我眼中的智慧交通

導語

2019年9月19日，國家印發了《交通強國建設綱要》，《綱要》提出，到本世紀中葉，全面建成人民滿意，保障有力，世界前列的交通強國。

我眼中的智慧交通是什么樣的呢？我想通過下面兩個故事來描述我的愿景，然后圍繞這兩個愿景，談談我對智慧交通的思考。

故事一：

你要出門和女朋友約會了，如果你去遲了，女朋友會生氣，因此你需要高效的出行，輸入目的地，平臺會提醒你，如果現在打車過去，你會遲到，平臺會建議你先打車到地鐵站，坐一段地鐵，出站后再打網約車。好，你確認這個方案后，一輛網約車就來接你了，把你送到了地鐵站。進地鐵站，也不用買票，手機應用會提醒你哪一節車廂人少有座，快到站還會提醒你準備下車。等你走出地鐵站，網約車剛好開到你所在的那個出站口，中間交通無縫切換，直接把你送去目的地。你結束行程，雖然切換了三種交通工具，但是在一個平臺，直接統一支付，出行效率一下子就提上來了。

故事二：

某個周五下班，你要開車去和朋友約飯，由于路途比較遠，開車的話，時間剛剛好，但是過去找停車位需要花費很多的時間，我通過手機應用定位要去的商場，然后，平臺會規劃出最佳的行駛路徑，一路綠波通行，到商場門口之后，我就直接下車去商場和朋友赴約，同時，手機開啟自動泊車功能，車輛會自動定位附近有車位的停車場，自行的開到地庫，并停下來，等快吃完了，手機應用開啟自動召車，車會自動從地庫出來，然后完成支付，開到商場門口，走出商場的我就直接上車，直接開車回家。整個過程中，省去了停車和找車位的痛苦，完成了一次高效的赴約。

交通是經濟發展的命脈，也是人類賴以生存的重要條件，交通加快了經濟發展，促進了社會的進步。智慧交通有主要的四大參與方: 人、車、路、環境，未來的城市智能交通，不僅要有“聰明的車”，還要有“智慧的路”。車路協同具有獨特的中國優勢，是未來智能交通最核心的技術方案。

車路協同的發展

車路協同是實現智慧交通的必然技術途徑。車路協同通過“端”、“管”、“云”三層架構實現環境感知、數據融合計算、決策控制，從而提供安全、高效、便捷的交通服務。5G 賦能智慧交通，將車、路、人、云連接起來，形成一張可隨時通信、實時監控、及時決策的智能網絡。

通常，我們把V2X（Vehicle To Everything）稱之為車路協同，V2X包含四個部分：V2V（車對車）、V2I（車隊基礎設施）、V2N（車對網絡）、V2P（車對行人），說到車聯網，目前有兩套 V2X 直接通信的關鍵規范——C-V2X（蜂窩車聯網）和基于 802.11p 的專用短程通信（DSRC），它們都在 5.9 GHz ITS 頻譜上運行，并且都能在沒有蜂窩網絡、移動信號覆蓋或網絡運營商的地方正常運作。

1992年，ASTM最早提出了DSRC（專用短距離通信技術）這個是單向或者雙向、短距離至中距離的無線通信信道，是V2X的初步發展形態。由于DSRC只能在特定小范圍內對高速運動中的目標進行識別和雙向通信，因此，主要應用在不停車收費、出入控制、車隊管理、車輛識別、信息服務等領域。另外，DSRC是針對低移動場景的Wi-Fi技術，容易發生網絡擁堵和缺乏性能保障，大規模應用性能不穩定。比如在高速場景、高密度場景下有可靠性較差，時延抖動較大的缺點，安全性要打問號。于是，在蜂窩移動通信技術發展成熟后，V2X又進一步發展為C-V2X。

2015年，3GPP正式啟動基于C-V2X的技術需求以及標準化研究。經過兩年的研究，2017年4月，中國在ISO/TC204第49次全會上提出的C-V2X標準立項申請獲得通過，C-V2X成為ISO ITS系統的候選技術。相較于DSRC，C-V2X借助已存在的LTE網絡設施來實現V2V、V2N、V2I的信息交互。因此，C-V2X 直接通信在高密度環境、傳輸范圍、可靠性和性能方面等擁有顯著優勢，人們也越來越重視C-V2X的發展。

不久之后，美國聯邦通信委員會正式投票決定，放棄DSRC并轉向C-V2X，意味著由我國主推的C-V2X成為全球車聯網唯一的國際標準。

智慧交通的重要單元

與智慧交通息息相關的重要單元，我們通常看到的就是信號燈、汽車、高精度地圖、邊緣設備以及路側設備，讓這些異構設備的消息進行互通以及匯聚分析成了智慧感知中的重要環節。

我們都知道交通信號燈一般由紅、綠、黃組成。依據其形式、用途不同分為機動車信號燈、非機動車信號燈、人行橫道信號燈、車道信號燈、方向指示信號燈、閃光警告信號燈、道路與鐵路交叉道口信號燈等。信號燈的出現一開始就是為了緩解交通擁堵和放置馬車軋人的情況發生的，英國鐵路信號燈工程師J. P. Knight從女性紅、綠兩色的著裝上受到啟發，提出了設計帶有紅、綠兩種顏色交通信號燈的想法，并把想法變成了現實。我國的第一個交通信號燈出現在上海的英租界，當時在南京路的兩個重要的十字路口最先安裝了信號燈，并由交警手動的控制。交通信號燈作為智慧交通的重要單元，如何讓信號燈變的更加智能，如何讓路口的通行變的更加高效，它背后的智能信控系統的實時決策變的至關重要，影響智能信控系統決策的主要有兩個因素，第一，我們都知道，智能信控系統的決策需要數據，如果數據不準確，數據源不全面，就有可能造成擁堵；第二，在進行決策的時候，只考慮到了單個路口，沒有把整個路段，整條街道，或者整個區域作為全盤考慮。如果我們能夠真正把這兩個因素考慮到，那么通行效率會更加的高效。

現在越來越多的人出行都使用地圖，地圖不僅能夠幫我們導航定位，還能規劃出行方案以及推薦附近美食、停車位、打車等信息。對于個人而言，我們對于地圖的訴求主要有三方面：導航精準、定位精準和路線規劃合理并且時間短。我們日常使用的地圖，已經在準確性和實效性滿足我們出行的要求，但是對于自動駕駛車輛，對準確性和實效性要求很高，否則就就很容易出事故。因此需要把路上的交通基礎信息比如：信號燈、防護欄、路燈、馬路牙子、車道線、文字、箭頭、充電樁、道路指示牌等都要錄入到地圖中，而這樣的地圖被稱之為“高精度地圖”，高精度地圖的出現，讓我們的路徑規劃變的更加的高效，以往的導航只知道在這條路上行駛，而高精度地圖的出現可以完成車道級的導航，避免行駛在擁堵的車道上影響通行的效率。地圖不僅要為人類的司機服務，也要為自動駕駛汽車服務，所以地圖對客觀世界道路信息的映射必須越來越細、越來越及時。未來，地圖還在最優路徑規劃、交通事故的處理上發揮巨大的作用。幫助優化交通的整體效率，真正為用戶的出行節省時間。

由于當前自動駕駛法規、安全問題以及相關制度的問題，還不能大規模的普及，而很多低速的場景卻炙手可熱，比如：物流行業、自動泊車。一開始的故事二中的泊車場景，就很好的展望了未來的停車場景，最近一次，我在友商車輛的試駕過程中，這種場景已經能夠很好的在停車場內部實現了，并且車輛自身可以學習好幾個停車場的路線，也就是說可以把自己常用的地方都存儲在車輛中，以后到達之后，人可以直接下車不用開進地庫，并且車輛的自學習能力也非常的強，學習一次路線，只要你按著停車路線開一次，整個學習過程就完了，之后每次到固定的位置下車，然后車輛就自行的行駛到停車位上。可見學習成本是非常低的。和車輛密切相關的部件就是車載T-BOX，它是車車通信、車路通信以及車云通信的重要部件，同時它也和車載HMI有著密切的關系，通過把周邊車輛的信息、周邊的路側信息以及云平臺下發的信息下發給T-BOX，之后將事件通過OBU傳輸給車載HMI，如何將這些多源有用的信息展示給客戶是非常重要的，是提高交通通行和運行效率中很重要的一環。為了能夠讓車輛之間進行互通，因此需要打通這些異構設備以及各個廠商之間的消息，這就要標準的推行。各個廠商也可以通過標準來卡位，占據更多的話語權。

我們都知道路側有攝像頭、各種型號的雷達以及傳感器，如何將這些異構設備的信息進行匯聚和融合呢？這就需要用到邊緣設備，邊緣設備將這些異構設備的識別信息進行融合，然后輸出結果，之后將結果推送給路側設備RSU，RSU通過PC5的方式廣播給周邊的車輛，同時，RSU通過UU的方式將識別的結果上報到云平臺，這樣平臺可以對路側的數據進行分析和決策，并把決策的結果推送到整個路段、整條街道或者整個區域的路側RSU，這對于提升全局的交通通行效率提供了很大的幫助。

智慧交通中車路協同的發展趨勢

從《C-V2X產業化路徑和時間表》白皮書，可以發現，車路協同的產業化需要經歷三個階段：

第一階段：2019年-2021年為C-V2X產業化部署導入期，在這一階段，C-V2X通信設備、安全保障、數據平臺、測試認證方面可基本滿足，C-V2X產業化初期部署需求，同時，在國家和聯網示范區，先導區及部分特定園區部署路側設施，形成示范應用，車企逐步在新車前裝C-V2X設備，鼓勵后裝C-V2X設備，車、路部署相輔相成，形成良性循環，C-V2X生態環境逐步建立，探索商業化運營模式。

第二階段：2022-2025年為C-V2X產業化部署發展期，根據前期示范區、先導區建設經驗，形成可推廣的商業化運營模式，在未來典型城市和道路進行推廣部署，并開展應用。

第三階段：2025年以后為C-V2X產業高速發展期，逐步實現C-V2X全國覆蓋，建成全國范圍內的多級數據平臺，跨行業數據實現互聯互通，提供多元化出行服務。

未來的智能交通市場，無論是基于交通信號燈的控制、路側RSU設備和車載T-BOX設備的傳統智能交通市場，還是基于車路協同的核心平臺-云控平臺為代表的軟件市場，都存在大量的需求和市場機會。

車路協同和自動駕駛并不是完完全全獨立的兩個分支，車路協同提供上帝視角、高清地圖、云端自動駕駛仿真環境等服務，可輔助自動駕駛更加安全，交通更加高效、自動駕駛更加經濟的快速商業落地。未來車路協同的自動駕駛足夠安全，想做地鐵一樣有安全感，車空間內乘車人不開車，私密的車內空間將會有更多的車內消費（元宇宙、游戲、學習、遠程會議、社交等等豐富的車內生活）；車路協同是整體解決城市交通擁堵、交通通勤效率、交通安全的終極方案，是未來智慧城&智慧車的社會剛需。

基于數字孿生的車路協同仿真平臺，實現了人-車-路-網的全息仿真映射，同時在安全、環保、效率等維度設計評估優化方法，實現車路協同平臺感知、決策、控制的閉環仿真測試，為加速自動駕駛算法的落地起到了積極的作用。

智能交通的終極場景一定是“一站式出行”，我們平常出行都是人找車，人找出行路徑，而終極場景所有的交通基礎設施都是為人提供服務，只要在APP上輸入了對應的目的地，之后系統就會給出詳細的出行方式，什么時間到什么位置，就會有車來接你，之后下車要轉車的時候，系統會推送從那個出口下車，下車之后另外一種公共交通會剛好到那個位置，然后將你送到目的地，整個過程中，不用去支付，到目的地之后，支付會全部一起結算，整個的出行過程中都是動態的，系統會幫助我們規劃出最佳的出行方式和路徑，提高我們的出行效率。因此MaaS（Mobility as a Service，出行即服務）應運而生，它的主要目的就是把各個交通設施進行整合，進而滿足一站式出行的需求，當然憧憬是很美好的，但是打通交通設施之間還需要下很大的功夫，相信在不久的未來，出行將變的更加安全高效。

智慧交通中車路協同存在的一些問題，如何應對？

1、大規模的驗證尚未完成

完成了實驗室內和小規模實驗場環境的功能、性能、互操作和協議一致性驗證。但是可規模化程度較低，密集環境下的系統確定性、互干擾水平、異構設備的通行、安全性等尚未完成廣泛驗證，缺乏對交通和通行效率的綜合評定。

2、缺乏營運管理主體

各示范區依托不同主體自建平臺。基礎設施、平臺等相關運營主體尚不明確；商業模式不明晰；安全監管主體、手段尚未建立；產業鏈太長，牽扯企業太多，缺乏強有力的主導方。

3、產品規模化的部署

產品的規模化應用，產品的成本仍舊很高，產品的安全認證體系需要進一步的推動落地。

4、行業缺乏統一標準

行業發展水平參差不齊，缺乏嚴格的行業標準；加強跨行業協同，加快汽車、交通行業的應用標準制定，以及對基礎通信標準的引用。

就現階段而言，基礎設施的改造基本上由政府主導；如果民間靈活的介入基礎設施改造，可能會加速技術的發展和推廣，企業如果持續找不到盈利模式，則很難為繼。

另一方面，車路協同涉及的管理單位太多，各方都投入了大量的精力用來處理各個部門的關系，開發統一的標準，這就進一步減緩了車路協同規模化的進程。

從全世界的范圍來看，不論是單車智能，還是車路協同，都離不開彼此的協同發展。未來若想長期發展，還需要產業與政府之間的深度合作，才能迅速推動車路協同的發展。

對于上面的問題，有什么應對方案呢？

首先，需要建立統一的系統架構，隨著云計算、大數據、傳感網絡等技術的發展，高精度定位、高精度地圖以及相關感知設備都有了可靠的技術保證，因此跨設備的異構設備通信和信息融合需要建立統一的系統架構。

其次，需要建立統一的行業標準，我們都知道，通信行業的快速發展，依賴于高度統一的標準，車路協同技術誕生之初就是一個開放的體系架構，只有構建統一的標準體系，才能實現車路協同感知、計算、通信、服務、應用各個層級之間以及同一層級不同模塊之間的信息互聯互通。

另外，需要一批持續性的政策支持，車路協同涉及到車載終端、汽車輔助駕駛系統、智能路側系統、車聯網通信系統、邊緣計算、云控平臺等多個子系統的開發和商業化部署，任何政策的調整都可能會對企業前期大量的研發投入帶來風險。友好的政策支持，將會促進車路協同的規模化應用。

最后，需要建立一個車路協同示范特區，目前車路協同的相關測試大都是基于封閉試驗場或者指定的開放道路進行開展。示范區內可以提前布局一些關鍵技術研究和試點示范。進行各個產品的迭代升級、驗證和優化，從而形成體系化的車路應用標準，最終推向全國的規模化應用。

智慧交通還是一個等待探索的前沿領域，以上都是我個人從業經驗的一些分析和觀點，未來我將繼續探索車路協同的相關領域，關注智能交通的進展，相信會有更多的技術涌現來加持智能交通，讓出行變得更加安全、高效和低碳。

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