车路协同自动驾驶交通系统发展白皮书.pdf
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1、1苏 州 高 铁 新 城 车 路 协 同 自 动 驾 驶 交 通 系 统 发 展 白 皮 书苏州高铁新城管理委员会清华大学苏州汽车研究院先导(苏州)数字产业投资有限公司2022年11月3苏 州 高 铁 新 城 车 路 协 同 自 动 驾 驶 交 通 系 统 发 展 白 皮 书近年来,随着新一代互联网+、大数据、云计算、人工智能等先进技术的渗透应用,车路协同系统已逐步上升至国家战略。目前,新基建与“双碳”目标赋予车路协同新动能,新一代车路协同自动驾驶交通系统将推进智慧城市基础设施数字化、智能化、网联化发展,强调“人、车、路、网、云”协同,解决单车智能瓶颈问题,推动协同式自动驾驶、车联网等技术落地
2、应用,支撑智能交通与智慧城市高质量建设与发展,真正满足城市交通出行智能化、交通管控全局化、信息服务泛在化等需求。把握时代脉搏,紧跟社会发展步伐,江苏省以创建全国首个车联网先导区为契机,在部分地区积极推动车联网基础设施全覆盖、自动驾驶应用示范率先落地。苏州高铁新城作为长三角乃至全国自动驾驶应用示范的先行先试区域,在车载计算芯片、自动驾驶软硬件集成、安全测试认证、车路协同设施设备等方面已初步完成产业链布局,集聚智能网联汽车企业超百家,其中独角兽1家,潜在独角兽3家,覆盖30余个细分领域,拥有国内首个自动驾驶生态运营联盟-鳌头联盟(Auto-union),产业集群凸显,基础设施领先,应用场景丰富。2
3、017年8月由清华大学苏州汽车研究院自主研发纯车端感知的自动驾驶中巴车在高铁新城成功完成5公里开放道路测试,时速达50km/h,是苏州首个开放道路自动驾驶中巴测试项目;2019年10月苏州高铁新城启动建设5G网络全覆盖,积极推动C-V2X设施设备和5G的协同部署,建成总长超63公里的智能网联汽车公共测试道路,公开道路无人公交线路总长15.3公里,位居全国第一;2022年8月,首个具有中国特色的纯路端感知“轻车熟路”车路协同自动驾驶系统在高铁新城上线,车路协同自动驾驶第一次从理论走向实践,从试验场走向城市公开道路规模化部署,助力高级别自动驾驶降本增效。4苏 州 高 铁 新 城 车 路 协 同 自
4、 动 驾 驶 交 通 系 统 发 展 白 皮 书苏州高铁新城先行先试勇于突破,从单车智能到车路协同自动驾驶,从缺乏专用的大型自动驾驶测试场到建设完成几十公里5G全覆盖的城市开放道路测试,从不允许无人车上路行驶测试到苏州市首批测试牌照发放、到开启国内路程最长的无人公交试乘体验、再到省内率先发布无人移动送餐车示范应用场景,逐步完成高铁新城车路协同自动驾驶示范应用的使命,助力提升自动驾驶产业在长三角乃至全国的集聚度和辐射度。目前,高铁新城以“数字之城、网联之城、品质之城”建设为发力点,重在打造新一代车路协同自动驾驶交通系统,助力自动驾驶大规模商业化普及应用,协同推进苏州“双智城市”创建工作,提升人们
5、出行体验感与幸福感。新一代车路协同自动驾驶交通系统推动全方位的产业变革,从“政策监管”转向“市场需求”驱动,可突破单车智能无法解决的长尾问题,有效提升城市交通安全与效率,但目前尚未形成完善的产业生态体系,“项目制”运营模式导致资源浪费,且数据割据难以形成协同效应,制约着车路协同自动驾驶的深入推进。商业模式和应用仍在探索,相关道路交通法规和标准体系仍需完善,为避免产业链体系出现“新泡沫”,充分发挥车路协同“1+12”的综合效益,亟需从城市交通管理的角度去完善顶层设计,实现标准统一,打造城市级开放平台,突破阻碍车路协同自动驾驶产业发展的技术边界、管理边界和商业边界,推动产业形成涵盖测试、应用、运营
6、的互融共生、分工合作、利益共享新生态体系,将自动驾驶更安全稳定地融入城市级智能交通,持续提升城市管控智能化和惠民服务水平。有鉴于此,通过多方调研、咨询、讨论,本白皮书立足苏州高铁新城“枢纽中心”区位优势,从高铁新城车路协同自动驾驶发展的基础与背景出发,结合车路协同系统当前背景厘清了新一代车路云协同体系架构;系统梳理了国内外车路协同发展态势及面临的瓶颈问题;从功能实现、产业生态、数据体系及发展定位等方面对苏州高铁新城车路协同自动驾驶交通系统一期、二期建设示范进行了评估,并明确给出了未来三期、四期建设规划与部署建议;在此基础上,面向“双智城市”创建、盈利模式构建和投资资金解决,提出了苏州高铁新城拟
7、构建的车路协同自动驾驶交通系统产业目录、标准化工作及组织框架建议,相关内容可为“双智城市“创建、城市智慧道路部署、运营商服务管理以及政府决策智库等提供参考和依据。5苏 州 高 铁 新 城 车 路 协 同 自 动 驾 驶 交 通 系 统 发 展 白 皮 书1.1 新一代车路协同系统基本架构1.2 新一代车路协同产业生态体系2.1 国外车路协同现状及发展态势2.2 国内车路协同现状及发展态势2.3 江苏省车路协同现状及发展态势2.4 车路协同发展态势对比及总结3.1 苏州高铁新城智能网联汽车 道路测试示范区3.2 示范区功能和发展建设3.3 部署与示范特点3.4 苏州高铁新城车路云产业生态3.5
8、车路云数据体系3.6 苏州高铁新城车路协同产业评估1.3 苏州高铁新城车路协同 发展愿景4.1 发展成效4.3 发展建议4.2 发展问题6苏 州 高 铁 新 城 车 路 协 同 自 动 驾 驶 交 通 系 统 发 展 白 皮 书车路协同第一章 7苏 州 高 铁 新 城 车 路 协 同 自 动 驾 驶 交 通 系 统 发 展 白 皮 书随着新一代无线通信、互联网+、大数据、云计算等先进技术的快速发展,车路协同系统建设已经上升至国家战略,也得到各地各级政府的大力支持。目前,“双碳”目标驱动下的新基建也激发了车路协同系统新动能,车路协同已成为智能交通、智慧城市规划的重要组成部分,并在政府的引导与支持
9、下有序、高效推进。根据新能源汽车产业发展规划(20212035年),中国将重点推动智能化道路的升级改造,加快新型基础设施建设,鼓励引导车载无线通信终端的装配,推动数字系统改造和云上平台,打造车路协同核心竞争力与新型产业生态。车路协同新产业链条长、参与者类型多、跨界跨域融合特征突出,将催生车路协同新产业链条长、参与者类型多、跨界跨域融合特征突出,将催生新的协同架构及监管体系新的协同架构及监管体系。传统的车路协同系统建设已成业内共识,涉及车、路、V2X通信三个维度,主要强调车与路侧设备之间的协同,实现了局部感知,但是单车智能化水平较低,V2X通信模式单一,应用场景与服务能力均受限,无法完全支撑未来
10、数字化城市建设与发展,无法真正满足城市交通出行智能化、交通管控全局化、信息服务泛在化等需求。根据中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要、交通强国建设纲要、国家综合立体交通网规划纲要,我国交通运输行业进入完善设施网络、精准补齐短板的关键期,要将满足人民对美好生活的向往、促进共同富裕作为着力点,转变发展路径,促进建管养运并重、设施服务均衡协同、交通运输与经济社会发展深度融合,以全方位转型推动交通运输高质量发展。在国家主导的基于公众移动网络的蜂窝车联网(Cellular Vehicle-to-everything,C-V2X)技术驱动下,新一代车路云系统通过人-车-
11、路-网-云,实现交通参与者(车辆、行人)、道路、C-V2X网络与云平台的全信息融合智能决策与协同控制,从单要素智能化转向多要素协同,重在应用与安全,大大提升城市交通系统全局协同安全与效率、低碳最优化。现阶段,江苏省以创建全国首个车联网先导区为契机,在部分地区积极推进车路协同基础设施全覆盖,带动一批智能网联汽车示范应用场景率先落地。苏州苏州高高8苏 州 高 铁 新 城 车 路 协 同 自 动 驾 驶 交 通 系 统 发 展 白 皮 书高铁新城作为长三角乃至全国自动驾驶应用示范的先行先试区域,在车载计算高铁新城作为长三角乃至全国自动驾驶应用示范的先行先试区域,在车载计算芯片、自动驾驶软硬件集成、安
12、全测试认证、车联网设施设备等方面已初步完芯片、自动驾驶软硬件集成、安全测试认证、车联网设施设备等方面已初步完成产业链布局成产业链布局。2017年8月由清华大学苏州汽车研究院自主研发的纯车端感知的自动驾驶中巴车在高铁新城成功完成5公里开放道路测试,时速达50km/h,在自动驾驶控制器、自主转向和制动执行机构等方面打破国外技术垄断。2019年10月苏州高铁新城启动建设5G网络全覆盖,积极推动C-V2X设施设备和5G的协同部署,建成总长超63公里的智能网联汽车公共测试道路,公开道路无人公交线路总长15.3公里,位居全国第一。2022年8月,首个具有中国特色的纯路端感知“轻车熟路”车路协同自动驾驶系统
13、在高铁新城上线,车路协同自动驾驶第一次从理论走向实践,从试验场走向城市公开道路规模化部署,助力高级别自动驾驶降本增效。目前,苏州高铁新城以“数字之城、网联之城、品质之城”建设为发力点,重在打重在打造新一代车路云协同系统,助力自动驾驶大规模商业化普及应用造新一代车路云协同系统,助力自动驾驶大规模商业化普及应用,协同推进苏州“双智城市”创建工作,提升人们出行获得感、体验感与幸福感。9苏 州 高 铁 新 城 车 路 协 同 自 动 驾 驶 交 通 系 统 发 展 白 皮 书端端是指交通实际参与者,包括具有网联通信功能的车端On Board Unit(OBU)、路端Road Side Unit(RSU
14、)、用户移动终端等,具备感知功能的摄像头、雷达等,以及路侧交通设备如信号灯、电子站牌、可变信息标志等。网网是指实现交通实际参与者互联互通的网络,包括5G/6G、C-V2X等,支撑路网交通全信息高速率、低时延的实时交互,并根据不同用户需求灵活地协同配合,确保全网安全可靠地通信。新一代车路协同系统通过“端”、“网”、“云”、“用”多层架构实现车路全信息环境感知、数据实时交互与融合、协同决策与控制,从而提供安全、高效、便捷的智能交通管控与智慧城市信息服务,真正服务于民,如图1-1所示。图1-1 新一代车路协同系统基本架构10苏 州 高 铁 新 城 车 路 协 同 自 动 驾 驶 交 通 系 统 发
15、展 白 皮 书云云是指实现海量数据融合、处理分析、决策管理功能的平台,根据不同用户业务需求可部署在边缘侧或中心云,核心功能包括C-V2X信息服务、车路协同决策、海量数据获取推送等,并与外部交通数据平台互联互通,涉及智能交通大数据平台、智慧城市数字监控平台、车企联网联控平台等。面向V2X信息海量连接、超低时延、高可靠计算与传输需求,具体部署采用分级云控技术,提供不同服务能力:1)边缘云:具备车端实时接入、路端传感数据融合处理与分析等功能,支持边缘节点间低延迟、高可靠数据同步、计算协同等能力,可提升车路信息共享与实时响应;支持智能网联汽车远程驾驶、辅助驾驶和安全预警等应用服务。2)区域云:具备区域
16、内各终端数据接入、海量车路数据汇聚、分析等功能,为第三方应用厂商提供应用托管;支持智能网联汽车编队协同运行、路径引导和路端基础设施远程管控、多交叉口协同联动等广域范围智能交通类应用。3)中心云:具备全局管理、超密集数据计算与分析、跨区域业务和数据调度、安全管控等能力,主要面向政府与行业管理部门;支持全域道路交通态势感知、预测与调控、多模式交通信息智能共享服务等全局范围实时与非实时的智慧城市类应用。应用应用是指对车端、路端、用户(客户)端进行全域协同管控,为智能交通系统中的实际参与者提供智能化、网联化、低碳化信息服务,主要包括政府管理类应用、智能交通和智慧城市管理类应用、标准统筹与准入机制类应用
17、、车企智能化应用以及行业服务类应用等。安全安全是指端、网、云一体化、协同化安全,主要包括功能安全、预期功能安全和信息安全,涉及云安全防护、终端身份认证、云运维管理等,实现对车路大数据、交通参与者信息、智能通讯设备等的安全保护,确保新型车路云融合架构下的安全升级以及系统可靠性、稳定性和保密性。11苏 州 高 铁 新 城 车 路 协 同 自 动 驾 驶 交 通 系 统 发 展 白 皮 书新一代车路云产业生态体系以智能化、网联化、低碳化为典型特征,涵盖了示范应用网联化智能运载工具和数字化智能道路基础设施,以数据流程整合为核心,适应不同应用场景,以移动互联、大数据、云计算、人工智能等技术为支撑,构建实
18、时感知、瞬时响应、智能决策、协同控制的新型体系框架。在保障自动驾驶安全运行和快速规模商业化落地的同时,旨在打造全局动态的交通管控系统和城市泛在化信息服务,为智能交通和智慧城市建设提供高可靠、低延时多维数据,带来更多智能惠民应用。图1-2 新一代车路协同产业生态 如图1-2所示,新一代车路协同系统产业生态丰富且复杂,包括政府机构、行业监管机构、产业上游通信芯片和模组提供商、产业中游终端设备供应商(车端硬件、路端硬件、整车制造)、产业下游运营服务商(云平台运营、边缘计算、安全认证等)等,全面支撑车路协同系统迭代升级、规模化测试认证和商业化应用落地,大大推动跨领域、跨行业、跨部门在技术、业务、模式、
19、标准等方面的创新与融合。新一代车路协同系统面临不同领域、不同行业、不同部门海量数据的接入和服务请求,技术标准和安全体系建设是重中之重。12苏 州 高 铁 新 城 车 路 协 同 自 动 驾 驶 交 通 系 统 发 展 白 皮 书苏州高铁新城先行先试勇于突破,从单车智能到车路协同自动驾驶,逐步完成高铁新城车路协同自动驾驶示范应用的使命,助力自动驾驶产业集聚,持续提升自动驾驶产业在长三角乃至全国的集聚度和辐射度,助推高铁新城智慧城市助推高铁新城智慧城市繁荣发展繁荣发展。考虑车路协同当下发展的基础与背景,可以看出车路协同系统的产业生态具有参与者类型众多、体量庞大、产业链较长等诸多特点,围绕苏州高铁新
20、城自动驾驶汽车产业链特点,亟需在总结前期发展建设经验成果上进一步顶尖设计一套车路协同自动驾驶交通系统,统筹车、路、云、网各类资源进行顶尖设计一套车路协同自动驾驶交通系统,统筹车、路、云、网各类资源进行融合实验探索,从而以城市顶层视角处理交通问题,将自动驾驶技术安全稳定融合实验探索,从而以城市顶层视角处理交通问题,将自动驾驶技术安全稳定地融入城市级智慧交通,地融入城市级智慧交通,推进城市推进城市“无人化作业无人化作业”,持续提升城市交通的智能化、持续提升城市交通的智能化、网联化、低碳化,有效提高社会生产力,增强人们出行体验。网联化、低碳化,有效提高社会生产力,增强人们出行体验。顶尖设计发展方案是
21、一个随技术和产业发展不断完善和调整的过程,形成可持续的讨论和更新完善的工作机制,围绕本白皮书的研究内容,苏州高铁新城车路协同自动驾驶交通系统发展有如下愿景:重点服务苏州高铁新城及长三角区域智能网联汽车产业与智慧城市发展升级,重点服务苏州高铁新城及长三角区域智能网联汽车产业与智慧城市发展升级,指导车路协同自动驾驶交通系统发展建设指导车路协同自动驾驶交通系统发展建设从建设运行、示范体验两大维度进行评估,明确车路云产业生态的主要参与者及其作用,通过车路云数据体系及应用场景明确产业各方之间的协作方式,为自动驾驶技术突破以及示范部署提供指导,引导苏州高铁新城区域内整车和零部件企业对产品进行优化升级,打造
22、江苏省智能网联汽车科技创新高地。支撑第三方检测机构开展车路协同自动驾驶交通系统测试评价,丰富苏州高支撑第三方检测机构开展车路协同自动驾驶交通系统测试评价,丰富苏州高铁新城区域内驾驶测评场景库,加速路测进程与市场推广铁新城区域内驾驶测评场景库,加速路测进程与市场推广测评机构可根据其需求,抽取关键场景及元素,构建测评场景用例库。服务出行人用车,服务城市交通,提供可信赖、有参考价值的车路协同系统评价结果,加快车路协同的推广应用。重点指导市场区分不同等级车路协同自动驾驶的综合能力,提升出行人对于自动驾驶汽车与智慧城市的客观认知,加快提升区域内量产自动驾驶汽车的市场体验。13苏 州 高 铁 新 城 车
23、路 协 同 自 动 驾 驶 交 通 系 统 发 展 白 皮 书坚持单车智能与车路协同自动驾驶坚持单车智能与车路协同自动驾驶融合发展路径,加大车路协同基础设备投融合发展路径,加大车路协同基础设备投入,聚焦个人出行与智慧物流自动驾驶,实现有效商业运营模式,推进苏州入,聚焦个人出行与智慧物流自动驾驶,实现有效商业运营模式,推进苏州“双双智城市智城市”创建创建以苏州高铁新城区域内示范应用为牵引,加快自动驾驶两大技术路径研发攻关和产业创新要素集聚,加大车路协同基础设备持续投入,有序推进车路协同基础设施测试覆盖,探索有效商业化落地模式,实现全域自动驾驶出租出行、公交出行、智慧公交、自动代客泊车等商业化运营
24、。持续完善车路协同自动驾驶发展业态,在苏州市范围内智能车路协同核心区域开展多点多模式的自动驾驶先导试点应用,构建特色自动驾驶示范区,争创智慧城市基础设施与自动驾驶汽车协同发展试点城市,不断推动“以人为中心”的双智城市创建,助力实现“人享其行、物畅其流”,让人民出行更有幸福感。14苏 州 高 铁 新 城 车 路 协 同 自 动 驾 驶 交 通 系 统 发 展 白 皮 书车路协同第二章 15苏 州 高 铁 新 城 车 路 协 同 自 动 驾 驶 交 通 系 统 发 展 白 皮 书国情不同,世界各国对于车路协同发展路径不同,但各国均结合各自国情、核心技术能力、相关产业发展概况,整合各自战略优势,在车
25、路协同、自动驾驶领域蓄势待发,并在政策法规、技术研发、示范应用等方面给予了高度支持。美国:在保持单车自动驾驶领先优势基础上,开始重视车路协同美国:在保持单车自动驾驶领先优势基础上,开始重视车路协同美国车联网(V2X)产业发展和自动驾驶产业发展息息相关,为保持自动驾驶的全球领先地位,美国将网联自动驾驶(CAV)作为自动驾驶领域重点打造的核心之一。在政策推动、标准制定和频谱确定背景下,美国正以高速公路为载体开展新一代车路协同系统建设探索,美国联邦公路管理局(FHWA)启动面向移动应用的协同自动驾驶研究(CARMA)项目,旨在为网联式自动驾驶研究和设计提供通用开放的架构平台,以企业为主体,以支持协同
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