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车路云一体化试点在即！我们距离真正的自动驾驶还有多远？

6月4日，工业和信息化部等四部门公布了一份名单，由汽车生产企业和使用主体组成的9个联合体，正式进入到智能网联汽车的准入和上路通行试点当中，其中包括比亚迪、一汽、长安、广汽、蔚来等车企。这意味着什么？自动驾驶汽车离消费者究竟还有多远？

自动驾驶等级（L0-L5）

要了解自动驾驶，首先要分清自动驾驶等级。按照对驾驶员解放程度的不同，国际汽车工程师协会将自动驾驶分为6级。L0级没有任何驾驶辅助功能，需要驾驶员全权操控汽车。L1级通过方向盘上的按键对车速进行调整和控制，即我们所熟知的定速巡航。L2级依托毫米波雷达摄像头等硬件，对前方路况实时监测，从而达到在一定条件下完成主动加速、主动刹车、自动保持车距以及障碍物识别等控制功能。L3级自动驾驶，则是在良好的路况环境下，大多数操作由汽车为主导，驾驶员只需要在必要的时候对汽车进行干涉。L4级别自动驾驶技术可以在大多数良好的路况环境下让汽车完全自主操作。L5级别的自动驾驶将针对所有路况进行适应性优化，不再需要人类进行任何驾驶相关的操作。

图1 SAE International J3016 ™“驾驶自动化等级” 标准可视化图表

目前市面上销售的车辆顶多搭载的是驾驶辅助功能车辆，对于具有L3和L4这些功能的车辆，正在进行准入试点。近年，中国的一些城市如武汉、上海、苏州、深圳、北京都已开启了Robotaxi无人驾驶出租车的试点工作，并已对市民开放。尽管这些无安全员自动驾驶出租车目前仅能在划定的区域运营，但这都意味着政府及市场对自动驾驶行业的发展有了新的认可。

图2 自动驾驶汽车穿过武汉鹦鹉洲长江大桥

自动驾驶面临的难题

辅助驾驶技术的大规模商业化及无人出租车的不断试点是否意味着我们已经距离自动驾驶不远了呢？对此，中国工程院院士、中国自动化学会理事长郑南宁郑南宁认为，“虽然目前自动驾驶在L2.5或接近L3级已经得到规模应用。但是要实现完全自动驾驶，我们还有一段很艰难的路程。”要向L5级的自动驾驶发展，郑南宁提出五大自动驾驶必须破解的难题。

首先是周密的周边环境感知，无论何种天气、路况下，自动驾驶系统都要能检测出道路特征，完成对周围环境的周密感知。其次就是要让自动驾驶汽车准确地判断它周边物体或周边车辆的预行为。预行为即指没有产生这个行为之前，下一个时刻周边车辆或移动物体的可能变化。

图3 蓝色为自动驾驶汽车，黄色为人类驾驶车，蓝色1号车需预测黄色车辆的可能路径

再次是意外遭遇的应对。人类驾驶员可以根据身体语言和其他语境的线索来理解交通场景，但自动驾驶还不能很好解释和处理各种“异常”情况。因为我们没有办法对出现的意外遭遇，事先去编码写入自动驾驶的算法之中。

从次是建立一种人与自动驾驶汽车自然交互的环境。乘客到自动驾驶汽车里，他要能够用自己的语言和自动驾驶汽车进行交互。这种自然的交流不仅仅能够提供给乘客一种舒适的体验，它实际上也是一种安全的认证。自动驾驶汽车理解你去哪里，他用语言在回答，那么乘客就放心了。”

最后是网络安全的问题。郑南宁表示，自动驾驶车要通过云端更新地图以获取相关的数据，这会使其面临更大风险。“我们可以想象以后会出现这样一种恶意的行为，比如说黑客侵入的自动驾驶汽车中，它可以禁用自动驾驶汽车，也有可能在行驶过程中制造交通事故。

图4 黑客侵入的自动驾驶汽车

因此，人类距离完全自动驾驶还有很长的一段路要走，可能几十年内都无法市场普及。很多关于研发自动驾驶的专家和机构对载人汽车的L5级别自动驾驶都抱有谨慎态度，认为L4级别可能是目前能看到和规划的目标。

于是，对于自动驾驶发展路径的抉择，美国、中国、日本、德国等国家从各自国情出发，基于相关产业的发展情况与核心能力，整合各自的战略优势，将选择适合自身的发展道路。对于美国而言，人工智能领域全球领先，人才储备充足，基础科研实力强，美国的人工智能企业数量位居全球首位，遍布基础层、技术层和应用层，在自动驾驶领域的人工智能算法方面有较为深厚的技术积淀，保持一定的优势。对于中国而言， 4G和5G基站数量多，覆盖广，同时中国政府大力推行5G网络、物联网等新型基础设施建设，在道路的改造方面坚决推行 5G LTE-V2X技术标准，支持LTE-V2X向5G-V2X 平滑演进。这样一来，就衍生出了自动驾驶的两大方向：单车智能和车路协同。

车路云协同自动驾驶系统

车路云协同自动驾驶是交通、汽车、信息与通信产业的协同发展的成果，交通、汽车、信息与通信三大产业交叉融合、互为前提、相互促进、相互支撑，形成以“聪明的车+ 智慧的路+融合的云”为基础架构。

图5 车路云协同自动驾驶系统框架图

车路云协同自动驾驶系统通过先进的车、路感知设备以及I2X和V2X的信息交互对道路交通环境进行实时高精度感知，按照约定的通信协议和数据交互标准（网络互联化），并涵盖不同程度的车辆自动化驾驶等级（车辆自动化），以及考虑车辆与道路、云控平台供需间不同程度的分配协同优化（系统集成化），从车辆自动化、网络互联化和系统集成化三个维度构建车路云协同自动驾驶系统，进而高效协同地执行车辆和道路的感知、预测、决策和控制功能，最终形成一个能够整合、协调、控制、管理和优化所有车辆、信息服务、设施设备、智能化交通管理的以车路云协同自动驾驶为核心的新一代智能交通系统。如图5所示，广义上，车路云协同自动驾驶系统涵盖和整合了智能网联汽车、智慧公路、云控平台、车联网通信系统和智能支撑系统等。

车路云协同自动驾驶是一个由低至高的发展历程。车路云协同自动驾驶系统包括协同感知、协同决策、协同控制，如图6，按不同等级逐个实现突破，最终实现一体化。该系统主要包括以下几个车路云协同发展等级：等级I，以协同感知为主，车路云协同感知，车车、车路、车云、路云等进行信息交互和共享，实现车辆与道路、云控平台的信息交互和共享；等级II，以协同决策为主，在等级I基础上，又可协同完成数据融合、状态预测和行为决策；等级III，以协同控制为主，在等级I和II基础上，协同完成感知、预测、决策和协同控制功能，车辆和道路实现全面协同，支持全天候、全路网、全光照的自动驾驶。且感知、决策、控制能力随等级的提升而逐步上升。

图6 车路云协同发展路线

此前，北京、内蒙古、深圳、福州等地密集释放了车路云一体化布局的最新进展，长春、杭州等地也已积极申报相关试点。据了解，车路云一体化试点也即将开始，首批试点城市名单有望于6月底公布。

图7 原本的城市道路

图8 完全适应自动驾驶车辆的城市道路

随着技术不断取得突破，自动驾驶仿真测试能力已经成为助力自动驾驶从测试验证转向多场景示范应用阶段的刚需，驾驶模拟技术在再现多样的车路协同应用系统，实现车路协同应用系统综合评测方面已得到广泛应用。

SIMLAB驾驶模拟器系列，是目前行业领先的驾驶模拟系统。SIMLAB汽车驾驶模拟系统是赢富仪器、科驰智能与德国ERGONEERS公司合作研发并制造的研究级汽车驾驶模拟系统，并搭配WIVW公司开发的SILAB驾驶模拟仿真软件，提供三自由度、六自由度以及带轨道的大型运动平台，也可以根据需求定制运动平台。

三自由度运动平台

三自由度运动平台，可以进行俯仰(pitch)、翻滚(roll)、垂荡(heave)三个维度的运动模拟。运动平台系统由4个垂直运动的运动电缸和控制器组成，通过上位机软件进行运动控制。三自由度运动平台通过与SILAB驾驶模拟仿真软件实时通讯获取模拟车辆的当前动力学数据和姿态数据，对模拟驾驶舱进行运动控制，增加驾驶人的驾驶体感和沉浸感。

六自由度运动平台

六自由度运动平台可以进行六个维度的运动，分别是上下移动(heave)、左右移动(sway)、前后移动(surge)、俯仰(pitch)、翻滚(roll)、偏航(yaw)。整个运动平台由6个运动电缸组成，采用国际上流行的Stewart结构模式进行运动控制与模拟。我们与国内知名厂家合作，定制小型六自由度运动平台，让对六自由度感兴趣但又受限于实验室空间或预算(或者有特殊技术需求)的用户有了更多选择。定制型六自由度运动平台，可以根据用户的具体需求定制，例如尺寸、载荷、运动量程、加速度等技术需求。

我们还可以为用户定制非Stewart结构的六自由度运动平台，让对六自由度感兴趣但又受限于实验室空间或预算(或者有特殊技术需求)的用户有了更多选择。定制型六自由度运动平台，可以根据用户的具体需求定制，例如尺寸、载荷、运动量程、加速度等技术需求。

七自由度运动平台

七自由度运动平台是在六自由度运动平台的基础上增加一个水平转动台Yaw Table，基本原理是电机通过齿轮带动水平转台绕轴向旋转，增加偏航(Yaw)的运动量程，可以模拟发卡弯等大幅度转向的运动体感。我们推荐的七自由度运动平台依然是VHT品牌。用户也可以根据要求，选配振动台，来模拟高频路谱或者其他振动。

轨道式运动平台（8+自由度）

轨道式运动平台由六自由度运动平台、纵向轨道和横向轨道组成，组成8个自由度的运动平台，其中纵向轨道可以增加模拟车辆加速和减速的体感和沉浸感，即模拟车辆在仿真软件中加速时整个模拟驾驶舱在纵向轨道上进行实际加速运动，驾驶人体感接近实际驾驶感受。

柔性台架模拟舱

柔性台架可以根据需求定制座舱，包括座舱外形、结构、内饰、仪表台等（可以仿照类似车型，也可以全新设计）。在此基础上，还包括柔性仪表台、柔性座舱外壳的定制。柔性仪表台允许用户调节仪表台的一些工学机构，包括仪表以及中控屏等的位置、角度等；柔性座舱允许用户调节座舱的高度、宽度、仪表台的高度等，甚至整个座舱外壳的形状。

SILAB驾驶模拟仿真软件可以模拟多种天气环境如晴天、阴天、雨、雾、雪、雷电等，模拟不同湿度条件下的路面反光与镜像效果，并能根据不同的天气环境清晰显示路面车辙、水面波纹等效果。SILAB还能根据一天不同的时间做到日光、灯光及阴影的仿真，达到逼真的路面显示。SILAB能做到多种交通设施的仿真，能以现实的城市交通道路为基础，不但能搭建城市交叉路口、高速道路等基础交通路网，还能构造桥梁、隧道、挡土墙、人行道等复杂多样的路网。

SILAB仿真模拟场景

SILAB支持添加交通标志牌、景点指示牌、服务区指示牌、道路标线、地面限速标识等场景素材，并有夜景模式功能，可搭建主/被动发光标志牌、诱导牌、导向牌道路、发光道钉等。用户可以自定义修改强度、照射范围等灯光参数，批量添加模型，方便快捷。支持编辑每个交通参与者的行为，包括车辆和行人，支持复杂的、可变的行为编辑。SILAB支持多种汽车仿真物理模型，如小轿车、厢式车、巴士、卡车、功能车、有轨电车、自行车、电动车、摩托车等。同时，SILAB支持动态交通参与者的行为的仿真，能精确定义每个交通要素，如交通信号灯等动态变化，用户可以根据需求建立出完全满足自己要求的动态交通场景。

自动驾驶技术在发展过程中确实面临一些挑战，但政府、科技、经济和社会一直在积极推动自动驾驶技术的发展。相信在不久的将来，自动驾驶技术将为我们的出行方式和城市交通带来革命性的变化。如需获取相关设备方案及报价，欢迎致电4006-111-556详询！

8月10日（周六），由同济大学交通运输工程学院、交通运输部自动驾驶行业研发中心（重庆）、武汉理工大学智能交通系统研究中心主办的汽车驾驶模拟及驾驶人因研究技术研讨会将在上海召开，会中将有多位来自国内外知名高校和研究机构的专家学者，分享他们在驾驶人行为研究、汽车设计、道路交通设计、汽车人机交互、自动驾驶等领域的研究成果。您可点击下方链接报名参会。