第7章 智慧道路系統(tǒng)

第七章

智慧道路系統(tǒng)

第一節(jié)智慧道路分級第二節(jié)5G時代路側(cè)設(shè)備第三節(jié)提升設(shè)備覆蓋率方法論第四節(jié)智慧高速合流區(qū)汽車自動駕駛技術(shù)分級標(biāo)準(zhǔn)主要包括由美國高速公路安全管理局（簡稱NHTSA）提出的L0無自動駕駛功能（No-Automation），L1單一功能輔助駕駛（Function-SpecificAutomation），L2多功能協(xié)同輔助駕駛（CombinedFunctionAutomation），L3有限自動駕駛（LimitedSelf-DrivingAutomation），L4完全自動駕駛（FullSelf-DrivingAutomation）；和國際自動機(jī)工程師學(xué)會（簡稱SAE）提出的L0無自動駕駛功能（No-Automation），L1駕駛?cè)溯o助（DriverAssistance），L2部分自動駕駛（PartialAutomation），L3有限自動駕駛（ConditionAutomation），L4高度自動駕駛（HighAutomation），L5完全自動駕駛（FullAutomation）。其中L0-L2由駕駛?cè)素?fù)責(zé)：L0需要駕駛?cè)搜凼帜_并用，L1駕駛?cè)丝梢悦撃_，L2駕駛?cè)丝梢悦撌郑籐3-L5由自動駕駛系統(tǒng)負(fù)責(zé)：L3駕駛?cè)丝梢悦撗?，L4駕駛?cè)丝梢悦撃X，L5完全無需駕駛?cè)?。第一?jié)

智慧道路分級一、按照交通基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)分類ERTRAC（歐洲道路運(yùn)輸研究咨詢委員會，EuropeanRoadTransportResearchAdvisoryCouncil）在INFRAMIX項(xiàng)目和ITSWorldCongress2018paperbyAAEandASFINAG發(fā)布了ISAD（自動駕駛的基礎(chǔ)設(shè)施支持級別，InfrastructureSupportlevelsforAutomatedDriving）。E級別最低，無數(shù)字化信息，不支持自動駕駛的傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施，完全依賴于自動駕駛車輛本身；D級別支持靜態(tài)道路標(biāo)識在內(nèi)的靜態(tài)數(shù)字化信息，而交通信號燈、短期道路工程和可變信息交通標(biāo)識牌需要自動駕駛車輛識別；C級別支持靜態(tài)和動態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施信息，包括可變信息交通標(biāo)識牌、告警、事故、天氣等；B級別支持協(xié)同感知，即可感知微觀交通情況；A級別支持協(xié)同駕駛，數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施可以引導(dǎo)自動駕駛車輛的速度、間距、車道。2019年9月21日，中國公路學(xué)會自動駕駛工作委員會、自動駕駛標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會發(fā)布了《智能網(wǎng)聯(lián)道路系統(tǒng)分級定義與解讀報告》（征求意見稿）。從交通基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的信息化、智能化、自動化角度出發(fā)，結(jié)合應(yīng)用場景、混合交通、主動安全系統(tǒng)等情況，把交通基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)分為6級，如下表所示。L0（無信息化/無智能化/無自動化）為傳統(tǒng)道路信息管理方式，即交通基礎(chǔ)設(shè)施與單個車輛系統(tǒng)之間無信息交互。主要特征為交通基礎(chǔ)設(shè)施無檢測和傳感功能，由駕駛?cè)巳炭刂栖囕v完成駕駛?cè)蝿?wù)和處理特殊情況。L1（初步數(shù)字化/初步智能化/初步自動化）仍為傳統(tǒng)道路信息管理方式。主要特征有：道路系統(tǒng)能夠采集數(shù)字化交通基礎(chǔ)設(shè)施靜態(tài)數(shù)據(jù)并進(jìn)行更新和儲存，交通基礎(chǔ)設(shè)施感知設(shè)備能實(shí)時獲取連續(xù)空間的車輛和環(huán)境等動態(tài)數(shù)據(jù)，自動處理非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，并結(jié)合歷史數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)車輛行駛的短時、微觀預(yù)測；各種類型數(shù)據(jù)之間無法有效融合，信息采集、處理和傳輸?shù)臅r延明顯；交通基礎(chǔ)設(shè)施感知信息和預(yù)測結(jié)果可實(shí)時提供給車輛，輔助車輛自動駕駛?cè)缣峁┬畔⒎?wù)和主動交通管理服務(wù)；交通基礎(chǔ)設(shè)施向車輛系統(tǒng)進(jìn)行單項(xiàng)傳感。L2（部分網(wǎng)聯(lián)化/部分智能化/部I分自動化）為交通基礎(chǔ)設(shè)施具備復(fù)雜傳感和深度預(yù)測功能，通過與車輛系統(tǒng)進(jìn)行信息交互（包括I2X），可以支持較高空間和時間解析度的自動化駕駛輔助和交通管理。除L1中提供的功能外，可以實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)實(shí)施等靜態(tài)數(shù)據(jù)在時空上的連續(xù)監(jiān)測和更新；具備更高精度的車輛和環(huán)境等動態(tài)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的檢測傳感功能；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)高度融合，信息采集、處理和傳輸?shù)臅r延低；支持部分?jǐn)?shù)據(jù)在車與車之間、車與基礎(chǔ)設(shè)施之間的實(shí)時共享，提供深度分析和長期預(yù)測；有限場景內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)對自動駕駛車輛的接管和控制，實(shí)現(xiàn)限定場景的自動化駕駛和決策優(yōu)化。其局限為：遇到特殊情況，需要駕駛?cè)私庸茏詣玉{駛車輛進(jìn)行控制；無法從系統(tǒng)層面進(jìn)行全局優(yōu)化；主要實(shí)現(xiàn)駕駛輔助，需在有限場景內(nèi)完成自動駕駛。L3（基于交通基礎(chǔ)設(shè)施的有條件自動駕駛/高度網(wǎng)聯(lián)化）定義為高度網(wǎng)聯(lián)化的交通基礎(chǔ)設(shè)施可以在數(shù)毫秒內(nèi)為單個自動駕駛車輛（自動化等級大于1.5及以上）提供周圍車輛的動態(tài)信息和控制指令，可以在包括專用車道的主要道路上實(shí)現(xiàn)有條件的自動化駕駛。主要特征有：交通基礎(chǔ)設(shè)施具備高度的網(wǎng)聯(lián)化和有條件的智能化；在交通基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋的道路上可以支持單個自動駕駛車輛的部分自動化駕駛功能；交通基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對自動駕駛車輛的橫向和縱向控制；可運(yùn)行在包括具有專用車道等的主要道路的限定場景；遇到特殊情況，需要駕駛?cè)私庸?。L4（基于交通基礎(chǔ)設(shè)施的高度自動駕駛）交通基礎(chǔ)設(shè)施為自動駕駛車輛（自動化等級大于1.5）提供了詳細(xì)的駕駛指令，可以在特定場景/區(qū)域（如預(yù)先設(shè)定的時空域）實(shí)現(xiàn)高度自動化駕駛。遇到特殊情況，由交通基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)進(jìn)行控制，不需要駕駛?cè)私庸?。主要特征有：具備高度的信息化和智能化；可為單個自動駕駛車輛提供周圍車輛的動態(tài)信息和縱橫向控制指令；可對自動駕駛車輛（自動化等級1.5或以上）進(jìn)行橫向和縱向的控制；交通控制中心可更優(yōu)調(diào)配所覆蓋的車輛，達(dá)到全局最優(yōu)化；在特定場景/區(qū)域混合交通場景下可實(shí)現(xiàn)高度自動化駕駛；遇到特殊情況，由交通基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)實(shí)施控制，不需要駕駛?cè)私庸?。但是仍局限于試?yàn)場和園區(qū)，自動泊車停車場等封閉區(qū)域；高速公路、城市快速路；部分城市主干網(wǎng)絡(luò)和公交專線。L5（基于交通基礎(chǔ)設(shè)施的完全自動駕駛）為交通基礎(chǔ)設(shè)施可以滿足所有單個自動駕駛車輛（自動化等級大于1.5及以上）在所有場景下完全感知、預(yù)測、決策、控制、通信等功能，并優(yōu)化部署整個交通基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)完全自動駕駛。完全自動駕駛所需的子系統(tǒng)無需在自動駕駛車輛設(shè)置備份系統(tǒng)。提供全主動安全功能。遇到特殊情況，由交通基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)進(jìn)行控制，不需要駕駛?cè)藚⑴c。分級信息化（數(shù)字化/網(wǎng)聯(lián)化）智能化自動化服務(wù)對象L0無無無駕駛?cè)薒1初步初步初步駕駛?cè)?車輛L2部分部分部分駕駛?cè)?車輛L3高度有條件有條件駕駛?cè)?車輛L4完全高度高度車輛L5完全完全完全車輛道路分級需要考慮“感知-決策-控制”三方面，如下圖所示。其中感知需要解決的是道路基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化、網(wǎng)聯(lián)化和協(xié)同化。數(shù)字化方面，靜態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施信息（靜態(tài)道路標(biāo)識等）和動態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施信息（交通信號燈信息、可變信息交通標(biāo)識牌、道路交通事故、道路施工信息、天氣信息等）實(shí)現(xiàn)數(shù)字化；網(wǎng)聯(lián)化方面，基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)依托I2X（I2V，I2I，I2P）通信能力，實(shí)現(xiàn)道路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化信息和車輛、行人、其他道路基礎(chǔ)設(shè)施之間的互聯(lián)互通；協(xié)同化方面，道路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化信息之間，以及和車輛、行人、其他道路基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)字化信息之間，進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)協(xié)同化感知，比如攝像頭數(shù)據(jù)和毫米波雷達(dá)數(shù)據(jù)、激光雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和融合計算。二、按照感知-決策-控制進(jìn)行分類智能網(wǎng)聯(lián)“感知-決策-控制”過程決策按照層級分為基于規(guī)則的專家系統(tǒng)、因果推理和行為預(yù)測?；谝?guī)則專家系統(tǒng)中，知識庫和規(guī)則執(zhí)行組件是核心模塊，可針對特定場景進(jìn)行精準(zhǔn)分析決策；由于實(shí)際道路和自動駕駛車輛情況錯綜復(fù)雜，根本無法窮舉，因此提出基于因果推理的決策機(jī)制，例如基于增強(qiáng)學(xué)習(xí)的決策框架，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)基于復(fù)雜場景的實(shí)時決策；行為預(yù)測是實(shí)現(xiàn)自動駕駛最具挑戰(zhàn)性的課題之一，即基于道路基礎(chǔ)設(shè)施和自動駕駛車輛，去理解并預(yù)測周圍道路參與者的行為，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)超前決策?？刂瓢凑諏蛹壏譃閱诬嚳刂啤f(xié)作控制和全域控制。單車控制主要實(shí)現(xiàn)的是加速、轉(zhuǎn)向和制動控制。線控節(jié)氣門（電子節(jié)氣門）系統(tǒng)相對簡單，由車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ElectronicStabilityProgram，ESP）中的ECU來控制電機(jī)，進(jìn)而控制進(jìn)氣門開合幅度，最終控制車速；線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是通過給助力電機(jī)發(fā)送電信號指令，從而實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)進(jìn)行控制；車輛制動系統(tǒng)經(jīng)歷了從真空液壓制動（HPB）到電控和液壓結(jié)合（EHB），到新能源汽車階段逐步轉(zhuǎn)向純電控制的機(jī)械制動（EMB）和更智能化的線控制動。協(xié)作控制主要實(shí)現(xiàn)的是多車協(xié)同控制。比如主車在行駛過程中需要變道，將行駛意圖發(fā)送給相關(guān)車道的其他車輛和路側(cè)RSU，其他車輛進(jìn)行加減速動作或者由路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施根據(jù)主車請求統(tǒng)一協(xié)調(diào)，使得車輛能夠順利完成換道動作。全域控制主要實(shí)現(xiàn)的是對所有交通參與者的全路段、全天候、全場景的自主控制。5G智能網(wǎng)聯(lián)路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施主要包括①通信基礎(chǔ)設(shè)施：4G/5G蜂窩基站；②C-V2X專用通信基礎(chǔ)設(shè)施：多形態(tài)的RSU（RoadSideUnit）；③路側(cè)智能設(shè)施：包括交通控制設(shè)施（交通信號燈、標(biāo)志、標(biāo)線、護(hù)欄等）智能化，以及在路側(cè)部署攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)和各類環(huán)境感知設(shè)備；④MEC（多接入邊緣計算/移動邊緣計算）設(shè)備；⑤路側(cè)氣象設(shè)備；⑥路側(cè)道路環(huán)境監(jiān)測設(shè)備。第二節(jié)5G時代路側(cè)設(shè)備5G+B（北斗）+AICDE（AI、loT、CloudComputing、BigData、EdgeComputing）技術(shù)的組合，服務(wù)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)等14個垂直行業(yè)，實(shí)現(xiàn)了超過100種應(yīng)用場景和超過100個標(biāo)桿示范的應(yīng)用落地。5G時代，將是各類高新技術(shù)百花齊放、各顯神通的時代；5G的建設(shè)，勢必會帶來資源共享、合作共贏的新型生態(tài)。自動駕駛，需解決四個方面的問題：看得見（定位、避障）、聽得著（決策、控制、執(zhí)行）、講得出（路徑規(guī)劃、行車方式）、有大腦（邊緣計算）。5G車路協(xié)同自動駕駛，就是充分利用5G（高帶寬、低時延、高可靠性、海量互聯(lián)）、北斗（高精度定位、精細(xì)化導(dǎo)航、精準(zhǔn)度授時）、V2X（人、車、路、網(wǎng)融合）等領(lǐng)域的優(yōu)勢，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，互惠互利。早期的車路協(xié)同，存在一定的局限性，比如過分強(qiáng)調(diào)車的能力、忽視交通領(lǐng)域的融合等，致使車路協(xié)同進(jìn)展緩慢。在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，網(wǎng)聯(lián)智能是未來車路協(xié)同的趨勢，特別是在融入5G技術(shù)后，5G車路協(xié)同成了新的方向。一、通信基礎(chǔ)設(shè)施截至2019年，中國目前共有558萬個4G基站，而5G基站建設(shè)大概率會采取先城區(qū)，再郊區(qū)；先熱點(diǎn)，再連片；先低頻，再高頻；先室外，再室內(nèi)；先宏站，再小微基站的模式，積極穩(wěn)妥分布推進(jìn)，初期大多數(shù)情況下強(qiáng)調(diào)對4G的依賴，以降低組網(wǎng)成本保證用戶體驗(yàn)。除了宏站投資，5G發(fā)展還涉及大量小微基站、光傳輸、核心網(wǎng)、多接入邊緣計算等投入。截至2021年2月，中國已建設(shè)80萬個5G基站，5G用戶超過2億，預(yù)計中國5G投資周期十年，總投資金額1.6萬億。具體參考微信公眾號“5G行業(yè)應(yīng)用”的《5G發(fā)展的五大動力和四大挑戰(zhàn)》、《5G最新進(jìn)展深度解析2020版》文章分析。RSU（RoadSideUnit）為C-V2X技術(shù)的路邊單元，是車路協(xié)同系統(tǒng)的重要組成部分，也是突破車路協(xié)同技術(shù)的關(guān)鍵，其主要功能是采集當(dāng)前的道路狀況、交通狀況等信息，通過通信網(wǎng)絡(luò)，將信息傳遞至指揮中心或路側(cè)處理單元進(jìn)行處理，并裁定相關(guān)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到有相應(yīng)信息請求的車載終端，避免或減少交通事故，提升交通通行效率。二、C-V2X專用通信基礎(chǔ)設(shè)施C-V2XRSU是部署在路側(cè)的通信網(wǎng)關(guān)，解決的是感知層面的網(wǎng)聯(lián)化。RSU基本功能包括業(yè)務(wù)功能、管理功能和安全功能。業(yè)務(wù)功能主要包括數(shù)據(jù)收發(fā)、協(xié)議轉(zhuǎn)換、定位、時鐘同步等。RSU具有不同的產(chǎn)品形態(tài)：1）基礎(chǔ)版本支持LTE-V2XPC5通信能力，匯集路側(cè)智能設(shè)施和道路交通參與者的信息，上傳至云平臺，并將V2X消息廣播給道路交通參與者。2）RSU還有LTEUu+LTE-V2XPC5雙模版本。3）5G時代到來后，RSU產(chǎn)品形態(tài)將更加多樣化，比如5GUu+LTE-V2XPC5版本，或者LTE-V2XPC5+5GNR-V2XPC5版本，或者5GUu+LTE-V2XPC5+5GNR-V2XPC5版本。4）除此之外，交通部主推的ETC路側(cè)設(shè)備，公安部主推的汽車電子標(biāo)識路側(cè)設(shè)備，甚至是交通信號燈都存在和V2X合一的產(chǎn)品形態(tài)。5）RSU產(chǎn)品形態(tài)除了豐富通信能力外，還有一種可能，向智能化RSU演進(jìn)，即RSU上集成智能化邊緣計算能力，即除了網(wǎng)聯(lián)化能力外，還將具備決策和控制能力。從部署的節(jié)奏看，預(yù)測未來2-3年將以LTE-V2XPC5RSU+5GUu蜂窩基站這樣的網(wǎng)絡(luò)部署為主。2020年5月，江蘇省開始建設(shè)“公交優(yōu)先”車聯(lián)網(wǎng)(C-V2X)示范應(yīng)用路段，即點(diǎn)對點(diǎn)（V2I）通過LTE-V2X專網(wǎng)支撐，蜂窩（V2N）通過5G網(wǎng)絡(luò)或者已有的4G網(wǎng)絡(luò)支撐。路側(cè)智能設(shè)施包括智能化交通控制設(shè)施（交通信號燈、標(biāo)志、標(biāo)線、護(hù)欄等）和攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、各類環(huán)境感知設(shè)備。1．交通信號燈交通信號燈信息可以通過信號燈控制中心平臺傳遞到車聯(lián)網(wǎng)云平臺，再傳遞給RSU，然后通過RSU廣播給車載OBU。但是由于信號燈控制中心平臺處于公安內(nèi)網(wǎng)，需要跨越邊界網(wǎng)關(guān)傳遞信息，存在十幾秒時延，無法及時向通過路口的車輛推送紅綠燈信息。較好的方式是在每個路口，都由信號燈路口控制器分出一路信號給RSU，直接由RSU廣播給車載OBU。三、路側(cè)智能設(shè)施2．多傳感器融合采用單一傳感器存在諸多挑戰(zhàn)，比如攝像頭沒有深度信息、受外界條件影響大；毫米波雷達(dá)沒有高度信息、行人探測效果弱（多適用于高速公路）；激光雷達(dá)距離有限（16線約100米，32線約200米）、角分辨率不足（識別小動物能力遠(yuǎn)弱于視覺方式）、環(huán)境敏感度高（受大雪、大雨、灰塵影響）等。因此路側(cè)可以考慮采取多傳感器融合方式，比如大于200米采用毫米波雷達(dá)，200米以內(nèi)采用激光雷達(dá)+毫米波雷達(dá)，80米以內(nèi)采用攝像頭+激光雷達(dá)+毫米波雷達(dá)。毫米波雷達(dá)和激光雷達(dá)實(shí)時采集環(huán)境信息，分析路面所有大機(jī)動車、小機(jī)動車、非機(jī)動車、行人等的位置、速度、角度和距離，判斷障礙物的危險系數(shù)，有效提前預(yù)警；雷達(dá)和攝像頭安裝的越近越好，有利于激光雷達(dá)三維坐標(biāo)標(biāo)定到圖像上，這樣攝像頭可以為雷達(dá)檢測到的障礙物提供融合識別數(shù)據(jù)，并能提供障礙物真實(shí)的圖像信息。例如車道線檢測，先在攝像頭圖像中檢測出車道線，然后再將激光雷達(dá)生成的點(diǎn)投射到圖像上，找出落在車道線上的點(diǎn)在激光雷達(dá)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，通過這些坐標(biāo)生成激光雷達(dá)坐標(biāo)系中的車道線。5G網(wǎng)絡(luò)兩大核心技術(shù)移動邊緣計算（MobileEdgeComputing，MEC）和網(wǎng)絡(luò)切片（NetworkSlicing）將與車聯(lián)網(wǎng)深度融合，為C-V2X提供靈活性高、魯棒性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)能力。MEC或者部署在路側(cè)，或者由運(yùn)營商部署在其主數(shù)據(jù)中心邊緣（DataCenter，DC）和綜合接入機(jī)房。5G車聯(lián)網(wǎng)MEC需要具備多設(shè)備連接能力，接入RSU、OBU、智能化交通控制設(shè)施（交通信號燈、標(biāo)志、標(biāo)線、護(hù)欄等）、攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、各類環(huán)境感知設(shè)備的信息，同時向上連接云平臺；MEC需要具備多傳感器融合處理能力，比如攝像頭+激光雷達(dá)+毫米波雷達(dá)融合分析算法；MEC還需要具備ITS相關(guān)協(xié)議處理能力，比如針對交叉路口防碰撞預(yù)警業(yè)務(wù)，在車輛經(jīng)過交叉路口時，MEC通過對車輛位置、速度及軌跡分析研判，分析出可能存在的碰撞風(fēng)險，通過RSU傳輸?shù)杰囕vOBU，起到預(yù)警目的。四、移動邊緣計算設(shè)備MEC與C-V2X融合可以支持多類車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景，由于接入MEC的終端類型不同其所能支持的場景也不完全統(tǒng)一。按照目前業(yè)界對于接入MEC終端類型以及MEC系統(tǒng)架構(gòu)的理解，應(yīng)用場景可按照“車路協(xié)同”水平以及“車輛間協(xié)同”水平這兩個維度進(jìn)行分類。當(dāng)沒有路側(cè)智能化設(shè)備（如路側(cè)雷達(dá)、攝像頭、智能化紅綠燈、智能化電子標(biāo)志標(biāo)識等）接入MEC時，部署在MEC上的邊緣應(yīng)用可通過C-V2X收集附近車輛和行人的數(shù)據(jù)信息，并提供低時延、高性能的服務(wù)；當(dāng)路側(cè)部署了智能化設(shè)備并接入MEC后，邊緣應(yīng)用可進(jìn)一步借助路側(cè)信息為車輛和行人提供更全面、更高級的應(yīng)用服務(wù)。當(dāng)沒有車輛間協(xié)同時，邊緣應(yīng)用可為接入MEC的單個車輛提供特定服務(wù)；當(dāng)多個車輛同時接入MEC并能產(chǎn)生數(shù)據(jù)交互時，邊緣應(yīng)用可基于多個車輛的狀態(tài)信息，提供更智能的服務(wù)。面向LTE-V2X的MEC業(yè)務(wù)可基于靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，LTE-V2X車載終端（OBU）、路側(cè)單元（RSU）及攝像頭、雷達(dá)等其他路側(cè)智能化設(shè)備可靈活地選擇通過各種接入方式接入MEC平臺。同時，MEC平臺也可以靈活選擇部署位置，例如路側(cè)單元（RSU）后、演進(jìn)的B節(jié)點(diǎn)（eNodeB）后等。此外，系統(tǒng)中可部署多級MEC平臺，下級MEC平臺可作為上級MEC平臺的接入端。MEC與C-V2X融合的總體架構(gòu)微氣象監(jiān)測系統(tǒng)是一種集氣象數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的氣象采集系統(tǒng)。氣象監(jiān)測系統(tǒng)由氣象傳感器、氣象數(shù)據(jù)采集儀和計算機(jī)氣象軟件三部分組成，可同時監(jiān)測大氣溫度、大氣濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、氣壓、雨量、能見度等氣象要素。五、路側(cè)氣象設(shè)備道路環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是一種集數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸和管理于一體的無人值守的監(jiān)測系統(tǒng)，由路面狀況傳感器、環(huán)境數(shù)據(jù)采集儀和通信模塊等部分組成?？杀O(jiān)測實(shí)時路面狀況；包括路面溫度、濕滑程度、積水厚度、覆冰厚度、積雪厚度等。六、路側(cè)道路環(huán)境監(jiān)測設(shè)備5G智能網(wǎng)聯(lián)路側(cè)設(shè)備的投資規(guī)模巨大，投資建設(shè)主體碎片化。提升5G智能網(wǎng)聯(lián)路側(cè)設(shè)備覆蓋率，需積極探索①路側(cè)設(shè)備的投資和運(yùn)營模式：初期政府購買服務(wù)、長期數(shù)據(jù)開放和運(yùn)營；②路側(cè)設(shè)備的場景化應(yīng)用模式：特定商用場景先行先試、重點(diǎn)關(guān)注高速公路方案/城市交叉路口方案/一體化智慧桿產(chǎn)品；③路側(cè)設(shè)備的部署節(jié)奏：網(wǎng)的覆蓋率和車的滲透率二者相輔相成。第三節(jié)提升設(shè)備覆蓋率方法論車聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營商需要整合所有合作伙伴的能力來保證業(yè)務(wù)的可靠性及安全性，從電信級的平臺層面來保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。降低成本要提高車?lián)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)用能力以及公共信息的分享能力，這需要跨行業(yè)、跨領(lǐng)域的商業(yè)模式創(chuàng)新來驅(qū)動，甚至包括行業(yè)數(shù)據(jù)的交換標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)。為解決最終用戶的隱私憂慮，車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)運(yùn)營商必須通過設(shè)置嚴(yán)格的數(shù)據(jù)搜集授權(quán)和數(shù)據(jù)使用、分發(fā)權(quán)限來加以解除，并帶動國內(nèi)管理部門的相關(guān)法規(guī)及政策出臺，從制度上解決問題。車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的優(yōu)先級設(shè)置要嚴(yán)格按照車輛用戶的細(xì)分需求來把握，例如政府的應(yīng)急救援指揮應(yīng)用的優(yōu)先級就要最高。所有這些考慮因素，構(gòu)成了車聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營商服務(wù)管理模式的決定因素。5G智能網(wǎng)聯(lián)路側(cè)設(shè)備，除了4G/5G蜂窩基站明確由運(yùn)營商投資建設(shè)外，RSU、路側(cè)智能設(shè)施、MEC涉及的投資規(guī)模巨大，投資建設(shè)主體碎片化。一、投資和運(yùn)營模式截至2018年，中國高速公路里程14.26萬公里，國道里程36.30萬公里，省道里程37.22萬公里，農(nóng)村公路里程403.97萬公里，城市道路超過40萬公里，50多萬個城市路口。以每公里智能化改造費(fèi)用100萬保守測算，僅高速公路智能化改造投入即高達(dá)1400多億元。如果需要覆蓋全國高速公路和城市道路，基礎(chǔ)建設(shè)投資預(yù)計在3000億以上。如此巨額的投資存在回報不確定、需承擔(dān)法律安全責(zé)任風(fēng)險等問題。到底由誰來投，是考驗(yàn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。中國道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和運(yùn)營主體具有多元特點(diǎn)。一般城市道路的智能化基礎(chǔ)設(shè)施由公安交警負(fù)責(zé)建設(shè)和運(yùn)營；國省干線、農(nóng)村公路的智能化基礎(chǔ)設(shè)施由交通局負(fù)責(zé)建設(shè)和運(yùn)營；高速公路的智能化基礎(chǔ)設(shè)施由省交投集團(tuán)和各地市交投公司分別負(fù)責(zé)建設(shè)和運(yùn)營，涉及到高速交通違法的智能化基礎(chǔ)設(shè)施由高速交警或委托交投集團(tuán)采購。業(yè)主多元化，直接造成了車聯(lián)網(wǎng)路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和運(yùn)營主體碎片化特點(diǎn)。車聯(lián)網(wǎng)存在幾種不同類型的運(yùn)營主體，包括政府獨(dú)資或合資的企業(yè)、高速公路服務(wù)商、運(yùn)營商、鐵塔公司等。不同的運(yùn)營主體均有各自的優(yōu)劣勢，但這幾類運(yùn)營主體，都面臨運(yùn)營模式不清晰的挑戰(zhàn)，即怎么從使用方收到錢。可能存在的方式包括，運(yùn)營主體向交管和交委提供相關(guān)的大數(shù)據(jù)分析服務(wù)，收取相關(guān)費(fèi)用。以公安交警為例，其主要工作是保障交通安全和提升通行效率，因此對能夠減少交通事故、提升交通運(yùn)行效率的車聯(lián)網(wǎng)，是有需求的。比如可以針對車聯(lián)網(wǎng)提升城市道路交通通行效率進(jìn)行服務(wù)收費(fèi)。再以交通局為例，需要保障營運(yùn)車輛的運(yùn)輸安全，因此，對提升營運(yùn)車輛安全性的車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，是有需求的。除此之外，運(yùn)營主體還可以向車主收取智能網(wǎng)聯(lián)接入服務(wù)費(fèi)；向車企收取智能網(wǎng)聯(lián)接入服務(wù)費(fèi)；向行業(yè)客戶收取智能網(wǎng)聯(lián)接入服務(wù)費(fèi)和大數(shù)據(jù)分析服務(wù)費(fèi)等。短周期看，車聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營主體還需要依賴政府購買服務(wù)，才能獲得發(fā)展空間（看下圖）。車聯(lián)網(wǎng)商用模式示意圖隨著車聯(lián)網(wǎng)路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施覆蓋率和車載終端滲透率的提升，將產(chǎn)生大量路側(cè)數(shù)據(jù)和車端數(shù)據(jù)。在厘清數(shù)據(jù)所有權(quán)問題基礎(chǔ)上，在新的智能交通環(huán)境下，長期來看，探索數(shù)據(jù)開放和運(yùn)營，建立面向智能網(wǎng)聯(lián)汽車和智慧道路的一體化開放數(shù)據(jù)公共服務(wù)平臺將成為大勢所趨。最終的目標(biāo)是讓車端和路側(cè)產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)，能夠產(chǎn)生價值。一方面可以探索“數(shù)據(jù)+管理”模式，以交通信息共享服務(wù)為核心，連通道路基礎(chǔ)設(shè)施，對交通環(huán)境信息做整合管控，建立統(tǒng)一信息交換標(biāo)準(zhǔn)，消除交通信息孤島。另一方面可以探索“數(shù)據(jù)+金融”模式，即拓展面向C端車主和B端行業(yè)客戶帶有支付能力的服務(wù)，這時候買單的主體不僅僅是車主和行業(yè)客戶，各類金融機(jī)構(gòu)也可以共同參與。比如2019年下半年呈現(xiàn)爆發(fā)式增長的ETC業(yè)務(wù)，各大銀行和微信、支付寶均在積極參與；基于ADAS安全駕駛輔助系統(tǒng)+DMS疲勞駕駛預(yù)警系統(tǒng)獲得了各保險機(jī)構(gòu)的青睞。要實(shí)現(xiàn)普遍意義的自動駕駛，將是長周期過程，可能需要二十年，甚至三十年的發(fā)展歷程。但是短周期看，針對特定商用場景的自動駕駛，將很快出現(xiàn)。比如出租車自動駕駛、公交車自動駕駛、物流車自動駕駛、特定封閉園區(qū)和社區(qū)自動駕駛、礦卡自動駕駛、港口車輛自動駕駛等。從商業(yè)邏輯上看，車聯(lián)網(wǎng)面臨和自動駕駛同樣的發(fā)展路徑。也就是車聯(lián)網(wǎng)首先解決和部署的，將是特定商用場景先行先試。比如：二、場景化應(yīng)用模式1）在特定區(qū)域部署車聯(lián)網(wǎng)路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施，在特定出租車輛上部署車聯(lián)網(wǎng)車載終端，實(shí)現(xiàn)在這些區(qū)域的自動駕駛出租車（Robo-Taxi）業(yè)務(wù)；2）在城市公交車專用道和公交站場部署車聯(lián)網(wǎng)路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施，在公交車上部署車聯(lián)網(wǎng)車載終端，可以實(shí)現(xiàn)公交車信息服務(wù)、交通安全、交通效率、自動駕駛等各類業(yè)務(wù)應(yīng)用；3）在某些高速公路路段部署車聯(lián)網(wǎng)路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施，物流卡車上部署車聯(lián)網(wǎng)車載終端，可以實(shí)現(xiàn)物流卡車在這些路段的車輛編隊行駛或者單車自動駕駛；4）在特定封閉園區(qū)和社區(qū)部署車聯(lián)網(wǎng)路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施，在專用末端物流車上部署車聯(lián)網(wǎng)車載終端，實(shí)現(xiàn)園區(qū)和社區(qū)的低速自動駕駛物流配送業(yè)務(wù)。5）和干線物流、Robo-Taxi等場景相比，礦山和港口道路相對更加封閉，場景相對簡單、路線相對固定、不受公開道路交通法規(guī)限制。因此在礦山和港口部署車聯(lián)網(wǎng)路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施，在相關(guān)車輛上部署車聯(lián)網(wǎng)車載終端，可以實(shí)現(xiàn)礦山和港口車輛自動駕駛和遠(yuǎn)程駕駛等業(yè)務(wù)。從路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品和方案角度看，需要重點(diǎn)關(guān)注高速公路方案、城市交叉路口方案和一體化智慧桿產(chǎn)品。路網(wǎng)密度用于反映區(qū)域路網(wǎng)的地面覆蓋率,道路網(wǎng)密度定義為：建成區(qū)內(nèi)道路長度與建成區(qū)面積的比值(道路指有鋪裝的寬度3.5米以上的路，不包括人行道板，計算公式為L/S，單位為千米/平方千米)。具體表現(xiàn)形式有:面積密度(km/km2)、人口密度(km/萬人)、車輛密度(百輛車擁有道路里程數(shù))等。路網(wǎng)的“覆蓋率”和車的“滲透率”決定了車聯(lián)網(wǎng)的商用速度，二者相輔相成。對整體商用節(jié)奏預(yù)測順序如下圖所示。三、部署節(jié)奏1）首先在商用車型，如出租車、公交車、物流重卡、礦卡、港口車輛等，和部分乘用車型，部署C-V2X車載終端，實(shí)現(xiàn)V2V（車-車）業(yè)務(wù)場景，如前向碰撞預(yù)警、盲區(qū)預(yù)警/變道輔助、車輛編隊行駛等；2）其次在特定商用場景先行先試，如特定出租車區(qū)域、城市公交車專用道和公交站場、某些高速公路路段、特定封閉園區(qū)和社區(qū)、礦山和港口等部署C-V2X和5G網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)V2I（車-基礎(chǔ)設(shè)施）業(yè)務(wù)場景，如闖紅燈預(yù)警、綠波車速引導(dǎo)等；3）更進(jìn)一步在高速公路和城市交叉路口等場景部署C-V2X和5G網(wǎng)絡(luò)。隨著網(wǎng)的覆蓋率達(dá)到一定程度，將帶動車載終端安裝滲透率提升；4）而當(dāng)車載安裝滲透率達(dá)到30%臨界值的時候，又會進(jìn)一步拉動網(wǎng)的部署。智慧公路是一種基于實(shí)時交通信息來改變交通態(tài)勢的交互式智能系統(tǒng)，主要依靠部署在人、車、路、環(huán)境中的傳感器和執(zhí)行器等信息交互處理組件，實(shí)現(xiàn)智慧設(shè)施、智慧決策、智慧管控、智慧服務(wù)等多種功能，是大數(shù)據(jù)時代的高速公路新形態(tài)。它基于智慧理念，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計算等先進(jìn)技術(shù)，通過對高速公路核心系統(tǒng)各項(xiàng)關(guān)鍵信息的感知、分析、挖掘，響應(yīng)高速公路使用者和管理者的各類需求，從而實(shí)現(xiàn)高速公路的健康、和諧、可持續(xù)發(fā)展。第四節(jié)智慧高速合流區(qū)智慧公路誕生于上世紀(jì)六十年代美國提出的自動公路系統(tǒng)（AHS），其目的是為了實(shí)現(xiàn)未來道路交通系統(tǒng)的安全、高效、環(huán)保和舒適。多年來智慧公路的研究積累對于公路智慧化的發(fā)展和推進(jìn)做出了重要貢獻(xiàn)，在新一輪的人工智能發(fā)展背景下，智慧公路的發(fā)展對象已從早期概念設(shè)計、通信技術(shù)、智能車輛-公路系統(tǒng)轉(zhuǎn)向了車路協(xié)同及自動駕駛等方面，利用仿真模擬、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、多智能體、自適應(yīng)巡航等先進(jìn)技術(shù)手段，提升公路通行能力，改善交通運(yùn)行狀態(tài)，減少交通擁堵和