5G自動駕駛系統方案設計

徐海寧

摘 ? 要：本文提出的5G自動駕駛系統基于車載傳感設備、路測傳感設備，建立“汽車行駛空間”，并為決策系統提供趨勢預判，形成終端、通信、計算深度融合的人工智能平臺能力（城市大腦）原型。按照應用、平臺、數據、網絡、感知五個層次構建從前端采集、傳輸至中心存儲、分析、應用、監管的5G自動駕駛產業環境，提供統一化管理、差異化服務的整體綜合解決方案，對推廣5G自動駕駛產業建設具有一定的指導意義。

關鍵詞：自動駕駛 ?人工智能 ?趨勢預判

中圖分類號：U463 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（c）-0129-02

隨著5G技術和車聯網的發展，傳統的自動駕駛技術在5G車聯網的助推下，未來的發展前景非常值得期待[1]。對于自動駕駛而言，車輛除了需要具備觀察周圍環境的感知系統，還需要與一切影響車輛的實體進行信息交互，以減少事故的發生。5G通信技術具有低時延、高速率和高安全性的特點，解決了當前車載互聯網面臨的諸多問題和挑戰，使得自動駕駛方面100%安全的決策成為可能。隨著5G通信技術發展和普及，自動駕駛發展迎來了歷史性的機遇[2]。這將意味著給自動駕駛、車聯網技術帶來更多加速和突破，甚至給整個產業打開更多想象的空間[3]。

本方案部署在某市智慧島，作為5G自動駕駛產業基地試點，從上至下按照應用、平臺、數據、網絡、感知五個層次構建從前端采集、傳輸至中心存儲、分析、應用、監管的5G自動駕駛產業環境。專用設備、專用網絡、專用機房，所有數據均在基地范圍內流轉、存儲，安全、可靠。本方案在智慧島上擬選路線，長度約2km;在開放道路區域內計劃增加并改造基礎設施，如：視頻采集前端、網聯式交通信號控制設備、高精度差分基站、通信網鏈路等。在智慧島上建設5G自動駕駛中心，作為指揮調度中心、安全監管中心、技術前沿研究中心，對5G自動駕駛的建設以及快速發展有一定的指導性意義。

1 ?系統設計

本文提出的5G自動駕駛解決方案在安全、標準、統一運維的體系下，從上至下按照應用、平臺、數據、網絡、感知五個層次構建從前端采集、傳輸至中心存儲、分析、應用、監管的智能化網聯汽車測試場。

感知層：由視頻采集前端、差分基站、交通信號控制、網聯汽車、終端等系統構成，實現前端數據的直接采集;

網絡層：通過光纖鏈路、5G專網，實現數據與前端感知層之間的上下行傳輸;

數據層：前端感知層所形成的數據大致根據智慧島智能網聯汽車開放道路測試場后期數據運營情況，可劃分為視頻大數據、車輛大數據、交通大數據等有價值數據;

平臺層：智慧島智能網聯汽車開放道路測試場構建便于計算、高精度定位、五維時空、視頻分析應用等平臺支撐體系;

應用層：最終實現在自動駕駛、車輛遠程診斷、車隊管理、交通管理和優化等頂層應用。

2 ?關鍵技術

本文提出的5G自動駕駛解決方案運用了邊緣計算平臺、分級決策系統、五維時空模型、自動駕駛協同機制構建和測試驗證應用原型等關鍵技術。其中自動駕駛邊緣計算平臺關鍵技術包括點計算、霧計算和云計算，重點進行了自動駕駛業務連續方案研究、計算量感知及優化方案研究、計費策略及方案研究、本地分流策略研究等。自動駕駛分級決策系統設計關鍵技術充分利用網絡能力及邊緣計算能力，建立分級自動駕駛控制和決策流程，定義不同層級的決策功能劃分。自動駕駛五維時空模型構建關鍵技術是基于車載傳感設備、路測傳感設備，建立“汽車行駛空間”，為決策系統提供趨勢預判，形成終端、通信、計算深度融合的人工智能平臺能力（城市大腦）原型。自動駕駛構建了由傳感器、控車模塊、5G網絡、邊緣計算、切片控制、五維時空等各單元的協同機制，并定義行業接口、規范、技術標準。最后，搭建網聯自動駕駛原型驗證環境，對分級決策和控制流程、邊緣計算平臺和感知融合算法的性能進行評估驗證。

3 ?建設方案

（1）智能采集系統的實施方案。

視頻采集系統建設遵循《安全防范視頻監控聯網系統信息傳輸、交換、控制技術要求》（GB/T 28181）標準，每隔100m建設一處采集點位。按照GB/T 28181相關數據標準與接口要求，構建統一的道路視頻資源的實時瀏覽、回放和集成。

視頻監控系統路面設備由桿件、監控設備、網絡傳輸設備、電源、防雷和機柜組成。視頻監控圖像保存周期約為30d。

（2）智能交通控制信號系統實施方案。

在交通交匯路口，新建并改造交通信號控制系統，使其具備網絡協調的功能。

交通信號機采用最先進的交通信號控制系統，并在系統實際運行過程中，緊密結合自動駕駛交通管理實際情況，采用先進的優化控制系統。

系統不但支持線圈、地磁、微波、視頻檢查等多種交通流檢測方式，還易于實現公交信號優先、特勤任務等實用功能。此外，交通信號系統易于與車載終端無縫對接，實現多系統的聯動。

（3）高精度定位系統實施方案。

區域內建設高精度差分基站，結合了現有的衛星定位技術、載波相位差分技術（RTK）和慣性測量技術，力求提高定位精度的準確性和連續性，使定位精度上升到厘米級，為自動駕駛提供精確的定位服務。

在區域部署一套高精度定位系統，衛星基準站部署在移動通信基站上（25m高）;慣導及高精度定位車載終端部署在自動駕駛車輛上。

（4）五維時空系統實施方案。

在智慧島部署五維時空應用平臺，針對自動駕駛的視覺感知模塊，提出相應的解決方案，計劃研發出一套能夠讓汽車精準感知周圍環境并構建駕駛環境的五維時空地圖自主演化系統，該平臺包含三個層面的信息：我在哪兒（三維坐標）、當前時刻、周圍環境。綜合考慮感知效果和成本因素，該平臺采用攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達的多傳感器融合方案，發揮各傳感器的優勢實時采集各類環境信息，檢測出周圍車輛和距離、行人、交通標識符、車道線、障礙物等信息，再將各路信息做深度融合，從而實時構建出包含安全行駛區域、周圍障礙物信息、道路行駛條件等多維度信息的五維時空駕駛模型。

（5）邊緣計算系統實施方案。

在智慧島部署移動邊緣計算平臺，平臺的基本思想是把云計算平臺遷移到移動接入網的邊緣，試圖將傳統電信蜂窩網絡與互聯網業務進行深度融合，減少移動業務交付的端到端時延。

（6）指揮中心實施方案。

在智慧島部署2*3 60寸DLP顯示屏，通過大屏幕顯示系統，可以輕松實現直觀、實時、全方位地集中顯示各個系統的信息，各系統信息在大屏幕上可根據需要以任意大小、任意位置和任意組合進行顯示，并且對顯示信息進行智能化管理，以便于增強了自動駕駛相關信息顯示的直觀性和可操作性。

4 ?結語

2019年被視為全球“5G元年”，中國5G發展也進入沖刺階段。作為新一代移動通信技術，5G將成為支撐未來創新的統一連接架構，賦予經濟增長新動能，自動駕駛則是在5G技術之上發展起來的新興產業。本文提出的5G自動駕駛方案從上至下按照應用、平臺、數據、網絡、感知五個層次構建從前端采集、傳輸至中心存儲、分析、應用、監管的5G自動駕駛產業環境。采用專用設備、專用網絡、專用機房，所有數據均在基地范圍內流轉、存儲，安全、可靠，對5G自動駕駛的建設以及快速發展有一定的指導性意義。

參考文獻

[1] 許彩霞.5G車聯網對自動駕駛技術發展的影響[J].信息通信，2018（6）：46-47.

[2] 孫宇，崔娜.5G讓自動駕駛成為現實[J].信息與電腦：理論版，2019（2）：183-184.

[3] 李儼.一場“交通進化”將至：5G帶給車聯網與自動駕駛新動能[J].大數據時代，2019（4）：6-15.