总第303期2020第6期
交通科技
Transportation Science■Technology
Serial No303
No6Dec2020
DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2020.06.029
郭志杰1张斌2杨涛1王恩师1
（1.武汉中交交通工程有限责任公司武汉430052； 2.湖北省高速公路联网收费中心武汉430052）
摘要根据自动驾驶相关技术应用需求，结合武汉现有相关资源及示范区基础条件，文中从路
侧智能设施设备、测试与应用系统、管理系统等方面开展智能网联汽车与智慧交通应用的建设研
究，形成具备开放道路测试、自动驾驶应用、基于5G的智能网联应用和智能交通应用等功能的示
范区°
关键词开放道路测试自动驾驶应用5G智能网联应用智能交通应用
中图分类号U491U495
智能网联汽车是汽车产业与信息通信、人工智能、大数据、物联网等新一代技术及交通出行、城市管理等多领域深度融合的产物，可实现车与X（人、车、路、后台等）智能信息交换共享，具备复杂的环境感知、智能决策、协同控制和执行等功能［1］，是当前全球汽车产业乃至未来交通出行领域智能化、网联化发展的重要方向，对汽车产业跨界融合发展具有重要的战略意义°2016年11月，工信部与湖北省政府在武汉签署《基于宽带移动互联网的智能汽车与智慧交通应用示范部省合作框架协议》°项目计划通过5年时间，分3个阶段逐步由试验厂区封闭环境到城市交通开放环境，开展智能驾驶、智慧路网、绿用车、便捷停车、交通状态智慧管理等多个应用示范，集聚起智能汽车研发、智慧交通应用和车联网新产业°
1智能网联汽车发展现状
从发展历程来看，智能网联汽车有2条路径，单车智能和车路协同°随着通信技术的同步突破，边缘计
算、5G高可靠低时延技术的不断成熟，车路协同通过车、路、网、云均衡发展，在显著降低自动驾驶落地成本与难度的同时，优化道路资源提升交通安全与效率，将成为未来的主要发展方向⑵，车路协同示意见图1°
美国在1998年将车路协同调整为ITS（智能交通系统）主要内容，其发展主要经历了为驾驶员提供安全辅助控制、V2I与V2V研发与应用两大
收稿日期：2020-09-15阶段°目前，美国已有超过一半的州设置了面向有人驾驶的车路协同技术，目的是提升道路安全［3］°
路侧感知系统
路
汀交通信号系统
云端协同
交通调控
路端协同感知
路端辅助决策与控制
云端协同感知
云端辅助决策与控制
图1车路协同示意图
欧洲近期也均转向车路协同的C-ITS服务，可以向车辆提供交通安全信息、道路施工区提示、出行信息等服务°荷兰、德国和奥地利三国已在高速公路先期示范C-ITS，部分车辆安装车载系统以提高道路通行能力°
日本从1995年开始进行车路协同研发，其ITS相关车路协同研究与应用开发工作主要集中3个方面进行：车辆信息与通信系统（VICS）、不 停车收费系统（ETC）、先进道路支援系统（ITS-SPOT）°2017年底基本完成DSRC路侧单元部署。
我国大力推动车路协同示范应用。2018年4月，中华人民共和国工业和信息化部、公安部、交通部联合出台《智能网联汽车道路测试管理规范（试行）》，允许智能网联汽车在取得道路测试牌照后于特定公开道路进行测试°不完全统计，截至2020年4月，
工业和信息化部授权国家级测试示
沙漠狂奔范区和先导区共11家；交通部授权3家；工业和信息化部与交通部联合授权3家；住建部授权3家,020年将新推进3家；发改委推进上海基于智能汽车云控基础平台的“车路网云一体化”综合示范建设项目。
2智能网联汽车与智慧交通应用示范区项目设计
21概述
本文依托的智能网联汽车与智慧交通应用示范区项目位于武汉开发区智慧生态城内。示范区一期工程已于2019年8月建成。包括：28km智能道路、5G通信网、北斗定位系统、智慧交通设施、数据中心、指挥调度中心等基础设施。同年9月22日，国家智能网联汽车（武汉）测试示范区（以下简称示范区）
正式揭牌，并向东风公司、百度、深兰科技、海梁科技等企业发放了武汉首批14张开放测试道路牌照，同时，向百度、海梁科技、深兰科技颁发了全球首批自动驾驶载人试运营许可证。
二期工程主要从路侧智能设施设备、测试与应用系统、管理系统等方面开展示范区建设，计划于2020年底建成具备开放道路测试、自动驾驶应用、基于5G的智能网联应用和智能交通应用等功能的示范区。
2.2设计原则
2.2.1应用驱动原则
从应用设计出发，根据应用驱动智能基础设施的内容与范围，合理分配应用和基础设施构成比例，合理规划和选择高投资回报率的智能基础设施设计方案，确保所建设的智能基础设施是有用和可用的，并被持续频繁使用，从而保证整体投资的有效性。
2.2.2可持续运营原则
以持续可运营为优先选择因素，保证设计的基础设施和应用长期运行或运营，以保持长期持续的示范效果。具体体现4个方面：①部分应用的商业价值和持续回报；②技术平台具备可扩展性;③建设与运营机制具备持续创新空间;④产业生态的构建。
2.2.3开放性原则
智能网联汽车相关产业前景广大，但当前产业成熟度、产业集中度较低，整个标准体系仍处于建设中。设计方案需体现相当的开放性，才能保证更大范围的兼容度，吸引更广泛的产业主体持续加入。
2.2.4安全性原则
安全性是示范区设计优先考虑的原则。一是智能汽车和智能交通建设内容均对示范区现有道路交通体系带来深入影响，必须保证交通安全；二是庞大的信息系统需要具备信息安全保障；三是这两者的相互影响，必须在项目中构建一个完整的安全体系予以应对。
2.3技术路线
2.3.1车路协同为主，兼顾单车智能
车路协同和车路一体化自动驾驶等相关创新技术的进步，能够加速自动驾驶商业化实现，并促进通信、互联网、汽车电子、路侧设施等领域的加快发展，推动IT、智能制造与交通、汽车产业走向深度融合。示范区整体设计以车路协同为主，兼顾单车智能，是秉持主流发展方向和面向产业的综合选择结果。
2.3.2全面支持L2-L4级研发测试
自动驾驶技术仍处于高速发展中，示范区测试场与测试道路将长期面向各厂商研发进程。按照立足当前，适度面向未来的思路，相关测试设备与环境将全面支持L2-L4级研发测试，尽可能覆盖更长的研发测试周期，适应多种研发测试需求。
2.3.3全面应用C-V2X
C-V2X（Cellular-V2X）是基于3GPP全球统一标准的通信技术，包含LTE-V2X.5G-V2X及后续演进。C-V2X支持更远的通信距离、更佳的非视距通信性能、增强的可靠性，还可以将车辆与其他车辆、行人、路侧设施等交通元素有机结合，弥补单车智能的不足，有效推动协同式应用服务发展。C-V2X主要覆盖3大部分应用场景：交通安全、交通效率和信息服务⑷。本项目的车路协同的设计将全面采用这一主流技术路线。
2.3.4统一的运行、数据、服务平台
随着示范区建设内容不断丰富，需要统一解决稳定可靠运行、互联互通、协同工作、大数据智能等共性问题。因此需要以集中建设的方式建设统一的运行、数据、服务平台，以统一的架构和技术规范，通过运行、数据、服务3层平台，形成可持续运营的智能底座，使各种应用能够便捷地插入底座，实现共享数据、协同工作、灵活扩展，赋能智慧网联、智慧交通乃至智慧城市应用和创新。福特皮卡车
2.3.5车城融合，全面感知
智慧交通是智慧城市的重要构成部分，智能
汽车是智慧城市的微观单元。设计将围绕汽车和交通的建设项目与智慧城市紧密结合，建立基于融合感知城市信息模型和数字孪生城市的可视化运营平台，城市信息模型融合实时交通和其它泛在感知信息，数字孪生与城市所有智能基础设施和感知设备保持同步，实现对城市的全貌从宏观到微观、从静态到动态一体化的精确掌控。
24设计方案
2.4.1基础支撑系统设计
从通信网、道路设施、车端设施、高精度地图、北斗定位、三维城市高精度建模、车辆维保场、交管改造、CA系统建设角度构建智能交通系统的运行基础，同时为车路协同、无人驾驶、车城融合等技术的应用提供基础。
1）通信网建设包括核心网子系统、传输子系统、子系统、5G终端子系统、5G专网等，为示范区路侧设备和车端提供高速5G网络传输通道。
2）道路设施包含路侧V2X通信设备、智能感知设备以及配套的立杆、取电、取网等基础设施建设，实现道路交通状态的监测、预警、安全监控和场景提取等。
3）车端设施包含车端V2X通信设备、5G通信设备、北斗定位网系统设备和司机显示屏等智能设备，为智能车辆提供车辆自身感知系统外的补充，让“聪明的车”更智慧。
4）高精度地图包含覆盖示范区路线范围的车道级电子地图，为自动驾驶汽车提供对于道路情况稳定的“长周期记忆”
5）北斗定位网系统实现国际通用格式的基准站站点坐标和北斗/GPS测量数据输出，满足动态、连续、快速、高精度获取空间数据和地理特征需求，提供实时的米级、分米级、厘米级等多层级高精度位置服务。
6）三维城市高精度建模包括宏观覆盖智慧生态城的、中观覆盖示范区所有开放道路、微观覆盖智慧停车场的分层次一体化展示，为融合感知平台提供基础底图数据支撑。
7）维保场包括独立检修车间及相应的检修设备、停车位、充电桩等设施，为示范区运营的自动驾驶车辆的故障检修、日常养护、改装等提供场地和设备。
8）交管改造包括交通安全设施改造和交管 后台系统扩容。
9）CA系统包括根证书机构、假名/应用证书颁发机构、证书注册机构、证书发布系统、证书撤销机构、设备配置服务器、设备注册机构建设等，对V2X的广播消息进行签名，保护消息的真实性和完整
性。
2.4.2应用系统设计
应用系统分为示范区开放道路测试综合管理系统、城市与车联网大数据融合系统、封闭测试场基础测试系统和运营调度系统四部分，其结构图示意见图2。
应用系统
在环测试仿真
封闭测试场基础测试系统城市与车联网大数据融合系统
改装车网融合感知综合态势
辅助决策城市信息
模型
运营调度系统
无人公交
豹禺智慧物流
Q无人出租
东风标致5008—智慧环卫
4自动泊车
高速公路堵车安
全I标|
准[
标
体I系I
开放道路测试综合管理系统I
测试体系研究
自动驾驶景库
~
二
慧
通
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B
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统
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-
时
息
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信
一
二
生
李
字
数
智能网联数据平台多源异构
数据治理
|多源异构|
險搪吞储I
智能网联云平台|容器编排||镜像部署||服务治理||运行监控|匝管理数据惬圳g嘟
H寥|交管设施11维保场11高精地图11高精定位|[
I多源异构I多源异构
I数据舌询I|数搪桑引
API
政府
系统
行业
应用
系统
基础支撑系统
II
图2应用系统结构图
1）示范区开放道路测试综合管理系统
建设统一的运行、数据、服务平台，以统一的架构和技术规范，通过运行、数据、服务三层平台，形成可持续运营的智能底座，使各种应用能够便捷地插入底座，实现共享数据、协同工作、灵活扩展，赋能智慧网联、智慧交通乃至智慧城市应用和
创新°示范区开放道路测试综合管理系统包含智 能网联云平台、智能网联数据平台、智能网联基础 服务平台和开放数据共享平台四部分°
2） 城市与车联网大数据融合系统
智慧交通是智慧城市的重要构成部分，智能 汽车是智慧城市的微观单元 ° 设计将智能汽车与
智慧城市紧密结合，建立基于融合感知城市信息 模型和数字孪生城市的城市与车联网大数据融合 系统平台 ° 该平台系统通过城市信息模型融合实 时交通和其它泛在感知信息，数字孪生与城市所 有智能基础设施和感知设备保持同步，实现对城
市全貌从宏观到微观、从静态到动态的一体化精 确掌控°城市与车联网大数据融合系统包含感知 数据融合平台、城市辅助决策系统、城市融合感知 一体化交互系统和CIM 平台°
3） 封闭测试场基础测试系统
目前，自动驾驶技术仍处于高速发展中，示范
区测试场与测试道路将长期面向各厂商研发进 程°为了促进武汉市自动驾驶技术的发展，项目
拟按照立足当下、适度超前的思路，建设封闭测试 场基础测试系统，提咼自动驾驶相关测试设备支
撑能力与仿真测试能力，全面支持L2-L4级研 发测试，适应多种研发测试需求，加速自动驾驶技 术的研发和落地°
封闭测试场基础测试系统通过接入车端、路 侧等多源数据实现测试场景的生成，主要包括了 仿真场景构建模块、传感器模块、车辆动力学模
块、算法接口模块、SDK 等模块，能够接入华为、
百度以及第三方自动驾驶系统，从而支撑SiL 、 MiL 、HiL，以及算法训练等上层应用°
4）运营调度系统
为了兼容各类车辆、各种车型的自动驾驶示 范应用，示范区会引入各类自动驾驶车辆°同时,
为了实现长期可持续的示范效果，示范区需要建 设统一的运营调度系统，实现对各类自动驾驶车
辆的管理和监控，保障自动驾驶车辆的安全、长期 可持续的运营°
根据自动驾驶车辆的场景不同，运营调度系
统包含自动驾驶出租车运营调度、自动驾驶物流 车运营调度、自动驾驶环卫车运营调度、自动驾驶
公交车运营调度和智能停车场运营运营调度等5
个自动驾驶行业运营调度子系统 °
2.4.3安全体系设计
安全体系以物联网安全模型为基础并深度结 合平台业务场景进行设计制作 ° 业务层的安全需
求主要有基础平台安全、大数据安全、设备安全、长城皮卡
网络安全、车辆安全、终端安全六大核心业务安全 需求组件组成°
安全体系涵盖了测试和运营的全生命周期,
利用大数据和AI 作为核心技术赋能安全体系中 的安全能力°安全体系框架包含SOC 系统即安
全应运营平台中心、集中式身份管理服务、基础安 全组件、安全管理等四大核心部分°安全体系架 构见 图 3 °
图3安全体系架构
3结语
目以应用需求驱动设计，以持续可运营为优先选 择因素，以开放的设计方案，本着安全性的原则。
31 项目先进性
建设以车路协同为主，兼顾单车智能，全面应用
武汉智能网联汽车与智慧交通应用示范区项
C-V2X 场景，全面支持L2-L4级研发测试，
可实
现对城市全貌从宏观到微观、从静态到动态的一体化精确掌控。项目通过搭建智能道路基础设施与交通出行平台，开展自动代客泊车、智能停车场实验和智能汽车、智能出行应用示范。示范区场景齐全，覆盖市政路、高速、接驳路，所有区域全部实现5G网络覆盖，设备端均采用业内领先的真5G空口回传。
32未来发展展望
与此同时，智能网联示范区项目也面临诸多的挑战：自动驾驶标准体系和实际技术成熟度还需要进一步提升；新兴事务配套的法律法规政策不完善，事故后判定相关责任难度大，车险理赔存在分歧；投资较大，商业模式盈利相对困难。针对这些问题，国家相关部委也相继释放出不同维度智能网联汽车政策信号，笔者认为未来智能网联汽车标准体系或将有更多关于路及车路协同层面的标准出台。2020年有望成为智能网联汽车产业落地的元年，全国各地陆续开展了智慧交通应用示范区的建设，武汉智能网联汽车与智慧交通应用示范区项的设计将为国内其它示范区的建设提供有益借鉴。
参考文献
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com/html/2018/0918/8116021041001124.shtm.
The Project Design of Intelligent Connected Vehicle and
Intelligent Transportation Application Demonstration Area
GUOZhijie1,ZHANG Bin2,YANG Tao1,WANG Enshi1
(1.China Communication Wuhan Traffic Engineering Co.,Ltd.,Wuhan430005,China；
2.Hubei Expressway Network To ll Center,Wuhan430005,China)
Abstract:According to the related technical application requirements of automated driving,combined
with the existing relevant resources in Wuhan and the basic conditions of the demonstration area,the construction of intelligent network connected vehicle and intelligent transportation application is carried out from the aspects of roadside intelligent facilities and equipment,test and application system, management system and so on.A demonstration area with open road test,automatic driving applica-tion，inte l igent network application based on5G and inte l igent transportation application wi l be formed
Key words：open road t est；autopilot application；5G intelligent connection application；intelligent transportationapplication
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