歐盟、美國和日本智能駕駛汽車發(fā)展愿景、使命與路線圖

1 前言

近年來智能駕駛汽車成為發(fā)達(dá)國家汽車工業(yè)研發(fā)的主題，這項(xiàng)融合了信息技術(shù)、人工智能技術(shù)和商業(yè)模式的互聯(lián)智能汽車技術(shù)正在顛覆汽車工業(yè)，包括交通系統(tǒng)、汽車生命周期中的研發(fā)、制造和使用。互聯(lián)智能汽車將使人們的出行更安全、更高效、更低碳更經(jīng)濟(jì)。發(fā)達(dá)國家包括歐洲、美國和日本在互聯(lián)智能汽車研發(fā)方面結(jié)合其智能交通系統(tǒng)的規(guī)劃，正在穩(wěn)步實(shí)施。本文總結(jié)了這些國家互聯(lián)智能汽車發(fā)展愿景、使命和路線圖，希望為中國互聯(lián)智能汽車發(fā)展提供借鑒。

2 歐盟互聯(lián)智能汽車發(fā)展愿景

歐盟智慧城市智慧交通愿景2050：“人們和物品可以以健康、安全、經(jīng)濟(jì)、可靠和舒適的方式到達(dá)城市目的地[1]。

●步行、自行車、集體和共享交通服務(wù)以及私人車輛構(gòu)成城市交通運(yùn)輸主干線；

●移動(dòng)性更高效但流暢，包容和可持續(xù)；

●得益于知情選擇，鼓勵(lì)可持續(xù)和健康的移動(dòng)行為；

●移動(dòng)需求包括共享（Carsharing)和共駕（Ridesharing）；

●共享車輛和新技術(shù)的改進(jìn)利用已經(jīng)釋放了前停車場和其他基礎(chǔ)設(shè)施以供新用途；

●智能和動(dòng)態(tài)訪問控制；

●與智能充電集成的智能、自動(dòng)化和動(dòng)態(tài)停車管理和分配；

●主動(dòng)的交通和事件管理；

●在城市地區(qū)零排放；

●智能城市物流，與客運(yùn)和長途貨運(yùn)建立聯(lián)系。歐盟2020-2030研究主題[1]：

●了解城市變化：土地使用、交通、技術(shù)和用戶之間的相互作用；

●借助仿真、規(guī)劃工具和評估方法，以支持基于證據(jù)的決策；

●工具和推出集成的主動(dòng)式需求響應(yīng)型公路運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)管理；

●交換基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)，實(shí)現(xiàn)智能和無縫的多模式聯(lián)運(yùn)；

●新的可持續(xù)和智能交付貨物的方式，以更好地利用城市空間；

●城市新車使用要求和概念。

2.1 歐盟互聯(lián)智能汽車2030+發(fā)展愿景

2030年安全互聯(lián)智能交通發(fā)展愿景是人們和貨物按需無縫移動(dòng)，同時(shí)也是安全、高效、經(jīng)濟(jì)、解放時(shí)間的共享移動(dòng)[2]。

實(shí)現(xiàn)歐盟互聯(lián)智能駕駛（CAD）2030+發(fā)展愿景包括政策因素、經(jīng)濟(jì)因素、內(nèi)容地圖、使用者需求、不確定因素和技術(shù)因素。其中技術(shù)因素[2]包括：

●定位和高精地圖；

●互聯(lián)（即5G）；

●環(huán)境感知；

●半導(dǎo)體電子；

●機(jī)器學(xué)習(xí)算法；

●車輛系統(tǒng)構(gòu)架；

●數(shù)字化平臺；

圖1 智能駕駛2030+愿景（藍(lán)色：移動(dòng)需求，紅色：客運(yùn)交通，黃色：貨物運(yùn)輸，綠色：基礎(chǔ)設(shè)施）[2]

圖1 展示了SCOUT制定的歐盟2030智能駕駛的愿景：從城市、郊區(qū)、鄉(xiāng)村、城間以及各國間的移動(dòng)需求、客運(yùn)、物流和基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了規(guī)劃。

移動(dòng)需求：機(jī)器人駕駛和共駕出租車、帶客自動(dòng)泊車、共享服務(wù)和按需要的智能駕駛、多模式旅行規(guī)劃、嵌入自動(dòng)駕駛（CAD）的公共交通、使用者行為和使用者接送預(yù)測、互聯(lián)模塊擺渡車。

客運(yùn)交通：智能化的、長途和輕型電動(dòng)車、增強(qiáng)和虛擬及混合現(xiàn)實(shí)實(shí)現(xiàn)舒適和個(gè)性化維修、交通和信息娛樂系統(tǒng)融合、通用設(shè)計(jì)的客車+服務(wù)。

貨運(yùn)服務(wù)：貨運(yùn)與客運(yùn)的集成、跨模式貨運(yùn)與客運(yùn)交通、具有跟隨功能的快遞、高速路自動(dòng)駕駛、最后一公里機(jī)器人自動(dòng)從倉庫交付、轎車/長途客車和卡車編隊(duì)行駛、物流中心。

基礎(chǔ)設(shè)施：道路使用者的互聯(lián)、城際和國際火車在快速路、協(xié)同交通管理（信息交換）、多模式交通的基礎(chǔ)設(shè)施。

在數(shù)字化方面建設(shè)數(shù)字化平臺、網(wǎng)聯(lián)和數(shù)據(jù)安全。

歐盟委員會于2016年啟動(dòng)了一個(gè)新的汽車高級小組，稱為GEAR 2030工作組，匯集了工業(yè)代表和歐洲協(xié)會、歐盟機(jī)構(gòu)和國家相關(guān)部委。該小組的工作目標(biāo)是解決汽車行業(yè)2030愿景所面臨的挑戰(zhàn)，并預(yù)測未來需要的監(jiān)管框架。特別關(guān)注在世界市場上，將歐洲汽車工業(yè)定位為技術(shù)領(lǐng)先者并確保其競爭力。

GEAR 2030現(xiàn)在正在考慮車輛的預(yù)期2030年的時(shí)間表，其中應(yīng)包括無人駕駛車輛（駕駛員作為乘客）。大規(guī)模在公路上進(jìn)行測試被認(rèn)為是在技術(shù)上取得進(jìn)展的關(guān)鍵工具，不同參與者之間的合作并促進(jìn)公眾的接受。GEAR 2030正在尋找在可能的其他工具，可用于支持未來的大規(guī)模測試以及確保公眾信心的適當(dāng)框架，特別是認(rèn)證方式、責(zé)任問題、汽車數(shù)據(jù)問題以及自動(dòng)化對公眾影響等社會問題。

2.2 歐盟互聯(lián)智能汽車發(fā)展路線圖

目前歐盟制定了不同自動(dòng)化級別的發(fā)展路線圖，也針對乘用車、貨運(yùn)車和公交客車智能化發(fā)展制定了專門的發(fā)展路線圖，在ADAS等技術(shù)的支持下，歐洲已經(jīng)在一些城市里在專門的基礎(chǔ)設(shè)施上，測試低速高度智能駕駛車輛。

圖2 是城市高度智能駕駛車輛發(fā)展路線圖[3]

智能駕駛會改變城市生活，圖2是城市高度智能駕駛車輛發(fā)展路線圖。完全智能化的機(jī)動(dòng)車已經(jīng)在歐洲開始研發(fā)。高度智能化的城市交通車輛首先在專用道路上進(jìn)行測試和運(yùn)行，然后在混合交通道路上進(jìn)行測試和運(yùn)行。自動(dòng)化的城市公共汽車司機(jī)可以實(shí)現(xiàn)交通隊(duì)列駕駛。具有協(xié)助城市公共汽車的駕駛輔助功能，例如可以實(shí)現(xiàn)公交機(jī)動(dòng)停靠。

圖3 歐盟資助的項(xiàng)目概述，支持開發(fā)自動(dòng)駕駛（紅箭頭表示完成的項(xiàng)目綠色箭頭表示2017年仍在運(yùn)行的項(xiàng)目）[3]

圖3 展示了歐盟資助的智能駕駛項(xiàng)目概況，歐盟在這個(gè)領(lǐng)域的資助從10多年前開始第6框架計(jì)劃，并在第7框架計(jì)劃中得到加強(qiáng)。它繼續(xù)目前的地平線2020計(jì)劃，并于2016年在運(yùn)輸計(jì)劃中啟動(dòng)特別項(xiàng)目“自動(dòng)公路運(yùn)輸(ART)”，2016-2017年專項(xiàng)預(yù)算為1.14億歐元，解決7個(gè)主題。圖3展示了歐盟專注4個(gè)研究領(lǐng)域的項(xiàng)目：網(wǎng)絡(luò)和挑戰(zhàn)、連通性和通信、駕駛輔助系統(tǒng)和高度自動(dòng)化的城市交通系統(tǒng)。

3 美國智能交通系統(tǒng)戰(zhàn)略規(guī)劃2015-2019

3.1 美國智能交通系統(tǒng)戰(zhàn)略愿景：

美國交通部（USDOT）智能化計(jì)劃將定位行業(yè)和公共機(jī)構(gòu)廣泛部署部分自動(dòng)化車輛系統(tǒng)，以提高安全性和移動(dòng)性，并在十年內(nèi)減少對環(huán)境的影響。

美國智能交通發(fā)展戰(zhàn)略愿景[4]是轉(zhuǎn)變社會移動(dòng)方式。

美國社會幾乎每一個(gè)方面正在經(jīng)歷一個(gè)將個(gè)人與社區(qū)聯(lián)系的轉(zhuǎn)變。“物聯(lián)網(wǎng)”運(yùn)動(dòng)為個(gè)人賦予了強(qiáng)大的力量，通過個(gè)性化時(shí)間和位置感知的信息，“物聯(lián)網(wǎng)”還使廣泛的交通社區(qū)（包括公共機(jī)構(gòu)和私人組織）能夠更好地解決個(gè)人體驗(yàn)交通的方式，可以掌控平衡個(gè)體決策和系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)輸管理。

以往的智能交通系統(tǒng)（ITS）戰(zhàn)略計(jì)劃將連通性作為運(yùn)輸服務(wù)的概念進(jìn)行了闡述。在互聯(lián)互通的基礎(chǔ)上開展的工作奠定了交通連通性的基礎(chǔ)，就像移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入體驗(yàn)和高度個(gè)性化的個(gè)性化服務(wù)一樣無處不在。互聯(lián)車輛、互用性、企業(yè)大數(shù)據(jù)、自動(dòng)化、加速部署和新的能力是構(gòu)成當(dāng)今互聯(lián)社會的要素。

美國交通部署新的未來30年框架解決了智慧城市的許多問題，并提供了更多的思考。

解決如何更好地移動(dòng)、如何協(xié)調(diào)決策，并以最智慧的方式確定交通系統(tǒng)所需的數(shù)萬億美元投資。

3.2 使命[4]

開展研究、開發(fā)和教育活動(dòng)，促進(jìn)信息和通信技術(shù)的采用，使社會能夠更安全、更高效地移動(dòng)。

圖4顯示了美國交通部智能化戰(zhàn)略計(jì)劃的層次結(jié)構(gòu)，反映了計(jì)劃各個(gè)組成部分之間的關(guān)系。該計(jì)劃的所有內(nèi)容都相互協(xié)調(diào)一致，為整個(gè)ITS計(jì)劃提供一致性。該計(jì)劃中描述的戰(zhàn)略和計(jì)劃類別將有助于ITS聯(lián)合項(xiàng)目辦公室（Joint Program Office-JPO)確定其推進(jìn)研究、開發(fā)和采用的過程和項(xiàng)目優(yōu)先級。此外ITS JPO將制定一份運(yùn)營計(jì)劃，該計(jì)劃將包括一套計(jì)劃和項(xiàng)目章程。

圖4 USDOT智能交通發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃項(xiàng)目結(jié)構(gòu)層次[4]

3.3 ITS項(xiàng)目技術(shù)生命周期分類

圖5 顯示了與項(xiàng)目技術(shù)類別對應(yīng)的ITS開發(fā)的技術(shù)生命周期。該矩陣說明生命周期階段如何應(yīng)用于所有項(xiàng)目類別。其目的是，隨著個(gè)別計(jì)劃制定其詳細(xì)計(jì)劃和章程，在ITS運(yùn)營計(jì)劃內(nèi)，將根據(jù)計(jì)劃和技術(shù)需求定義每個(gè)生命周期階段內(nèi)的各種活動(dòng)。本圖中每個(gè)單元格內(nèi)的不同圓圈表示該程序類別的活動(dòng)預(yù)計(jì)將落入技術(shù)生命周期階段的程度。實(shí)圓圈越多，在本戰(zhàn)略計(jì)劃（2015-2019）的特定時(shí)間范圍內(nèi)預(yù)計(jì)活動(dòng)程度越高。

對于每個(gè)計(jì)劃類別，都定義了一系列研究問題。這些問題將指導(dǎo)將納入運(yùn)作計(jì)劃的個(gè)別計(jì)劃章程。反過來，這些章程將詳細(xì)說明ITSJPO將在解決研究問題時(shí)的任務(wù)。

圖5 ITS項(xiàng)目技術(shù)生命周期分類[4]

3.4 互聯(lián)智能汽車技術(shù)部署

美國交通部將把重點(diǎn)放在互聯(lián)智能汽車項(xiàng)目計(jì)劃、采用和最終部署互聯(lián)系統(tǒng)，推進(jìn)未來的研究和測試互聯(lián)技術(shù)。根據(jù)此計(jì)劃進(jìn)行用戶調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括隨著大規(guī)模部署出現(xiàn)的增加的新功能、新應(yīng)用和技術(shù)改進(jìn)需求等。

圖6 互聯(lián)汽車概念[5]

汽車互聯(lián)技術(shù)會通過提高安全性，讓車輛彼此“說話”，并最終完全避免碰撞。通過交流基本安全數(shù)據(jù)（10次每秒），如速度、方向和相對位置，當(dāng)汽車在瞬間分享這個(gè)信息，他們可以“看到”所有在他們周圍的車輛，感覺撞車的可能性、并警告司機(jī)，以避免碰撞（見圖6）。驅(qū)動(dòng)互聯(lián)汽車發(fā)展有兩類互聯(lián)技術(shù)，包括：

（1）基于DSRC(Dedicated Short-Range Communications)技術(shù)的V2V通信。這是NHTSA(National Highway Traffic Safety Administration)在此領(lǐng)域不斷制定相關(guān)規(guī)則。支持DSRC的車載設(shè)備廣播安全信息可能受美國交通部監(jiān)管，因此美國交通部也負(fù)責(zé)一整套特定的研發(fā)和采用問題。

（2）其他互聯(lián)技術(shù)和通信網(wǎng)絡(luò)，例如蜂窩、Wi-Fi或衛(wèi)星。雖然美國交通部沒有研究與這些其他通信技術(shù)相關(guān)的監(jiān)管，但是決策是整個(gè)研發(fā)焦點(diǎn)的一部分。

ITS計(jì)劃將考慮各種技術(shù)和通信媒體相互作用，以及在預(yù)期的互聯(lián)環(huán)境中運(yùn)行狀況，包括安全和其他類型應(yīng)用和消息。

美國交通部通過激勵(lì)早期互聯(lián)技術(shù)部署，包括互聯(lián)汽車、移動(dòng)設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施，不斷測量部署代來的好處，包括安全、機(jī)動(dòng)性和環(huán)境的好處，最終解決部署中的技術(shù)、機(jī)構(gòu)和財(cái)務(wù)問題（圖7）。

圖7 互聯(lián)汽車示范部署項(xiàng)目目標(biāo)[5]

美國交通部互聯(lián)汽車技術(shù)示范部署總體時(shí)間為50個(gè)月，包括第1階段，即概念開發(fā)，第2階段設(shè)計(jì)、部署和測試，第3階段的維護(hù)和運(yùn)營及后期的持續(xù)運(yùn)營（圖8）。美國互聯(lián)汽車示范部署主要在懷俄明、紐約和坦帕。

圖8 互聯(lián)汽車示范部署時(shí)間表[5]

互聯(lián)汽車具體的應(yīng)用見表1，包括車與車通訊（V2V）、車與基礎(chǔ)設(shè)施通訊（V2I）、車與行人、數(shù)據(jù)監(jiān)管和智能交通信號系統(tǒng)共30項(xiàng)，其中安全應(yīng)用為26項(xiàng)，同時(shí)涉及到高效移動(dòng)為3項(xiàng)，交通管理為2項(xiàng)。

表1 互聯(lián)汽車部署的V2X應(yīng)用[6]

在智能化研究方面，主要是聯(lián)邦政府在自動(dòng)化研究和開發(fā)中的作用、政策激勵(lì)促進(jìn)自動(dòng)駕駛汽車發(fā)展、互聯(lián)智能汽車的好處、用戶對自動(dòng)車輛的期望、各級自動(dòng)化環(huán)境的安全需求、自動(dòng)化有關(guān)的責(zé)任、自動(dòng)化環(huán)境的特征、自動(dòng)化的核心要素和性能標(biāo)準(zhǔn)、與自動(dòng)化應(yīng)用程序相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)、基礎(chǔ)設(shè)施將在自動(dòng)化環(huán)境中的角色共10項(xiàng)問題，以指導(dǎo)詳細(xì)的項(xiàng)目計(jì)劃的制定。

在發(fā)展方面主要是研究部署自動(dòng)化系統(tǒng)的非技術(shù)障礙、2019年之前可以展示的自動(dòng)化車輛應(yīng)用、自動(dòng)化系統(tǒng)的部署面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)、自動(dòng)車輛影響當(dāng)前的執(zhí)法行動(dòng)、“選入”系統(tǒng)或應(yīng)用程序產(chǎn)生的數(shù)據(jù)對政策的影響、車輛自動(dòng)化系統(tǒng)利用連接來改善其性能和可靠性、美國交通部應(yīng)該為自動(dòng)化車輛系統(tǒng)提供的自然測試分類、互聯(lián)自動(dòng)駕駛和自動(dòng)化之間的整合重點(diǎn)。

同時(shí)聯(lián)邦政府也在研究在促進(jìn)和鼓勵(lì)部署自動(dòng)化系統(tǒng)方面的作用、不同的層次自動(dòng)化、早期示范城市在采用和部署自動(dòng)化中作用。

4 日本智能駕駛系統(tǒng)演化框架

4.1 日本互聯(lián)智能汽車發(fā)展目標(biāo)

日本自動(dòng)駕駛系統(tǒng)戰(zhàn)略創(chuàng)新促進(jìn)項(xiàng)目(SIP ADUS)的目標(biāo)是：

●確保道路交通安全和降低交通擁堵；

●實(shí)現(xiàn)并拓展自動(dòng)駕駛系統(tǒng)；

●為弱勢群體實(shí)現(xiàn)下一代先進(jìn)公共交通服務(wù)。

日本SIP提出了智能駕駛的演變框架，其核心目標(biāo)是在2020年實(shí)現(xiàn)高速路上Level 2智能駕駛，在一般道路上實(shí)現(xiàn)Level 2智能駕駛是最高優(yōu)先級。

4.2 日本互聯(lián)智能汽車發(fā)展的核心技術(shù)

圖9 日本智能駕駛核心技術(shù)[7]

SIP實(shí)現(xiàn)智能駕駛系統(tǒng)的核心技術(shù)（見圖9）包括：車輛和人機(jī)交互（HMI）層面。對應(yīng)車輛層面，認(rèn)知、判斷和執(zhí)行技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能駕駛的核心技術(shù)，HMI是人與機(jī)器合作的核心技術(shù)。

認(rèn)知技術(shù)包括高精度動(dòng)態(tài)地圖、智能交通系統(tǒng)(ITS)信息和傳感器技術(shù)。其關(guān)鍵技術(shù)是精準(zhǔn)定位和環(huán)境感知，包括ITS預(yù)測的信息和高精度的3D地圖,車載傳感器包括激光掃描儀（LiDAR）、攝像頭、雷達(dá)和GNSS。其中的基本技術(shù)包括信息安全、模擬和數(shù)據(jù)庫等，SIP主要合作的領(lǐng)域包括高精動(dòng)態(tài)地圖、ITS、HMI和基礎(chǔ)技術(shù)等。SIP-ADUS將與工業(yè)屆、大學(xué)和政府進(jìn)行緊密合作，實(shí)現(xiàn)智能駕駛系統(tǒng)。

4.3 日本互聯(lián)智能汽車發(fā)展的5大主題

圖10 日本2017-2018 SIP 5大支柱活動(dòng)[7]

日本SIP-ADUS發(fā)展智能駕駛系統(tǒng)技術(shù)需要5大支柱，即高精動(dòng)態(tài)地圖、人機(jī)交互（HMI）、信息安全、降低行人交通事故和下一代交通系統(tǒng)，這也形成了SIP-Adus5大研發(fā)主題（圖10）。當(dāng)前日本SIP-ADUS正在實(shí)施實(shí)際使用認(rèn)證，包括為部署智能駕駛系統(tǒng)加速研發(fā)活動(dòng)，在實(shí)際交通環(huán)境下總結(jié)挑戰(zhàn)因素，在實(shí)際使用中進(jìn)行技術(shù)認(rèn)證、國際合作及構(gòu)建社會信任。

5 結(jié)束語

歐盟、美國和日本政府結(jié)合智能交通系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃制定了互聯(lián)智能汽車發(fā)展愿景、使命和路線圖。

歐盟制定了互聯(lián)智能汽車發(fā)展路線圖，包括不同應(yīng)用場景，如乘用車、城市移動(dòng)、高速貨運(yùn)和公交系統(tǒng)，本文以城市移動(dòng)為例，介紹了互聯(lián)智能汽車發(fā)展路線圖，即在2030年實(shí)現(xiàn)全智能駕駛（Level 5），為此歐盟也建立了資助項(xiàng)目，在4大方面形成統(tǒng)一的研發(fā)投入。

美國制定了智能交通系統(tǒng)戰(zhàn)略規(guī)劃，提出了包括互聯(lián)智能汽車在內(nèi)的項(xiàng)目技術(shù)生命周期分類，制定并實(shí)施互聯(lián)期技術(shù)示范部署項(xiàng)目。

日本政府提出了智能汽車發(fā)展目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上提出了互聯(lián)智能汽車發(fā)展的核心技術(shù)，并提出了5大支柱和開發(fā)主題活動(dòng)。

[1]Strategic Research Agenda(R).04.12.2017.Input to 9th EU Framework Programme.www.ertrac.org

[2]Alessandro Coda, Research Funding-The Key to Autonomous Driving? Presentation of CARTRE and SCOUT.7 March 2019-European Parliament.

[3]Automated Driving Roadmap.29.05.2017.www.ertrac.org

[4]ITS Strategic Plan 2015-2019.Joint Program Office(ITS JPO).U.S.Department of Transportation(USDOT).

[5]Kenneth Leonard.What the Public Works Community Needs to Know about Connected Vehicles(PPT).ITS Joint Program Office,OST-R.U.S.Department of Transportation.

[6]Mike Pina.How Talking Cars Will Transform the Future of Driving(PPT).ITS Joint Program Office,OST-R.U.S.Department of Transportation.

[7]Japan’s SIP-adus Program on Road Vehicle Automation.TRB Annual Meeting 2018: Session 546. Chair,International Cooperation WGSIP-adus.