基于新一代信息技术的新能源智能网联交通城市应用方案.pdf

2 0 2 4年3期1 9 1 2 0 2 4年第4 6卷第3期基于新一代信息技术的新能源智能网联交通城市应用方案崔新龙 李 斌作者简介:崔新龙(1 9 9 1-),本科,中级工程师,研究方向为信息通信、网络安全、云计算和大数据技术;李斌(1 9 9 3-),本科,中级工程师,研究方向为大数据、信息通信。(内蒙古自治区邮电规划设计院有限公司 呼和浩特0 1 0 0 7 0)摘 要 随着智能驾驶技术的发展,新一代信息与通信技术逐步与汽车技术实现了融合,针对国家有关部门推动新能源智能网联汽车的准入和通行试点的相关建议,文中基于云计算、人工智能、大数据、传感技术、物联网、新型通信与电子电气架构技术,分析了城市交通安全、能源消耗、环境污染和人们的出行体验等问题,提出了基于新一代信息技术的新能源智能网联交通城市应用方案,设计了一套集云、管、端于一体的智能网联系统,实现了交通、汽车、能源、信息通信四大产业的历史性融合。关键词:无人驾驶;5 G;智能网联;智能化;大数据;云计算中图分类号 T P 3 9 9A p p l i c a t i o nS c h e m eo fN e wE n e r g yI n t e l l i g e n tC o n n e c t e dT r a n s p o r t a t i o n i nC i t i e sB a s e do nN e wG e n e r a t i o nI n f o r m a t i o nT e c h n o l o g yC U IX i n l o n ga n dL IB i n(I n n e rM o n g o l i aA u t o n o m o u sR e g i o nP o s t a l a n dT e l e c o mm u n i c a t i o n sP l a n n i n ga n dD e s i g nI n s t i t u t eC o.,L t d.,H o h h o t 0 1 0 0 7 0,C h i n a)A b s t r a c t W i t ht h ed e v e l o p m e n to f i n t e l l i g e n td r i v i n gt e c h n o l o g y,t h en e wg e n e r a t i o no f i n f o r m a t i o na n dc o mm u n i c a t i o nt e c h n o l o g yh a sg r a d u a l l y i n t e g r a t e dw i t ha u t o m o b i l e t e c h n o l o g y i m p l e m e n t a t i o n.I n r e s p o n s e t o t h e r e l e v a n t s u g g e s t i o n s o ft h er e l e v a n t s t a t ed e p a r t m e n t s t op r o m o t e t h ea c c e s s a n dp a s s a g eo f n e we n e r g y i n t e l l i g e n tn e t w o r k e dv e h i c l e s,t h i sp a p e rb a s e do nc l o u dc o m p u t i n g,a r t i f i c i a l i n t e l l i g e n c e,b i gd a t a,s e n s i n gt e c h n o l o g y,I n t e r n e to fT h i n g s,n e wc o mm u n i c a t i o na n de l e c t r o n i ca n de l e c t r i c a la r c h i t e c t u r et e c h n o l o g y,a n a l y z e su r b a nt r a f f i cs a f e t y,e n e r g yc o n s u m p t i o n,e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o na n dp e o p l e s t r a v e l e x p e r i e n c ea n do t h e r i s s u e s,p r o p o s e san e we n e r g y i n t e l l i g e n tn e t w o r k e dt r a n s p o r t a t i o nc i t ya p p l i c a t i o ns c h e m eb a s e do nn e wg e n e r a t i o n i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g y,a n dd e s i g n sas e to f c l o u d,m a n a g e m e n t a n de n d-t o-e n d i n t e l l i g e n tn e t w o r ks y s t e m,r e a l i z i n gt h eh i s t o r i c i n t e g r a t i o no f t h ef o u rm a j o r i n d u s t r i e so f t r a n s p o r t a t i o n,a u t o m o-b i l e,e n e r g ya n d i n f o r m a t i o na n dc o mm u n i c a t i o n.K e y w o r d s D r i v e r l e s s,5 G,I n t e l l i g e n t i n t e r n e t c o n n e c t i o n,I n t e l l i g e n t,B i gd a t a,C l o u dc o m p u t i n g0 引言为积极推进新能源智能网联汽车产业的高质量发展,需要保证车路协同基础设施建设,建立多级层次架构的云控基础平台,构建汽车、能源、智慧城市等融合互动的产业生态。通过云计算、人工智能、大数据、传感技术、物联网、5 G等前沿技术的应用,与汽车的车机系统深度融合,结合城市路况信息、车辆实时运行数据、G P S位置信息,可以推动车辆高精度导航、辅助定位、无人驾驶、智能路线决策、行驶方案优化等应用。相关单位需要引领汽车产业演变,改变能源消耗方式,转变交通出行模式,革新社会运行方式,不断深入研究自动驾驶出租车、自动驾驶公交车、无人配送车、无人清扫车、无人零售车等的应用,对道路交通法规、管理方式方 法、社 会 治 理 等 提 出 挑 战,持 续 助 力 产 业 健 康发展。1 研究内容及存在问题某市选取环形区域6 k m线路,建立了城市区域边缘计算、新一代V 2 X交互式信号灯等路侧协同设施及道路感知系统,推动车辆追踪定位、人车流管理、交通安全预警、路况实时引导等应用程序的落地。这建设了具备协同全息感知和边缘计算能力、实现信息交互和协同感知的智能网联交通城市示范区。目前,我国在智能网联交通领域的试点项目大多通过大数据平台与技术能力,汇聚车辆、交通、道路、地图、气象等数据,打通了信息壁垒,实现了信息实时汇聚,具备一定1 9 2 2 0 2 4年3期程度的数据应用分析能力。但其中也存在一些问题,阻碍了智能网联交通的建设。例如,交通要素繁多、外部环境干扰复杂、边际场景多等,需要不同关键技术的支持,进行低延时数据的实时处理分析;现有智能网联车辆的系统及组成要素、行业标准并不统一,且缺乏车端、路端、云端各产品的数据互通标准及协同标准;整个系统的安全性对于智能网联车辆的正常运行十分重要,必须从全方位、多层次加以考虑,保证系统的安全性与可靠性。2 设计内容应结合智能化及网联特点发展,实现车路云一体化的新能源智能网联交通系统。主要设计内容如下。(1)场景规划。以城市地区地形地貌、人口分布、产业分布、交通需求、道路特点为导向,规划车路云一体化不同场景下的应用配置。(2)道路智慧化改造。自动驾驶的实现需要自动驾驶汽车有效识别交通信号灯等交通基础设施信号,同时需要高精度摄像机或雷达的参与。通过开展路侧设施的数字化和智能化改造,实现路侧设备对车端的主动信息交互。(3)智能网联车辆部署。智能网联车辆以5 G、大数据、A I、车路协同等技术为基础,结合云控基础平台,对车和车之间、车和路之间等进行通信与识别,可实现红绿灯信号下发、超视距防碰撞等功能,以提高道路交通安全水平,保障交通畅通,减少交通事故,改善交通拥堵状况。(4)通信网络设施建设。根据规划接入的道路范围、道路改造情况、车辆改造情况、车路协同场景建设情况等,合理规划通信网络基础设施建设模式。(5)云控平台建设。结合路侧设备、车端设备的建设和运营情况,并根据用户需求,合理配置云端资源,合理建设云控平台功能。3 总体建设方案3.1 设计模式加强顶层设计和规划,推动标准规范的建设和产业协同,加强数据标准化和共享机制的建设,推动平台互通和数据共享。车路云一体化系统需具备“分层解耦”“跨域共用”的技术特征1,在系统建设过程中,需要摒弃目前信息化平台建设中的传统烟囱式模式,形成由1个云控平台支撑N个云控应用的协同型建设模式,如图1所示。构建统一的基础层平台,统一顶层规划和技术标准,实现信息可跨域融合,并应用软件与基础平台解耦,实现数据共享、赋能与全面应用。图1 从烟囱型设计模式转变为协同型设计模式3.2 系统架构应用新一代信息与通信技术,可以实现人、车、路、云的物理空间和信息空间的融合。基于协同感知、决策与控制2,确保智能网联汽车交通系统的安全性、节能性、舒适性和高效性,并构建新一代的信息物理系统。该系统由车辆、其他交通参与者、路侧基础设施、云控平台、相关支撑平台和通信网组成。3.3 路侧感知系统设计路侧感知指利用摄像机、毫米波雷达、激光雷达等传感器,并结合路侧边缘计算,实现对该路段运行中新能源智能网联车辆的运行状态、方位、路况等的瞬时智能感知3。经由路侧边缘计算单元处理后,可将信息传达给云控平台及智能网联车辆,实时调整运行情况。3.4 云控基础平台分层结构设计云控基础平台具备高度的资源整合、灵活的架构设计和开放的服务共享能力,能对不同服务对象提供共性基础服务。云控基础平台具备三级分层结构,包括边缘云、区域云和中心云,形成了物理分散、逻辑协同的云计算中心。3.5 智慧站台建设设计在环形区域线路6 k m范围内,设计6个智慧站点,整个线路形成一个微循环。智慧站台建设包括智能交互终端、L E D报站屏、5 G终端管理云盒等设备。智慧站台将显示该站点各车的在线分布情况、距该站点最近的车的距离、预计到达时间等信息。3.6 网络建设设计网络架构采用5 G网络、互联网、专线等多种类型网络移动信息2 0 2 4年3期1 9 3 融合架构设计理念。其中,包括1条5 G链路、2条互联网链路和4条专线链路。5 G链路用于车端与云控平台间的数据交互。车端总线数据上传、车载视频上传、事件视频、云端平台指令数据下发等,均通过该网络链路进行数据交互。链路的带宽为1 0 0M b/s,网络延时小于3 0 m s。在两条互联网链路中,一条用于云控平台与互联网上的时钟服务、域名解析等;另一条用于远程维护管理云控平台。4条专线网络链路包括以下几种。(1)1条4 0M b/s大屏专线,可在大屏上展示云控平台的相关应用,延时较低(小于1 0 0 m s)。(2)两条10 0 0M b/s路侧网络专线,用于路侧端与云控平台之间的数据交互,包括摄像头、雷达等。其需满足链路冗余、网络低延时(小于3 0 m s)。(3)1条2M b/s专线,用于云控平台与交管信号灯平台的数据交互,既保证信号灯的数据传输安全,又降低了网络延时(小于1 0 0 m s)。3.7 数据架构对于车路云一体化系统中的数据架构,路侧数据、车辆动态数据、支撑数据等,是组成云控基础平台的基础数据,按照统一标准构建基础数据库。原始数据经过数据清洗、抽取 和 转 换,然 后 存 储 到O p e r a t i o n a lD a t aS t o r e(O D S)层4。对抽取到的数据进行轻度聚合并计算相应的统计指标,最后对数据按照主题业务进行O L A P分析、数据的深度加工,以标准化的接口、基础服务等,为行业提供低延时、高可靠、高保障的数据信息服务。3.8 应用架构应用层主要业务涉及交通监管、接驳车载客、清扫车清扫及信息展示。(1)交通监管应用。基于云控基础平台的车辆姿态、路侧感知、高精地图等基础数据,面向自动驾驶车辆运营过程安全监管、安全风险评估等需求,构建自动驾驶运营监管系统,实现对自动驾驶车辆和智能路侧设备的运行状态监管及动态评估5。其中,包括自动驾驶测试实时监管、自动驾驶测试过程管理、自动驾驶数字变生测试监管,并从实时、过程管理、高精可视化等方面对测试过程进行全方位监管。(2)接驳车载客应用。在项目应用中,自动驾驶接驳巴士主要面向居民、游客等对象,是为满足沿途景点间的公共交通而建立的公交系统。自动驾驶接驳巴士在新能源微循环小巴的基础上加装了感知系统、定位系统、计算系统、规划决策系统、控制系统、车联网系统等,因此能自主切换自动驾驶和人工接管驾驶,支持智能避障、跟随行驶、车路协同、地点返航、故障上报、远程监控等功能。(3)清扫车清扫应用。自动驾驶清扫车集成了线控底盘、线控清扫、自动驾驶、自动贴边清扫、自动循迹清扫、绕行避障、停车避障、人工介入判断、故障诊断、手机A P P、OT A远程升级、环卫作业路径管理、一键启动、智能语音、人机交互界面、遥控作业、喷雾抑尘、落叶吸拾等多项功能。人机协作的作业方式既能满足绝大部分的清扫使用场景,又能降低驾驶员的工作强度,向车辆提供网联化的协同感知增强类功能、协同决策辅助类功能、动态路径规划类功能及接驳调度优化类功能。(4)信息展示应用。信息展示应用可以展示智能网联汽车示范区项目的运营情况,通过接入路侧设备、车辆、交通状态等多类数据,对汇聚于平台的动态数据进行综合处理后,实现对路侧设备、车辆、交通状况等宏观或微观情况的展示,包括路侧全要素数字孪生、网联车辆孪生、测试运营监管、应用生态建设等。4 结语本文提出的应用方案通过新一代信息技术与新能源智能网联汽车的融合应用,提高了道路交通安全水平,改善了交通拥堵状况,全面提升了城市的基础设施智慧化水平和城市治理现代化水平,增强了人们出行的便利度,提高了城市生活服务水平,助推城市发展提质增效。参考文献1尹颖.智能网联车路云一体化的思考J.智能网联汽车,2 0 2 1(1):5 4-5 6.2康海龙,曾麒麟,马天琦,等.开放式基础飞行系统架构设计J.电子设计工程,2 0 1 9(5):1 5 6-1 5 9,1 6 4.3罗巍,刘功总.基于大数据的数据仓库研究现状J.中国新技术新产品,2 0 2 0(1 7):3 8-3 9.4黄晓 延,王 妍,李乐.基 于智 能网 联 的汽 车辅 助驾 驶 系 统J.集成电路应用,2 0 2 0(9):3 7.5赵文博.软件不能成为智能网联汽车“软肋”J.智能网联汽车,2 0 2 2(1):2 2-2 3.移动信息