基于常熟車聯(lián)網先導區(qū)引發(fā)的推廣應用思考

王奇峰，楊 雷

(1.常熟國家大學科技園管委會，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)網簡介

車聯(lián)網是汽車行業(yè)發(fā)展的重要方向之一，近年來我國車聯(lián)網產業(yè)發(fā)展迅速，頂層設計規(guī)劃和政策不斷完善。先導區(qū)是落實國家制造強國和網絡強國發(fā)展戰(zhàn)略，推進車聯(lián)網關鍵技術研發(fā)、產業(yè)發(fā)展綜合服務構建、車聯(lián)網創(chuàng)新應用實踐的重要平臺。

車聯(lián)網是汽車、電子、通信、軟件、交通運輸和交通管理等行業(yè)深度融合的新型產業(yè)形態(tài)，是培育新的經濟增長點、加快新舊動能接續(xù)轉換的重要載體，是新型基礎設施建設(新基建)的重要方向。車聯(lián)網既是實現(xiàn)智慧交通的重要抓手，也是構建智慧城市的重要組成部分[1]。車聯(lián)網通過“人、車、路、網、云、圖”之間的互聯(lián)互通，為智能駕駛和智慧交通應用提供準確、及時的信息服務支撐，從而提升交通運行安全效率、提高車輛智能駕駛水平，同時為用戶提供便捷的交通服務，如圖1所示。

圖1 車聯(lián)網車路協(xié)同應用場景

當前，全球車聯(lián)網產業(yè)正處于加快部署的關鍵時期，美國、歐盟等國家和地區(qū)將車聯(lián)網產業(yè)作為戰(zhàn)略制高點，通過制訂國家政策或通過立法推動產業(yè)發(fā)展。美國交通運輸部在《ITS戰(zhàn)略計劃2015—2019》明確了智能交通領域的發(fā)展方向，確立了汽車智能化、網聯(lián)化的核心。在路徑上，美國車聯(lián)網發(fā)展重點依托通用、福特等本土整車企業(yè)在技術上的驅動，以車路協(xié)同應用為主。由于政府采取技術中立政策，發(fā)展進度低于預期，并未形成大規(guī)模的應用。歐盟借助在汽車制造和零部件配套相關產業(yè)方面的核心技術優(yōu)勢，以面向場景應用為主，計劃到2022年年底實現(xiàn)所有新車均配備車聯(lián)網通信設備以支持車路協(xié)同模式；到2030年步入以完全自動駕駛為標準的社會[2]。

我國高度重視車聯(lián)網發(fā)展，國家部委及地市積極推進車聯(lián)網示范區(qū)、先導區(qū)以及“雙智”試點建設[3]，截至2021年12月底，國家部委推進建設的智能網聯(lián)汽車測試及應用示范區(qū)21個、國家級車聯(lián)網先導區(qū)4個、“雙智”試點城市16個。我國車聯(lián)網建設逐步從先行先試走向規(guī)?；瘧肹4]。

基于此，常熟市大力推進“一城、二區(qū)、三基地、四示范應用”建設工作，以國家經開區(qū)、國家高新區(qū)為產業(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)游覽為重點的示范應用，以示范應用帶動智能網聯(lián)產業(yè)園區(qū)，大力推進新興產業(yè)發(fā)展，加大科技創(chuàng)新投入，全面推進 5G-V2X 車聯(lián)網基礎設施建設，搶占汽車產業(yè)未來發(fā)展戰(zhàn)略的制高點，加快培育智能網聯(lián)汽車產業(yè)，推動汽車產業(yè)轉型升級，進一步豐富和完善常熟汽車產業(yè)內涵，將常熟打造成全國領先的智能網聯(lián)汽車產業(yè)應用高地。

2 車聯(lián)網技術內容

2.1 基礎設施

車聯(lián)網道路基礎設施主要包括基礎類、通訊類、感知類、計算類、交互類等5大類，其中基礎類設施包括交通信號燈、信號機、傳統(tǒng)標牌標線等；通訊類設施包括C-V2X路側通信單元(同時支持直連工作模式PC5和網絡工作模式UU)和光纖通信網等，實現(xiàn)端到端以及端到云的通信；感知類設施包括交通事件檢測攝像頭、毫米波雷達、激光雷達、雷視一體機等，實現(xiàn)對路況交通流、交通事件等信息的采集；計算類設施包括中心及邊緣云計算設備；交互類設施包括智能斑馬線、智能錐桶、主動發(fā)光標牌、V2X導航地圖、APP等，車聯(lián)網基礎設施類型及路側部署如圖2所示。

圖2 車聯(lián)網基礎設施類型

在車聯(lián)網項目實施中，為支撐車聯(lián)網應用和業(yè)務場景實現(xiàn)，結合道路情況和實際需要，通過靈活部署相關感知和計算設備，夯實路側數據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用打下堅實基礎[5]。

2.2 應用方向

2.2.1智能駕駛應用

車聯(lián)網通過信息交互、協(xié)同感知與決策控制實現(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，在數據、算力、算法等方面擁有更高維數據，能夠讓智能駕駛行車更安全、行車范圍更廣闊、落地更經濟，加速自動駕駛從單體智能向群體智能轉變[6]，從本質上解決單車智能自動駕駛遇到的技術瓶頸。

2.2.2智慧交通應用方向

車聯(lián)網基于交通分析研判工具和模型，結合全息路口、全息路段等技術驅動城市[7]，對城市路網運行、交通事故、交通違法、交通車輛、車道行為、路口、交通運輸等進行全方位分析，根據分析數據梳理，結合城市交通特色，通過智能網聯(lián)技術、城市交通數據底座及交通大腦，融合交警、車聯(lián)網先導區(qū)感知采集數據，對多元數據的融合分析和深度挖掘，實現(xiàn)對城市交通運行態(tài)勢的評價分析[8]。

3 常熟車聯(lián)網先導區(qū)建設實踐

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)勢產業(yè)集群，適合將智能網聯(lián)汽車與車聯(lián)網協(xié)同發(fā)展作為重點建設方向打造。隨著國家工業(yè)和信息化部與江蘇省政府公布建設車聯(lián)網(智能網聯(lián)汽車)先導區(qū)的戰(zhàn)略部署，常熟順勢而為，于2019年啟動智能網聯(lián)汽車測試基地項目建設，助力蘇州獲批首個省級車聯(lián)網先導區(qū)(三區(qū)一走廊格局)，明確了常熟的車聯(lián)網基礎設施建設內容(即路端覆蓋)和重點應用發(fā)展方向(即車端滲透和云端互通)。

路端覆蓋：通過對道路基礎設施的智能化和網聯(lián)化改造，靈活部署通訊、感知、計算、交互類設備，做厚路側感知層，以滿足深度應用場景需求。

車端滲透：針對后裝市場以及重點行業(yè)用戶，堅持以場景需求為導向，圍繞提升公眾參與和感知，快速部署推廣支持UU(網絡模式)+PC5(直連模式)智能車載后視鏡終端上車，實現(xiàn)短期內車輛聯(lián)網滲透率的迅速提升。

云端互通：構建統(tǒng)一開放服務平臺，結合實際應用需求，實現(xiàn)交警、物流、圖商等第三方業(yè)務平臺數據共享，在滿足智慧交通和智能駕駛業(yè)務需求的同時，為多元生態(tài)服務提供服務支撐。

截至2021年底，常熟車聯(lián)網先導區(qū)路端已完成了核心示范區(qū)共計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類智能網聯(lián)測試場景。在二期項目規(guī)劃中，將結合智能網聯(lián)汽車測試和示范場景應用需求，進一步拓展路端智能化建設規(guī)模，推動區(qū)域覆蓋；加強多元融合的深度感知建設，構建更為完善的道路測試場景，滿足智能網聯(lián)汽車測試需求。二期的規(guī)劃建設目標如圖3所示。

圖3 常熟車聯(lián)網先導區(qū)建設內容——路端及場景

常熟車聯(lián)網先導區(qū)已實現(xiàn)的示范應用場景主要包括交通管理服務、百姓出行服務、車聯(lián)網及駕駛服務三大類[9]。

3.1 百姓出行服務

1)智慧公交改造。目前傳統(tǒng)公交車數量眾多，車路協(xié)同的基礎設施建設也剛起步。對于傳統(tǒng)公交進行網聯(lián)化改造，既經濟，又實用。常熟選取一條公交線路，對公交車及其沿途道路基礎設施進行智能化和網聯(lián)化改造，創(chuàng)新設置車載交通誘導屏、車尾燈態(tài)情報板，配合車載前置攝像頭，實現(xiàn)弱勢交通參與者(主要是行人和非機動車)闖入提示和車尾信息發(fā)布等多種功能，提高公交運營安全和效率，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)和驗證周期長，不利于快速進行市場和場景驗證，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，解決當前情況下智能網聯(lián)與車內通信的實用性問題，有利于后續(xù)的驗證、推廣和發(fā)展。

圖5 后裝智能后視鏡產品

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

3.2 車聯(lián)網及駕駛服務

1)智慧物流無人車?；诎踩紤]，車聯(lián)網服務于低速自動駕駛是當前技術條件下的明智選擇[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]。先導區(qū)在建設規(guī)劃之初，通過與京東物流研發(fā)和運營團隊的溝通，明確其在重點場景下對車聯(lián)網信息支撐的需求，率先通過車聯(lián)網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、復雜路況車路協(xié)同輔助支持方向進行進一步的技術探索。目前常熟已有幾十輛京東無人物流車提供城市內配送，實現(xiàn)了C-V2X(蜂窩車聯(lián)網)環(huán)境下低速無人駕駛的全球首個商業(yè)化應用場景，常熟街頭穩(wěn)步行進的京東無人物流配送車，已成為常熟街頭一道亮麗的風景，如圖6所示。

圖6 京東無人物流配送車

2)車聯(lián)網標準化場景庫[12]。目前針對車路協(xié)同產業(yè)，尚無標準化、規(guī)范化的路側感知、計算系統(tǒng)的部署設計與部署方案。各地路側基礎設施部署方案各異，效果差別較大，需要通過標準化的場景設計實現(xiàn)規(guī)?；ㄔO(圖7)，后續(xù)可以用相關指標評估場景建設的有效性。

圖7 應用場景庫標準化

3.3 交通管理服務

1)交警數據交互系統(tǒng)。通過與交警平臺數據對接，實現(xiàn)部分數據交互，并將交通事件信息與V2X(車對外界的信息交換)平臺對接后，提供相關應用。由此實現(xiàn)與交警平臺部分非敏感數據的復用與互通，提高公共交通數據管理效率[13]。后續(xù)將進一步嘗試將交警路側設備結構化數據復用，以及將車聯(lián)網路側數據共享給交警平臺。

2)高精地圖展示及運維服務平臺。通過建設城市級道路高精地圖，打造新型運維服務平臺，將全息路口及部分路側應用在高精地圖上以所見即所得的方式進行展示，同時將路側設備在三維地圖中全部數字化孿生，實現(xiàn)所有設備的圖形化運維管理，如圖8所示。

圖8 高精地圖展示及運維服務平臺

4 車聯(lián)網推廣應用思考

基于現(xiàn)階段車聯(lián)網發(fā)展現(xiàn)狀，結合常熟車聯(lián)網先導區(qū)建設實施經驗，可知當前車聯(lián)網建設應遵循“運營指導建設、場景穿透應用”的原則，圍繞運營需求，規(guī)?；ㄔO部署基礎設施，提升“覆蓋率”和“滲透率”；通過做深做透場景，確保車聯(lián)網有用、能用和好用，提升百姓的“獲得感”和地方政府的“成就感”。

4.1 運營指導建設

車聯(lián)網建設，需要做好頂層規(guī)劃設計。當前階段，車聯(lián)網建設項目還不是一個簡單的交付型項目，在設計時，需要考慮長期運營的可行性和實用性，明確由運營指導建設。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

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

2)先后裝，后前裝。鑒于汽車行業(yè)前、后裝的研發(fā)驗證周期，先進行規(guī)模化后裝設備的推廣，以此進行場景和市場驗證，避免路側設施的投資浪費。

3)先V2I(車輛對基礎設施)/V2N(車對網絡)，后V2V(車對車)。優(yōu)先實現(xiàn)向交通參與者精準推送相關的交通信息，引導信息消費，在中短期支持智慧交通升級，然后逐步完善V2V安全應用，并隨著智能網聯(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(網絡模式)，后PC5(直連模式)。PC5直連模式需要增加車載硬件成本，V2V應用場景的實現(xiàn)、研發(fā)、驗證周期較長。因此，可優(yōu)先通過UU網絡模式，實現(xiàn)V2I場景應用。目前市場上福特率先推出的量產C-V2X車型，可按此原則進行推廣。

4.2 場景穿透應用

車聯(lián)網場景穿透應用堅持“以提升交通安全水平、優(yōu)化道路通行能力、豐富網聯(lián)駕乘體驗”為目標，關注民生出行需求，重點圍繞智能駕駛、智慧交通兩個方向拓展車聯(lián)網應用。

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

智慧交通應用方面，應全面提升交通管理智能水平，切實提升居民出行安全及城市通行效能。在非紅綠燈路口實現(xiàn)行人橫穿預警、匝道匯入匯出預警等應用；打造基于車聯(lián)網的新一代智慧導航產品，向非網聯(lián)用戶提供實時車聯(lián)網信息服務，全面提升用戶感知；構建車聯(lián)網賦能的交通大數據決策支撐平臺，實現(xiàn)多層次的智慧交通數據應用，為管理部門提供決策支持服務。

5 結束語

目前，車聯(lián)網發(fā)展已進入“應用為先、持續(xù)深耕”的新階段。國家提出的智慧城市+智能網聯(lián)“雙智”試點的發(fā)展探索，是對車聯(lián)網發(fā)展的進一步支持。車聯(lián)網作為一項綜合性技術，賦能智能駕駛和智慧交通應用，在經歷了前期的測試示范應用后，已逐步向深度應用階段發(fā)展。“運營指導建設、場景穿透應用”的思路，既是當下車聯(lián)網建設行之有效的思路，也吻合未來“雙智”城市發(fā)展要求，將貫穿和引領后續(xù)國內的車聯(lián)網建設。