背景
隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的不斷發(fā)展，智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛的運(yùn)行示范正在從封閉測(cè)試道路逐步轉(zhuǎn)移至開(kāi)放測(cè)試道路。
位于上海嘉定區(qū)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)開(kāi)放道路測(cè)試范圍長(zhǎng)度已累計(jì)達(dá)到53.6公里，覆蓋面積65平方公里，涉及不同類(lèi)型與等級(jí)的道路，測(cè)試場(chǎng)景也已達(dá)到1580個(gè)，同時(shí)智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)行駛范圍也拓展至工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、交通樞紐、住宅區(qū)等各種場(chǎng)景。
另一方面，上海臨港智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)綜合測(cè)試示范區(qū)一期也已建成并試運(yùn)行，其中包含26.1公里的開(kāi)放測(cè)試道路、3平方公里的封閉測(cè)試區(qū)及數(shù)據(jù)中心，同時(shí)4G、5G網(wǎng)絡(luò)在區(qū)域內(nèi)全覆蓋，初步構(gòu)建了車(chē)路協(xié)同的智能交通系統(tǒng)環(huán)境。至此，上海的開(kāi)放測(cè)試道路總長(zhǎng)度已達(dá)79.7公里，進(jìn)一步滿足了目前智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)研發(fā)、測(cè)試、應(yīng)用等實(shí)際需求。
與此同時(shí)，運(yùn)用最先進(jìn)自動(dòng)駕駛技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)公交也逐步進(jìn)入人們的視野。
2017年12月2日，國(guó)內(nèi)第一輛自動(dòng)駕駛公交車(chē)“阿爾法巴（Alphabus）”在深圳福田保稅區(qū)上路。
2018年12月28日，國(guó)內(nèi)首條在開(kāi)放道路條件下運(yùn)營(yíng)的湖南湘江新區(qū)智能網(wǎng)聯(lián)公交示范線正式開(kāi)通試運(yùn)行，線路全長(zhǎng)7.8公里，沿途停靠11個(gè)站點(diǎn)，雙向總計(jì)22個(gè)站點(diǎn)。上海電科智能提供技術(shù)支持。
2019年1月18日，在上海國(guó)家會(huì)展中心舉辦的“新一代人工智能未來(lái)發(fā)展峰會(huì)”上，深蘭科技發(fā)布了一款世界首創(chuàng)的多功能“熊貓智能公交車(chē)” 。
2019年5月17日，河南省政府和宇通客車(chē)聯(lián)手打造的5G智能公交項(xiàng)目在鄭州龍子湖智慧島落地，4輛宇通L4級(jí)自動(dòng)駕駛巴士開(kāi)始在智慧島開(kāi)放道路試運(yùn)行。
2020年5月8日，全國(guó)首批商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的無(wú)人駕駛項(xiàng)目“5G+無(wú)人駕駛車(chē)”體驗(yàn)項(xiàng)目在海南呀諾達(dá)雨林文化旅游區(qū)正式投入運(yùn)營(yíng)。
然而，公共交通運(yùn)行場(chǎng)景中更高的安全性要求、更精確的車(chē)輛控制要求、更智能化的車(chē)輛調(diào)度決策要求給以單車(chē)智能為主的智能網(wǎng)聯(lián)公交帶來(lái)的諸多技術(shù)難題和挑戰(zhàn)。
為此，電科智能-公共交通事業(yè)部技術(shù)團(tuán)隊(duì)，提出了“車(chē)路云一體”智能網(wǎng)聯(lián)公交解決方案。
車(chē)路云一體智能網(wǎng)聯(lián)公交系統(tǒng)總體架構(gòu)
該系統(tǒng)主要可以實(shí)現(xiàn)以下功能：
1、全程道路信號(hào)與車(chē)輛運(yùn)行協(xié)同決策
不同于其他智能網(wǎng)聯(lián)車(chē)輛在交叉口僅能被動(dòng)依照信號(hào)燈方案通行，上海電科智能公共交通事業(yè)部基于多年在公交信號(hào)優(yōu)先領(lǐng)域的技術(shù)沉淀，為智能網(wǎng)聯(lián)公交打造了交叉口協(xié)同優(yōu)先控制系統(tǒng)。通過(guò)公司自主研發(fā)的信號(hào)優(yōu)先控制器和邊緣計(jì)算設(shè)備（MEC）結(jié)合先進(jìn)的路側(cè)感知和網(wǎng)聯(lián)設(shè)備，建立車(chē)與路協(xié)同信號(hào)優(yōu)先決策交互機(jī)制，在標(biāo)準(zhǔn)化的智能網(wǎng)聯(lián)V2I場(chǎng)景之外，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了智能網(wǎng)聯(lián)公交車(chē)實(shí)現(xiàn)面向路口優(yōu)先場(chǎng)景的深度互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了智能網(wǎng)聯(lián)公交在交叉口的高效優(yōu)先通行。
在多交叉口聯(lián)動(dòng)場(chǎng)景或路側(cè)設(shè)備異常的情況下，云控平臺(tái)的信號(hào)優(yōu)先控制中心系統(tǒng)除了常規(guī)的監(jiān)控功能，還可取代信號(hào)優(yōu)先控制器采取中心協(xié)同干預(yù)的模式，直接參與信號(hào)優(yōu)先決策控制，形成車(chē)路云協(xié)同信號(hào)優(yōu)先。
2、車(chē)路協(xié)同的車(chē)輛精準(zhǔn)進(jìn)站
公交車(chē)輛進(jìn)站位置的準(zhǔn)確性會(huì)對(duì)公交運(yùn)營(yíng)的安全和效率產(chǎn)生影響，特別是當(dāng)車(chē)站具備安全門(mén)等設(shè)備時(shí)對(duì)于車(chē)輛進(jìn)站位置以及車(chē)身姿態(tài)的精準(zhǔn)度甚至要達(dá)到分米級(jí)甚至厘米級(jí)，通過(guò)單車(chē)定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)如此高精度定位不僅成本高，且在車(chē)站環(huán)境下定位精度可能會(huì)受影響。
因此，我們提出了車(chē)路協(xié)同的精準(zhǔn)進(jìn)站功能，通過(guò)在車(chē)站布設(shè)UWB定位基站，與車(chē)輛自身的定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛橫向、縱向位置以及車(chē)身姿態(tài)的精確定位。同時(shí)通過(guò)MEC融合計(jì)算和視頻結(jié)構(gòu)化處理，可以實(shí)時(shí)判斷車(chē)輛與預(yù)設(shè)虛擬車(chē)位的相對(duì)位置并通過(guò)RSU向車(chē)輛廣播通知輔助決策信息，最后對(duì)精準(zhǔn)靠站結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)，同時(shí)還可記錄精準(zhǔn)靠站過(guò)程中的異常情況，為車(chē)輛精準(zhǔn)靠站功能的改進(jìn)提供支持。
3、超空間安全防護(hù)
專(zhuān)用道路保證了公交車(chē)輛基本通行權(quán)，但復(fù)雜多樣的道路交通環(huán)境造成的感知盲區(qū)依然給公交車(chē)輛運(yùn)行的安全性帶來(lái)挑戰(zhàn)。通過(guò)路側(cè)的感知設(shè)備和網(wǎng)聯(lián)設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)公交的超空間安全防護(hù)能大幅度智能網(wǎng)聯(lián)公交的運(yùn)行安全。
在全路段和常規(guī)交叉口布置多功能高清攝像機(jī)，在關(guān)鍵路口布置激光雷達(dá)，通過(guò)路口MEC對(duì)視頻流進(jìn)行AI結(jié)構(gòu)化處理和激光點(diǎn)云進(jìn)行融合處理，再通過(guò)RSU路側(cè)單元以LTE-V傳輸給智能網(wǎng)聯(lián)公交的OBU車(chē)載單元，輔助車(chē)輛感知與定位，起到盲區(qū)預(yù)警、障礙物預(yù)警、交叉口碰撞預(yù)警等作用，提醒車(chē)輛和安全員采取措施以防止事故發(fā)生。
4、數(shù)字孿生平行仿真
智能網(wǎng)聯(lián)公交的核心是一套基于各類(lèi)傳感設(shè)備、人工智能模型運(yùn)算以及控制器的智能化控制系統(tǒng)。系統(tǒng)會(huì)隨著數(shù)據(jù)的積累不斷訓(xùn)練和提升性能，但如何讓車(chē)輛一上路就能像“老司機(jī)”一樣呢？上海電科智能公共交通技術(shù)團(tuán)隊(duì)提出了數(shù)字孿生平行仿真系統(tǒng)。
在數(shù)字孿生平行仿真運(yùn)行過(guò)程中，系統(tǒng)將內(nèi)部仿真環(huán)境（虛擬環(huán)境）中的交通信息（車(chē)輛、路側(cè)及環(huán)境信息）通過(guò)V2X通信（C2I，I2V）傳輸至智能網(wǎng)聯(lián)公交的OBU車(chē)載單元，車(chē)輛接收到V2X信息后結(jié)合自身感知來(lái)獲取周邊環(huán)境信息并采取動(dòng)作，最后將自身狀態(tài)通過(guò)V2I通信手段發(fā)送至系統(tǒng)內(nèi)部，系統(tǒng)根據(jù)真實(shí)環(huán)境的信息更新虛擬環(huán)境，形成平行同步的虛實(shí)仿真環(huán)境，最大程度還原真實(shí)的場(chǎng)景。這樣就能讓車(chē)輛在測(cè)試環(huán)境下實(shí)現(xiàn)和真實(shí)場(chǎng)景相接近的測(cè)試和驗(yàn)證效果。
5、需求響應(yīng)營(yíng)運(yùn)調(diào)度決策
智能網(wǎng)聯(lián)公交的特點(diǎn)讓它更適應(yīng)承擔(dān)接駁公交線或小區(qū)域（大型園區(qū)）內(nèi)微公交的角色。這類(lèi)公交模式的運(yùn)營(yíng)特點(diǎn)就是調(diào)度靈活、需求響應(yīng)。為此上海電科智能提供了一套需求響應(yīng)式的智能網(wǎng)聯(lián)公交調(diào)度系統(tǒng)。
這套系統(tǒng)在傳統(tǒng)公交的調(diào)度模式基礎(chǔ)上進(jìn)行了大幅度的簡(jiǎn)化，具體包括乘客服務(wù)預(yù)約、行車(chē)計(jì)劃管理、智能調(diào)度管理、安全監(jiān)控管理、營(yíng)運(yùn)分析報(bào)表、營(yíng)運(yùn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理等功能。不僅滿足了乘客全時(shí)段乘車(chē)預(yù)約以及出行全過(guò)程服務(wù)支持的需求，還為智能網(wǎng)聯(lián)公交的運(yùn)營(yíng)方，提供了一套成熟、靈活、智能的云控調(diào)度解決方案。
上海電科智能的車(chē)路云一體智能網(wǎng)聯(lián)公交解決方案，運(yùn)用了先進(jìn)的人工智能、數(shù)字孿生、智能控制等創(chuàng)新技術(shù)，通過(guò)車(chē)路云協(xié)同感知、協(xié)同決策、協(xié)同控制，實(shí)現(xiàn)智能網(wǎng)聯(lián)公交的安全、高效地“軌道化”運(yùn)行，為智能網(wǎng)聯(lián)公交從測(cè)試示范走向正式運(yùn)營(yíng)提供了技術(shù)支撐。
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