▲未来可实现对城市车辆的实时监测
快速增长的汽车产业在促进国家经济发展、方便人们出行的同时，也带来了安全事故频发、拥堵愈发严重、环境污染持续恶化的问题。仅靠提升车辆自身安全与运行效率的发展方向已无法有效解决上述问题，其根本原因在于车辆缺乏自主的感知能力。
近年来，汽车已经成为人们生活的重要组成部分。来自中国公安部的消息显示，截至2017年底，中国机动车保有量达3.10亿辆。其中，私家车保有量的增长速度明显高于汽车行业的平均水平。
快速增长的汽车产业在促进国家经济发展、方便人们出行的同时，也带来了安全事故频发、拥堵愈发严重、环境污染持续恶化的问题。
“仅靠提升车辆自身安全与运行效率已无法有效解决上述问题。”日前，北京航空航天大学副校长、车路协同与安全控制北京市重点实验室主任王云鹏在接受《中国科学报》记者采访时表示，其根本原因在于车辆缺乏自主的感知能力，不能做到“眼观六路”和“耳听八方”。
积极探索车路协同
王云鹏指出，道路交通是由“人—车—路”组成的复杂系统，从三个层面上来看，道路交通是由人车耦合、车车耦合、车路耦合构成的。
▲车路协同保障出行安全
针对单车，目前人工智能面向的是人机协同，汽车开发者的视角是人机共驾；针对多车之间，业界关注的是车与车之间如何实现协同高效；针对整个路网系统来说，业界重视的是车路之间如何实现深度耦合，提高效率。“道路交通系统的发展离不开这三个逻辑。”王云鹏说。
车路协同是基于无线通信、传感探测等技术进行车路信息获取，并通过车车、车路信息交互和共享，实现车辆和基础设施之间智能协同与配合，达到优化利用系统资源、提高道路交通安全、缓解交通拥堵的目标。
王云鹏表示，车路协同的技术内涵有三点：一是强调人—车—路系统协同，二是强调区域大规模联网联控，三是强调利用多模式交通网络与信息交互。
从这个角度和逻辑来说，世界各国的专家学者都取得了共识，在车路协同的一些关键技术形成突破的基础上，思索如何通过典型的场景带动，实现车路协同的一些关键技术的测试和应用。
当前，各国也在积极探索通过测试应用逐步形成相关的标准规范，从而把技术固化，并进一步推广。王云鹏认为，在完全自动驾驶的环境下，车路之间自主的控制以及系统的群体智能控制可能就会变成现实，实现这一愿景相对来讲可能会比较遥远，尤其在城市复杂多变的环境下。
他还指出，未来道路交通出行主要有如下特点：个体出行——共享，群体出行——定制，车辆运行——自动。
“利用这些出行特点，可以改善交通的主动安全，提高出行效率，将来这种运载工具的用途可能会拓展到我们的情景感知和日常生活的其他需求上去，不单纯是交通需求，可能还有购物、阅读以及娱乐等等，甚至涌现一些更深层次的新需求。”
王云鹏说：“过去开车走路依靠人来观察，今后可能主要是车辆自主的环境感知，业内通常将车辆自主的环境感知叫‘眼观六路’，但是由于复杂的交通环境，车辆更需要协同感知，即‘耳听八方’。”
聚焦前沿技术研究
车路协同与安全控制北京市重点实验室自批复建设之初，就瞄准车路协同技术这一智能交通系统发展的前沿方向，围绕车路协同与安全，以提升城市交通运行效率和交通安全水平为目标，设置智能车辆与环境感知、交通大数据、多系统协同控制、车路信息协同服务等四个研究方向，也是目前国内唯一一个车路协同技术领域的省部级重点科研基地。
研究显示，基于移动通信技术建立车联网系统，可实时感知人、车、路的运行状态信息，并能够动态发布安全与诱导信息，从而为突破人—车—路这一复杂系统带来的挑战提供有效途径。
王云鹏举例道，在人们出行前，车联网提供给人们路径向导、交通路况提示等功能，有利于人们动态选择高效绿色的出行路径；在出行过程中，通过车辆异常状态感知、危险驾驶行为警告、突发事故警示、危险路段警示等为人们提供即时预警信息，提高驾驶的安全性；同时，车联网系统获取的车辆动、静态数据，可以给交通管理者提供实时和历史交通路况信息，对于城市交通管理、缓解交通拥堵有着深远意义；此外，大样本量的精准数据也可为汽车生产行业、政府环保监测行业、保险行业、汽车维修行业、汽车配件行业相关应用提供有力的数据支撑。
为此，实验室重点开展智能车载、智能路侧、车车/车路信息交互、效能提升与安全保障等基础理论和关键技术研究，逐渐形成了以车路协同为主线，辐射智能车辆主动安全、泛在交通信息感知与处理、协同管控与集成服务等优势领域和特色方向，引领着国内综合交通基础科学问题研究和车路协同、车联网、交通大数据等前沿技术研究。
推动智能终端落地
目前，实验室面向车联网发展趋势，针对其中的车辆状态精准感知、大规模数据并发处理、安全及生态驾驶在线评价三大关键技术开展研究，开发出集成四大模块的智能车载终端，包括发动机状态监测模块、车辆运行状态诊断模块、定位模块以及远程数据通信模块。
王云鹏解释道，车载终端可在车辆行驶过程中自动采集车辆工况状态、驾驶行为数据、行驶车辆位置、异常提示报警等四大类数百种数据。
王云鹏表示，实验室的研究成果及进一步的产业化应用效果显著，比如，提高车辆安全行驶能力，提高路网运行效率、降低能源消耗与排放所引发的一系列经济效益；通过智能车载信息感知终端、车载专用短程通信系统以及多模式通信系统、路侧通信设施的销售，产生经济效益；等等。
《中国科学报》 (2018-10-29 第6版 院所)
