随着当前交通运输基础设施的大规模建设,科学技术的不断进步,尤其是大数据和人工智能的迅速发展,社会对于技术的需求变得越来越高,智能化服务已成为发展的必然趋势。中共中央发布的《交通强国建设纲要》明确指出,到2035年,基本建成交通强国。智能、平安、绿色、共享交通发展水平明显提高,各地需要积极应用智能技术,使交通基础设施、运载装备等基本要素信息全面实现智能化。2020年8月交通运输部《关于推动交通运输领域新型基础设施的指导意见》提出,要通过结合先进技术深度赋能交通基础设施,全面提升精准感知、精确分析、精细管理能力,助推交通强国目标的实现。
一、长沙智能网联开放道路建设历程
2018年在湘江新区含浦片区,湘江智能牵头负责开通了国内首条L3级车路协同智慧公交示范线,长沙智能网联城市开放道路序幕,也是长沙智能网联从“封闭”走向“开放”的标志。2019年打造“两个100公里”项目,其中“100平方公里范围的城市开放道路”是当时全国最大范围的自动驾驶城市开放道路,示范路段全面感知、高度协同,试点路网可视、可测、可控和可服务。2020年长沙市发布“头羊计划”部署加快道路基础设施的智能化改造,实现车路协同、实时感知、信号灯智能化、V2X通讯等技术应用,按照“重点补强+连线成片"的思路,为智能汽车与智慧交通融合发展提供路侧设备支持,实现车路协同辅助驾驶安全冗余提升,公交通行效率及准点率提升,并满足整车厂计划量产车网联辅助驾驶功能示范验证和政府监管需求,构建出行即服务(MaaS)支撑体系,服务大众出行。2021年以“双智”试点为契机,把智能驾驶嵌入整个智慧城市的建设中,推进智能道路建设,加深智能道路与人、车、环境之间的智慧融通。
二、打造城市智能路侧系统解决方案
依托四年来长沙开放道路示范建设积累的创新黑土地,智芯云途不断打磨“多感合一”的城市智能路侧系统解决方案,旨在推动智能道路实现“多元复用”,即为智能汽车产业企业及研究院提供研发研究“黑土地”,为道路上的智能汽车实现车路协同提供技术支撑并有效降低交通安全风险,为市民交通出行创造安全、高效、舒适的出行环境和提供高品质出行服务,为政府城市交通治理提供决策依据,为城市片区运营主体提供运维服务支持。
(一)城市智能路侧系统架构
城市智能路侧系统基于全量、连续环境信息,依托边缘计算及AI技术,准确识别路网交通状态、事件、车辆等信息,提供数据采集、融合、预处理、分发等功能,实现对自动驾驶车辆、V2X网联车安全高效行驶提供信息支撑,并为智能网联云平台和智慧交通仿真服务平台提供数据资源。
(城市智能路侧系统架构图)
城市智能路侧系统主要由路侧感知单元、路侧通讯单元、交换机、机箱等配套设备组成。其中,本项目的边缘计算EMC部署在机房。
路侧感知单元
路侧感知单元需要满足相应功能定位端所需要的感知功能,为边缘计算单元提供原始数据或结构化数据。智能网联感知系统具有全息信息感知功能,基于摄像头、毫米波雷达、激光雷法等感知设备可实现动态目标识别与定位以及信号灯状态、地图信息、道路安全信息和交通事件信息的感知。
边缘计算单元
系统核心组件,完成传感器采集的环境数据解析、编辑。实现检测路面行人、车辆等的运动状态。在相应的功能定位端满足相应设计场景(含辅助驾驶和自动驾驶)要求,具体涉及检测范围、目标数、检测精度、可靠性、延时等指标,具有与路侧RSU、数据中心等相关应用的接口,实现与路侧RSU、数据中心、云控平台等相关系统的连接,并且与相关系统联调保证系统正常运行。
路侧通讯单元
满足四跨要求,需具备型号核准,满足国家相应规范。同时,为验证大规模部署条件下V2X互通兼容性,要求路侧终端所搭载的C-V2X通信芯片模组来源多样化。利用C-V2X通信技术,实现路侧RSU终端设备与车载OBU终端设备之间的全量结构化信息和车载结构化信息通信,同时实现路侧信息与云控平台之间的信息交互,实现多样化的车-云协同应用,包括公交信号优先、绿波车速引导、信号灯预警等。路侧通信单元各项指标应满足工业化设施设备基本要求,具有环境检测报告、太阳辐射检测报告以及国家工业和信息化部或其下属单位出具的检测报告。
其他配套设备部署
含供电、交换机、机箱、散热、防水、防雷功能套件。
(二)城市智能路侧系统解决方案及典型应用
以“多感合一、多元复用”理念,通过车端、路端、云端、应用端一体化部署,实现城市智能路侧系统解决方案,聚焦交通效率和交通安全等方面的五大类典型应用场景展开示范及应用。
(“车路云一体化协同”的城市智能路侧系统解决方案)
1.车辆刮碰事故实时检测
基于车辆检测、交通事故的识别能力,可在智能网联行车记录仪或智能后视镜(以下统称“智辅终端”)实时呈现刮擦碰撞交通事故信息。通过系统向周车发送事故信息,较大提高试验路口通行效率。
2.道路拥堵状态实时检测
基于车辆检测、道路拥堵状态识别能力,在智辅终端终端呈现路口的交通实时拥堵状态,溯源拥堵原因和预测拥堵,提高试验路口交通效率。
3.交通态势全时段指标分析
基于车辆、非机动车与行人检测、车辆行为识别、动态车道流量统计等能力,结合交警平台输出交通指标,生成交通路口场景下全天候车道级交通数据统计,为交通管理部门提供试验路口的交通态势全时段指标。
4.绿波通行车速引导(增强版)
基于车辆检测能力与交通信号灯解析数据,结合道路可通行速度,实现车道级的车速引导功能。结合智辅终端,为用户提供试验路段车道级的准确可通行速度,较大提升智慧交通用户体验。
5.特殊车辆优先通行
针对公交车、急救车、消防车等特殊车辆,根据路侧感知信息智能化的调整红灯等待时长,实结合5G网络实现协同控制,提升特殊车辆通行效率。
6.道路危险状况提示
对道路中可能出现的危险状况如路面抛物、遗撒物、较深积水、路面有深坑等进行识别,结合各个方向的车辆、弱势交通参与者、道路环境信息等要素进行综合判断,给出道路危险状况提示。
7.车路协同自动驾驶
通过对路侧设备采集图像数据、雷达点云数据等多种异构数据的融合分析后,提供可靠的感知数据至自动驾驶车端,支持车路协同自动驾驶的更优决策,为道路上的智能汽车实现车路协同提供技术支撑并有效降低交通安全风险。
8.道路环境综合监测
通过智能网联传感器等设备,感知道路上的交通流量信息、人流量信息、道路路面、道路设施的损坏以及监测设备的运行情况,实现对道路交通、人流运行态势以及道路设施健康情况的综合监测。
9.交通基础设施管养
通过感知道路路面及设施的监控情况,与基础设施养护管理系统实现数据对接,及时提供预警信息,并为交通基础设施全生命周期的养护提供支撑,为城市片区运营主体提供运维服务支持。
10.面向多渠道提供服务
通过智能道路上的智慧公交站亭、交通诱导屏等作为信息载体,多渠道发布交通出行服务信息,为各方式出行的市民提供实时交通信息服务。
三、城市智能路侧系统解决方案落地案例
在总部湘江智能公司技术团队支持下, 智芯云途公司2021年10月承接中国电信研究院“长沙车路协同试点一期建设项目”路侧智能化改造,成功将城市智能路侧系统解决方案实现商业应用落地,该系统解决方案将通过车端(基于智辅终端实现车辆道路感知信息交换)、路端(赏月路与东方红路选取7个路口,47个点位部署路侧设备)、云端(基于高性能GPU服务器,构建AI算法集群和大数据存储分析集群对感知信息进行智能化处理,并可实现与外部平台的交互),实现车辆刮碰事故实时检测、道路拥堵状态实时检测、交通态势全时段指标分析、绿波通行车速引导(增强版)、特殊车辆优先通行五大应用场景。该项目正在实施,即将完工试运行。
(城市智能路侧系统解决方案落地项目路线图)