基于自動駕駛汽車測試示范區的研究與應用

張志聰，駱文婕，劉建平

基于自動駕駛汽車測試示范區的研究與應用

張志聰，駱文婕，劉建平

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 510000）

目前國內現有試驗場地均基于傳統車輛測試需求建造，主要針對車輛的可靠性、經濟性等客觀表現進行驗證，場地條件對自動駕駛汽車相關技術的驗證存在較大局限性，因此，為貫徹落實國家政策，滿足自動駕駛汽車的測試需求，需深入研究相關技術的特征，根據場地現狀進行合理化改造，建設基于自動駕駛汽車的測試示范區，為我國自動駕駛汽車的發展提供測試支持，推動我國自動駕駛汽車的測試示范區工程建設。

自動駕駛汽車；測試示范區；工程建設

1 前言

《中國制造2025》提出重點發展“節能與新能源汽車”，明確指明了自動駕駛汽車產業的發展前景[1]。自動駕駛汽車，指搭載先進的車載傳感器、控制器、執行器等裝置，與現代網絡、通信技術相融合，實現車與車、車與人、車與路、車與后臺的信息交互共享，具備環境感知、智能決策、協同控制以及操作執行等功能[2]，最終通過汽車自身部件來實現自主控制駕駛的新一代汽車。

我國工信部、公安部及交通運輸部已發布《自動駕駛汽車道路測試管理規范（試行）》，北京、上海及重慶等地也出臺相關測試管理規范。在各地規范中均要求自動駕駛汽車需在封閉道路進行充分的實車測試，方可申請進行開放道路測試。因此，如何對場地進行合理的智能化改造與建設，以適應自動駕駛車輛的測試需求，對于落實國家重要戰略部署，推動自動駕駛汽車發展，其重要性不言而喻。

國外對自動駕駛汽車的發展研究較早，以歐美日等西方國家為代表，打造的自動駕駛汽車測試場地具有引領作用。目前，我國已初步形成了“5+2”車聯網示范區格局[3]，本文借鑒現有自動駕駛汽車測試示范區，進行自動駕駛汽車的測試示范區建設探索，對現有場地進行合理化改造，對我國自動駕駛汽車的測試示范區工程建設具有參考價值。

2 自動駕駛汽車測試示范區

與傳統汽車測試不同[4,5]，對汽車的車-人，車-路，車-路-人等耦合系統進行檢測，檢驗在交通環境中汽車的感知能力與應對能力，是自動駕駛汽車的測試重點。

目前行業內為實現自動駕駛提出了不同的技術路線，但整體而言還是從單車自動駕駛向“車聯網”自動駕駛發展，單車自動駕駛依靠車輛自身傳感器探測結果，為車輛的動作執行提供依據，“車聯網”自動駕駛則引入了V2X（Vehicle to everything）通信技術，使得車輛獲得超視距的道路信息，從“端”（車輛）向云、管、端三方面延伸，為車輛提供更廣闊信息資源，輔助自動駕駛車輛進行決策。

示范區的建設應在滿足單車自動駕駛測試需求的基礎上，拓展或預留車聯網相關設備，為自動駕駛技術發展鋪平道路。本文將以某示范區的建設為例，說明示范區建設的研究思路及應用。

2.1 基礎道路設施完善

在該示范區中，其園區內已有正常通行道路，道路種類包含長直線道、T型交叉路口、異形交叉路口等，并配套部分交通標識。現有條件可滿足廠區內人工駕駛汽車交通通行，但仍缺少交通燈、道路標線等交通元素供單車自動駕駛車輛開展相關測試。單車自動駕駛感知技術方案目前主要采用雷達及攝像頭方案。為合理化最大化利用場地資源，則應在場地內盡可能重現實際道路中可被雷達及攝像頭感知的道路因素。

綜上考慮，該示范區需在交通路口處新增交通信號燈及道路指示標識，如圖1所示。自動駕駛車輛依靠對信號燈、車道線的識別及障礙物的探測，即可完成簡單環境感知任務，輔助基于視覺感知的單車自動駕駛車輛通行，從而開展相應測試。

現階段自動駕駛技術未完善，因此為保證園區內行人正常通行的需求及通行行人的安全，在道路路側同時配套安裝人行信號燈，并與交通信號燈相關聯，根據園區內實際交通流量合理調整信號燈配時，從而有效降低提高示范區通行效率影響。

2.2 車聯網技術的引入

為解決自動駕駛車輛“看的不夠遠”的問題，行業內提出了V2X通信技術。V2X技術，即汽車與外界道路、車輛、行人等通過無線通信的形式實現車輛與外部的信息交互，是發展自動駕駛汽車，實現智能交通運輸系統的關鍵技術[6]。

目前V2X主要采用DSRC及LTE-V兩種通訊形式，通過RSU（Road Side Unit）路側單元將地圖信息、交通信號燈相位及路側設施提供的信息等廣播至周邊車輛，或通過車載OBU（On board Unit）單元，實現車與車之間的信息互通，交換信息如車速、行駛方向等。

示范區的建設應優先考慮兩個問題：①自動駕駛車輛盲區所在；②如何實現盲區的信息收集。自動駕駛車輛的盲區主要是指交通路口及存在遮擋的道路。在實際道路中，常有其他交通參與者或障礙物位于自動駕駛車輛盲區內，因此需充分考慮道路通行情況，合理部署各類傳感器以收集盲區內道路信息。

為解決上述問題，該示范區特搭建行人在車輛駕駛員盲區穿行道路的場景，如圖2所示。該場景下，由于路口彎道半徑較小，途徑車輛速度較低，常見行人違反信號燈指示而橫穿馬路，故需重點將行人通行情況廣播至自動駕駛車輛。通過對比分析，行人探測攝像頭擁有探測距離較短但識別成功率較高的特點，因此該示范區選擇在該路口處安裝行人探測攝像頭，從而滿足探測需求，并有效降低建設成本。

圖2 行人穿行道路場景示意圖

目前行業內正逐步推進V2X技術通訊的標準一致性，示范區作為新興技術的驗證及展示平臺，為應對市場上出現不同品牌的車聯網通信設備，推動技術發展，該示范區通過在不同路段安裝不同品牌的RSU路側單元，搭建不同的交通場景，可有效對比各品牌產品通信性能差異，并為自動駕駛車輛提供更豐富的驗證場景。

2.3 自動駕駛測試環境的完善

2.3.1 高精度定位

自動駕駛汽車可通過雷達、攝像頭及車載OBU單元等硬件實現環境感知，但車輛自動駕駛功能的實現，則需依靠車輛規劃準確的行駛路徑，而路徑規劃的關鍵就在于車輛的高精度定位。

與常見的GPS定位精度相比，高精度定位的最大特征就是對定位精度進行提升，使其達到米級，甚至厘米級或者毫米級。在自動駕駛汽車中，高精度定位的最大優勢就是能夠為車輛提供精確定位以及車道導航功能。

為實現車輛的高精度定位，目前普遍采用差分定位技術。差分定位技術即根據基站已知坐標，計算出基準站到衛星的距離改正數，由基站實時將數據傳輸至自動駕駛車輛，最終實現高精度定位。該示范區通過建設差分基站，以滿足定位及測試需求，如圖3所示。

圖3 差分基站硬件

此外，示范區本身內具有樓宇間道路、林蔭道等道路，測試過程中可真實模擬車輛在實際道路中因環境影響導致定位精度不足的情況，可有效考核自動駕駛車輛的慣導系統與差分定位性能。

2.3.2 監控覆蓋

為保證自動駕駛測試安全有序開展，示范區通過多角度多方位安裝攝像頭實現視頻監控的全面覆蓋，保證整個測試環境在可控范圍內。

2.3.3 干擾設施設置

公共道路作為自動駕駛技術的最終應用場景，存在各種可能干擾自動駕駛車輛感知的干擾設施，如護欄、減速帶等。為還原真實交通場景，該示范區在部分路段安裝減速帶，全面驗證自動駕駛車輛在復雜的交通環境中完成路徑規劃并實現自動駕駛的能力。

3 結論

隨著汽車智能化、網聯化技術的迅速發展，打造自動駕駛汽車測試場地將成為推動汽車技術進步的重點部署。本文在現有場地的基礎上，結合我國對自動駕駛汽車技術的測試需求，進行改造升級，建立基于自動駕駛汽車的測試示范區，為自動駕駛汽車提供應用示范，對我國自動駕駛汽車的測試示范區工程建設以及專用測試場所的建立具有參考意義。

[1] 于占波.工信部:解讀《中國制造2025》規劃系列之推動節能與新能源汽車發展[J].商用汽車,2015(6):23-26.

[2] 戴一凡,李克強.自動駕駛汽車發展現狀與趨勢分析[J].汽車制造業,2015(018):14-17.

[3] 郭蓬,戎輝,王文揚等.中國已建成自動駕駛示范區的發展現狀研究[J].汽車電器.2018(5):15-18.

[4] 李運勝.論汽車試驗場的建設與發展.公路交通科技,2000,17(6):5 -9.

[5] 李贊峰.國內外汽車試驗場的現狀與發展趨勢.汽車與配件,2008 (51):64-67.

[6] 張亞萍,權健剛,徐浩宇.V2X測試環境搭建研究與分析,汽車工業研究,2017(7):45-49.

Research of automatic driving vehicle proving ground

Zhang Zhicong, Luo Wenjie, Liu Jianping

( Guangzhou Automobile Group Co., Ltd. Automobile Engineering Research Institute, Guangdong Guangzhou 510000 )

At present, the existing proving grounds in China are built based on the requirements of traditional vehicle testing, whose main objective is to verify the performance of the vehicle such as reliability and fuel economy. The conditions of these proving grounds have great limitations on the verification of autonomous vehicles. Therefore, a new kind of proving ground used by automatic driving vehicles should be built to meet the testing needs of automatic vehicles requires, which could provide support for the development of China's automatic vehicles and promote the construction of demonstration zones in China.

Automatic vehicle;Demonstration zone; Construction

B

1671-7988(2019)21-50-03

V323

B

1671-7988(2019)21-50-03

張志聰，就職于廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.21.017

CLC NO.:V323