新聞中(zhōng)心

本文根據《汽車(chē)文摘》期刊2021年第3期：《中(zhōng)國智慧城市、智慧交通和智能汽車(chē)（SCSTSV）——發展戰略、系統構架和應用》編譯。

2020年，國内汽車(chē)産銷量爲2520萬輛和2530萬輛。有預測，2021年，大(dà)陸汽車(chē)銷售量可能超過2630萬輛。

中(zhōng)國汽車(chē)産業蓬勃發展的同時，數量劇增的汽車(chē)也給國内自然環境和社會環境帶來巨大(dà)壓力。交通事故頻(pín)發、城市擁堵、停車(chē)困難、空氣污染等問題愈發突顯。我(wǒ)們該如何解決汽車(chē)帶來的生(shēng)态問題和社會問題呢？



李駿，中(zhōng)國汽車(chē)發動機專家，中(zhōng)國工(gōng)程院院士，清華大(dà)學車(chē)輛與運載學院教授，中(zhōng)國汽車(chē)工(gōng)程學會理事長，中(zhōng)國智能網聯汽車(chē)産業創新聯盟專家委員(yuán)會主任。曆任中(zhōng)國一(yī)汽技術中(zhōng)心總工(gōng)程師、技術中(zhōng)心主任、集團公司副總工(gōng)程師、中(zhōng)國一(yī)汽股份有限公司總工(gōng)程師。長期主持我(wǒ)國大(dà)型汽車(chē)企業的産品研發與科技創新工(gōng)作，完成多項集團重大(dà)産品換代研發以及國家863、973和重大(dà)裝備型号研制項目。

中(zhōng)國智能網聯汽車(chē)發展戰略和架構

想要解決上述問題，汽車(chē)産業必須從可持續發展角度出發，大(dà)力發展智能網聯汽車(chē)（ICV）。具體(tǐ)包括以下(xià)四個方面：

一(yī)是高速出行場景，即智能安全汽車(chē)。智能安全汽車(chē)的一(yī)個願景是實現“零傷亡”。智能安全汽車(chē)基于先進人工(gōng)智能技術打造，具有傳統汽車(chē)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(dà)城市中(zhōng)的出行場景。智能網聯汽車(chē)的另一(yī)個願景是“高效舒适”。對于未來特大(dà)城市交通場景，智能汽車(chē)将充分(fēn)應用互聯化、智能化優勢，解決交通擁堵問題。無論是從消費(fèi)者客戶還是基礎設施建設角度出發必需品。

三是共享出行。最典型的産品是智能網聯無人駕駛共享汽車(chē)，未來它在智能城市與智能交通系統車(chē)輛(SCSTSV)一(yī)起運行。

四是“智能雲管理平台”。其願景是實現“實時管理，實時服務。”

我(wǒ)國智能網聯汽車(chē)的發展戰略，是充分(fēn)整合基于中(zhōng)國法律的國際标準，并制定中(zhōng)國在場景、地圖、交通、通信和安全方面的國家标準；并基于中(zhōng)國新一(yī)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(chē)的深度融合。中(zhōng)國新一(yī)代智能城市和協同智能交通系統将具有以下(xià)10個重要特征。這些特征有利于中(zhōng)國智能汽車(chē)産業發展。

中(zhōng)國智能網聯汽車(chē)發展戰略能

智能網聯汽車(chē)發展的城市環境，依托于新一(yī)代智慧城市架構。新一(yī)代智慧城市架構的6個重要特征要和智能網聯車(chē)輛深度融合。它們包括自動駕駛、雲服務、城市基礎設施、移動服務、數據中(zhōng)心和互聯生(shēng)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(zhōng)國未來的智慧城市發展具有一(yī)定參考價值。



智能城市發展與綜合城市交通

中(zhōng)國下(xià)一(yī)代交通體(tǐ)系應爲三層架構——“ITS服務層、基礎設施層和終端層”。與這三層相對應，還有ITS中(zhōng)心雲(中(zhōng)心系統單元、CSU)、智能交通邊緣雲(ESU)、無線接入網(4G/5G)以及智能和連接車(chē)載終端。它們将以“四位一(yī)體(tǐ)”的方式協同工(gōng)作。由此産生(shēng)的智能交通環境也将爲中(zhōng)國汽車(chē)智能化發展提供強有力支持。



新一(yī)代ITS架構

而智能城市與智能網聯汽車(chē)10個關鍵特征相融合，由此也将産生(shēng)新一(yī)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(yī)架構”也是我(wǒ)國未來新一(yī)代智能交通架構的參考。智能網聯汽車(chē)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）。

SCSTSV架構如何設計

根據SAE對自動駕駛系統的定義，中(zhōng)國城市ICV—L4必須要有效解決我(wǒ)國複雜(zá)城市場景下(xià)ICV安全問題，高效交通和智能共享的問題。城市ICV—L4的設計面臨着三大(dà)挑戰：複雜(zá)環境感知(zhī)、預期功能安全性(SOTIF)以及責任敏感安全模型(RSS)。

爲了應對這三個挑戰，我(wǒ)們必須從建立中(zhōng)國城市ICV計算平台的設計标準入手，創新設計适合中(zhōng)國城市場景架構是構建SCSTSV體(tǐ)系架構。

SCSTSV設計準則之一(yī)

“城市數據和感知(zhī)”高效感知(zhī)城市交通場景

中(zhōng)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(zhōng)國有99個智能城市，而到2017年增加到500個，覆蓋北(běi)京、上海、廣州、重慶等大(dà)城市，包括建立城市大(dà)數據中(zhōng)心，實施雲服務，發展智能交通系統。這些資(zī)源可以進一(yī)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(zhī)”概念，以充分(fēn)利用智能城市的實時大(dà)數據和SCSTSV架構下(xià)的5G&V2X平台，以應對複雜(zá)的城市環境感知(zhī)和智能共享出行的需要。

基于“城市數據和感知(zhī)”概念，車(chē)載計算平台控制器體(tǐ)系架構也需要進行創新設計。



使用“城市數據和感知(zhī)”車(chē)輛内計算平台控制器的架構

智能城市傳感模塊(SC)将提供智慧城市的實時動态信息，如城市通勤和物(wù)流決策，城市地标和地圖，以及城市資(zī)源（如停車(chē)位）等。而智能交通傳感模塊(ST)将提供交通标志(zhì)信息、交通燈信息和遠程交通流量信息等。

“城市數據和感知(zhī)”系統增強了計算平台的感知(zhī)能力和綜合規劃能力，可以降低智能汽車(chē)傳感器的成本。開(kāi)發基于“城市數據和感知(zhī)”車(chē)載計算平台控制器體(tǐ)系架構，也實現了智能城市、智能交通和智能汽車(chē)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(wǒ)國城市交通場景複雜(zá)，而由于SOTIF功能失效導緻的預期自動駕駛事故時常發生(shēng)，存在大(dà)量未知(zhī)的不安全場景。這不僅需要充分(fēn)利用“城市數據與感知(zhī)”系統，還需要通過一(yī)種新的計算平台架構來縮小(xiǎo)未知(zhī)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(chē)輛計算平台3層體(tǐ)系架構的決策控制層之間。



添加通信預警層

包括傳感感知(zhī)功能、定位地圖功能和決策控制。四層架構使智能汽車(chē)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(shēng)。

SCSTSV設計準則之三：

必須建立“駕駛行爲标準”

此外(wài)，不規範的駕駛行爲是導緻交通效率低下(xià)、交通事故頻(pín)發的重要原因。因此，國際上目前正在讨論将責任敏感安全模塊(RSS)引入SCSTSV計算平台設計。RSS能約束駕駛者的行爲，例如RSS不允許自動駕駛汽車(chē)做出導緻碰撞的判斷和駕駛行爲；RSS不允許自動駕駛車(chē)輛通過引起小(xiǎo)事故來避免另一(yī)次事故。

RSS原則1：保持安全空間。如果後車(chē)撞到前車(chē)，那總是後車(chē)的錯。如果前車(chē)魯莽地切入另一(yī)輛車(chē)的軌迹，而後車(chē)則從後面撞上前車(chē)。在這種情況下(xià)，這是前車(chē)的錯。

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

爲了實現上述設計原則，SCSTSV計算平台架構中(zhōng)的應設計智商(shāng)（IQ）、情商(shāng)（EQ）和逆境商(shāng)（AQ）模型。



智商(shāng)、情商(shāng)、逆境商(shāng)模型

其中(zhōng)，情商(shāng)模塊“駕駛規範”有關。情商(shāng)是人類控制情緒和行爲的能力。對于SCSTSV來說，它是一(yī)種自主駕駛行爲，符合規則和習慣，不打擾其他自動駕駛汽車(chē)。



SCSTSV計算平台架構

那麽我(wǒ)們現在就有了SCSTSV 體(tǐ)系的基本架構。城市傳感器、交通傳感器和智能汽車(chē)傳感器；總體(tǐ)規劃層主導策略，局部規劃層主導戰術， 軌迹規劃層負責應對，各層有感知(zhī)，定位，溝通預警和規劃的能力，有效減少SOTIF的發生(shēng)；智商(shāng)，情商(shāng)和逆境，AQ的能力設計，保證駕駛行爲合規。

SCSTSV 發展前景與應用前瞻

智能網聯汽車(chē)在中(zhōng)國有廣闊的市場前景。中(zhōng)國SAE與滴滴中(zhōng)國合作，于2018年對中(zhōng)國共享出行需求進行了調查。其中(zhōng)包括：北(běi)京、太原、青島、上海、杭州、武漢、成都、廣州和深圳等特大(dà)城市。此次調查的人群覆蓋1969年後出生(shēng)的70、80、90 、00後人群。

調查報告發現，共享出行已經成爲一(yī)種新的生(shēng)活方式，消費(fèi)者接受共享服務程度與日俱增;中(zhōng)國消費(fèi)者也願意接受新能源汽車(chē)和智能網聯汽車(chē)共享出行服務。大(dà)多數被調查者表示，希望在未來的移動出行中(zhōng)更多的使用人工(gōng)智能車(chē)輛和網聯汽車(chē)。

而雄安新區的被視爲中(zhōng)國SCSTSV試點。雄安綠色交通生(shēng)态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(shēng)态系統

而這将通過城市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(fēn)爲4個發展方向：雄安模式，雄安場景，雄安科技和雄安路線圖；爲我(wǒ)國SCSTSV 發展做出了前瞻性嘗試。

總結：

中(zhōng)國ICV的正确發展戰略是與中(zhōng)國新一(yī)代智能城市和智能交通深度融合。SCSTSV産品設計是一(yī)項技術創新，值得作爲設計指南(nán)和系統架構進行探索。中(zhōng)國智能城市的發展爲SCSTSV産品提供了廣闊而有前途的市場。

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