车联网白皮书（网联自动驾驶分册）

车 联 网 白 皮 书 （网联自动驾驶分册） 中国信息通信研究院 2020年12月 版权声明 本白皮书版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。 前 言 车联网是汽车、电子、信息通信、交通运输和交通管理等行业深度融合的新型产业形态，是5G、人工智能等新一代信息通信技术在汽车、交通等行业应用的重要体现。自动驾驶是汽车智能化、网联化发展的核心应用，也是车联网部署发展的核心服务。我国在车联网技术创新、应用实践、产业生态构建等方面已经走在了世界前列，将有利于探索实现一条具有我国特色的网联自动驾驶发展路径。 本文聚焦车联网支持实现自动驾驶应用，从“协同感知、协同决策、协同控制”等不同环节，重点研究分析网联需求、典型应用场景、体系架构和核心关键技术。在此基础上，总结提炼网联自动驾驶发展面临的挑战，包括技术融合、基础设施建设以及商业运营等方面。最终以协同发展总结全文，希望我国能抓住难得的历史发展机遇，坚持网联自动驾驶的协同发展路径，影响形成全球广泛认同。 目 录 一、网联自动驾驶的内涵............................................................................................ 1 二、网联自动驾驶的需求及典型应用........................................................................ 2 （一）单车智能自动驾驶发展现状................................................................ 2 1.单车智能自动驾驶应用尚未成熟 ............................................................. 2 2.单车智能自动驾驶仍面临诸多风险 ......................................................... 3 （二）单车智能自动驾驶的挑战和网联需求 ................................................ 4 1.环境感知的挑战和网联需求 ..................................................................... 4 2.计算决策的挑战和网联需求 ..................................................................... 5 3.控制执行的挑战和网联需求 ..................................................................... 6 （三）网联自动驾驶的典型应用 .................................................................... 7 三、网联自动驾驶的技术体系架构.......................................................................... 10 （一）网联自动驾驶的技术体系视图 .......................................................... 10 1.全局视图下的网联自动驾驶技术体系 ................................................... 10 2.智能网联汽车视角下的网联自动驾驶技术体系 ................................... 12 3.信息通信视角下的网联自动驾驶技术体系 ........................................... 13 4.交通与交管视角下的网联自动驾驶技术体系 ....................................... 14 5.网联自动驾驶技术体系的三向视图 ....................................................... 15 （二）网联自动驾驶的协同关键技术 .......................................................... 17 1.车载视觉感知关键技术 ........................................................................... 17 2.车载激光雷达感知关键技术 ................................................................... 18 3.车载毫米波雷达感知关键技术 ............................................................... 18 4.感知融合关键技术 ................................................................................... 19 5.网联无线通信（C-V2X）关键技术 ....................................................... 19 6.多接入边缘计算（MEC）关键技术 ...................................................... 20 四、网联自动驾驶的挑战.......................................................................................... 22 五、网联自动驾驶的协同发展政策现状和展望...................................................... 25 （一）美欧日等发达地区或国家持续布局自动驾驶 .................................. 25 1.美国政府、产业在网联路径选择上存在差异性考虑 ........................... 25 2.欧盟战略高度重视智能化和网联化的协同发展 ................................... 26 3.日韩布局基础设施建设，希望抢占商业化普及先机 ........................... 26 （二）我国协同发展环境加速形成 .............................................................. 27 1.协同发展政策体系不断完善 ................................................................... 27 2.应用示范，助力网联自动驾驶技术与产业成熟 ................................... 29 （三）网联自动驾驶协同发展展望 .............................................................. 31 附录：缩略语.............................................................................................................. 34 图 目 录 图1 基于智慧基础设施和边缘计算的不停车汇入................................................... 9 图2 网联自动驾驶的体系架构................................................................................. 11 图3 智能网联汽车视角下的网联自动驾驶技术体系............................................. 12 图4 信息通信视角下的网联自动驾驶技术体系..................................................... 13 图5 交通与交管视角下的网联自动驾驶技术体系................................................. 14 图6 网联自动驾驶技术体系的三向视图................................................................. 15 图7 MEC与C-V2X融合系统的多层系统架构 ...................................................... 21 表 目 录 表1 网联自动驾驶的典型应用场景........................................................................... 7 车联网白皮书（网联自动驾驶分册） 1 一、网联自动驾驶的内涵 自动驾驶是车辆作为运载工具智能化、网联化发展的核心应用，也是车联网、智慧交通产业发展的核心应用服务。在技术层面上，当前存在着单车智能自动驾驶和网联自动驾驶两种不同的实现路径。 单车智能自动驾驶主要依靠车辆自身的视觉、毫米波雷达、激光雷达等传感器进行环境感知、计算决策和控制执行。环境感知通过车载传感器完成对周围环境的探测以及定位功能。计算决策一方面将传感器数据进行分析处理，实现对目标的识别；另一方面进行行为预测和全局路径规划、局部路径规划和即时动作规划，决定车辆当前及未来的运动轨迹。控制执行主要包括车辆的运动控制以及人机交互，决定每个执行器如电机、油门、刹车等控制信号。目前单车智能自动驾驶在环境感知、计算决策和控制执行的多个环节均存在不同程度的技术瓶颈，在应用过程中也出现了各种失效的问题，因此一方面需要不断地加强单车智能的感知、决策和控制能力；另一方面也希望引入不同的技术手段来进行弥补。 网联自动驾驶是在现有单车智能自动驾驶的基础上，旨在通过车联网将“人-车-路-云”交通 参与要素有机地联系在一起，拓展和助力单车智能自动驾驶在环境感知、计算决策和控制执行等方面的能力升级，加速自动驾驶应用成熟。在环境感知环节进行协同，支持车辆获得比单车智能感知更多的信息，例如非视距感知或解决容易受恶劣环境影响等问题；在计算决策环节进行协同，增加车与车、车与路之间 车联网白皮书（网联自动驾驶分册） 2 的系统性决策，例如解决车辆优先级管理、交通路口优化控制等情况；在控制执行环节进行协同，对车辆驾驶行为进行干预，例如远程遥控车辆脱困等。与此同时，网联自动驾驶的发展还将带动“人-车-路-云”协同车联网新型基础设施体系的建设与完善，助力5G、人工智能等信息通信技术在垂直行业的应用推广，促进实现汽车和交通服务的新模式新业态发展。 二、网联自动驾驶的需求及典型应用 （一）单车智能自动驾驶发展现状 1.单车智能自动驾驶应用尚未成熟 按照美国汽车工程师学会（SAE）划分的L0-L5的自动驾驶等级来看，目前单车智能自动驾驶正处于L2-L3等级的落地发展阶段，市场渗透率和应用规模仍然较小，先进辅助驾驶系统功能（Advanced Driver Assistance Systems，ADAS）仍然是主力。高工