基于車路協(xié)同的智能駕駛研究綜述

張?jiān)祈?華國(guó)棟 李寧 梁軍 謝锜帥 郜銘磊

（1.江蘇智行未來汽車研究院有限公司，南京 211111；2.江蘇大學(xué)汽車工程研究院，鎮(zhèn)江 212013）

主題詞：?jiǎn)诬囍悄?路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施智能化 車路協(xié)同 智能網(wǎng)聯(lián)車輛 應(yīng)用場(chǎng)景

ICV Intelligent Connected Vehicles

V2I Vehicle to Infrastructure

RSU Road Side Unit

OBU On Board Unit

RGB Red,Green,Blue

V2V Vehicle to Vehicle

PVRCNN Point Voxel Region Convolutional Neural Network

EALNS Extended Adaptive Large Neighborhood Search

C-V2X Cellular Vehicle to Everything

LTE Long Term Evolution

5G The 5th Generation Mobile Communication Technology

PC5 ProSe Communication Technology

RCU Roadside Communication Unit

VNT Vehicle Networking Terminal

NR New Radio

CCAC Cooperative Adaptive Cruise Control

PID Proportion Integral Derivative

LGBM Light Gradient Boosting Machine

CIDAS China In-Depth Accident Study

1 引言

2016年百度最早布局車路協(xié)同的全棧研發(fā)，經(jīng)過5年的摸索，車路協(xié)同技術(shù)得到了快速的發(fā)展。地方政府也投入了大量的資金來扶持車路協(xié)同方案，全國(guó)至今已建成4個(gè)國(guó)家級(jí)車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)，包括江蘇（無錫）車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)、湖南（長(zhǎng)沙）車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)、天津（西青）車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)和重慶（2江新區(qū)）車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)，工信部對(duì)4家車聯(lián)網(wǎng)先導(dǎo)區(qū)指定的任務(wù)目標(biāo)基礎(chǔ)一致，只存在細(xì)微差異。具體任務(wù)是，江蘇（無錫）主要是路端建設(shè)方面的探索，天津（西青）主要是標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證以及評(píng)價(jià)體系建設(shè)方面的探索，湖南（長(zhǎng)沙）主要是場(chǎng)景創(chuàng)新和運(yùn)營(yíng)模式方面的探索，重慶（2江新區(qū)）主要是山地特色車路協(xié)同應(yīng)用場(chǎng)景的研究。隨著車路協(xié)同方案的演進(jìn)，出現(xiàn)了多方面的問題，一些企業(yè)雖具備了場(chǎng)景搭建的能力，但是對(duì)實(shí)際的測(cè)試流程存在著爭(zhēng)議；同時(shí)在車路協(xié)同技術(shù)實(shí)際應(yīng)用過程中，最終結(jié)果與期望存在著較大的差距，比如煙臺(tái)公安局發(fā)布了多源感知應(yīng)用測(cè)試效果的報(bào)告，報(bào)告中指出以下4點(diǎn)不足：

（1）雷達(dá)視頻融合效果有待提高，實(shí)際場(chǎng)景下經(jīng)常發(fā)現(xiàn)多目標(biāo)或少目標(biāo)的情況；

（2）雷達(dá)對(duì)靜止目標(biāo)探測(cè)能力不足，排隊(duì)數(shù)據(jù)可靠性一般，直接利用雷達(dá)排隊(duì)數(shù)據(jù)做信號(hào)控制風(fēng)險(xiǎn)就很大；

（4）系統(tǒng)配置比較繁瑣，測(cè)試系統(tǒng)都必須廠家原廠人員配置才能完成。

以車路協(xié)同產(chǎn)業(yè)化發(fā)展為落腳點(diǎn)，現(xiàn)階段車路協(xié)同的實(shí)際應(yīng)用還處在初始階段，但是近幾年國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)車路協(xié)同展開了深入的研究，大致可以分為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的研究，車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)的研究，車路協(xié)同應(yīng)用場(chǎng)景的研究。車路協(xié)同研究?jī)?nèi)容如圖1所示。

圖1 車路協(xié)同研究?jī)?nèi)容概述

全文的內(nèi)容布局如下：

第1章從產(chǎn)業(yè)和學(xué)術(shù)的角度分析了車路協(xié)同的發(fā)展路徑，指出了現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)車路協(xié)同系統(tǒng)3個(gè)個(gè)方面的研究?jī)?nèi)容；

第2章分別詳細(xì)介紹了智能網(wǎng)聯(lián)汽車、車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)、車路協(xié)同測(cè)試場(chǎng)景、這3個(gè)研究方向，并且提出了研究的不足之處；

第3章闡述了現(xiàn)有技術(shù)存在的問題、瓶頸，探討了相應(yīng)的解決方案；

第4章首先對(duì)全文做了總結(jié)，其次展望了車路協(xié)同未來的發(fā)展方向。

2 車路協(xié)同的研究?jī)?nèi)容

2.1 智能網(wǎng)聯(lián)汽車

智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)能提升交通安全與效率，但也面臨著來自真實(shí)交通環(huán)境的復(fù)雜挑戰(zhàn)。清華大學(xué)崔明陽等提出基于智能網(wǎng)聯(lián)汽車架構(gòu)、功能與應(yīng)用3方面關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)用于單車自主式駕駛與網(wǎng)聯(lián)協(xié)同式駕駛的智能網(wǎng)聯(lián)汽車研究進(jìn)行分析。網(wǎng)聯(lián)化、智能化和電氣化是提高未來交通效率和減少公路能源消耗的3大支柱。同濟(jì)大學(xué)洪金龍等針對(duì)人-車-路-云多源異構(gòu)環(huán)境下車輛行為協(xié)同節(jié)能關(guān)鍵科學(xué)問題，從經(jīng)濟(jì)駕駛、多車協(xié)同節(jié)能、道路交叉口車路協(xié)同節(jié)能和車云協(xié)同節(jié)能等方面詳細(xì)介紹研究現(xiàn)狀，并進(jìn)一步介紹電氣化高速公路系統(tǒng)E-Highway的前瞻性研究，說明融合智能化信息的E-Highway節(jié)能潛力和智能重型商用車協(xié)同節(jié)能的未來發(fā)展趨勢(shì)。清華大學(xué)YANG等回顧了智能網(wǎng)聯(lián)汽車（Intelligent Connected Vehi?cles,ICVs）的歷史和發(fā)展歷程，介紹了電氣/電子結(jié)構(gòu)、傳感器和執(zhí)行器的最新技術(shù)進(jìn)展，重點(diǎn)介紹了決策中的算法。中國(guó)智能互聯(lián)汽車(北京)研究院有限公司FENG等介紹了智能網(wǎng)聯(lián)車輛的測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)試內(nèi)容包括自動(dòng)駕駛計(jì)算平臺(tái)測(cè)試、感知系統(tǒng)測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)連接與信息安全測(cè)試、人機(jī)界面與工效學(xué)評(píng)估、道路測(cè)試，涵蓋了自動(dòng)駕駛功能、安全性、舒適性和可靠性。因此，目前智能網(wǎng)聯(lián)汽車研究集中在關(guān)鍵技術(shù)的研究，對(duì)于技術(shù)的可靠性，實(shí)用性缺乏實(shí)際應(yīng)用測(cè)試。

這天晚上，桃花又來敲門，高木不開，叫她走吧。桃花邊敲邊哭泣道：“高木，我是梨花，你開門嘛?！备吣締枺骸澳愕降资侨诉€是鬼？”桃花繼續(xù)哭泣道：“高木，求求你，開開門，我是梨花?！备吣韭犓诳诼暵曊f自己是梨花，心就軟了。他開門出去，問她到底想干什么？桃花癱坐在地上，嗚嗚直哭，傷心得像個(gè)孩子似的。高木叫她起來，桃花已軟在地上；高木抱她進(jìn)屋，把她放到竹椅上，但桃花反抱著他不肯下來；高木沒有辦法，抱進(jìn)房里，放到床上，桃花這才松開手。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展路徑最終是為了實(shí)現(xiàn)智能化與網(wǎng)聯(lián)化相融合，也就是車路協(xié)同最終的目標(biāo)是彌補(bǔ)單車智能感知的缺陷，降低自動(dòng)駕駛的成本和減少安全隱患。北京交通大學(xué)白正偉實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)聯(lián)自動(dòng)駕駛車輛在信號(hào)交叉口環(huán)境下的混合強(qiáng)化學(xué)習(xí)控制決策方法，構(gòu)建了異構(gòu)交通開放道路及信號(hào)交叉口道路環(huán)境，并驗(yàn)證了模型的有效性。同樣，廈門理工學(xué)院王暉年提出了基于網(wǎng)聯(lián)交叉口下自動(dòng)駕駛車輛生態(tài)駕駛的車速控制策略，并在底盤測(cè)功機(jī)上完成了實(shí)車試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明該方案有效降低了車輛通過信號(hào)交叉口時(shí)的能耗排放。基于車路協(xié)同的自動(dòng)駕駛是中國(guó)方案的最終目標(biāo)，但現(xiàn)階段的首要任務(wù)是基于車路協(xié)同的有人駕駛車輛、自動(dòng)駕駛車輛以及普通車之間的博弈，很有必要對(duì)不同混合系數(shù)的車流進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，為車路協(xié)同的有人駕駛車輛和自動(dòng)駕駛車輛的試運(yùn)行做好前期準(zhǔn)備。DUAN等提出了環(huán)境感知框架RGBPVRCNN，利用V2I通信技術(shù)提高了十字路口無人駕駛汽車的環(huán)境意識(shí)，測(cè)試結(jié)果表明該方法可以有效地?cái)U(kuò)展自動(dòng)駕駛車輛在交叉口的環(huán)境感知能力和行駛距離，在檢測(cè)精度上優(yōu)于PointPillar算法和VoxelRCNN算法。新加坡國(guó)立大學(xué)KIM等提利用鏡像神經(jīng)元激發(fā)的意圖意識(shí)和合作感知的合作自主駕駛的概念，以及提出了一種基于鏡像神經(jīng)元的意圖感知算法。車路協(xié)同的最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，但是現(xiàn)階段的車路協(xié)同處在輔助駕駛的階段，而自動(dòng)駕駛還處在單車智能的階段，2者的融合、去冗余是今后的目標(biāo)之一。

2.2 車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)

車路協(xié)同基礎(chǔ)設(shè)施組成架構(gòu)如圖2所示。智能道路設(shè)施包括交通信號(hào)燈、道路融合感知系統(tǒng)、微環(huán)境氣象站、電子交通標(biāo)志牌以及交通誘導(dǎo)屏。交通信號(hào)燈能夠根據(jù)車流量科學(xué)調(diào)整信號(hào)切換時(shí)間，支持與路側(cè)通信單元和平臺(tái)進(jìn)行通信，交通信號(hào)清晰且易于識(shí)別，提供冗余方案，針對(duì)宕機(jī)有完備的解決機(jī)制。道路融合感知系統(tǒng)采用視頻檢測(cè)、激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)等多種技術(shù)的融合感知方式，實(shí)時(shí)感知路況信息，交通參與者信息，適應(yīng)不同的道路應(yīng)用場(chǎng)景、時(shí)間段和氣象環(huán)境；將道路感知數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理后提供給路側(cè)通信單元、邊緣側(cè)或云平臺(tái)完成協(xié)同計(jì)算，向社會(huì)車輛提供交通信息服務(wù)。微環(huán)境氣象站采集不同地理位置的氣候變化數(shù)據(jù)，感知天氣變化情況并發(fā)出告警，提出微環(huán)境氣象影響區(qū)域的行駛建議。車聯(lián)通信網(wǎng)絡(luò)包括蜂窩車聯(lián)網(wǎng)、路側(cè)通信單元、車聯(lián)網(wǎng)終端、5.9G直連通信網(wǎng)、LTE移動(dòng)通信網(wǎng)、5G移動(dòng)通信網(wǎng)和邊緣計(jì)算組成。蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)由RCU、VNT、邊緣計(jì)算等設(shè)備設(shè)施組成，提供車-路、車-人、車-車、車-云之間的低時(shí)延、高可靠性、高安全性、高并發(fā)性的數(shù)據(jù)通信。路側(cè)通信單元安裝在路側(cè)，與VNT車載終端進(jìn)行通訊，采用有線、無線接入方式，支持加密通信，靈活連接交通信號(hào)機(jī)、交通電子標(biāo)志牌、道路融合傳感等道路設(shè)施。通過向汽車提供實(shí)時(shí)路況信息等服務(wù)，改善汽車駕駛和交通管理的安全性和效率。車聯(lián)網(wǎng)終端通過遠(yuǎn)程移動(dòng)通訊、高精度衛(wèi)星定位、加速度傳感功能，接收路側(cè)通信單元或云平臺(tái)發(fā)送的交通預(yù)警信息，并通過文字、圖像和語音的方式，提示車輛駕駛員改進(jìn)駕駛行為，降低交通事故發(fā)生率，提升道路通行率。5.9G直連通信網(wǎng)采取專網(wǎng)通信組網(wǎng)方式，為車輛之間、車輛與交通基礎(chǔ)設(shè)施之間提供低時(shí)延、高可靠、高密度的直連通信模式，保障各交通參與方之間進(jìn)行有效的信息互通。LTE移動(dòng)通信網(wǎng)為第四代移動(dòng)通信及其技術(shù)，分為兩種雙工模式，分別為FDD LTE和TDD LTE，LTE顯著增加了頻譜效率和數(shù)據(jù)傳輸速率，峰值速率能夠達(dá)到上行50 Mbps,下行100 Mbps。5G移動(dòng)通信網(wǎng)為新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)扁平化、基站小型化，比LTE/LTE的峰值傳輸速率快100倍，具備超大帶寬、超低時(shí)延、超高容量、超密站點(diǎn)、超可靠性的特點(diǎn)。邊緣計(jì)算基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的全新分布式計(jì)算方式，構(gòu)建在無線接入網(wǎng)的云服務(wù)環(huán)境，通過使特定網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)功能脫離核心網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)節(jié)省成本，降低時(shí)延和往返時(shí)間，優(yōu)化傳輸流量，增強(qiáng)物理安全和緩存效率等目標(biāo)。

現(xiàn)階段車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)主要是基于雷視一體技術(shù)以及高精度定位等實(shí)現(xiàn)主動(dòng)安全預(yù)警的功能，而對(duì)于智能網(wǎng)聯(lián)汽車間的信息交互還處在仿真模擬階段，而且RSU與OBU之間的通信方式都用的是第4代通信技術(shù)（The 4th Generation Mobile Communication,4G），采用第五代通信技術(shù)的芯片還處在研發(fā)階段。南京郵電大學(xué)李遠(yuǎn)程針對(duì)4G+網(wǎng)絡(luò)和GPS的智能車路協(xié)同系統(tǒng)中通信以及定位的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)部署以及提升網(wǎng)絡(luò)性能提出了策略建議。同樣，姚海敏等從高精度地圖及多傳感器融合定位展開對(duì)車路協(xié)同應(yīng)用實(shí)踐的研究，綜合場(chǎng)端及車端感知與定位技術(shù)，搭建融合感知平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)園區(qū)道路、停車場(chǎng)場(chǎng)景可視化以及管控邏輯。毫米波雷達(dá)在車路協(xié)同系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，李原基于毫米波雷達(dá)感知技術(shù)搭建了交叉路口、高速/快速路、停車場(chǎng)3種典型場(chǎng)景下的車路協(xié)同框架，毫米波雷達(dá)在測(cè)距、測(cè)速、目標(biāo)識(shí)別、交通計(jì)數(shù)方面能有效提升交通管理水平、提高交通效率、保障交通安全。為了解決傳統(tǒng)的云計(jì)算耗時(shí)、耗能的問題，大連理工大學(xué)胡芳億對(duì)車路協(xié)同邊緣云計(jì)算任務(wù)卸載問題進(jìn)行了研究，通過仿真對(duì)比廣義Benders分解算法和提出的EALNS算法的能耗優(yōu)化對(duì)比，驗(yàn)證了EALNS算法的有效性。大部分車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)的研究還處在仿真模擬階段，且文獻(xiàn)中所述的關(guān)鍵技術(shù)往往是超前的，很有必要說明在實(shí)際測(cè)試中所用到的關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新與缺陷。大唐電信科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)CHEN等介紹了C-V2X的基礎(chǔ)道路安全和高級(jí)應(yīng)用需求、體系結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，突出了從LTE-V2X到NR-V2X的技術(shù)演進(jìn)路徑，最后介紹了國(guó)內(nèi)的相關(guān)進(jìn)展，展望了發(fā)展趨勢(shì)。車路協(xié)同其中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是車內(nèi)標(biāo)志顯示。東京大學(xué)中野研究室YANG等基于車內(nèi)信號(hào)燈顯示展開了一系列的研究。對(duì)于車內(nèi)信號(hào)燈顯示，YANG等比較了車內(nèi)信號(hào)顯示的2種方式，普通4.3英寸顯示器和平視顯示器對(duì)駕駛員行為的影響，最終得出駕駛員在平視顯示的情況下的掃視時(shí)間明顯短于正常顯示的情況。YANG等隨后又研究了基于車內(nèi)信號(hào)燈顯示對(duì)駕駛行為的影響，研究發(fā)現(xiàn)，車內(nèi)信號(hào)燈顯示可以顯著降低跟隨車輛的最大減速，即使跟隨車輛沒有安裝該系統(tǒng)。顯然，國(guó)內(nèi)對(duì)車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)的研究主要是通信方案的優(yōu)化、圖像識(shí)別算法的改進(jìn)，而國(guó)外更加注重人機(jī)交互的合理性，需要著重對(duì)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行系列的研究，確保技術(shù)的普適性。

圖2 車路協(xié)同應(yīng)用場(chǎng)景及基礎(chǔ)設(shè)施組成架構(gòu)

車路協(xié)同技術(shù)改變了原來設(shè)施的控制策略，基于車路協(xié)同的控制策略大致可以分為道路基礎(chǔ)設(shè)施控制方法的研究、車輛橫縱向模型的研究和駕駛員行為特性的研究這3個(gè)方面。道路基礎(chǔ)設(shè)施控制方法的研究主要是在交叉口場(chǎng)景下對(duì)交通信號(hào)的進(jìn)行控制，吉林大學(xué)梁晶偉針對(duì)目前傳統(tǒng)交叉口信號(hào)控制的缺點(diǎn)，基于間隙理論提出了安全-效率控制模型，給出了交叉口的優(yōu)化控制方法，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車/非網(wǎng)聯(lián)汽車的混行信號(hào)控制提供了思路。哈爾濱工業(yè)大學(xué)金宇同樣基于車路協(xié)同環(huán)境下干線交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制方法展開了研究，提出了一種以車速誘導(dǎo)和信號(hào)控制方案調(diào)整協(xié)同優(yōu)化為目標(biāo)的干線交通信號(hào)協(xié)調(diào)控制方法，并仿真驗(yàn)證了該方法的優(yōu)越性。而新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)JI對(duì)車路協(xié)同場(chǎng)景下的交通信號(hào)控制進(jìn)行了綜述，指出針對(duì)協(xié)同環(huán)境下對(duì)車輛行駛影響的研究相對(duì)匱乏。傳統(tǒng)的車輛橫縱向模型包括預(yù)瞄跟蹤模型、跟馳模型、換道模型，而車路協(xié)同技術(shù)拓寬了車輛的感知范圍，車輛的橫縱向模型也會(huì)不同于傳統(tǒng)的模型。北京建筑大學(xué)焦朋朋等基于車路協(xié)同系統(tǒng)，提出了車隊(duì)避讓緊急車輛的換道引導(dǎo)策略，使不影響緊急車輛的速度情況下，與車隊(duì)尾車的距離最短。長(zhǎng)安大學(xué)王海霞建立了基于車路協(xié)同的換道模型，仿真結(jié)果表明，協(xié)同換道模型可以在目標(biāo)車道有前車或目標(biāo)車道有后車2種工況下滿足約束條件地實(shí)現(xiàn)安全換道。為了緩解信號(hào)交叉口對(duì)交通流的阻斷問題，武漢理工大學(xué)安樹科等建立了基于車路協(xié)同技術(shù)的信號(hào)交叉口改進(jìn)車輛跟馳模型，分析了引導(dǎo)區(qū)間長(zhǎng)度對(duì)速度引導(dǎo)的影響，仿真結(jié)果表明改進(jìn)的車輛跟馳模型要優(yōu)于已有模型?；谲?車通信（Vehicleto-Vehicle,V2V）技術(shù)，協(xié)同自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)（Co?operative Adaptive Cruise Control,CACC）能夠使得車隊(duì)內(nèi)部的車輛以相互協(xié)調(diào)的車速運(yùn)行以保持較小的車頭時(shí)距/間距，從而能夠提升道路的通行量并且能夠增進(jìn)車輛之間的安全性?？巳R姆森大學(xué)DEY等回顧了CACC系統(tǒng)的3個(gè)基本要素：通信、駕駛員特性和控制策略，以及討論了現(xiàn)有的CACC控制模塊在考慮接近理想駕駛工況時(shí)所面臨的問題。密歇根大學(xué)ZHANG等設(shè)計(jì)了協(xié)同自適應(yīng)巡航控制，以調(diào)節(jié)有人駕駛和自動(dòng)駕駛汽車組成的混合交通中連接和自動(dòng)駕駛汽車的縱向運(yùn)動(dòng)，利用道路實(shí)驗(yàn)采集的數(shù)據(jù)來模擬有人駕駛車輛的運(yùn)動(dòng)，并利用基于物理的車輛動(dòng)力學(xué)模型來模擬自動(dòng)駕駛車輛的運(yùn)動(dòng)，結(jié)果表明所提出的選擇性CACC在提高車輛安全性和緩解混合交通擾動(dòng)方面具有優(yōu)勢(shì)。吉林大學(xué)WU等提出了利用改進(jìn)的混沌蟻群對(duì)PID控制器進(jìn)行整定的方法，以達(dá)到提高駕駛舒適性、燃油消耗和減小最小安全距離的目的。現(xiàn)階段的智能網(wǎng)聯(lián)汽車是基于有人駕駛的，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的同時(shí)需要對(duì)駕駛員的行為特性進(jìn)行研究，從而優(yōu)化車路協(xié)同的方案。楊晶茹基于車路協(xié)同環(huán)境下研究了駕駛行為模型，在考慮期望安全間距的單車道跟馳模型基礎(chǔ)上，分析了多車道駕駛行為的分子動(dòng)力學(xué)特性，最終構(gòu)建了換道和超車交互行為統(tǒng)一模型。調(diào)研車路協(xié)同的公眾接受度有利于車路協(xié)同技術(shù)的推廣，哈爾濱工業(yè)大學(xué)章錫俏等為了研究公眾對(duì)車路協(xié)同系統(tǒng)的接受度以及在性別上的差異，并考慮心理因素，基于拓展的技術(shù)接受模型建立了車路協(xié)同系統(tǒng)接受度模型，通過網(wǎng)絡(luò)問卷的形式得出女性更加注重車路協(xié)同的安全性，男性更加注重其的便利性。同樣的，哈爾濱工業(yè)大學(xué)毛偉從駕駛員的心理出發(fā)研究了駕駛員對(duì)車路協(xié)同系統(tǒng)的適應(yīng)性，通過模擬駕駛后駕駛?cè)藢?duì)車路協(xié)同系統(tǒng)的適應(yīng)性有明顯的提高。駕駛員行為特性往往跟駕駛員的生理指標(biāo)有關(guān)。相關(guān)研究主要從腦電、肌電、皮電、心率和眼動(dòng)這5個(gè)方面著手，研究車路協(xié)同系統(tǒng)對(duì)駕駛員行為的影響往往是從本車駕駛?cè)顺霭l(fā)，但是在實(shí)際車路協(xié)同系統(tǒng)推廣過程中，駕駛?cè)藢?duì)其的接收度是有差異的，這就很有必要研究車路協(xié)同系統(tǒng)對(duì)非本車駕駛員的影響。

2.3 車路協(xié)同應(yīng)用場(chǎng)景

車路協(xié)同應(yīng)用場(chǎng)景可以分為交通誘導(dǎo)類和道路感知類，如圖3所示。而且主要圍繞交通信號(hào)展開，包括綠波通行場(chǎng)景、車內(nèi)信號(hào)燈顯示場(chǎng)景、闖紅燈預(yù)警場(chǎng)景。

湖南大學(xué)付沛沛展開了基于車路協(xié)同的無信號(hào)交叉路口的研究，主要提出了無信號(hào)交叉路口的協(xié)調(diào)模型，并在不同交通流量的情況下將該模型與法規(guī)中優(yōu)先級(jí)方案和其他優(yōu)先級(jí)方案的仿真結(jié)果對(duì)比分析，最終驗(yàn)證了該模型能夠有效提高無信號(hào)交叉口的通行效率。而張默可基于車路協(xié)同環(huán)境下對(duì)交通信號(hào)控制展開了研究，仿真驗(yàn)證了車速引導(dǎo)能降低10%的油耗，然后分別搭建了單交叉口和多交叉口交通信號(hào)控制優(yōu)化模型，驗(yàn)證了模型對(duì)城市交通效率的改善效果。一方面基于車路協(xié)同的交通信號(hào)控制優(yōu)化能有效提高道路的通行效率，另一方面基于車路協(xié)同的可變車道方案也能緩解道路擁堵和雙向交通流不平衡。東南大學(xué)MAO等提出了一種基于車路協(xié)同的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)可逆車道方案，與傳統(tǒng)時(shí)間控制換道方式相比，該方案使車輛平均延遲降低了27.4%，減少了13.5%的道路容積，有效改善了交通流的不平衡。對(duì)于上述車路協(xié)同測(cè)試場(chǎng)景的研究，缺少對(duì)車路協(xié)同測(cè)試場(chǎng)景的優(yōu)先級(jí)分類以及具體的測(cè)試規(guī)程，大多偏向于場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)。齊魯大學(xué)ZHANG等首先回顧了車聯(lián)網(wǎng)（Vehicle-to-Everything,V2X）性能測(cè)試的相關(guān)研究，分析了測(cè)試框架中的常用技術(shù)，然后以路側(cè)單元（Road Side Unit,RSU）部署為例介紹設(shè)備部署，最后總結(jié)了典型用例及性能指標(biāo)。國(guó)立臺(tái)灣理工大學(xué)MIAO L等首先分析了C-V2X通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，其次說明了C-V2X標(biāo)準(zhǔn)和C-V2X在汽車道路安全系統(tǒng)中的應(yīng)用，最后說明了基于PC5的C-V2X在全球特別是臺(tái)灣的部署情況和CV2X發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)。中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司DU等基于中國(guó)汽車技術(shù)研究中心的自然駕駛場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)，采用LGBM決策樹模型提取場(chǎng)景的典型特征，并結(jié)合CIDAS事故場(chǎng)景和參數(shù)重組場(chǎng)景，提出了一種L3智能車功能測(cè)試的場(chǎng)景設(shè)計(jì)方法和評(píng)估方法，結(jié)果表明，該方法與實(shí)際車輛試驗(yàn)結(jié)果具有良好的一致性。目前車路協(xié)同應(yīng)用場(chǎng)景的研究主要考慮觸發(fā)場(chǎng)景的條件和對(duì)道路通行的影響，并沒有考慮其對(duì)駕駛?cè)诵袨樘匦缘挠绊?，及駕駛?cè)藢?duì)場(chǎng)景的適應(yīng)性。

圖3 車路協(xié)同應(yīng)用場(chǎng)景體系框架

2.4 研究的不足之處

總體來說，現(xiàn)階段車路協(xié)同的研究還不能同自動(dòng)駕駛相適應(yīng)。對(duì)于智能網(wǎng)聯(lián)車方面，雖然已經(jīng)不具備了智能化和網(wǎng)聯(lián)化的條件，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到2者融合的程度，哪些場(chǎng)景需要依托于環(huán)境感知，而哪些場(chǎng)景需要依托于通信設(shè)備，這還沒有明確的界定。對(duì)于車路協(xié)同技術(shù)方面，智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)還不能代替駕駛?cè)诉M(jìn)行車輛控制，造成這個(gè)的主要有2個(gè)原因：一方面是道路基礎(chǔ)設(shè)施智能化升級(jí)緩慢，另一方面是智能網(wǎng)聯(lián)車輛的普及率還未達(dá)到智能網(wǎng)聯(lián)控制的理想狀態(tài)。對(duì)于車路協(xié)同場(chǎng)景方面，現(xiàn)階段的應(yīng)用場(chǎng)景往往路況簡(jiǎn)單、路線相對(duì)固定、車速相對(duì)較低、交通參與者較少，對(duì)于大范圍不定線路場(chǎng)景、復(fù)雜交通環(huán)境場(chǎng)景和極端惡劣天氣場(chǎng)景還未開展相應(yīng)的研究。

3 智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)的探討

3.1 現(xiàn)有技術(shù)問題

智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)主要分為3個(gè)大類，包括車輛關(guān)鍵技術(shù)，信息交互關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)支撐關(guān)鍵技術(shù)，表1為智能網(wǎng)聯(lián)汽車關(guān)鍵技術(shù)概述。其中環(huán)境感知技術(shù)、智能決策技術(shù)、專用通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、車路協(xié)同技術(shù)是不可或缺的。

表1 智能網(wǎng)聯(lián)關(guān)鍵技術(shù)概述

對(duì)于環(huán)境感知技術(shù)，其中又包括了車載視覺技術(shù)、車載毫米波雷達(dá)技術(shù)、車載激光雷達(dá)技術(shù)和多源信息融合技術(shù)。車載視覺發(fā)展情況基本符合預(yù)期目標(biāo)，而車載毫米波雷達(dá)仍處在適用階段，然而激光雷達(dá)已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。但是總的來說，在傳感器、處理器、融合算法、基于V2X的多源協(xié)同感知方面，與國(guó)際水平仍然有較大的差距。

對(duì)于智能決策技術(shù)，其中又包括了車輛決策與控制技術(shù)和多車協(xié)同控制技術(shù)。自動(dòng)緊急制動(dòng)、自適應(yīng)巡航縱向駕駛輔助、車道保持輔助橫向駕駛輔助以及自動(dòng)泊車決策控制的核心決策控制算法都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)應(yīng)用。而多車協(xié)同控制技術(shù)已經(jīng)在虛擬測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行了驗(yàn)證?？偟膩碚f，國(guó)內(nèi)尚未完善通用的軟件仿真平臺(tái)和實(shí)車測(cè)試驗(yàn)證平臺(tái)，缺乏有效的手段進(jìn)行大規(guī)模測(cè)試驗(yàn)證，阻礙了智能決策技術(shù)的研發(fā)進(jìn)展。

在專用通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)C-V2X通信設(shè)備尚未經(jīng)過大規(guī)模外場(chǎng)性能測(cè)試，真實(shí)場(chǎng)景下C-V2X通信性能尚未得到驗(yàn)證；C-V2X檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范尚不完善；尚未形成完整的C-V2X安全標(biāo)準(zhǔn)體系，C-V2X證書管理、相關(guān)數(shù)據(jù)接口及流程等技術(shù)要求尚未明確。

在車路協(xié)同技術(shù)方面，缺乏統(tǒng)一完善的頂層設(shè)計(jì)規(guī)劃；標(biāo)準(zhǔn)體系不夠完善；道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不足；缺乏成熟的項(xiàng)目落地經(jīng)驗(yàn)。

3.2 可行的解決方案

雖然智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)還存在著很多亟待解決的問題，但是相應(yīng)的解決方案是比較明確。針對(duì)環(huán)境感知系統(tǒng)技術(shù)存在的問題，需要加強(qiáng)傳感器領(lǐng)域的基礎(chǔ)研發(fā)，開展處理器及芯片方面的技術(shù)攻關(guān)和加強(qiáng)算法技術(shù)方向的研究。針對(duì)智能決策系統(tǒng)技術(shù)存在的問題，需要構(gòu)建智能決策控制技術(shù)策略開發(fā)、虛擬測(cè)試驗(yàn)證仿真平臺(tái)，以及開發(fā)自動(dòng)駕駛系統(tǒng)智能決策技術(shù)控制方法。針對(duì)專用通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)存在的問題，需要開展C-V2X通信技術(shù)性能驗(yàn)證測(cè)試，建立C-V2X檢測(cè)認(rèn)證體系，完善C-V2X通信安全標(biāo)準(zhǔn)體系，提高CV2X通信安全檢測(cè)能力等。針對(duì)車路協(xié)同技術(shù)存在的問題，需要建立完善的車路協(xié)同系統(tǒng)參考架構(gòu)設(shè)計(jì)，積極開展基于車路協(xié)同技術(shù)的大規(guī)模測(cè)試示范，以及發(fā)揮產(chǎn)學(xué)研優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)跨行業(yè)協(xié)作，重點(diǎn)突破車路協(xié)同涉及的車車/車路信息交互、協(xié)同感知、協(xié)同預(yù)測(cè)、協(xié)同系統(tǒng)仿真測(cè)試等技術(shù)。

4 結(jié)語

本文從智能網(wǎng)聯(lián)汽車、車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)、車路協(xié)同測(cè)試場(chǎng)景這3個(gè)方面詳細(xì)敘述了車路協(xié)同方案國(guó)內(nèi)外的研究進(jìn)展。對(duì)于車路協(xié)同系統(tǒng)未來的研究主要還是側(cè)重在通信方式的可靠性研究、必要觸發(fā)場(chǎng)景的研究、以及基于車路協(xié)同的自動(dòng)駕駛的實(shí)際應(yīng)用方面的研究。雖然現(xiàn)階段基于有人駕駛的車路協(xié)同系統(tǒng)的成效不是很顯著，但隨著關(guān)鍵技術(shù)的突破和相關(guān)法律的支持，以及經(jīng)過各示范區(qū)不斷開展互聯(lián)互通的應(yīng)用測(cè)試，車路協(xié)同的實(shí)際應(yīng)用也是指日可待的。

現(xiàn)階段，仍有問題亟待解決，如：?jiǎn)诬囍悄芘c基于車路協(xié)同的無人駕駛是否能夠共存，不同滲透率的智能網(wǎng)聯(lián)汽車如何實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的落地以及公眾能否接受智能網(wǎng)聯(lián)汽車。總體來說，車路協(xié)同演進(jìn)不是一蹴而就的，需要以整車廠為首，圍繞各示范區(qū)展開一系列的研究，從而完善車路協(xié)同的方案，而且技術(shù)的演進(jìn)過程需要及時(shí)向公眾反饋，過程中多聽取道路交通參與者的意見。