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中國如何發展智慧城市、智慧交通和智能汽車?

中國如何發展智慧城市、智慧交通和智能汽車?

2020年,國內汽車產銷量為2520萬輛和2530萬輛。有預測,2021年,大陸汽車銷售量可能超過2630萬輛。

 

中國汽車產業蓬勃發展的同時,數量劇增的汽車也給國內自然環境和社會環境帶來巨大壓力。交通事故頻發、城市擁堵、停車困難、空氣污染等問題愈發突顯。

 

我們該如何解決汽車帶來的生態問題和社會問題呢?

 

01

中國智能網聯汽車發展戰略和架構

 

想要解決上述問題,汽車產業必須從可持續發展角度出發,大力發展智能網聯汽車(ICV)。具體包括以下四個方面:

 

一是高速出行場景,即智能安全汽車。智能安全汽車的一個愿景是實現“零傷亡”。智能安全汽車基于先進人工智能技術打造,具有傳統汽車沒有的智能決策能力和駕駛數據聯通能力,是解決交通事故問題的終極方案。

 

二是特大城市中的出行場景。智能網聯汽車的另一個愿景是“高效舒適”。對于未來特大城市交通場景,智能汽車將充分應用互聯化、智能化優勢,解決交通擁堵問題。無論是從消費者客戶還是基礎設施建設角度出發必需品。

 

三是共享出行。最典型的產品是智能網聯無人駕駛共享汽車,未來它在智能城市與智能交通系統車輛(SCSTSV)一起運行。

 

四是“智能云管理平臺”。其愿景是實現“實時管理,實時服務。”

 

我國智能網聯汽車的發展戰略,是充分整合基于中國法律的國際標準,并制定中國在場景、地圖、交通、通信和安全方面的國家標準;并基于中國新一代智能城市和協同智能交通系統發展,實現智能城市、智能交通和智能汽車的深度融合。中國新一代智能城市和協同智能交通系統將具有以下10個重要特征。這些特征有利于中國智能汽車產業發展。

 


 

中國智能網聯汽車發展戰略能

 

智能網聯汽車發展的城市環境,依托于新一代智慧城市架構。新一代智慧城市架構的6個重要特征要和智能網聯車輛深度融合。它們包括自動駕駛、云服務、城市基礎設施、移動服務、數據中心和互聯生活。

 

歐盟剛剛發布了“智能城市發展與綜合城市交通”概念。這種概念對中國未來的智慧城市發展具有一定參考價值。

智能城市發展與綜合城市交通

 

中國下一代交通體系應為三層架構——“ITS服務層、基礎設施層和終端層”。與這三層相對應,還有ITS中心云(中心系統單元、CSU)、智能交通邊緣云(ESU)、無線接入網(4G/5G)以及智能和連接車載終端。它們將以“四位一體”的方式協同工作。由此產生的智能交通環境也將為中國汽車智能化發展提供強有力支持。

新一代ITS架構

 

而智能城市與智能網聯汽車10個關鍵特征相融合,由此也將產生新一代智能城市移動服務。

 

歐盟最近宣布了高效的混合交通控制架構,包括服務層、戰略層、戰術層和操作層。這種“四合一架構”也是我國未來新一代智能交通架構的參考。智能網聯汽車在城市發展,就是要構建智能城市與智能交通的深度集成系統(SCSTSV)。

 

02

SCSTSV架構如何設計

 

根據SAE對自動駕駛系統的定義,中國城市ICV—L4必須要有效解決我國復雜城市場景下ICV安全問題,高效交通和智能共享的問題。城市ICV—L4的設計面臨著三大挑戰:復雜環境感知、預期功能安全性(SOTIF)以及責任敏感安全模型(RSS)。


為了應對這三個挑戰,我們必須從建立中國城市ICV計算平臺的設計標準入手,創新設計適合中國城市場景架構是構建SCSTSV體系架構。

 

SCSTSV設計準則之一

“城市數據和感知”高效感知城市交通場景

 

中國的智慧城市建設正在快速增長,發展方向是城市數字化和數據共享。2011年,中國有99個智能城市,而到2017年增加到500個,覆蓋北京、上海、廣州、重慶等大城市,包括建立城市大數據中心,實施云服務,發展智能交通系統。這些資源可以進一步改進和升級,以服務于城市ICV,促進共享出行。因此,提出了“城市數據和感知”概念,以充分利用智能城市的實時大數據和SCSTSV架構下的5G&V2X平臺,以應對復雜的城市環境感知和智能共享出行的需要。

 

基于“城市數據和感知”概念,車載計算平臺控制器體系架構也需要進行創新設計。

使用“城市數據和感知”車輛內計算平臺控制器的架構

 

智能城市傳感模塊(SC)將提供智慧城市的實時動態信息,如城市通勤和物流決策,城市地標和地圖,以及城市資源(如停車位)等。而智能交通傳感模塊(ST)將提供交通標志信息、交通燈信息和遠程交通流量信息等。


“城市數據和感知”系統增強了計算平臺的感知能力和綜合規劃能力,可以降低智能汽車傳感器的成本。開發基于“城市數據和感知”車載計算平臺控制器體系架構,也實現了智能城市、智能交通和智能汽車的深度集成。

 

SCSTSV設計準則之二

安全可靠地解決預期功能安全問題

 

我國城市交通場景復雜,而由于SOTIF功能失效導致的預期自動駕駛事故時常發生,存在大量未知的不安全場景。這不僅需要充分利用“城市數據與感知”系統,還需要通過一種新的計算平臺架構來縮小未知的不安全場景區域,比如通過添加“通信預警層”來解決。

 

“通信預警層”添加在定位映射層和車輛計算平臺3層體系架構的決策控制層之間。

添加通信預警層

 

包括傳感感知功能、定位地圖功能和決策控制。四層架構使智能汽車在實現自動駕駛控制之前,與其他相關的運動對象進行通信,并在必要時發出警告信息,以減少事故發生。

 

SCSTSV設計準則之三

必須建立“駕駛行為標準”

 

此外,不規范的駕駛行為是導致交通效率低下、交通事故頻發的重要原因。因此,國際上目前正在討論將責任敏感安全模塊(RSS)引入SCSTSV計算平臺設計。RSS能約束駕駛者的行為,例如RSS不允許自動駕駛汽車做出導致碰撞的判斷和駕駛行為;RSS不允許自動駕駛車輛通過引起小事故來避免另一次事故。

 

RSS原則1:保持安全空間。如果后車撞到前車,那總是后車的錯。如果前車魯莽地切入另一輛車的軌跡,而后車則從后面撞上前車。在這種情況下,這是前車的錯。

 

RSS原則2:在視線有限的情況下提高速度。自動駕駛車輛不會接受這樣的命令,即使是它看不到的物體,也不會讓它有造成碰撞的危險。RSS將管理自動駕駛車輛的速度,以便它可以及時剎車,避免與行人碰撞。

 

為了實現上述設計原則,SCSTSV計算平臺架構中的應設計智商(IQ)、情商(EQ)和逆境商(AQ)模型。

智商、情商、逆境商模型

 

其中,情商模塊“駕駛規范”有關。情商是人類控制情緒和行為的能力。對于SCSTSV來說,它是一種自主駕駛行為,符合規則和習慣,不打擾其他自動駕駛汽車。

SCSTSV計算平臺架構

 

那么我們現在就有了SCSTSV 體系的基本架構。城市傳感器、交通傳感器和智能汽車傳感器;總體規劃層主導策略,局部規劃層主導戰術, 軌跡規劃層負責應對,各層有感知,定位,溝通預警和規劃的能力,有效減少SOTIF的發生;智商,情商和逆境,AQ的能力設計,保證駕駛行為合規。

 

03

SCSTSV 發展前景與應用前瞻

 

智能網聯汽車在中國有廣闊的市場前景。中國SAE與滴滴中國合作,于2018年對中國共享出行需求進行了調查。其中包括:北京、太原、青島、上海、杭州、武漢、成都、廣州和深圳等特大城市。此次調查的人群覆蓋1969年后出生的70、80、90 、00后人群。


調查報告發現,共享出行已經成為一種新的生活方式,消費者接受共享服務程度與日俱增;中國消費者也愿意接受新能源汽車和智能網聯汽車共享出行服務。大多數被調查者表示,希望在未來的移動出行中更多的使用人工智能車輛和網聯汽車。

 

而雄安新區的被視為中國SCSTSV試點。雄安綠色交通生態系統由智能共享交通和私人交通組成,而且智能共享交通比例遠高于私人交通。

雄安綠色交通生態系統

 

而這將通過城市ITS、城市空間組織、AI技術和ICV創新來實現。雄安智慧城市和智慧移動系統可分為4個發展方向:雄安模式,雄安場景,雄安科技和雄安路線圖;為我國SCSTSV 發展做出了前瞻性嘗試。

 

中國ICV的正確發展戰略是與中國新一代智能城市和智能交通深度融合。SCSTSV產品設計是一項技術創新,值得作為設計指南和系統架構進行探索。中國智能城市的發展為SCSTSV產品提供了廣闊而有前途的市場。

 

 

來源:清研汽車研習社

 
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