無人駕駛技術(shù)必備之V2X應(yīng)用分析

V2X是物聯(lián)網(wǎng)在車輛駕駛情景中的重要應(yīng)用，安全防護(hù)是該階段主要應(yīng)用

V2X帶來超距離的神眼，是自動(dòng)駕駛必要技術(shù)和智慧交通的重要一環(huán)。V2X是V2V（VehicletoVehicle車車通訊）、V2I（VehicletoInstrucTIon車路通訊）、V2P（VehicletoPedestrian）等統(tǒng)稱，通過V2X可以獲得實(shí)時(shí)路況、道路信息、行人信息等一系列交通信息，從而帶來遠(yuǎn)距離環(huán)境信號(hào)。

下圖：V2X將車與車、車與路、車與人相連接

主動(dòng)安全：利用V2X車聯(lián)網(wǎng)，車輛可以獲取周圍環(huán)境的未知參數(shù)以及附近車輛的運(yùn)行狀態(tài)，然后車載端主動(dòng)安全算法將處理所獲取的信息，并按照優(yōu)先級(jí)對(duì)信息進(jìn)行分類，對(duì)可能發(fā)生的危險(xiǎn)情景進(jìn)行預(yù)警，緊急情況下可以利用車輛執(zhí)行端對(duì)車輛進(jìn)行控制從而規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。

下圖：高速公路危險(xiǎn)警示

超距視頻傳輸：通過在行人聚集區(qū)域安裝攝像頭，通過路測(cè)節(jié)點(diǎn)出到車載節(jié)點(diǎn)提醒路過車輛。這樣在駕駛員臨近事故高發(fā)區(qū)域盡早了解前方狀況，采用合適車速，提升出行安全性。

下圖：超距視頻傳輸

交通信號(hào)傳輸：目前駕駛員只能通過目視獲得交通標(biāo)識(shí)，這樣不僅增加駕駛員的負(fù)擔(dān)，而且由于發(fā)現(xiàn)標(biāo)識(shí)到采取行動(dòng)的時(shí)間間隔較短，容易引發(fā)交通事故或交通違章。借助V2X車聯(lián)網(wǎng)，可以將道路限速、限行、信號(hào)燈等指令傳輸?shù)杰囕d終端，車載終端根據(jù)信息對(duì)駕駛員進(jìn)行提醒或通過執(zhí)行端，對(duì)車輛進(jìn)行輔助駕駛。

下圖：交通信號(hào)傳輸

提升行駛安全降低運(yùn)營(yíng)成本，相比于乘用車，商用車對(duì)V2X車聯(lián)網(wǎng)需求更高

商用車不僅需要提升駕駛的安全性，也需要兼顧運(yùn)營(yíng)效率。而V2X技術(shù)既可以作為ADAS功能模塊，可以降低商用車的事故率；亦可以通過有效建立智能車隊(duì)，構(gòu)建隊(duì)形，規(guī)劃路徑，降低油耗，提升營(yíng)運(yùn)效率。目前，德國(guó)相關(guān)公司已開展商用車V2X實(shí)驗(yàn)，結(jié)果令人滿意。

下圖：V2X車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于智慧車隊(duì)構(gòu)建

（2）V2X彌補(bǔ)單車智能軟肋，自動(dòng)駕駛必需品

無人駕駛的實(shí)現(xiàn)方式有兩種：1）車輛本身實(shí)現(xiàn)高度智能化能應(yīng)變各種的環(huán)境條件。2）車與車、車與交通的聯(lián)網(wǎng)，通過智慧交通規(guī)劃實(shí)現(xiàn)無人駕駛。ADAS（高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)）和V2X（廣義車聯(lián)網(wǎng)）是兩條路徑的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)。

ADAS（高級(jí)輔助駕駛系統(tǒng)）：使用傳感器技術(shù)時(shí)得汽車本身具備感知能力，通過算法對(duì)不同路況的分析決策實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛。配備足夠數(shù)量的ADAS系統(tǒng)已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)高度的自動(dòng)駕駛，德爾福等公司已經(jīng)證明了這一點(diǎn)。

車聯(lián)網(wǎng)：V2V（車車通訊）、V2I（車與基礎(chǔ)設(shè)施通訊）的加入是車與車之間的協(xié)作更加有效，對(duì)道路的通訊能及時(shí)了解交通信號(hào)燈等變化做出反應(yīng)。車際網(wǎng)能車輛了解附近的位置信息和速度信息以及道路的交通狀況。這樣減少了車輛自身對(duì)周邊環(huán)境的感知。

左圖：ADAS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)車本身的自動(dòng)駕駛 右圖：V2X實(shí)現(xiàn)車與車、車與道路的通訊

特斯拉事故暴露單車智能短板，V2X是無人駕駛階段的必要支撐

特斯拉Autopilot事故，帶來對(duì)自動(dòng)駕駛安全性的重大思考。6月30日一輛特斯拉ModelS使用Autopilot功能因?yàn)闊o法識(shí)別前方的白色貨車導(dǎo)致相撞，引發(fā)首起特斯拉Autopilot的車主死亡事故。特斯拉實(shí)現(xiàn)Autopilot功能主要通過攝像頭以及毫米波雷達(dá)來進(jìn)行前方環(huán)境感知。在這個(gè)案例中攝像頭因?yàn)闊o法識(shí)別前方白色卡車，毫米波雷達(dá)安裝又過于下方無法探知前方物體，最終發(fā)生慘劇。此次事件在業(yè)界中對(duì)自動(dòng)駕駛技術(shù)進(jìn)行深重的反思，究竟要用什么技術(shù)才能真正保證完全的安全？

下圖：發(fā)生事故的交通路況

究其根本，自主式單車智能在自動(dòng)駕駛階段安全保障不足，網(wǎng)聯(lián)式協(xié)同自動(dòng)駕駛引入迫在眉睫。控制模式由于缺少與外界的交互，面臨的最大問題是每輛車都是一個(gè)信息孤島。對(duì)于自動(dòng)駕駛汽車而言，當(dāng)缺乏傳感器探測(cè)范圍外的交通數(shù)據(jù)支持，會(huì)極大增加了自動(dòng)駕駛的風(fēng)險(xiǎn)性。另外，因?yàn)槿鄙佘囕d傳感器的失效防患機(jī)制，整車廠必須確保感知端萬無一失，否則可能會(huì)面臨車毀人亡的風(fēng)險(xiǎn)。隨著自動(dòng)駕駛單一功能的逐漸完善，若基于單車智能的自主式控制無法向基于車聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同式控制升級(jí)，安全問題依然很難有效保障，這也是目前自動(dòng)駕駛面臨的最大瓶頸。協(xié)同式控制會(huì)極大提升無人駕駛系統(tǒng)的安全性，例如1）當(dāng)車輛要變道時(shí)，可以通過V2V獲取周圍車輛的位置信息；2）當(dāng)車輛要經(jīng)過十字路口時(shí)，汽車可以通過V2I預(yù)先收到這個(gè)路口紅綠燈接下來的變化情況。因此，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛由自主式控制向協(xié)同式控制躍遷、提升行駛安全性，發(fā)展基于V2X的車聯(lián)網(wǎng)已成為當(dāng)務(wù)之急。

下圖：各種傳感器優(yōu)劣勢(shì)分析

（3）V2X搭建終極目標(biāo)，智慧交通下的零事故零擁堵

隨著V2X的普及以及5G物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，智慧交通逐漸成型將帶來事故和擁堵的下降。V2X目前試驗(yàn)可以降低50%的事故，而在日本進(jìn)行的試驗(yàn)中能明顯減少道路擁堵。

V2X車聯(lián)網(wǎng)帶來智慧交通升級(jí)，將帶來自動(dòng)駕駛、智慧出行、物流集成化等多種應(yīng)用場(chǎng)景。

自動(dòng)駕駛場(chǎng)景下的人-車-路協(xié)同化：隨著汽車智能化發(fā)展，目前車輛可以實(shí)現(xiàn)輔助駕駛甚至有些車輛可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)條件下的完全自動(dòng)駕駛，預(yù)測(cè)無人駕駛汽車將是未來重要的組成部分，考慮到不排除還有汽車是非智能汽車，為避免這些車輛影響，勢(shì)必在高速公路或者城市道路上設(shè)置無人駕駛專用車道，通過控制并降低無人駕駛汽車之間的安全距離，來提升交通的運(yùn)輸效率。為了適應(yīng)無人駕駛的實(shí)現(xiàn)，智慧城市將對(duì)人-車-路進(jìn)行協(xié)同式管理，利用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智慧城市的高效運(yùn)行。

智慧出行場(chǎng)景下的交通便捷化：由于自動(dòng)駕駛的出現(xiàn)，也帶來移動(dòng)應(yīng)用端的革新，在智慧交通時(shí)代，汽車租賃模式會(huì)越來越普及，或許買車并不是像現(xiàn)在這么重要。個(gè)人出行時(shí)，可以通過手機(jī)端預(yù)約無人駕駛車輛。這樣不僅方便高效，也解決了城市停車的難題，根據(jù)國(guó)外的調(diào)查和實(shí)驗(yàn)，采用這種方式，可以節(jié)約80%到90%的停車用地。目前，日本神奈川縣已經(jīng)開始自動(dòng)駕駛出租車測(cè)試，預(yù)計(jì)2020年就可以達(dá)到商用。

物流交通場(chǎng)景下的運(yùn)輸集成化：智慧交通在物流領(lǐng)域，包括車輛集散、運(yùn)輸?shù)膮f(xié)調(diào)以及動(dòng)態(tài)信息的共享，都會(huì)向協(xié)同的方式發(fā)展。目前涉及最多的主動(dòng)安全防控技術(shù)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了GPS的實(shí)時(shí)跟蹤，接下來會(huì)向交通系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)安全狀態(tài)辨識(shí)、應(yīng)急響應(yīng)與快速聯(lián)動(dòng)技術(shù)幾個(gè)趨勢(shì)發(fā)展。另外交通狀態(tài)的研判和主動(dòng)安全保障技術(shù)也是未來的發(fā)展方向。

下圖：智慧交通

智慧交通作為智慧城市重要一環(huán)，產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值向服務(wù)偏移。目前還處于智慧交通的初級(jí)階段，主要體現(xiàn)在芯片、光纖、傳感器等硬件設(shè)施的快速增長(zhǎng)，隨著智慧交通逐漸成型并成為智慧城市重要一環(huán)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值將會(huì)向服務(wù)端偏移。當(dāng)手機(jī)通信數(shù)據(jù)、停車數(shù)據(jù)、收費(fèi)數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)在智慧城市平臺(tái)匯聚，并形成有效的大數(shù)據(jù)。這些大數(shù)據(jù)交由云計(jì)算和人工智能平臺(tái)進(jìn)行存儲(chǔ)、計(jì)算、分析，最后依據(jù)計(jì)算平臺(tái)的輸出結(jié)果，對(duì)城市的各種設(shè)施進(jìn)行自動(dòng)化管理，為市民提供智能化、個(gè)性化的服務(wù)。

下圖：智慧交通傳感器