王奇峰，楊 雷

(1.常熟國家大學(xué)科技園管委會，江蘇 常熟 215506)(2.江蘇天安智聯(lián)科技股份有限公司，江蘇 無錫 214104)

1 車聯(lián)網(wǎng)簡介

車聯(lián)網(wǎng)是汽車行業(yè)發(fā)展的重要方向之一，近年來我國車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，頂層設(shè)計(jì)規(guī)劃和政策不斷完善。先導(dǎo)區(qū)是落實(shí)國家制造強(qiáng)國和網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國發(fā)展戰(zhàn)略，推進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、產(chǎn)業(yè)發(fā)展綜合服務(wù)構(gòu)建、車聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新應(yīng)用實(shí)踐的重要平臺。

車聯(lián)網(wǎng)是汽車、電子、通信、軟件、交通運(yùn)輸和交通管理等行業(yè)深度融合的新型產(chǎn)業(yè)形態(tài)，是培育新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)、加快新舊動能接續(xù)轉(zhuǎn)換的重要載體，是新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)(新基建)的重要方向。車聯(lián)網(wǎng)既是實(shí)現(xiàn)智慧交通的重要抓手，也是構(gòu)建智慧城市的重要組成部分[1]。車聯(lián)網(wǎng)通過“人、車、路、網(wǎng)、云、圖”之間的互聯(lián)互通，為智能駕駛和智慧交通應(yīng)用提供準(zhǔn)確、及時的信息服務(wù)支撐，從而提升交通運(yùn)行安全效率、提高車輛智能駕駛水平，同時為用戶提供便捷的交通服務(wù)，如圖1所示。

圖1 車聯(lián)網(wǎng)車路協(xié)同應(yīng)用場景

當(dāng)前，全球車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)正處于加快部署的關(guān)鍵時期，美國、歐盟等國家和地區(qū)將車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略制高點(diǎn)，通過制訂國家政策或通過立法推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。美國交通運(yùn)輸部在《ITS戰(zhàn)略計(jì)劃2015—2019》明確了智能交通領(lǐng)域的發(fā)展方向，確立了汽車智能化、網(wǎng)聯(lián)化的核心。在路徑上，美國車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展重點(diǎn)依托通用、福特等本土整車企業(yè)在技術(shù)上的驅(qū)動，以車路協(xié)同應(yīng)用為主。由于政府采取技術(shù)中立政策，發(fā)展進(jìn)度低于預(yù)期，并未形成大規(guī)模的應(yīng)用。歐盟借助在汽車制造和零部件配套相關(guān)產(chǎn)業(yè)方面的核心技術(shù)優(yōu)勢，以面向場景應(yīng)用為主，計(jì)劃到2022年年底實(shí)現(xiàn)所有新車均配備車聯(lián)網(wǎng)通信設(shè)備以支持車路協(xié)同模式；到2030年步入以完全自動駕駛為標(biāo)準(zhǔn)的社會[2]。

我國高度重視車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，國家部委及地市積極推進(jìn)車聯(lián)網(wǎng)示范區(qū)、先導(dǎo)區(qū)以及“雙智”試點(diǎn)建設(shè)[3]，截至2021年12月底，國家部委推進(jìn)建設(shè)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試及應(yīng)用示范區(qū)21個、國家級車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)4個、“雙智”試點(diǎn)城市16個。我國車聯(lián)網(wǎng)建設(shè)逐步從先行先試走向規(guī)?；瘧?yīng)用[4]。

基于此，常熟市大力推進(jìn)“一城、二區(qū)、三基地、四示范應(yīng)用”建設(shè)工作，以國家經(jīng)開區(qū)、國家高新區(qū)為產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，打造常熟市城區(qū)道路環(huán)境、高速道路環(huán)境、鄉(xiāng)村道路環(huán)境下的智能網(wǎng)聯(lián)測試基地，以城市公共出行、市政清潔、“工業(yè) 4.0”、景區(qū)游覽為重點(diǎn)的示范應(yīng)用，以示范應(yīng)用帶動智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，大力推進(jìn)新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，加大科技創(chuàng)新投入，全面推進(jìn) 5G-V2X 車聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，搶占汽車產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展戰(zhàn)略的制高點(diǎn)，加快培育智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)，推動汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，進(jìn)一步豐富和完善常熟汽車產(chǎn)業(yè)內(nèi)涵，將常熟打造成全國領(lǐng)先的智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)應(yīng)用高地。

2 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)內(nèi)容

2.1 基礎(chǔ)設(shè)施

車聯(lián)網(wǎng)道路基礎(chǔ)設(shè)施主要包括基礎(chǔ)類、通訊類、感知類、計(jì)算類、交互類等5大類，其中基礎(chǔ)類設(shè)施包括交通信號燈、信號機(jī)、傳統(tǒng)標(biāo)牌標(biāo)線等；通訊類設(shè)施包括C-V2X路側(cè)通信單元(同時支持直連工作模式PC5和網(wǎng)絡(luò)工作模式UU)和光纖通信網(wǎng)等，實(shí)現(xiàn)端到端以及端到云的通信；感知類設(shè)施包括交通事件檢測攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、雷視一體機(jī)等，實(shí)現(xiàn)對路況交通流、交通事件等信息的采集；計(jì)算類設(shè)施包括中心及邊緣云計(jì)算設(shè)備；交互類設(shè)施包括智能斑馬線、智能錐桶、主動發(fā)光標(biāo)牌、V2X導(dǎo)航地圖、APP等，車聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施類型及路側(cè)部署如圖2所示。

圖2 車聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施類型

在車聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目實(shí)施中，為支撐車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和業(yè)務(wù)場景實(shí)現(xiàn)，結(jié)合道路情況和實(shí)際需要，通過靈活部署相關(guān)感知和計(jì)算設(shè)備，夯實(shí)路側(cè)數(shù)據(jù)的全息采集能力和交通事件識別能力，為車路協(xié)同賦能智能駕駛和智慧交通應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[5]。

2.2 應(yīng)用方向

2.2.1智能駕駛應(yīng)用

車聯(lián)網(wǎng)通過信息交互、協(xié)同感知與決策控制實(shí)現(xiàn)車路協(xié)同，從而極大地拓展單車的感知范圍、提升感知能力，在數(shù)據(jù)、算力、算法等方面擁有更高維數(shù)據(jù)，能夠讓智能駕駛行車更安全、行車范圍更廣闊、落地更經(jīng)濟(jì)，加速自動駕駛從單體智能向群體智能轉(zhuǎn)變[6]，從本質(zhì)上解決單車智能自動駕駛遇到的技術(shù)瓶頸。

2.2.2智慧交通應(yīng)用方向

車聯(lián)網(wǎng)基于交通分析研判工具和模型，結(jié)合全息路口、全息路段等技術(shù)驅(qū)動城市[7]，對城市路網(wǎng)運(yùn)行、交通事故、交通違法、交通車輛、車道行為、路口、交通運(yùn)輸?shù)冗M(jìn)行全方位分析，根據(jù)分析數(shù)據(jù)梳理，結(jié)合城市交通特色，通過智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)、城市交通數(shù)據(jù)底座及交通大腦，融合交警、車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)感知采集數(shù)據(jù)，對多元數(shù)據(jù)的融合分析和深度挖掘，實(shí)現(xiàn)對城市交通運(yùn)行態(tài)勢的評價分析[8]。

3 常熟車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)建設(shè)實(shí)踐

常熟擁有豐田汽車研發(fā)中心、奇瑞捷豹路虎智能化工廠等傳統(tǒng)優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)集群，適合將智能網(wǎng)聯(lián)汽車與車聯(lián)網(wǎng)協(xié)同發(fā)展作為重點(diǎn)建設(shè)方向打造。隨著國家工業(yè)和信息化部與江蘇省政府公布建設(shè)車聯(lián)網(wǎng)(智能網(wǎng)聯(lián)汽車)先導(dǎo)區(qū)的戰(zhàn)略部署，常熟順勢而為，于2019年啟動智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試基地項(xiàng)目建設(shè)，助力蘇州獲批首個省級車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)(三區(qū)一走廊格局)，明確了常熟的車聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)內(nèi)容(即路端覆蓋)和重點(diǎn)應(yīng)用發(fā)展方向(即車端滲透和云端互通)。

路端覆蓋：通過對道路基礎(chǔ)設(shè)施的智能化和網(wǎng)聯(lián)化改造，靈活部署通訊、感知、計(jì)算、交互類設(shè)備，做厚路側(cè)感知層，以滿足深度應(yīng)用場景需求。

車端滲透：針對后裝市場以及重點(diǎn)行業(yè)用戶，堅(jiān)持以場景需求為導(dǎo)向，圍繞提升公眾參與和感知，快速部署推廣支持UU(網(wǎng)絡(luò)模式)+PC5(直連模式)智能車載后視鏡終端上車，實(shí)現(xiàn)短期內(nèi)車輛聯(lián)網(wǎng)滲透率的迅速提升。

云端互通：構(gòu)建統(tǒng)一開放服務(wù)平臺，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求，實(shí)現(xiàn)交警、物流、圖商等第三方業(yè)務(wù)平臺數(shù)據(jù)共享，在滿足智慧交通和智能駕駛業(yè)務(wù)需求的同時，為多元生態(tài)服務(wù)提供服務(wù)支撐。

截至2021年底，常熟車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)路端已完成了核心示范區(qū)共計(jì)19個交通路口以及14.5 km道路的智能化、信息化升級改造，建成了16類智能網(wǎng)聯(lián)測試場景。在二期項(xiàng)目規(guī)劃中，將結(jié)合智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試和示范場景應(yīng)用需求，進(jìn)一步拓展路端智能化建設(shè)規(guī)模，推動區(qū)域覆蓋；加強(qiáng)多元融合的深度感知建設(shè)，構(gòu)建更為完善的道路測試場景，滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試需求。二期的規(guī)劃建設(shè)目標(biāo)如圖3所示。

圖3 常熟車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)建設(shè)內(nèi)容——路端及場景

常熟車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)已實(shí)現(xiàn)的示范應(yīng)用場景主要包括交通管理服務(wù)、百姓出行服務(wù)、車聯(lián)網(wǎng)及駕駛服務(wù)三大類[9]。

3.1 百姓出行服務(wù)

1)智慧公交改造。目前傳統(tǒng)公交車數(shù)量眾多，車路協(xié)同的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也剛起步。對于傳統(tǒng)公交進(jìn)行網(wǎng)聯(lián)化改造，既經(jīng)濟(jì)，又實(shí)用。常熟選取一條公交線路，對公交車及其沿途道路基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行智能化和網(wǎng)聯(lián)化改造，創(chuàng)新設(shè)置車載交通誘導(dǎo)屏、車尾燈態(tài)情報板，配合車載前置攝像頭，實(shí)現(xiàn)弱勢交通參與者(主要是行人和非機(jī)動車)闖入提示和車尾信息發(fā)布等多種功能，提高公交運(yùn)營安全和效率，如圖4所示。

圖4 常熟公交車定制共享尾屏

2)車載智能終端。由于車規(guī)級車載終端研發(fā)和驗(yàn)證周期長，不利于快速進(jìn)行市場和場景驗(yàn)證，無法解決規(guī)模龐大的存量市場需求。因此通過后裝車載智能后視鏡(圖5)，將路口行人過街、右轉(zhuǎn)場景、交通信號燈態(tài)、綠波通行情況、部分公共平臺交通及社會信息提醒下發(fā)至車端，解決當(dāng)前情況下智能網(wǎng)聯(lián)與車內(nèi)通信的實(shí)用性問題，有利于后續(xù)的驗(yàn)證、推廣和發(fā)展。

圖5 后裝智能后視鏡產(chǎn)品

3)C-V2X(蜂窩車聯(lián)網(wǎng))城市環(huán)境的車端導(dǎo)航引擎優(yōu)化。通過和圖商合作，根據(jù)車聯(lián)網(wǎng)建設(shè)獲知的路口交通擁堵、車流等信息，通過算法，確保導(dǎo)航路徑優(yōu)化結(jié)果實(shí)時更新。

3.2 車聯(lián)網(wǎng)及駕駛服務(wù)

1)智慧物流無人車?；诎踩紤]，車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)于低速自動駕駛是當(dāng)前技術(shù)條件下的明智選擇[10]。常熟通過與京東物流合作，讓京東物流智能發(fā)展研究院落地常熟，發(fā)展低速無人物流配送車[11]。先導(dǎo)區(qū)在建設(shè)規(guī)劃之初，通過與京東物流研發(fā)和運(yùn)營團(tuán)隊(duì)的溝通，明確其在重點(diǎn)場景下對車聯(lián)網(wǎng)信息支撐的需求，率先通過車聯(lián)網(wǎng)直接向無人車提供路口紅綠燈態(tài)，解決無人車視頻識別紅綠燈受惡劣天氣影響可能出現(xiàn)誤差等問題，大幅提升通行效率，同時在慢車道交通治理、復(fù)雜路況車路協(xié)同輔助支持方向進(jìn)行進(jìn)一步的技術(shù)探索。目前常熟已有幾十輛京東無人物流車提供城市內(nèi)配送，實(shí)現(xiàn)了C-V2X(蜂窩車聯(lián)網(wǎng))環(huán)境下低速無人駕駛的全球首個商業(yè)化應(yīng)用場景，常熟街頭穩(wěn)步行進(jìn)的京東無人物流配送車，已成為常熟街頭一道亮麗的風(fēng)景，如圖6所示。

圖6 京東無人物流配送車

2)車聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化場景庫[12]。目前針對車路協(xié)同產(chǎn)業(yè)，尚無標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的路側(cè)感知、計(jì)算系統(tǒng)的部署設(shè)計(jì)與部署方案。各地路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施部署方案各異，效果差別較大，需要通過標(biāo)準(zhǔn)化的場景設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)規(guī)?；ㄔO(shè)(圖7)，后續(xù)可以用相關(guān)指標(biāo)評估場景建設(shè)的有效性。

圖7 應(yīng)用場景庫標(biāo)準(zhǔn)化

3.3 交通管理服務(wù)

1)交警數(shù)據(jù)交互系統(tǒng)。通過與交警平臺數(shù)據(jù)對接，實(shí)現(xiàn)部分?jǐn)?shù)據(jù)交互，并將交通事件信息與V2X(車對外界的信息交換)平臺對接后，提供相關(guān)應(yīng)用。由此實(shí)現(xiàn)與交警平臺部分非敏感數(shù)據(jù)的復(fù)用與互通，提高公共交通數(shù)據(jù)管理效率[13]。后續(xù)將進(jìn)一步嘗試將交警路側(cè)設(shè)備結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)復(fù)用，以及將車聯(lián)網(wǎng)路側(cè)數(shù)據(jù)共享給交警平臺。

2)高精地圖展示及運(yùn)維服務(wù)平臺。通過建設(shè)城市級道路高精地圖，打造新型運(yùn)維服務(wù)平臺，將全息路口及部分路側(cè)應(yīng)用在高精地圖上以所見即所得的方式進(jìn)行展示，同時將路側(cè)設(shè)備在三維地圖中全部數(shù)字化孿生，實(shí)現(xiàn)所有設(shè)備的圖形化運(yùn)維管理，如圖8所示。

圖8 高精地圖展示及運(yùn)維服務(wù)平臺

4 車聯(lián)網(wǎng)推廣應(yīng)用思考

基于現(xiàn)階段車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合常熟車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)建設(shè)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，可知當(dāng)前車聯(lián)網(wǎng)建設(shè)應(yīng)遵循“運(yùn)營指導(dǎo)建設(shè)、場景穿透應(yīng)用”的原則，圍繞運(yùn)營需求，規(guī)?；ㄔO(shè)部署基礎(chǔ)設(shè)施，提升“覆蓋率”和“滲透率”；通過做深做透場景，確保車聯(lián)網(wǎng)有用、能用和好用，提升百姓的“獲得感”和地方政府的“成就感”。

4.1 運(yùn)營指導(dǎo)建設(shè)

車聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，需要做好頂層規(guī)劃設(shè)計(jì)。當(dāng)前階段，車聯(lián)網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目還不是一個簡單的交付型項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)時，需要考慮長期運(yùn)營的可行性和實(shí)用性，明確由運(yùn)營指導(dǎo)建設(shè)。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1)先路側(cè)，后車載。道路智能化是C-V2X(蜂窩車聯(lián)網(wǎng))的基礎(chǔ)，智能化路側(cè)設(shè)施安裝到位，并保證路側(cè)設(shè)施、平臺的穩(wěn)定可靠，是C-V2X體系能成功運(yùn)行的基礎(chǔ)。

2)先后裝，后前裝。鑒于汽車行業(yè)前、后裝的研發(fā)驗(yàn)證周期，先進(jìn)行規(guī)模化后裝設(shè)備的推廣，以此進(jìn)行場景和市場驗(yàn)證，避免路側(cè)設(shè)施的投資浪費(fèi)。

3)先V2I(車輛對基礎(chǔ)設(shè)施)/V2N(車對網(wǎng)絡(luò))，后V2V(車對車)。優(yōu)先實(shí)現(xiàn)向交通參與者精準(zhǔn)推送相關(guān)的交通信息，引導(dǎo)信息消費(fèi)，在中短期支持智慧交通升級，然后逐步完善V2V安全應(yīng)用，并隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車前裝覆蓋率提升，從而在中長期成為智能駕駛不可或缺的組成部分。

4)先UU(網(wǎng)絡(luò)模式)，后PC5(直連模式)。PC5直連模式需要增加車載硬件成本，V2V應(yīng)用場景的實(shí)現(xiàn)、研發(fā)、驗(yàn)證周期較長。因此，可優(yōu)先通過UU網(wǎng)絡(luò)模式，實(shí)現(xiàn)V2I場景應(yīng)用。目前市場上福特率先推出的量產(chǎn)C-V2X車型，可按此原則進(jìn)行推廣。

4.2 場景穿透應(yīng)用

車聯(lián)網(wǎng)場景穿透應(yīng)用堅(jiān)持“以提升交通安全水平、優(yōu)化道路通行能力、豐富網(wǎng)聯(lián)駕乘體驗(yàn)”為目標(biāo)，關(guān)注民生出行需求，重點(diǎn)圍繞智能駕駛、智慧交通兩個方向拓展車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

智能駕駛應(yīng)用方面，應(yīng)圍繞智能駕駛拓展應(yīng)用建設(shè)，打造高級別輔助駕駛及無人駕駛落地運(yùn)行場景，特別是以車路協(xié)同為特色的L2+駕駛自動化應(yīng)用產(chǎn)品；同時，構(gòu)建以無人物流配送、無人環(huán)衛(wèi)清掃為代表的L4級智能駕駛整體應(yīng)用解決方案，打造更多的無人駕駛應(yīng)用落地場景。

智慧交通應(yīng)用方面，應(yīng)全面提升交通管理智能水平，切實(shí)提升居民出行安全及城市通行效能。在非紅綠燈路口實(shí)現(xiàn)行人橫穿預(yù)警、匝道匯入?yún)R出預(yù)警等應(yīng)用；打造基于車聯(lián)網(wǎng)的新一代智慧導(dǎo)航產(chǎn)品，向非網(wǎng)聯(lián)用戶提供實(shí)時車聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)，全面提升用戶感知；構(gòu)建車聯(lián)網(wǎng)賦能的交通大數(shù)據(jù)決策支撐平臺，實(shí)現(xiàn)多層次的智慧交通數(shù)據(jù)應(yīng)用，為管理部門提供決策支持服務(wù)。

5 結(jié)束語

目前，車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展已進(jìn)入“應(yīng)用為先、持續(xù)深耕”的新階段。國家提出的智慧城市+智能網(wǎng)聯(lián)“雙智”試點(diǎn)的發(fā)展探索，是對車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的進(jìn)一步支持。車聯(lián)網(wǎng)作為一項(xiàng)綜合性技術(shù)，賦能智能駕駛和智慧交通應(yīng)用，在經(jīng)歷了前期的測試示范應(yīng)用后，已逐步向深度應(yīng)用階段發(fā)展。“運(yùn)營指導(dǎo)建設(shè)、場景穿透應(yīng)用”的思路，既是當(dāng)下車聯(lián)網(wǎng)建設(shè)行之有效的思路，也吻合未來“雙智”城市發(fā)展要求，將貫穿和引領(lǐng)后續(xù)國內(nèi)的車聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。