無(wú)人駕駛“點(diǎn)亮”智慧冬奧

張涌（左），中國(guó)聯(lián)通中訊郵電咨詢?cè)O(shè)計(jì)院有限公司高級(jí)工程師，執(zhí)行董事、總經(jīng)理，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)——面向冬奧的高效、智能車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究及示范項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，負(fù)責(zé)項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)和技術(shù)指導(dǎo)。

夏俊杰（右），中國(guó)聯(lián)通智能城市研究院副院長(zhǎng)，教授級(jí)高工，享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)——面向冬奧的高效、智能車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究及示范項(xiàng)目技術(shù)專家。

無(wú)人駕駛，是一種科技感十足的交通方式。在北京2022年冬奧會(huì)期間，首鋼園區(qū)將迎來(lái)無(wú)人駕駛車輛的正式運(yùn)行。然而作為“智慧冬奧”的現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景，在人流密集、車流穿梭的園區(qū)真正實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛并非易事，一方面對(duì)高可靠、低延時(shí)的安全通信提出要求，另一方面對(duì)車路協(xié)同感知技術(shù)提出考驗(yàn)。此外，實(shí)現(xiàn)車輛的自主安全駕駛、安全高效地到達(dá)目的地，看似習(xí)以為常的動(dòng)作，其實(shí)處處充滿挑戰(zhàn)。

日前，國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“科技冬奧”重點(diǎn)專項(xiàng)——面向冬奧的高效、智能車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究及示范項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、中國(guó)聯(lián)通中訊郵電咨詢?cè)O(shè)計(jì)院院長(zhǎng)張涌，以及項(xiàng)目技術(shù)專家、中國(guó)聯(lián)通智能城市研究院副院長(zhǎng)夏俊杰，解密應(yīng)用于北京首鋼園區(qū)的高效、智能車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

問(wèn)：無(wú)人駕駛并非新鮮事物，但是在北京冬奧會(huì)期間應(yīng)用L4級(jí)別的無(wú)人駕駛尚屬首次，請(qǐng)介紹一下無(wú)人駕駛。

張涌：無(wú)人駕駛分成多個(gè)級(jí)別，最低為L(zhǎng)0。L0實(shí)際就是現(xiàn)在的有人駕駛，從L1開(kāi)始逐步引入機(jī)器的自主行為，到了L4級(jí)別，就是通常所說(shuō)的無(wú)人駕駛。L2和L3級(jí)別還只能說(shuō)是自動(dòng)駕駛，在自動(dòng)駕駛狀態(tài)下，駕駛員還需要進(jìn)行部分干預(yù)。到了L4級(jí)別，理論上除了緊急情況處理，駕駛?cè)倘坑绍囕v自主完成。本次項(xiàng)目是在冬奧歷史上，第一次把L4級(jí)別的無(wú)人駕駛引入冬奧交通服務(wù)當(dāng)中。

問(wèn)：能否詳細(xì)介紹無(wú)人駕駛與自動(dòng)駕駛的區(qū)別是什么？

張涌：無(wú)人駕駛，就是所有對(duì)路況的判斷和車輛相應(yīng)的反應(yīng)，都是由車載計(jì)算機(jī)在聯(lián)網(wǎng)情況下，基于云端加車端的計(jì)算服務(wù)，通過(guò)這樣的服務(wù)能夠判斷路況和車輛的基本情況。基于這樣的判斷，決定車輛的駕駛動(dòng)作。整個(gè)過(guò)程中，駕駛員可以不用參與。

L2和L3級(jí)別不是全過(guò)程無(wú)人駕駛，其中某些環(huán)節(jié)仍需要人工干預(yù)。到了L4級(jí)別，就實(shí)現(xiàn)了端到端全部無(wú)人的狀態(tài)，從車輛啟動(dòng)到抵達(dá)目的地停下來(lái)，全程都無(wú)人操控。不管遇到紅綠燈還是有行人過(guò)馬路，所有狀態(tài)下，車輛都會(huì)自主判斷、自主動(dòng)作，全程都不用駕駛員參與。

問(wèn)：無(wú)人駕駛最大的挑戰(zhàn)就是安全，在北京冬奧會(huì)期間，首鋼園區(qū)L4級(jí)別的無(wú)人駕駛?cè)绾未_保安全運(yùn)行？

張涌：安全是影響無(wú)人駕駛技術(shù)發(fā)展和推廣最重要的因素。這次科技冬奧項(xiàng)目中，我們?cè)谑卒搱@區(qū)采取了多種技術(shù)驗(yàn)證L4級(jí)別無(wú)人駕駛的安全問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)部署5G基站和路側(cè)單元（RSU）以及邊緣計(jì)算服務(wù)器，對(duì)園區(qū)交通運(yùn)行情況進(jìn)行采集，將采集的數(shù)據(jù)和車輛自主采集（車身上的雷達(dá)和攝像頭采集）的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，在云端計(jì)算之后，控制車輛運(yùn)行。通過(guò)這種方法，有效避免了車輛自身攝像頭存在的一些弊端。

如果車輛通過(guò)攝像頭去判斷紅綠燈，需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的計(jì)算。我們把紅綠燈信號(hào)通過(guò)云端直接傳送給車輛，它就不用自己再去判斷了，這樣準(zhǔn)確性和效率都大為提高。

科技冬奧5G智能車聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目多場(chǎng)景業(yè)務(wù)示范——無(wú)人接駁

這次項(xiàng)目還根據(jù)冬奧的特點(diǎn)，特別針對(duì)低溫和雨雪天氣，對(duì)無(wú)人駕駛系統(tǒng)進(jìn)行了加強(qiáng)。具體來(lái)說(shuō)，就是通過(guò)對(duì)攝像頭算法的增強(qiáng)，使其能在雨雪天氣下更好感知人員和車輛的行為;通過(guò)對(duì)設(shè)備的加強(qiáng)，使其可以抵御低溫環(huán)境，在零下45攝氏度照樣能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

問(wèn)：無(wú)人駕駛要求人、車、路、環(huán)境全面交通態(tài)勢(shì)的感知與協(xié)同，它對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信提出了哪些要求？5G技術(shù)又是如何應(yīng)用和保障無(wú)人駕駛的？

張涌：要實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛，最重要的指標(biāo)就是時(shí)延。車輛高速運(yùn)行，對(duì)于態(tài)勢(shì)的感知和決策必須快速作出。這次項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了車端和云端的數(shù)據(jù)交互。基于數(shù)據(jù)交互進(jìn)行決策，要求交互時(shí)間必須足夠短，這就用到了5G關(guān)鍵技術(shù)——低時(shí)延。基于5G，我們可以實(shí)現(xiàn)10毫秒以下車端和云端的交互，這樣的低時(shí)延能夠使車輛快速作出反應(yīng)，保證車輛安全。

在無(wú)人駕駛狀態(tài)下，路面上多個(gè)車輛間的交互如果通過(guò)5G基站轉(zhuǎn)發(fā)，必然會(huì)增大時(shí)延。所以，我們又用到另外一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，5G的C-V2X（蜂窩車聯(lián)網(wǎng)通訊）車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。在每輛車上，都安裝了一個(gè)小盒子，基于這個(gè)小盒子，可以直接進(jìn)行信息交互。就像兩臺(tái)手機(jī)都打開(kāi)了藍(lán)牙，就可以直接傳數(shù)據(jù)，而不用通過(guò)基站了。通過(guò)這種方式，車輛間進(jìn)行前后車定位和交互時(shí)，信息傳遞最高效，安全也能得到保證。

在數(shù)據(jù)交互中，如果發(fā)生數(shù)據(jù)泄露或者被黑客入侵怎么辦？為了保證車輛運(yùn)行安全，我們?cè)跀?shù)據(jù)傳輸中引入加密技術(shù)，傳輸數(shù)據(jù)全程進(jìn)行加密，最大限度保證了車輛運(yùn)行安全。

這個(gè)項(xiàng)目是冬奧示范項(xiàng)目，我們聯(lián)合了高校、汽車制造廠、軟件開(kāi)發(fā)商等多家單位，示范目的是推廣自動(dòng)駕駛技術(shù)，使其在園區(qū)、公路上有更多應(yīng)用。目前，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)多個(gè)園區(qū)進(jìn)行智慧園區(qū)交通項(xiàng)目洽談，預(yù)計(jì)未來(lái)將有項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)落地。這些項(xiàng)目將推動(dòng)交通、通信和軟件技術(shù)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

問(wèn)：有人駕駛車輛通常是靠人或者導(dǎo)航軟件確定行駛路線，但是自動(dòng)駕駛時(shí)，車輛可以實(shí)現(xiàn)自己“精準(zhǔn)停靠”“智慧泊車”。請(qǐng)問(wèn)這是通過(guò)哪些技術(shù)實(shí)現(xiàn)的？

夏俊杰：無(wú)人駕駛，主要是通過(guò)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)結(jié)合車輛傳感數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合計(jì)算，獲得車輛實(shí)時(shí)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)實(shí)時(shí)位置的獲取，車輛可以做精準(zhǔn)的路徑規(guī)劃，從而精準(zhǔn)導(dǎo)航。

但是衛(wèi)星信號(hào)傳播的時(shí)候是有遮擋的，比如首鋼園區(qū)的工業(yè)遺存鋼爐，以及地下空間、橋梁、隧道等，在這些地方，衛(wèi)星信號(hào)是無(wú)法接收的，或者信號(hào)很弱。中國(guó)聯(lián)通是課題組的牽頭單位，針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)并采用了5G加北斗衛(wèi)星、再加車輛傳感數(shù)據(jù)等多元數(shù)據(jù)融合的高精度定位解決方案。

首鋼園區(qū)的巴士無(wú)人駕駛隊(duì)列

在首鋼園區(qū)，部署了一些北斗地基正常站，這種基站可以大大提升北斗信號(hào)的定位精度。在這個(gè)項(xiàng)目中，我們研發(fā)了綜合位置服務(wù)平臺(tái)，可以把5G基站定位數(shù)據(jù)和衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，通過(guò)定位算法，把定位精度做到厘米級(jí)，靜態(tài)情況下，甚至可以達(dá)到毫米級(jí)。

因此，首鋼園區(qū)內(nèi)行駛的自動(dòng)駕駛車輛，可以通過(guò)動(dòng)車單元ICU設(shè)備，從綜合位置服務(wù)平臺(tái)獲取位置信息，結(jié)合高精度地圖導(dǎo)航軟件，實(shí)現(xiàn)自主路徑規(guī)劃和自動(dòng)駕駛。

問(wèn)：車輛從地上空間進(jìn)入地下停車場(chǎng)，如何實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的無(wú)縫銜接？

夏俊杰：在首鋼園區(qū)的地下停車場(chǎng)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)自主泊車系統(tǒng)。因?yàn)檐囕v進(jìn)入地下，無(wú)法接收衛(wèi)星信號(hào)，所以我們采用了5G+UWB技術(shù)，即超寬帶技術(shù)。同時(shí)，結(jié)合車輛自身傳感數(shù)據(jù)，我們?cè)O(shè)計(jì)了地下空間高精度定位系統(tǒng)。這樣，車輛進(jìn)入地下停車場(chǎng)之后，通過(guò)綜合位置服務(wù)平臺(tái)，實(shí)時(shí)把位置信息傳遞給車輛，車輛結(jié)合自身傳感數(shù)據(jù)，就可以知道自己當(dāng)前所在位置。這樣一來(lái)，車輛就可以很好地規(guī)劃停車路線，實(shí)現(xiàn)自主泊車。

在室外空間，我們可以運(yùn)用5G+北斗的高精度定位解決方案。在地下空間或者一些因遮擋導(dǎo)致信號(hào)不好的地方，我們可以通過(guò)5G、加UWB、加藍(lán)牙、加車載傳感數(shù)據(jù)等方式，實(shí)現(xiàn)多元融合的定位解決方案。通過(guò)這種方式，可以避免車輛在行駛過(guò)程中，由于定位信號(hào)中斷導(dǎo)致運(yùn)行故障，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。

問(wèn)：這次項(xiàng)目為冬奧會(huì)的應(yīng)用示范做了哪些準(zhǔn)備？為什么選擇在首鋼園區(qū)？

夏俊杰：中國(guó)聯(lián)通作為冬奧唯一官方通信合作伙伴，在承接項(xiàng)目的時(shí)候，就是按照在冬奧正式比賽中使用的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的。我們研發(fā)了一套5G智能車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是一套平臺(tái)、兩套網(wǎng)絡(luò)，可以支持4種以上車輛在冬奧場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)10種示范場(chǎng)景。

一套平臺(tái)，就是智能車聯(lián)網(wǎng)的綜合業(yè)務(wù)管理平臺(tái)，這套平臺(tái)可以把智能車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的設(shè)備、車輛協(xié)同起來(lái)，共同支撐智能車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。平臺(tái)包括三個(gè)模塊：智能駕駛模塊、人車路協(xié)同模塊、高精度定位模塊。兩套網(wǎng)絡(luò)，一套是5G+C-V2X的車聯(lián)網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，另一套是5G+北斗的高精度定位網(wǎng)絡(luò)。

通過(guò)一套平臺(tái)、兩套網(wǎng)絡(luò)，可以支撐小汽車、巴士、物流車、零售車進(jìn)行無(wú)人接駁、無(wú)人配送、無(wú)人零售等業(yè)務(wù)。

之所以選擇首鋼園區(qū)，是因?yàn)槭卒搱@區(qū)非常重要。它不僅是冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)組委會(huì)所在地，也是冬奧會(huì)單板滑雪大跳臺(tái)項(xiàng)目的比賽場(chǎng)地，還有短道速滑等訓(xùn)練場(chǎng)館設(shè)在其中。在首鋼園區(qū)開(kāi)展應(yīng)用示范，具有良好的示范效應(yīng)。

首鋼園區(qū)的智能路側(cè)設(shè)備

同時(shí)，中國(guó)聯(lián)通2018年10月就和首鋼集團(tuán)簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方在5G智能車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用方面開(kāi)展了多項(xiàng)戰(zhàn)略合作。在園區(qū)，已經(jīng)部署5G基站、MIC設(shè)備、路側(cè)單元（RSU）等諸多跟智能車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施。首鋼園區(qū)方面，北區(qū)有30多條市政道路，全長(zhǎng)約20公里，包括城市主干道、次干道和封閉道路，不同道路形態(tài)對(duì)于智能車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用示范是非常好的場(chǎng)景。

問(wèn)：請(qǐng)問(wèn)這個(gè)項(xiàng)目的意義有哪些？

張涌：冬奧會(huì)不僅是全球的體育盛會(huì)，也是東道國(guó)展示自身科技實(shí)力的絕佳舞臺(tái)。當(dāng)前中國(guó)5G網(wǎng)絡(luò)已全面覆蓋，在冬奧場(chǎng)景下進(jìn)行智慧交通的示范研究，對(duì)于促進(jìn)中國(guó)智慧交通產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將是極好的機(jī)會(huì)。

夏俊杰：雖然L4級(jí)別的自動(dòng)駕駛目前在全球?qū)儆诒容^前瞻性的領(lǐng)域，但是在封閉道路或者半封閉園區(qū)開(kāi)展自動(dòng)駕駛是相對(duì)成熟的。為了確保冬奧應(yīng)用安全可靠，項(xiàng)目組已經(jīng)在首鋼園區(qū)開(kāi)展一年多實(shí)際道路測(cè)試，積累了豐富的實(shí)際運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)。我們期待在北京2022年冬奧會(huì)的正式場(chǎng)景中，為運(yùn)動(dòng)員、觀眾以及辦賽者提供基于5G智能車聯(lián)網(wǎng)的L4級(jí)別的自動(dòng)駕駛服務(wù)。我們希望所有人都能體驗(yàn)到綠色、高效、安全的出行服務(wù)。