛模式是要比基于超強(qiáng)車機(jī)的模式更有優(yōu)勢。因?yàn)閱误w的硬件能力是有限的，但如果可以將巨大的數(shù)據(jù)處理分析過程放在云端，借助5G 通信技術(shù)是可以更加高效地進(jìn)行預(yù)判和決策的，因此，車路協(xié)同這一概念也就呼之欲出。

1.2 自動駕駛的層級分類

從完全駕駛員駕駛到完全自動駕駛這一過程不是由0 到1 這一簡單的狀態(tài)變化，而是螺旋狀階梯性的遞增發(fā)展而來，針對不同狀態(tài)下自動駕駛有著不同的等級定義。表1 是業(yè)內(nèi)較為認(rèn)可的針對自動駕駛層級的定義和分類[2]。從表格來看，可以發(fā)現(xiàn)，如果車機(jī)系統(tǒng)能夠自主控制車輛的縱橫方向，對目標(biāo)事件能夠探測與響應(yīng)，那么就可以認(rèn)為基本判定具有自動駕駛功能（這里不探討動態(tài)駕駛?cè)蝿?wù)被駕駛員接管的情況，屬于自動駕駛過程結(jié)束之后的功能），則L3 級的自動駕駛是是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的分水嶺。

表1 不同狀態(tài)自動化駕駛不同劃分等級

在上述兩個指標(biāo)中，控制車輛的縱橫方向可以理解為是車機(jī)做出決策后的指令，而目標(biāo)和事件的探測與響應(yīng)則是整個自動駕駛技術(shù)的核心。正如上文所說，目前自動駕駛技術(shù)的兩大陣營都可以實(shí)現(xiàn)上述功能要求。但日益復(fù)雜的道路情況、車輛狀況、行人狀況等等，對車輛數(shù)據(jù)采集分析硬件的要求是越來越高。因此，利用邊緣處理思想設(shè)計(jì)出的車路協(xié)同方案為自動駕駛技術(shù)的突破帶來了曙光。

2 車路協(xié)同

何為車路協(xié)同，車路協(xié)同是綜合感知、通信、計(jì)算、控制等技術(shù)，基于標(biāo)準(zhǔn)化通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)物理空間與信息空間中包括“車、交通、環(huán)境”等要素的相互映射，標(biāo)準(zhǔn)化交互與高效協(xié)同，可以利用云計(jì)算大數(shù)據(jù)能力，解決系統(tǒng)性的資源優(yōu)化與配置問題。從自動駕駛技術(shù)的角度來說，車路協(xié)同就是提前采集道路信息，根據(jù)車輛行進(jìn)路線，將車（vechile）、人（person）、設(shè)施（installation）、云端（net）有效地串聯(lián)在一起，形成V2V、V2P、V2I 和V2N 的信息交互網(wǎng)絡(luò)，為自動駕駛車機(jī)決策爭取到了寶貴的時間，也大大提高了決策的準(zhǔn)確性，對有效降低事故率有著極其顯著的幫助[3]。

車路協(xié)同具體是怎么工作的呢?舉例說明，假如某主車從A 地前往B 地，途經(jīng)5 個路口，那么沿途的數(shù)據(jù)采集設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將實(shí)時的道路車輛信息提交至邊端處理。具體表現(xiàn)為，1 號路口三個車道均無車輛且直行綠燈，3 號路口有擁堵，3 號至4 號路口路段有學(xué)校處于放學(xué)時段，人員較多。這樣一來，邊端處理器根據(jù)上報的實(shí)時路況進(jìn)行提前分析，再將分析結(jié)果通過通信手段發(fā)至車輛，釋放車載計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)自主決策，自動駕駛車輛會從1 號路口通過，提前避開3 號路口，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險規(guī)避，并且重新規(guī)劃路線前往B 地。

在路口，自動駕駛面臨的安全風(fēng)險高出平常道路的五倍。其中行人非機(jī)動車從盲區(qū)中突然進(jìn)入前方道路的“鬼探頭”場景，為自動駕駛帶來了安全隱患，在主車前行過程中，由于右邊車道的車輛遮擋，自動駕駛車輛難以感知到盲區(qū)中的非機(jī)動車輛，而當(dāng)主車能夠發(fā)現(xiàn)非機(jī)動車輛時，檢測距離過近，剎車距離不足可能導(dǎo)致碰撞，在車路協(xié)同的條件下，具備全量障礙物感知能力的路側(cè)系統(tǒng)可以賦予單車智能更加完善和精確的環(huán)境理解，使得處于盲區(qū)中的非機(jī)動車輛能提前被主車感知，主車減速讓行，從而避免事故發(fā)生。

從功能實(shí)現(xiàn)來看，車路協(xié)同是提前采集實(shí)時道路信息進(jìn)行預(yù)處理后提供給需要的受體，不僅自動駕駛車輛可以使用，整個交通系統(tǒng)甚至其他方面都可以使用。例如，對于政府部門，車路協(xié)同可以在交通管理、交通運(yùn)輸管理、交通規(guī)劃管理起到數(shù)據(jù)支撐和輔助決策的作用，如交警現(xiàn)場事故處理，交通狀態(tài)監(jiān)控；交通局公路運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)管，貨運(yùn)監(jiān)管；規(guī)劃局道路網(wǎng)規(guī)劃，交通運(yùn)力規(guī)劃等等。對于企業(yè)而言，自動駕駛技術(shù)和搭載的車輛設(shè)計(jì)對智能公交相關(guān)的研發(fā)管理和服務(wù)以及車輛配套的停車、維修和保險等服務(wù)都有著深遠(yuǎn)影響；對個人而言，車輛導(dǎo)航、自助停車加油充電、擁堵規(guī)避、安全提醒、違章提醒也都是生活中方方面面需要車路協(xié)同提供數(shù)據(jù)支撐的地方。因此，無論是簡單的自動駕駛技術(shù)支持，還是涉及整個交通運(yùn)輸管理工程，乃至普羅大眾的日常生活，車路協(xié)同技術(shù)的發(fā)展和推廣都有著較為深遠(yuǎn)的意義。

汽車工業(yè)發(fā)展了超過一個半世紀(jì)，一代代的汽車工程師將汽車打造得更加安全、舒適、智能，給人們提供更加便捷的服務(wù)。隨著信息時代、智能時代的到來，車輛信息智能化、道路信息智能化、交通信息智能化成了發(fā)展趨勢?；跀?shù)據(jù)采集分析、決策的自動駕駛技術(shù)就是這一時代的產(chǎn)物，更是未來發(fā)展的必由之路。基于最大規(guī)模的車端結(jié)合路測實(shí)際道路測試數(shù)據(jù)以及強(qiáng)大的仿真平臺，正在進(jìn)行技術(shù)迭代和測試驗(yàn)證，已經(jīng)通過了海量仿真測試，證明了擁有車路協(xié)同能夠更加高效地為自主駕駛車輛提供感知能力，明顯提升自身駕駛的安全性。因此，發(fā)展信息化、智能化的車路協(xié)同則成了未來發(fā)展的基石。將數(shù)據(jù)采集、處理、分析、決策，可以為各個數(shù)據(jù)使用者提供高效、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。毋庸置疑，車路協(xié)同技術(shù)將有著一個廣闊而又耀眼的明天。

3 結(jié)語

在數(shù)據(jù)時代的當(dāng)下，自動駕駛技術(shù)被寄予了厚望，這是人工智能技術(shù)在智慧交通領(lǐng)域的一次重要嘗試和大膽突破。如果將自動駕駛技術(shù)充分發(fā)揮助力智慧交通車路協(xié)同的發(fā)展，交通領(lǐng)域?qū)l(fā)生顛覆性的變革，高效、有序、智能的新型交通景象，將浮現(xiàn)于不久的將來。