寧波開展公交無人駕駛示范的前期設想

俞昊

（寧波市公共交通總公司，浙江 寧波315000）

加快形成綠色發展方式，重點是調整經濟結構和能源結構，加快推進清潔能源產業和綠色低碳生活方式，為促進生態文明建設、推動低碳發展、引領城市公共交通轉型升級，越來越多的城市公交和客車生產企業都在進行無人駕駛方面的研究，在可行性和實用化方面都取得了突破性進展，出現了基于純電動技術下的主動安全、無人駕駛等領域的新模式、新業態，從而實現綠色交通、智慧交通、安全交通，改善人民出行環境，提升市民出行體驗，大幅減少因駕駛員疏忽大意導致的行車事故。

1 無人駕駛技術發展情況

1.1 汽車無人駕駛等級的分類

我國無人駕駛相關行業較多采用國際自動機工程師學會(SAE International)分類標準，按照機器介入程度的不同，從人工駕駛到完全自動駕駛共分類L0-L5 六個級別，其中從L0 到L4級都需要人和系統相互配合來完成駕駛，只是人類參與程度不同。

L2 級被定義為半自動駕駛，由多個駕駛輔助系統融合控制，可以對方向盤和加減速中的多項操作提供支持，但仍然需要人類隨時監控路況并介入緊急情況。

L3 定義為高度自動駕駛，由系統完成所有的駕駛操作，當有需求時，系統會提醒人進行適當地應答和介入。自動駕駛從L3 開始發生了質變，雖然仍需要隨時能夠接管車輛，但駕駛者已經無需監控駕駛環境。

L4 級被定義為超高度自動駕駛，是指系統完成所有駕駛操作，包括應對激烈駕駛的情況，特定環境下系統會向駕駛人提出響應請求，駕駛人可以對系統請求不進行響應。

L5 級被定義為完全自動駕駛。完全自動駕駛是指系統可以完成駕駛人能夠完成的所有道路環境下的操作，不需要駕駛人介入。

目前，國內安凱、宇通、金龍、中國中車、比亞迪等車企投入上路測試無人駕駛公交車輛已初步實現L2-L3 等級之間的自動駕駛。

表1 SAE International 自動駕駛分類標準

1.2 國內無人駕駛公交發展情況

2017 年12 月2 日，由安凱客車研發制造的“阿爾法巴智能駕駛公交在深圳福田稅區投入運行，成為中國首款在城市道路運行的無人駕駛公交車。安凱無人駕駛公交車已事項自動駕駛車輛檢測、減速避讓、緊急停車、障礙物繞行、變道、自動按站停靠等功能，系統安全性、穩定性已基本符合公交試運行的要求。2017 年8 月15 曰，湖南中車時代電動汽車股份有限公司（中車電動）首款12 米純電動智能駕駛客車在湖南株洲進行路況適應性測試。在智能駕駛的過程中，車身越長，智能駕駛的難度越大，中車電動此次推出的智能駕駛車型選用了12 米長、可容納80人的純電動客車，屬于國內智能駕駛技術在此類車型上的首次應用。

2 實現無人駕駛的關鍵技術

2.1 無人駕駛的技術原理

無人駕駛汽車是利用車載傳感器來感知車輛周圍環境，并根據感知所獲得的道路、車輛位置和障礙物信息，自動規劃行車路 線并控制車輛的轉向和速度，從而使車輛能夠安全、可靠地在道路上行駛，到達預定目的地。典型無人駕駛系統結構一般由環境感知層、任務規劃層、信息處理層、行為執行層等四個部分構成：環境感知層主要通過激光雷達、毫米波雷達、超聲波雷達、高清夜視攝像頭等各種傳感設備來有效識別道路、車輛、行人等外部環境及紅綠燈等交通信號環境，為整個系統提供周圍環境的關鍵信息。任務規劃層根據系統已有的路網數據庫信息、衛星定位系統或高精度組合慣性導定位系統計算所有到達下一任務點可行路徑，再根據道路擁堵情況、最大限速等信息比較生成的可行路徑，得到到達下一個任務點的最優路徑。信息處理層將任務規劃層生成的可行路徑信息、道路擁堵信息以及感知層提供的道路信息、動態障礙物信息、靜態障礙物信息、車輛狀態信息結合起來，進行信息綜合處理并生成信息指令提供給行為執行層。

2.2 主要硬件及其特點

2.2.1 超聲波雷達：超聲波是一種振動頻率高于聲波的機械波，具有頻率高、波長短、繞射現象小，方向性好，能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波雷達的數據處理簡單快速，檢測距離較短，主要用于近距離障礙物檢測。

2.2.2 激光雷達：激光雷達是以發射激光束來探測目標位置的雷達系統，靠旋轉的反射鏡將激光發射出去并通過測量發射光和從物體表面反射光之間的時間差來測距。

3 寧波實施無人駕駛公交示范的基礎條件

3.1 地址的選擇

寧波作為住建部命名的城市智慧汽車基礎設施和機制建設試點城市之一，正依托寧波汽車產業優勢和信息化基礎，圍繞”開放環境自動駕駛示范“的試點目將通過建立起智能化基礎設施體系，搭建形成半開放和全開放的自動駕駛測試環境。

3.1.1 寧波港區。寧波港區是集V2X+5G、邊緣計算、交通數據服務平合、高精度地圖、高精度定位的區域，并成為面向智慧城市、智能交通和自動駕駛等應用領域的廣合性示范區，中國移動和華為已經在寧波港區（寧波港第三港區）實現5G 通信，港區內部的職工通勤由公交承擔，基于良好的道路和通信背景，我們有條件將港區職工公交通勤變更為無人系統。

3.1.2 鄞州南部環路：寧波地區道路條件復雜，氣候潮濕多雨，屬于被復雜的交通環境。復雜交通環境可分為靜態環境和動態環境靜態環境包含道路基本構造物及附屬設施。附屬設施包括標志、標線、信號等，動態環境包括其他機動車輛、非機動車輛和行人等地面移動體以及氣象、氣候等天時狀況，上述交通要素按不同復雜度組合成復雜交通環境。無人駕駛示范項目對道路的平整度、車流、人流要求較高，要求車流、人流相對平穩可控，道路標識易于檢測。本設想初步擬定，在寧波市鄞州區”富強路——啟明路——誠信路——金達路“所構成的約3.1 公里的環形路徑進行規劃試驗，本區域位于鄞州區南部，此路段己有正在運營的公交，路況平整良好，人流、車流相對可控，轉角每處設有紅綠燈。

3.2 車輛的選擇

寧波實施無人公交示范應用的車輛應配備激光雷達、毫米波雷達、高清攝像頭等主要感知設備，以高精度組合慣導定位系統、360 環視系統與視覺識別系統等為輔助，結合感知信息遠近互補，以確保車輛自動行駛的安全性。所選車輛的駕駛模式應具備人工操作和自動駕駛兩種模式，且能夠以安全、快速、簡單的方式實現模式轉換并有相應的提示，保證在任何情況下都能將車輛及時 轉換為人工操作模式。要求具備車輛狀態記錄、存儲及在線監控功能，并自動記錄和存儲下列各項信息在車輛事故或失效狀況發生前至少90 秒數據，包括車輛控制模式、車輛位置、車輛速度加速度等運動狀態、環境感知與響應狀態、車輛信號燈光實時狀態、車輛外部360 視頻監控情況、反映測試駕駛人和人機交互狀態的車內視頻語音監控情況、車輛接收的遠程控制指令、車輛故障情況等，并能通過既有網絡實時回傳上述信息。無人駕駛車輛的輔助駕駛系統需配備自動泊車、緊急制動與車道偏離補正系統。寧波實施無入駕駛公交示范運行，宜采用10-12 米的純電動公交車，采購前應對車輛的輔助駕駛系統的功能進行準確評估，選購符合寧波道路運輸條件的公交車輛，以適應實際道路狀況。

結束語

綜上分析，當前無人駕駛技術正處于高速發展階段，為適應時代的發展，我們將繼續探索研究無人駕駛技術在寧波的實踐。但我們也清醒的認識到，該技術仍不成熟，存在較多現實困難和技術難題、相信隨著時代的進步，通過相關技術廠家和我們的共同努力，無人駕駛技術遲早將走進我們的生活。