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自动驾驶分级解读及爱立信5G智能驾驶方案

candytang| 爱立信,5G,无人驾驶,车联网| 2017-01-09
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4G推动的移动互联网已经给我们的生活和诸多行业带来巨大变革,随着手机渗透率趋于饱和,致力于实现车与车、车与人、车与道路、车与其它智能终端通信的车联网技术成为新一轮科技变革的热点。在车联网领域,车辆信息系统(Telematics)与智能交通管理系统(ITS)的发展逐渐提升了运输及出行的效率和能效,车载信息娱乐系统(Infotainment)带给乘客更多的便利和享受,与此同时,驾驶行为本身也从目前能够实现大规模商用的辅助驾驶(ADAS)向终极目标——无人驾驶迅速发展。而这一目标的实现,离不开网速更高、时延更短的5G技术。




一、自动驾驶分级解读


目前,业内对于自动驾驶功能的分级普遍参考美国国家公路交通管理局(NHTSA)和美国汽车工程师学会(SAE)的分级标准,具体内容如表所示。

表1 美国国家公路交通管理局(NHTSA)和美国汽车工程师学会(SAE)对于自动驾驶的分级标准


NHTSA将自动驾驶技术分了4级,SAE则分成5级,仔细看它们之间的区别不大。我们从低至高对自动驾驶技术进行分析。


1、0级——无自动化

该级别车型不具有任何自动驾驶功能,所有判断和操作均由驾驶员执行,系统只起辅助和警告作用。

主要功能:车道偏离警告、交通标识识别、盲点/行人监测、夜视等。

2、1级——驾驶辅助

该级别车型的主要操作依旧是驾驶员主导,紧急情况时系统会介入操作。

主要功能:ESP、ACC主动巡航、各种紧急制动功能。

3、2级——部分自动化

该级别车辆可以由系统执行加减速、转向和刹车工作,但驾驶员需要随时观察周围情况,准备介入干涉自动驾驶。值得一提的是,特斯拉的Autopilot系统属于2级自动驾驶系统,驾驶员理论上双手不能脱离方向盘。

主要功能:全自动泊车、车道保持与跟踪、转向与穿行辅助。

4、3级——高度自动化

自动驾驶系统基本可以接管所有操作,但驾驶员要对系统提出的支援请求做出应答,否则系统会要求驾驶员接管车辆的操作。

主要功能:多数情况下的全自动驾驶。

5、4/5级——全自动化

关于全自动化驾驶分级,NHTSA与SAE稍有分别,主要是SAE更细分了自动驾驶系统作用范围。不过两者对于全自动化驾驶的定义都比较相似,都是系统全部接管驾驶,无需驾驶员提供任何辅助。

主要功能:全天候、全路况的完全自动驾驶,可能会完全禁止人类驾驶员介入操作。


二、自动驾驶测试验证面临挑战


现在,一些量产的商用车型已经部署了L1级至L2级的辅助驾驶功能,例如车道偏移预警(LDW)、自动巡航(ACC)、自动紧急制动(AEB)等。同时产业和学术界也正在紧锣密鼓地研发和验证L3级别以上的自动驾驶功能。


我们可以想象,作为一个关系到乘客人身安全和巨额财产安全的重要功能,在车辆自动驾驶系统逐渐发展的过程中,达到最终L4或L5的无人驾驶阶段之前,都需要进行大面积、长时间、在各种场景下包括极端情况下的测试和验证,以保证将来实际应用后能应对复杂多变的天气与路况条件,即使在非常少见的极端案例下也能最大限度保证人员和车辆安全。


那么在漫长的测试验证过程中,进行自动驾驶研发的机构或企业都需要在车辆上配备人类驾驶员。可能大多数时间人类驾驶员只是起到备份的作用,不需要进行操作,但只要有车辆自动驾驶系统无法自主处理的场景可能出现,也许只有百分之一,甚至千分之一的场景自动驾驶系统无法自主处理,那么研发验证活动对于人类驾驶员的需求就是一车至少一人。


而进行自动驾驶车辆测试验证对于驾驶员的技能有一定的要求,需要驾驶员对自动驾驶的特点和系统限制有一定了解,这样才能保证人身安全和设备的正常工作,达到测试和逐渐完善整个系统的目的。自动驾驶车测试驾驶员不仅需要有驾照,能驾驶车辆,还需要对于自动驾驶功能有一定理解,或参与过相关培训,有良好的应变能力,所以由此带来的人工成本无疑是巨大的。


三、爱立信智能驾驶方案实现“无人”驾驶


爱立信的智能驾驶方案可以很好地解决这个问题。如果自动驾驶车辆配备了爱立信的智能驾驶方案,那么在法律法规允许的范围内车上就不需要全程配备人类驾驶员。车辆在大多数情况下可自主完成行驶测试任务,在各项功能逐渐完善的过程中,遇到自动驾驶车辆无法自主处理的场景,L3级别以上的自动驾驶系统可做出判断并通知位于控制中心的驾驶员远程介入,通过移动通信网络遥控车辆驶出迷宫或困难路段。


通过这种方式,无需每车一位驾驶员一直呆在车内,只需一位驾驶员在控制中心即可监控备份多台自动驾驶车辆。这样可以大大降低人力成本,也保障了驾驶员的人身安全。或者说,智能驾驶方案可以降低自动驾驶研发的单车成本,在同样的预算条件下增加并行测试车辆的数量,从而成倍加快测试验证进度和系统的成熟进度,帮助自动驾驶车辆提前进入“无人”驾驶阶段。


除了与自动驾驶的完美结合,智能驾驶方案在化学品泄漏、火灾、地震、辐射等灾难勘查救援,或者驾驶员突发急病等危险场景,都能起到不可或缺的保障人员生命健康和车辆财产安全的关键作用。在农林矿业等偏远操作区,远程遥控操作除了保障人员安全,还将大大减少驾驶员往返操作区的通勤时间。同时,位于控制中心的一位熟练驾驶员或操作员可以同时操作多台车辆或机械设备,例如位于矿山的挖掘机,这样给生产效率带来很大的提升空间。


四、现场环境实测取得成功


2016年中国国际信息通信展览会(9月20-23日,下简称北京通信展)上,爱立信携手中国移动广东公司及中山大学现场演示了全球首个自动驾驶与远程遥控驾驶的完美结合。在北京通信展现场,爱立信工程师分别展示了在自动驾驶和远程遥控驾驶模式下车辆在不同场景中的行驶。在远程遥控驾驶模式下,位于北京展厅的“驾驶员”通过视频回传来操作方向盘,远程遥控驾驶一辆位于2200公里外广州中山大学校园内的汽车,进行了避让障碍物、与校园道路内其他车辆并行、躲避行人等行驶操作,而在北京展厅的参观者,可以通过两个屏幕分别从司机视角和车内外观众视角观看汽车的行进。



智能驾驶基于爱立信5G网络切片技术,是未来5G网络的应用场景之一。目前该方案部署中使用了5G核心网的原型设备,在相隔2200公里之外的两地,遥控驾驶的应用层端到端时延能缩减到100-200毫秒的范围。其中包括了回传视频编解码和压缩的时延、远距离光传输的时延、网络段接入网的空口时延及核心网时延。经过多次实际验证,这样的时延指标已经能够支撑车辆在校园道路内正常速度的行驶,并且能够在雨天能见度变差的情况下行驶,与校园内其他行驶车辆并行也不会受到干扰,并且能够进行S型道路曲折行驶、躲避障碍、躲避行人等操作。


因为目前使用的方案还处于原型试验阶段,所以各方面性能还有进一步优化的空间,在设备和技术更为成熟后时延还可以更大程度地减少。5G对于端到端的网络时延可以达到毫秒量级,同时结合更高、更稳定的数据速率,能够支持更高时速、更复杂路况和天气条件的远程遥控驾驶。未来5G网络大规模商用后,高带宽、低时延的5G网络将助力远程遥控驾驶满足更加多变和苛刻的应用场景,从而在交通、工业和公共事业领域拥有更为丰富的应用场景和更加广阔的发展空间,最终为产业带来更高的价值。


五、车联网方案助力汽车厂商提升核心竞争力


在交通出行领域,爱立信不断推出创新的解决方案。无论是现在已经在某些L2级别商用车型上全面使用的基于LTE的车联网技术,亦或是即将逐渐进入商用部署阶段的3GPP的V2X技术,不同于传统意义上车辆感知系统对于周遭环境的被动传感与解读,网络连接带来车、人、红绿灯和交通指示牌等道路基础设施之间沟通的可能性,从而能够在沟通的基础上进行协同与合作。


爱立信目前已经联手多家汽车厂商,共同研发相关技术,打造领先的车联网平台,开发便捷的服务应用,以全面提升用户的驾乘体验。


1. 爱立信与吉利汽车就车联网全面开启合作


作为中国领先的国际汽车集团,吉利集团旗下拥有多个汽车品牌,包括瑞典著名豪华汽车品牌沃尔沃汽车,经典伦敦出租车,以及行销中国及全球35个国家的吉利汽车。为实现一个平台统一管理吉利汽车集团下不同平台品牌、不同车型,爱立信与吉利汽车就车辆网领域全面开启合作,由爱立信提供车联网云平台(Connected Vehicle Cloud,简称CVC)的所有核心功能。


CVC系统使得车与车之间或者车与周遭环境因素之间的交流变得可能。例如,如果车辆行驶的前方道路有结冰现象,那么车辆行驶而过非常容易打滑且发生危险,此时此刻,拥有车联网云平台的车辆就会自动发出警戒,同时保护前后可能出现的行人或其他车辆。除了安全性能以外,吉利汽车的车主还能借助CVC随时随地检查车辆的油耗、提前暖车、遥控锁车或者解锁;也可以通过内置的车载应用,实时监控车辆运行数据,获悉车辆的维修保养信息,甚至可以自动在4S店或指定的维修站进行预约,而无需人工干预。


爱立信的车联网方案大大提升了吉利汽车本身的使用效率和安全性,能为吉利车主带来前所未有的驾乘体验和商业机会,也助力吉利汽车集团的平台化战略迈出至关重要的一步。


2. 爱立信软件创新助力提升沃尔沃自动驾驶体验


沃尔沃品牌的汽车向来以奢华、安全、舒适而备受用户青睐。为了进一步提升车主驾乘体验,爱立信与沃尔沃合作,开发智能型高带宽流媒体功能,从而确保沃尔沃自动驾驶汽车的驾乘人员在出行时都能充分利用自己的时间。


随着自动驾驶成为现实,并且更多汽车将上路行驶,人们开始将注意力转向道路沿线参差不齐的网络覆盖,特别是在高速公路上,因为带宽和数据管理的初衷并非是为了支持高速移动状态下的高容量数据,尽管网络覆盖在静态位置较强,但在高速上覆盖非常不一致,并且车内只能存储有限的数据,因此这一场景特别富有挑战。


爱立信开放式软件平台能够向自动驾驶汽车提供与时俱进的丰富的媒体和内容。该平台创建一个无缝网络,将网络感知、数据及分析功能相结合,从而提高效率、改善体验。借助视频分割等关键功能、网络优化以及对实时交通数据的了解,该平台可提供无缝的观看或效率体验。开放式API使该平台能够支持多个合作伙伴创建以驾驶员为中心的应用生态合作体系。


六、面向5G做好准备


目前,5G技术研发和标准制定进程顺利推进,5G商用时间表也已明确,ITU预计5G商用时间为2020年,而一些激进的运营商将这一时间提前到了2017年。相比4G和4G+网络,5G带宽更大、时延更短、效率更高,能处理更多数据、连接更多终端、显著减少延迟,并将可靠性提升至新的高度;同时在未来5G网络的帮助下,包括紧急通信在内的诸多车联网场景将得到更有效支撑。因此,未来的5G网络时代,交通出行将更加安全、便捷、高效和人性化,低能耗、低成本的智能交通体系将得以建立。


从虚拟现实、增强现实,到智能驾驶、远程遥控、物流仓储及工业自动化,不同的行业、不同的应用场景对网络的要求也不尽相同。5G网络具有端到端的网络切片能力,可以将所需的网络资源灵活动态地在全网中进行分配,并进一步动态优化网络连接,降低成本,提升效益。5G核心网引入切片技术之后,网络会根据用户的特性及类别,为用户选择并接入到特定的切片中来使用服务。一个用户终端可以根据业务的不同而接入到不同的切片,各切片内部的网络功能模块部署非常灵活,可按照业务需求分别部署在多个分布式数据中心。


在车联网领域,汽车厂商、方案提供商、芯片厂商等环节缺一不可。为了推进5G车联网技术研发和应用部署,2016年9月27日,爱立信与奥迪公司、宝马集团、戴姆勒公司、华为、英特尔、诺基亚和Qualcomm等宣布成立“5G汽车联盟”,旨在携手开发、测试和推广通信解决方案,解决关键技术和规范性问题,支持产品标准化,加速产品商用和全球市场渗透。


数字化转型浪潮全球涌动,互联网和通信技术与包括汽车制造在内的传统行业融合发展将成趋势。爱立信将助力“互联网+”、“中国制造2025”的发展,提供满足不同领域需求的网络连接特性,助力各行业的数字化变革。作为ICT行业领导者,爱立信志在与各行业伙伴携手打造更加安全高效的智能驾驶体验。

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