無人駕駛技術(shù)必備之V2X應(yīng)用分析

V2X是物聯(lián)網(wǎng)在車輛駕駛情景中的重要應(yīng)用，安全防護是該階段主要應(yīng)用

V2X帶來超距離的神眼，是自動駕駛必要技術(shù)和智慧交通的重要一環(huán)。V2X是V2V（VehicletoVehicle車車通訊）、V2I（VehicletoInstrucTIon車路通訊）、V2P（VehicletoPedestrian）等統(tǒng)稱，通過V2X可以獲得實時路況、道路信息、行人信息等一系列交通信息，從而帶來遠距離環(huán)境信號。

下圖：V2X將車與車、車與路、車與人相連接

主動安全：利用V2X車聯(lián)網(wǎng)，車輛可以獲取周圍環(huán)境的未知參數(shù)以及附近車輛的運行狀態(tài)，然后車載端主動安全算法將處理所獲取的信息，并按照優(yōu)先級對信息進行分類，對可能發(fā)生的危險情景進行預(yù)警，緊急情況下可以利用車輛執(zhí)行端對車輛進行控制從而規(guī)避風(fēng)險。

下圖：高速公路危險警示

超距視頻傳輸：通過在行人聚集區(qū)域安裝攝像頭，通過路測節(jié)點出到車載節(jié)點提醒路過車輛。這樣在駕駛員臨近事故高發(fā)區(qū)域盡早了解前方狀況，采用合適車速，提升出行安全性。

下圖：超距視頻傳輸

交通信號傳輸：目前駕駛員只能通過目視獲得交通標(biāo)識，這樣不僅增加駕駛員的負擔(dān)，而且由于發(fā)現(xiàn)標(biāo)識到采取行動的時間間隔較短，容易引發(fā)交通事故或交通違章。借助V2X車聯(lián)網(wǎng)，可以將道路限速、限行、信號燈等指令傳輸?shù)杰囕d終端，車載終端根據(jù)信息對駕駛員進行提醒或通過執(zhí)行端，對車輛進行輔助駕駛。

下圖：交通信號傳輸

提升行駛安全降低運營成本，相比于乘用車，商用車對V2X車聯(lián)網(wǎng)需求更高

商用車不僅需要提升駕駛的安全性，也需要兼顧運營效率。而V2X技術(shù)既可以作為ADAS功能模塊，可以降低商用車的事故率；亦可以通過有效建立智能車隊，構(gòu)建隊形，規(guī)劃路徑，降低油耗，提升營運效率。目前，德國相關(guān)公司已開展商用車V2X實驗，結(jié)果令人滿意。

下圖：V2X車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于智慧車隊構(gòu)建

（2）V2X彌補單車智能軟肋，自動駕駛必需品

無人駕駛的實現(xiàn)方式有兩種：1）車輛本身實現(xiàn)高度智能化能應(yīng)變各種的環(huán)境條件。2）車與車、車與交通的聯(lián)網(wǎng)，通過智慧交通規(guī)劃實現(xiàn)無人駕駛。ADAS（高級輔助駕駛系統(tǒng)）和V2X（廣義車聯(lián)網(wǎng)）是兩條路徑的實現(xiàn)基礎(chǔ)。

ADAS（高級輔助駕駛系統(tǒng)）：使用傳感器技術(shù)時得汽車本身具備感知能力，通過算法對不同路況的分析決策實現(xiàn)自動駕駛。配備足夠數(shù)量的ADAS系統(tǒng)已經(jīng)能實現(xiàn)高度的自動駕駛，德爾福等公司已經(jīng)證明了這一點。

車聯(lián)網(wǎng)：V2V（車車通訊）、V2I（車與基礎(chǔ)設(shè)施通訊）的加入是車與車之間的協(xié)作更加有效，對道路的通訊能及時了解交通信號燈等變化做出反應(yīng)。車際網(wǎng)能車輛了解附近的位置信息和速度信息以及道路的交通狀況。這樣減少了車輛自身對周邊環(huán)境的感知。

左圖：ADAS系統(tǒng)實現(xiàn)車本身的自動駕駛 右圖：V2X實現(xiàn)車與車、車與道路的通訊

特斯拉事故暴露單車智能短板，V2X是無人駕駛階段的必要支撐

特斯拉Autopilot事故，帶來對自動駕駛安全性的重大思考。6月30日一輛特斯拉ModelS使用Autopilot功能因為無法識別前方的白色貨車導(dǎo)致相撞，引發(fā)首起特斯拉Autopilot的車主死亡事故。特斯拉實現(xiàn)Autopilot功能主要通過攝像頭以及毫米波雷達來進行前方環(huán)境感知。在這個案例中攝像頭因為無法識別前方白色卡車，毫米波雷達安裝又過于下方無法探知前方物體，最終發(fā)生慘劇。此次事件在業(yè)界中對自動駕駛技術(shù)進行深重的反思，究竟要用什么技術(shù)才能真正保證完全的安全？

下圖：發(fā)生事故的交通路況

究其根本，自主式單車智能在自動駕駛階段安全保障不足，網(wǎng)聯(lián)式協(xié)同自動駕駛引入迫在眉睫?？刂颇Ｊ接捎谌鄙倥c外界的交互，面臨的最大問題是每輛車都是一個信息孤島。對于自動駕駛汽車而言，當(dāng)缺乏傳感器探測范圍外的交通數(shù)據(jù)支持，會極大增加了自動駕駛的風(fēng)險性。另外，因為缺少車載傳感器的失效防患機制，整車廠必須確保感知端萬無一失，否則可能會面臨車毀人亡的風(fēng)險。隨著自動駕駛單一功能的逐漸完善，若基于單車智能的自主式控制無法向基于車聯(lián)網(wǎng)的協(xié)同式控制升級，安全問題依然很難有效保障，這也是目前自動駕駛面臨的最大瓶頸。協(xié)同式控制會極大提升無人駕駛系統(tǒng)的安全性，例如1）當(dāng)車輛要變道時，可以通過V2V獲取周圍車輛的位置信息；2）當(dāng)車輛要經(jīng)過十字路口時，汽車可以通過V2I預(yù)先收到這個路口紅綠燈接下來的變化情況。因此，為了實現(xiàn)自動駕駛由自主式控制向協(xié)同式控制躍遷、提升行駛安全性，發(fā)展基于V2X的車聯(lián)網(wǎng)已成為當(dāng)務(wù)之急。

下圖：各種傳感器優(yōu)劣勢分析

（3）V2X搭建終極目標(biāo)，智慧交通下的零事故零擁堵

隨著V2X的普及以及5G物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，智慧交通逐漸成型將帶來事故和擁堵的下降。V2X目前試驗可以降低50%的事故，而在日本進行的試驗中能明顯減少道路擁堵。

V2X車聯(lián)網(wǎng)帶來智慧交通升級，將帶來自動駕駛、智慧出行、物流集成化等多種應(yīng)用場景。

自動駕駛場景下的人-車-路協(xié)同化：隨著汽車智能化發(fā)展，目前車輛可以實現(xiàn)輔助駕駛甚至有些車輛可以實現(xiàn)實驗條件下的完全自動駕駛，預(yù)測無人駕駛汽車將是未來重要的組成部分，考慮到不排除還有汽車是非智能汽車，為避免這些車輛影響，勢必在高速公路或者城市道路上設(shè)置無人駕駛專用車道，通過控制并降低無人駕駛汽車之間的安全距離，來提升交通的運輸效率。為了適應(yīng)無人駕駛的實現(xiàn)，智慧城市將對人-車-路進行協(xié)同式管理，利用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)智慧城市的高效運行。

智慧出行場景下的交通便捷化：由于自動駕駛的出現(xiàn)，也帶來移動應(yīng)用端的革新，在智慧交通時代，汽車租賃模式會越來越普及，或許買車并不是像現(xiàn)在這么重要。個人出行時，可以通過手機端預(yù)約無人駕駛車輛。這樣不僅方便高效，也解決了城市停車的難題，根據(jù)國外的調(diào)查和實驗，采用這種方式，可以節(jié)約80%到90%的停車用地。目前，日本神奈川縣已經(jīng)開始自動駕駛出租車測試，預(yù)計2020年就可以達到商用。

物流交通場景下的運輸集成化：智慧交通在物流領(lǐng)域，包括車輛集散、運輸?shù)膮f(xié)調(diào)以及動態(tài)信息的共享，都會向協(xié)同的方式發(fā)展。目前涉及最多的主動安全防控技術(shù)，已經(jīng)實現(xiàn)了GPS的實時跟蹤，接下來會向交通系統(tǒng)運行狀態(tài)安全狀態(tài)辨識、應(yīng)急響應(yīng)與快速聯(lián)動技術(shù)幾個趨勢發(fā)展。另外交通狀態(tài)的研判和主動安全保障技術(shù)也是未來的發(fā)展方向。

下圖：智慧交通

智慧交通作為智慧城市重要一環(huán)，產(chǎn)業(yè)鏈價值向服務(wù)偏移。目前還處于智慧交通的初級階段，主要體現(xiàn)在芯片、光纖、傳感器等硬件設(shè)施的快速增長，隨著智慧交通逐漸成型并成為智慧城市重要一環(huán)，整個產(chǎn)業(yè)鏈價值將會向服務(wù)端偏移。當(dāng)手機通信數(shù)據(jù)、停車數(shù)據(jù)、收費數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)在智慧城市平臺匯聚，并形成有效的大數(shù)據(jù)。這些大數(shù)據(jù)交由云計算和人工智能平臺進行存儲、計算、分析，最后依據(jù)計算平臺的輸出結(jié)果，對城市的各種設(shè)施進行自動化管理，為市民提供智能化、個性化的服務(wù)。

下圖：智慧交通傳感器