路基自动驾驶技术创新与应用探索

路基自

动

驾驶技术

创

新与应用探索Technological

Innovation

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Application

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Autonomous

Driving自动驾驶事故频发引

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nRoad-basedAutonomousDriving自动驾驶技术路径发展面临的挑战与需求系统功能失效后保障性差单车制造成本居高不下特定场景缺乏组织调度道路资源利用率低自动驾驶技术发展面临的挑战与需求Dem

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ng单车智能存在共性问题，自动驾驶发展遭遇瓶颈无法全面重现行驶环境 复杂场景下算法实现困难感知的局限性：感知距离只有车辆周边一两百米感知受传感器安装位置影响存在遮挡性盲区自动驾驶技术发展面临的挑战与需求Dem

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ng单车智能自动驾驶所面临的问题感知、决策存在局限性无法全面重现行驶环境大车遮挡“鬼探头”复杂场景下算法实现困难算法的局限性：

单车智能无法考虑宏观交通状态

算法未学习到的复杂场景，决策可能出现错误收费广场：无明显车道标线，交通流混乱最佳变道位置应考虑交通量自动驾驶技术发展面临的挑战与需求Dem

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ng单车智能自动驾驶所面临的问题大规模量产落地困难单车制造成本居高不下单车制造需要大量传感器：整套感知系统价格不菲系统冗余需要更多的传感器成本都叠加在车辆成本上车致司机死亡案件：事发时开启无人驾驶功能，车辆没有刹车和减速的迹象。自动驾驶系统失效Velodyne在售的消费者是否愿意为自动驾驶功能买单？机械式激光雷达64线/32线/16线的定价分别为8万/4万/8千美元。晒水车远光灯激光雷达可以打到水花

曝光情况会影响摄像头感知车辆单一系统的冗余无法完全保障失效后的安全性2016年中国特斯拉自动驾驶系统功能失效后保障性差单车自动驾驶系统在一些特殊条件下如恶劣天气，以及系统自身出行故障的时候，可能失效。资源的浪费。自动驾驶技术发展面临的挑战与需求Dem

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ng单车智能自动驾驶所面临的问题缺乏对宏观交通系统的考量道路资源利用率低由于车辆与车辆之间不能够进行沟通，两车的行车速度得不到有效的统一。这就导致跟车距离无法太近，减少了道路使用效率。交叉口：交通复杂，单车智能自动驾驶车辆为保障安全性，无法尽量用最快的速度通过，造成交叉口道路重大政治会议体育盛典文艺汇演车头时距较大特定场景缺乏组织调度在一些需要进行宏观交通组织调度的特定场景下，仅靠自动驾驶车辆自身的感知和决策算法确定车辆合理的行径比较困难，如：大型活动交通组织临时性交通管制·交叉口混乱-交通疏导排队状态-道路利用率Road-basedAutonomousDriving道路与车辆相互促进式发展下交通系统的全面智能化1945

年世界第一台

计算机-ENIAC1965

年集成电路取代了晶体管通信技术2020

年新基建5

G道路与车辆相互促进式发展Roads

andvehiclespromote

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s

development汽车产业与公路行业的发展紧密相关计算技术1985

年掺铒光纤放大器1966

年光纤通信2020

年新基建人工智能1838

年

1896

年摩尔斯发明马克尼发明有线电报 无线电报2006

年杰弗里辛顿人工智能深度学习核心技术汽车产业1886

年1913

年1950

年后1967

年1970

年后2009

年2020

年燃油汽车汽车开始采用被动安全系统行车电脑车辆主动安全谷歌自动驾驶我国智能汽车诞生流水线生产（安全带等）ECU

出现系统开始涌现项目创新发展战略公路行业1901

年1932

年1988

年90

年代2020

年柏油碎石路德国建成世界第一条高速公路我国第一条高速公路建成京津塘高速

首个光纤通信系统我国撤销主线收费站视频云联网010203政策引领发展方向，推进自动驾驶发展交通运输部高度重视自动驾驶和车路协同等前瞻性技术的发展和应用，以智慧交通建设为载体，按照车路协同发展的技术路径，积极推进自动驾驶的发展。自动驾驶、车路协同、新一代交通控制网等方面，部署开展了大量的研究和开发工作。力求形成技术研发、产业示范、标准支撑、良性发展格局。2020

年“跟踪引导”阶段Follow

the

development

of

technology道路与车辆相互促进式发展Roads

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development这一阶段的主要任务是紧密跟踪技术进步，推动构建自动驾驶和车路协同技术标准体系，加强封闭基地测试建设，推动主动安全技术在车辆中率先规模应用，力争实现更高级别自动驾驶技术在智慧公路和智慧城市中试点应用。2025

年

“示范引领”阶段

Enterprise

demonstration

project这个阶段主要是实现自动驾驶技术在高速公路、城市公交专用道以及特定区域内的运营车辆上规模示范。形成较为成熟的技术体系、商业应用规模和政策环境，建立较为完备的标准规范，健全法规体系，实现主导发展。2030

年“协同优化”阶段Develop

traffic

control

and

operation

system这个阶段主要是实现车辆自动驾驶技术与道路智能化技术的协同发展，带动形成新一代交通控制与运行系统，以及开放共享的新型客货运输服务系统的集成创新，实现交通运输转型升级，更好支撑交通强国的建设。路侧改造包括基站、RSU设备、边缘计算MEC装置、云控平台和附属交通设施等相关设备改造。大规模路侧设施建设指日可待我国的车路协同路侧基础设施建设前瞻性极强，2020年3月25日，工信部印发《关于推动5G加快发展的通知》，通知明确提出建设国家级车联网先导区。因此，未来两年有望启动车路协同行业的大规模路侧设施建设。道路与车辆相互促进式发展Roads

andvehiclespromote

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development序号公路公里数1延崇高速116公里，其中北京段33.2公里2新机场高速27公里3京雄高速97公里，其中北京段27公里4滨莱高速26公里5济潍高速162.5公里6杭绍甬161公里7沪杭甬高速248公里…………Road-basedAutonomousDriving道路基础设施智能化发展丰富自动驾驶内涵道路基础设施智能化发展丰富自动驾驶内涵Des

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ng人车路力力高效分布式计算能力&

交通要素全连接能基于智能网联道路的“道路-车辆”协同作用下的自动驾驶路基自动驾驶以智能网联道路为基础，采用先进的传感、计算机、通信、网络和控制技术，通过道路-车辆互补感知、安全高效连接与层次化协同决策，实现车辆自动化运行。Road-based

Autonomous

Driving

（

RAD

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adoptsadvanced

sensor,

computer,

communication,

networkand

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technologies

to

realize

vehicle

autonomousdriving

through

road-vehicle

cooperative

perception,secure

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communication

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decision-making

system.道路基础设施智能化发展丰富自动驾驶内涵Descri

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ng道路-车辆一体化逻辑架构总体架构RSU交通管理与信息发布设备智能路侧感知设备区域边缘计算（MEC

）平台其他边缘计算（MEC

）平台中心云路侧边缘计算（MEC

）设备边缘应用云端应用OBU车载应用道路基础设施智能化发展丰富自动驾驶内涵Descri

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ng道路-车辆一体化逻辑架构主要特点计算与连接通过多接入边缘计

算（

MEC

）和V2X、

5G等通信技术的融

合提供时延低、高

性能的服务能力分层决策建立面向业务的分层决策体系，充分考虑交通运行、车辆行为、基础设施和气象环境多维服务基于不同等级的自动驾驶车辆混行条件，提供多对象、多方式的安全、优质交通服务互补感知利用路侧和车载传感器的不同特点，实现互补感知，提供超视距和全天候的环境预判能力Road-basedAutonomousDriving路基自动驾驶的技术发展创新感知、决策与信息发布什么叫“开”车？负责决策车辆行驶任务路基自动驾驶的技术发展创新Technol

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ng自动驾驶感知决策执行感知决策执行视觉听觉触觉人工·

·

·驾驶·

·

·摄像头激光雷达毫雷米达波定位·

·

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·知识与经验大脑车载计算平台人工智能什么叫“开”车？负责决策车辆行驶任务路基自动驾驶的技术发展创新Technol

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ng感知决策执行感知决策执行视觉听觉触觉·

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·摄像头激光雷达毫雷米达波定位·

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·

·知识与经验大脑车载计算平台人工智能人工·

·

·驾驶自动驾驶路基自动驾驶的技术发展创新Technol

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ng多层次协同决策体系车辆行驶任务的不同决策主体路开车人开车远程驾驶人工驾驶AGVWaymo车开车Tesla路基自动驾驶的技术发展创新Technol

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ng多层次协同决策体系车辆行驶任务的不同决策主体人开车路开车车开车HMIV2XADAS信号控制系统车辆-道路协同决策交通诱导系统路基自动驾驶的技术发展创新Technol

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ng多层次协同决策体系车辆行驶任务的不同决策主体人开车路开车车开车路基自动驾驶领域道路作为基础系统参与和支撑车辆的行驶任务车辆的自动驾驶技术与道路智能化技术协同发展，最终形成新一代交通控制与运行系统，实现交通运输转型升级路基自动驾驶的技术发展创新Technol

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ng多层次协同决策体系层次划分与主要任务路网决策/交通流量分配/路径诱导/……路段决策/车道（路权）分配/全路段分段速度引导/……节点决策/换道区域/速度区间/……车辆决策/车辆行为控制……车辆执行/行驶任务具体执行……决策层路侧车侧执行层路基自动驾驶的技术发展创新Technol

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ng多层次协同决策体系决策的“核心问题”是什么？80专用车道车辆换道决策车道路权分配车辆跟驰决策速度协调控制协同决策路基自动驾驶的技术发展创新Technol

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ng多层次协同决策体系路段层决策柔性车道管控策略动态分配路权避免不同智能等级的车辆混行保障特定种类车辆行程时间稳定进一步提高道路利用率清空区域分段自适应速度协调动态调整不同路段限速提高路段整体通行效率平顺驾驶、节能环保12080100110路基自动驾驶的技术发展创新Technol

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ng多层次协同决策体系关键节点决策控制以道路前方发生事故为例速度协调区增加区域内车头空距换道引导区根据路况确定换道区域碰撞预警区进行碰撞预警应急救援区清空应急通道多接入边缘计算设备车载计算平台云平台速度协调区换道引导区碰撞预警区应急救援区道车急应融合感知规划决策车辆控制路基自动驾驶的技术发展创新Technol

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ng多层次协同决策体系关键节点决策控制关键节点决策控制工程车辆主动防护车辆换道智能提醒恶劣天气辅助决策路径信息服务换道辅助决策全向碰撞预警前向碰撞预警智能车速引导恶劣天气辅助决策弯道坡道合流区桥梁交叉口 恶劣天气

交通事件路基自动驾驶的技术发展创新Technol

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ng车辆与道路的互补感知体系独立感知的局限性??车侧感知感知距离有限极易产生遮挡盲区恶劣气象条件下精度受限缺失对于交通运行状态的感知能力路侧感知个体车辆信息提取精度有限车辆微观运动状态感知精度不足运维成本高建设要求高，在设计阶段要求路基自动驾驶的技术发展创新Technol

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ng互补感知车侧感知路侧感知车辆与道路的互补感知体系协同感知的互补性自车微观运动状态紧邻车辆运动状态行驶环境感知信息交通流运行状态车辆微观运动行为交通气象环境基础设施状态应用举例紧邻换道条件下的综合感知应用举例路面状态的综合感知路基自动驾驶的技术发展创新Technol

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ng多维融合的信息发布体系信息发布维度多样化信息约束力度根据不同信息服务的要求，按照约束力的强弱划分为强制类信息和推荐类信息信息发布对象针对不同智能等级的车辆进行信息分类，根据不同的接收对象的特别进行信息发布信息服务范围将信息的服务范围进行分级，从广域发布到精准推送，实现不同程度的信息覆盖信息更新频率提高安全类信息的更新频率，根据不同的信息服务要求确定信息的更新频率路基自动驾驶的技术发展创新Technol

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ng多维融合的信息发布体系多维信息发布-以前方事故提醒为例区域广播Regional

Broadcast车辆驾驶人Drivers车辆控制系统Control

System精准推送Accurate

Notification信息发布以道路前方发生事故为例事故信息播报前向碰撞预警制动系统控制路径规划引导路基自动驾驶的技术发展创新Technol

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ng单车智能自动驾驶&路基自动驾驶定义控制方系统作用域失效应对单车自动驾驶路基自动驾驶驾驶形态CAAM自动驾驶等级SAE

NHTSA驾驶人负责监控驾控驶环境无自动化：人类全权操作汽车，系统可以提出警告和辅助保护人无人-道路辅助决策人工驾驶驾驶支援：系统只对方向盘和加减速中的一项操作提供驾驶支援人/系统部分人车辆辅助决策人机共驾00DA11PA22部分自动化：系统对方向盘和加减速中的多项操作提供驾驶支援人/系统 部分人系统 部分人车辆直接决策车路协同决策无人驾驶自动驾驶系统负责监控驾驶环境有条件自动化：系统完成所有的驾驶CA33HA4FA54操作，人类适当应答高度自动化：系统完成所有的驾驶操作，限定道路和环境条件等完全自动化：系统在所有环境下完成所有的驾驶操作系统 部分 系统系统 全部 系统引自：NHTSA（美国高速公路管理局）、SAE（汽车工程协会）、CAAM（中国汽车工业协会）自动驾驶划分标准。Road-basedAutonomousDriving混合流条件下的道路主动安全分流区、隧道与作业区无人驾驶网联车人工驾驶路基自动驾驶的技术发展创新Technol

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ng非网联车*数据来源：《乘用车变速器产业报告（2019版》盖世汽车研究院多维混合交通流是历史发展必由之路系统构建全面支持混合流手动变速器到自动变速器人工驾驶到无人驾驶混合交通流的构成和行为上的复杂性混合交通流中个体间的相互影响非常复杂其复杂程度远超过单一类型车流混合流条件下的道路交通主动安全Active

SafetyIn

Mixed

Traffic

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autonomous

Vehicles多维混合交通流给自动驾驶发展带来挑战不断被“加塞”，行车效率低被“加塞”时，安全性差自动驾驶自动驾驶自动驾驶车辆与非自动驾驶车辆混行自动驾驶车辆对路况的判断是客观的，驾驶行为是理性的，人的驾驶行为会存在主观和感性的因素。路段大交通量下，非自动驾驶车辆从自动驾驶车辆前方插入的情况自动驾驶车辆远距离跟车自动驾驶车辆近距离跟车·在普通驾驶人近距离跟车，见缝插针的操作下自动驾驶车辆在拥堵的车流中会不断被超越，通行效率很难得到保障决定其在运行特性上与单一车流存在较大的差异·但如果近距离跟车，遇到加塞的车辆不避让，又会降低安全性混合流条件下的道路交通主动安全Active

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Vehicles分流区的道路主动安全Acti

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Safety

In

Di

versi

on

Area方案背景高速公路分流区的交通事故频--分流前直线段据相关部门数据统计，约30%的高速事故发生于分流区及其影响范围内。车辆变道行为增加，驾驶员较频繁地调整车辆的速度和方向交通流运动比较紊乱，车头时距分布趋于混沌，车速和通行能力降低分流区的道路主动安全Acti

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Safety

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Di

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on

Area方案背景高速公路分流区的交通事故频发--渐变段+恢复阶段据相关部门数据统计，约30%的高速事故发生于分流区及其影响范围内。使出车辆过度减速，使直行车辆与使出车辆之间的运行速度差值较大驾驶人将错过出口时，可能会紧急减速或强行变道一旦发生事故，极易引发二次事故急减速强行变道二次事故分流区的道路主动安全Acti

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Safety

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Area混合流条件下的道路交通主动安全Active

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Vehicles隧道入口区域的道路主动安全Acti

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Tunnel

Entrance方案背景隧道交通安全问题突出隧道驶入区域事故率更高统计数据表明，驶入隧道的过渡区是隧道路段事故率最高的区域。车辆在高速进入隧道入口时，驾驶人没有适应隧道内昏暗的光线环境，通常会减速；进入隧道后，驾驶人会以低于普通路段的车速行驶，在此过程中车速的剧烈变化会导致交通安全风险明显上升。车辆追尾是隧道路段的主要事故类型一般的隧道都在山区内修建，隧道处在上坡段和下坡段的情况较多，加之光线和驾驶人的适应单调、车辆容易制动失效等情况，极易发生追尾事故，多车相撞和单车碰壁类型的事故也大量存在。隧道路段事故严重程度高于普通