寧波開展公交無人駕駛示范的前期設(shè)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(fā)展方式，重點是調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)，加快推進清潔能源產(chǎn)業(yè)和綠色低碳生活方式，為促進生態(tài)文明建設(shè)、推動低碳發(fā)展、引領(lǐng)城市公共交通轉(zhuǎn)型升級，越來越多的城市公交和客車生產(chǎn)企業(yè)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(xiàn)了基于純電動技術(shù)下的主動安全、無人駕駛等領(lǐng)域的新模式、新業(yè)態(tài)，從而實現(xiàn)綠色交通、智慧交通、安全交通，改善人民出行環(huán)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(shù)發(fā)展情況

1.1 汽車無人駕駛等級的分類

我國無人駕駛相關(guān)行業(yè)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(tǒng)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(tǒng)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(jiān)控路況并介入緊急情況。

L3 定義為高度自動駕駛，由系統(tǒng)完成所有的駕駛操作，當有需求時，系統(tǒng)會提醒人進行適當?shù)貞鸷徒槿?。自動駕駛從L3 開始發(fā)生了質(zhì)變，雖然仍需要隨時能夠接管車輛，但駕駛者已經(jīng)無需監(jiān)控駕駛環(huán)境。

L4 級被定義為超高度自動駕駛，是指系統(tǒng)完成所有駕駛操作，包括應對激烈駕駛的情況，特定環(huán)境下系統(tǒng)會向駕駛?cè)颂岢鲰憫埱?，駕駛?cè)丝梢詫ο到y(tǒng)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(tǒng)可以完成駕駛?cè)四軌蛲瓿傻乃械缆翻h(huán)境下的操作，不需要駕駛?cè)私槿搿?/p>

目前，國內(nèi)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(xiàn)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(nèi)無人駕駛公交發(fā)展情況

2017 年12 月2 日，由安凱客車研發(fā)制造的“阿爾法巴智能駕駛公交在深圳福田稅區(qū)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?？康裙δ?，系統(tǒng)安全性、穩(wěn)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(nèi)智能駕駛技術(shù)在此類車型上的首次應用。

2 實現(xiàn)無人駕駛的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 無人駕駛的技術(shù)原理

無人駕駛汽車是利用車載傳感器來感知車輛周圍環(huán)境，并根據(jù)感知所獲得的道路、車輛位置和障礙物信息，自動規(guī)劃行車路 線并控制車輛的轉(zhuǎn)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(tǒng)結(jié)構(gòu)一般由環(huán)境感知層、任務規(guī)劃層、信息處理層、行為執(zhí)行層等四個部分構(gòu)成：環(huán)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(shè)備來有效識別道路、車輛、行人等外部環(huán)境及紅綠燈等交通信號環(huán)境，為整個系統(tǒng)提供周圍環(huán)境的關(guān)鍵信息。任務規(guī)劃層根據(jù)系統(tǒng)已有的路網(wǎng)數(shù)據(jù)庫信息、衛(wèi)星定位系統(tǒng)或高精度組合慣性導定位系統(tǒng)計算所有到達下一任務點可行路徑，再根據(jù)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(yōu)路徑。信息處理層將任務規(guī)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(tài)障礙物信息、靜態(tài)障礙物信息、車輛狀態(tài)信息結(jié)合起來，進行信息綜合處理并生成信息指令提供給行為執(zhí)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(xiàn)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(shù)據(jù)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(fā)射激光束來探測目標位置的雷達系統(tǒng)，靠旋轉(zhuǎn)的反射鏡將激光發(fā)射出去并通過測量發(fā)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(chǔ)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(chǔ)設(shè)施和機制建設(shè)試點城市之一，正依托寧波汽車產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和信息化基礎(chǔ)，圍繞”開放環(huán)境自動駕駛示范“的試點目將通過建立起智能化基礎(chǔ)設(shè)施體系，搭建形成半開放和全開放的自動駕駛測試環(huán)境。

3.1.1 寧波港區(qū)。寧波港區(qū)是集V2X+5G、邊緣計算、交通數(shù)據(jù)服務平合、高精度地圖、高精度定位的區(qū)域，并成為面向智慧城市、智能交通和自動駕駛等應用領(lǐng)域的廣合性示范區(qū)，中國移動和華為已經(jīng)在寧波港區(qū)（寧波港第三港區(qū)）實現(xiàn)5G 通信，港區(qū)內(nèi)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(qū)職工公交通勤變更為無人系統(tǒng)。

3.1.2 鄞州南部環(huán)路：寧波地區(qū)道路條件復雜，氣候潮濕多雨，屬于被復雜的交通環(huán)境。復雜交通環(huán)境可分為靜態(tài)環(huán)境和動態(tài)環(huán)境靜態(tài)環(huán)境包含道路基本構(gòu)造物及附屬設(shè)施。附屬設(shè)施包括標志、標線、信號等，動態(tài)環(huán)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(huán)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(wěn)可控，道路標識易于檢測。本設(shè)想初步擬定，在寧波市鄞州區(qū)”富強路——啟明路——誠信路——金達路“所構(gòu)成的約3.1 公里的環(huán)形路徑進行規(guī)劃試驗，本區(qū)域位于鄞州區(qū)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(zhuǎn)角每處設(shè)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(shè)備，以高精度組合慣導定位系統(tǒng)、360 環(huán)視系統(tǒng)與視覺識別系統(tǒng)等為輔助，結(jié)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(xiàn)模式轉(zhuǎn)換并有相應的提示，保證在任何情況下都能將車輛及時 轉(zhuǎn)換為人工操作模式。要求具備車輛狀態(tài)記錄、存儲及在線監(jiān)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(fā)生前至少90 秒數(shù)據(jù)，包括車輛控制模式、車輛位置、車輛速度加速度等運動狀態(tài)、環(huán)境感知與響應狀態(tài)、車輛信號燈光實時狀態(tài)、車輛外部360 視頻監(jiān)控情況、反映測試駕駛?cè)撕腿藱C交互狀態(tài)的車內(nèi)視頻語音監(jiān)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(wǎng)絡實時回傳上述信息。無人駕駛車輛的輔助駕駛系統(tǒng)需配備自動泊車、緊急制動與車道偏離補正系統(tǒng)。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(tǒng)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(jié)束語

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