5G自動駕駛系統(tǒng)方案設(shè)計

徐海寧

摘 ? 要：本文提出的5G自動駕駛系統(tǒng)基于車載傳感設(shè)備、路測傳感設(shè)備，建立“汽車行駛空間”，并為決策系統(tǒng)提供趨勢預判，形成終端、通信、計算深度融合的人工智能平臺能力（城市大腦）原型。按照應用、平臺、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡、感知五個層次構(gòu)建從前端采集、傳輸至中心存儲、分析、應用、監(jiān)管的5G自動駕駛產(chǎn)業(yè)環(huán)境，提供統(tǒng)一化管理、差異化服務的整體綜合解決方案，對推廣5G自動駕駛產(chǎn)業(yè)建設(shè)具有一定的指導意義。

關(guān)鍵詞：自動駕駛 ?人工智能 ?趨勢預判

中圖分類號：U463 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）08（c）-0129-02

隨著5G技術(shù)和車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，傳統(tǒng)的自動駕駛技術(shù)在5G車聯(lián)網(wǎng)的助推下，未來的發(fā)展前景非常值得期待[1]。對于自動駕駛而言，車輛除了需要具備觀察周圍環(huán)境的感知系統(tǒng)，還需要與一切影響車輛的實體進行信息交互，以減少事故的發(fā)生。5G通信技術(shù)具有低時延、高速率和高安全性的特點，解決了當前車載互聯(lián)網(wǎng)面臨的諸多問題和挑戰(zhàn)，使得自動駕駛方面100%安全的決策成為可能。隨著5G通信技術(shù)發(fā)展和普及，自動駕駛發(fā)展迎來了歷史性的機遇[2]。這將意味著給自動駕駛、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來更多加速和突破，甚至給整個產(chǎn)業(yè)打開更多想象的空間[3]。

本方案部署在某市智慧島，作為5G自動駕駛產(chǎn)業(yè)基地試點，從上至下按照應用、平臺、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡、感知五個層次構(gòu)建從前端采集、傳輸至中心存儲、分析、應用、監(jiān)管的5G自動駕駛產(chǎn)業(yè)環(huán)境。專用設(shè)備、專用網(wǎng)絡、專用機房，所有數(shù)據(jù)均在基地范圍內(nèi)流轉(zhuǎn)、存儲，安全、可靠。本方案在智慧島上擬選路線，長度約2km;在開放道路區(qū)域內(nèi)計劃增加并改造基礎(chǔ)設(shè)施，如：視頻采集前端、網(wǎng)聯(lián)式交通信號控制設(shè)備、高精度差分基站、通信網(wǎng)鏈路等。在智慧島上建設(shè)5G自動駕駛中心，作為指揮調(diào)度中心、安全監(jiān)管中心、技術(shù)前沿研究中心，對5G自動駕駛的建設(shè)以及快速發(fā)展有一定的指導性意義。

1 ?系統(tǒng)設(shè)計

本文提出的5G自動駕駛解決方案在安全、標準、統(tǒng)一運維的體系下，從上至下按照應用、平臺、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡、感知五個層次構(gòu)建從前端采集、傳輸至中心存儲、分析、應用、監(jiān)管的智能化網(wǎng)聯(lián)汽車測試場。

感知層：由視頻采集前端、差分基站、交通信號控制、網(wǎng)聯(lián)汽車、終端等系統(tǒng)構(gòu)成，實現(xiàn)前端數(shù)據(jù)的直接采集;

網(wǎng)絡層：通過光纖鏈路、5G專網(wǎng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與前端感知層之間的上下行傳輸;

數(shù)據(jù)層：前端感知層所形成的數(shù)據(jù)大致根據(jù)智慧島智能網(wǎng)聯(lián)汽車開放道路測試場后期數(shù)據(jù)運營情況，可劃分為視頻大數(shù)據(jù)、車輛大數(shù)據(jù)、交通大數(shù)據(jù)等有價值數(shù)據(jù);

平臺層：智慧島智能網(wǎng)聯(lián)汽車開放道路測試場構(gòu)建便于計算、高精度定位、五維時空、視頻分析應用等平臺支撐體系;

應用層：最終實現(xiàn)在自動駕駛、車輛遠程診斷、車隊管理、交通管理和優(yōu)化等頂層應用。

2 ?關(guān)鍵技術(shù)

本文提出的5G自動駕駛解決方案運用了邊緣計算平臺、分級決策系統(tǒng)、五維時空模型、自動駕駛協(xié)同機制構(gòu)建和測試驗證應用原型等關(guān)鍵技術(shù)。其中自動駕駛邊緣計算平臺關(guān)鍵技術(shù)包括點計算、霧計算和云計算，重點進行了自動駕駛業(yè)務連續(xù)方案研究、計算量感知及優(yōu)化方案研究、計費策略及方案研究、本地分流策略研究等。自動駕駛分級決策系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)充分利用網(wǎng)絡能力及邊緣計算能力，建立分級自動駕駛控制和決策流程，定義不同層級的決策功能劃分。自動駕駛五維時空模型構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)是基于車載傳感設(shè)備、路測傳感設(shè)備，建立“汽車行駛空間”，為決策系統(tǒng)提供趨勢預判，形成終端、通信、計算深度融合的人工智能平臺能力（城市大腦）原型。自動駕駛構(gòu)建了由傳感器、控車模塊、5G網(wǎng)絡、邊緣計算、切片控制、五維時空等各單元的協(xié)同機制，并定義行業(yè)接口、規(guī)范、技術(shù)標準。最后，搭建網(wǎng)聯(lián)自動駕駛原型驗證環(huán)境，對分級決策和控制流程、邊緣計算平臺和感知融合算法的性能進行評估驗證。

3 ?建設(shè)方案

（1）智能采集系統(tǒng)的實施方案。

視頻采集系統(tǒng)建設(shè)遵循《安全防范視頻監(jiān)控聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)信息傳輸、交換、控制技術(shù)要求》（GB/T 28181）標準，每隔100m建設(shè)一處采集點位。按照GB/T 28181相關(guān)數(shù)據(jù)標準與接口要求，構(gòu)建統(tǒng)一的道路視頻資源的實時瀏覽、回放和集成。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)路面設(shè)備由桿件、監(jiān)控設(shè)備、網(wǎng)絡傳輸設(shè)備、電源、防雷和機柜組成。視頻監(jiān)控圖像保存周期約為30d。

（2）智能交通控制信號系統(tǒng)實施方案。

在交通交匯路口，新建并改造交通信號控制系統(tǒng)，使其具備網(wǎng)絡協(xié)調(diào)的功能。

交通信號機采用最先進的交通信號控制系統(tǒng)，并在系統(tǒng)實際運行過程中，緊密結(jié)合自動駕駛交通管理實際情況，采用先進的優(yōu)化控制系統(tǒng)。

系統(tǒng)不但支持線圈、地磁、微波、視頻檢查等多種交通流檢測方式，還易于實現(xiàn)公交信號優(yōu)先、特勤任務等實用功能。此外，交通信號系統(tǒng)易于與車載終端無縫對接，實現(xiàn)多系統(tǒng)的聯(lián)動。

（3）高精度定位系統(tǒng)實施方案。

區(qū)域內(nèi)建設(shè)高精度差分基站，結(jié)合了現(xiàn)有的衛(wèi)星定位技術(shù)、載波相位差分技術(shù)（RTK）和慣性測量技術(shù)，力求提高定位精度的準確性和連續(xù)性，使定位精度上升到厘米級，為自動駕駛提供精確的定位服務。

在區(qū)域部署一套高精度定位系統(tǒng)，衛(wèi)星基準站部署在移動通信基站上（25m高）;慣導及高精度定位車載終端部署在自動駕駛車輛上。

（4）五維時空系統(tǒng)實施方案。

在智慧島部署五維時空應用平臺，針對自動駕駛的視覺感知模塊，提出相應的解決方案，計劃研發(fā)出一套能夠讓汽車精準感知周圍環(huán)境并構(gòu)建駕駛環(huán)境的五維時空地圖自主演化系統(tǒng)，該平臺包含三個層面的信息：我在哪兒（三維坐標）、當前時刻、周圍環(huán)境。綜合考慮感知效果和成本因素，該平臺采用攝像頭、超聲波雷達、毫米波雷達的多傳感器融合方案，發(fā)揮各傳感器的優(yōu)勢實時采集各類環(huán)境信息，檢測出周圍車輛和距離、行人、交通標識符、車道線、障礙物等信息，再將各路信息做深度融合，從而實時構(gòu)建出包含安全行駛區(qū)域、周圍障礙物信息、道路行駛條件等多維度信息的五維時空駕駛模型。

（5）邊緣計算系統(tǒng)實施方案。

在智慧島部署移動邊緣計算平臺，平臺的基本思想是把云計算平臺遷移到移動接入網(wǎng)的邊緣，試圖將傳統(tǒng)電信蜂窩網(wǎng)絡與互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務進行深度融合，減少移動業(yè)務交付的端到端時延。

（6）指揮中心實施方案。

在智慧島部署2*3 60寸DLP顯示屏，通過大屏幕顯示系統(tǒng)，可以輕松實現(xiàn)直觀、實時、全方位地集中顯示各個系統(tǒng)的信息，各系統(tǒng)信息在大屏幕上可根據(jù)需要以任意大小、任意位置和任意組合進行顯示，并且對顯示信息進行智能化管理，以便于增強了自動駕駛相關(guān)信息顯示的直觀性和可操作性。

4 ?結(jié)語

2019年被視為全球“5G元年”，中國5G發(fā)展也進入沖刺階段。作為新一代移動通信技術(shù)，5G將成為支撐未來創(chuàng)新的統(tǒng)一連接架構(gòu)，賦予經(jīng)濟增長新動能，自動駕駛則是在5G技術(shù)之上發(fā)展起來的新興產(chǎn)業(yè)。本文提出的5G自動駕駛方案從上至下按照應用、平臺、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡、感知五個層次構(gòu)建從前端采集、傳輸至中心存儲、分析、應用、監(jiān)管的5G自動駕駛產(chǎn)業(yè)環(huán)境。采用專用設(shè)備、專用網(wǎng)絡、專用機房，所有數(shù)據(jù)均在基地范圍內(nèi)流轉(zhuǎn)、存儲，安全、可靠，對5G自動駕駛的建設(shè)以及快速發(fā)展有一定的指導性意義。

參考文獻

[1] 許彩霞.5G車聯(lián)網(wǎng)對自動駕駛技術(shù)發(fā)展的影響[J].信息通信，2018（6）：46-47.

[2] 孫宇，崔娜.5G讓自動駕駛成為現(xiàn)實[J].信息與電腦：理論版，2019（2）：183-184.

[3] 李儼.一場“交通進化”將至：5G帶給車聯(lián)網(wǎng)與自動駕駛新動能[J].大數(shù)據(jù)時代，2019（4）：6-15.