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案例82.中标软件、北汽:无人驾驶云平台,构建“互联网+智能交通”体系
中标软件有限公司、北京汽车集团有限公司

  导读:中标软件有限公司与北汽集团合作的无人驾驶车辆项目通过手机在线约车,基于互联网云平台对车辆进行统一调度安排、实时规划行车路线、跟踪车辆的运行状态、宏观控制车辆的运行。在车辆基于“互联网+智能交通”体系下行驶时,车辆不但实现对自身位置、方向的确认,对周边环境的感知,驾驶的决策与执行;同时基于“互联网+”技术将无人驾驶车辆和车联网进行连接,构成真正的智能交通体系和网络,方便出行,实现实时调度无人驾驶车辆的行驶路线,合理分配道路资源,保持道路通畅。

  一、基本情况

  (一)企业情况

  中标软件有限公司是国内少数几家在基础软件领域具有完整产品线和核心技术国际竞争力的企业之一。中标软件有限公司移动终端事业部在车联网和无人驾驶相关技术领域建立了强大的技术团队,推出具有自主知识产权的相关产品,并且拥有关键技术的专利。

  北汽集团的新技术研究院专项致力于智能化、电动化、轻量化、互联网化等前瞻性汽车领域的深入研发。北汽集团新技术研究院将围绕智能化与电动化轻量化与互联网化两大板块从事业务开发,完成车用智能操作系统、众筹设计交互平台、新概念全轻量化智能整车开发以及整车全生命周期的生态系统开发,发展成长为国内智能汽车领军企业。

  (二)项目情况

  根据世界卫生组织统计,世界每年有130万人因道路交通事故而丧生,其中有90%的交通事故是人为原因而造成的,无人驾驶可以避免人类的相关失误,是实现交通零事故的有效途径,在未来智能交通领域中有着广大的应用前景,不仅各大汽车厂商纷纷研发无人驾驶技术,同时互联网技术和通信公司也积极涉足这一领域,本项目就是在这样的一个大背景下应运而生,采用“互联网+”技术将无人驾驶和车联网进行连接,构成真正的智能交通体系和网络,方便出行,实时调度无人驾驶车辆的行驶路线,合理分配道路资源,保持道路通畅。

  本项目由中标软件有限公司和北汽集团合作完成。项目总负责是北汽新技术研究院副院长荣辉,项目实施团队负责人是中标软件有限公司移动终端事业部总经理李斌,项目技术负责人博士于宏啸。

  本项目通过手机客户端进行无人驾驶车辆的预约,手机客户端提供起始位置、目的地位置需求,利用互联网发送到综合指挥云平台,云平台进行总体无人驾驶车辆的监控和位置信息汇总,同时根据当前无人驾驶车辆状况进行全局规划并通过互联网下发给无人驾驶车辆,无人驾驶车辆接收到全局路径进行局部轨迹和速度规划,执行起点到终点的行驶,完成决策、定位,保证车辆行驶安全的前提下进行局部轨迹生成和轨迹跟踪,将车辆实时位置和车辆状态信息实时上报给云平台。

  本项目车辆实际路测达到1万公里,在2016北京国际车展上针对普通观众推出了体验活动,取得圆满的成功:在10天车展演示活动中,演示车辆主驾驶位空出以展示无人驾驶概念,接待观众超过万人次。在车展期间,接待重要领导人包括:总装备部部长、上将张又侠;科技部部长万钢;北京市副市长隋镇江,其他重要领导人还包括辽宁省省长、成都市副市长、北京市交通委主任、北京市科委主任、北京市国资委主任、顺义区区长等。

  二、主要做法

  在当今汽车行业,随着无人驾驶技术日渐成熟,传统的汽车业已经进入到一个变革的时期,不仅一大批知名的互联网企业凭借自身的智能技术进入汽车行业,传统的汽车巨头们也纷纷自我变革,力图有新的发展。作为国内大型汽车企业的北汽集团与国产基础软件的龙头企业中标软件,将凭借多年的技术积累,大力投入无人驾驶技术研发。该项目的开启意味着北汽无人驾驶汽车商用化正式进入实施阶段,它不仅为北汽的无人驾驶汽车提供展示平台,也为无人驾驶技术数据采集、经验积累提供支持。目前,该项目在无人驾驶技术方面正在进行多元化的尝试,与各地政府积极沟通,将项目推广到实际应用当中。

  (一)加强技术创新,引领“互联网+智能交通”

  1、基于“互联网+”的无人驾驶车辆预约系统

  构建无人驾驶车辆预约系统,通过无人驾驶APP的注册,填写详细的个人资料,输入约车时间和地点进行约车,传送到云端服务器进行起点到终点进行全局轨迹规划,分析当前道路无人驾驶车辆行驶的状况,应用最优控制方法分配一辆无人驾驶汽车来接送顾客。

  2、基于“互联网+”的全局规划车辆数据收集系统

  构建全局地图,根据众多无人驾驶汽车汇总上来的位置信息,进行实时动态的无人驾驶车辆全局路径规划,当全局路径变化时,将规划好的全局路径下发给无人驾驶车辆。

  3、解决无人驾驶定位、环境感知和车辆控制系统核心问题

  无人驾驶车辆分为定位、环境感知、规划和车辆控制四个子系统。

  (1)无人车辆定位系统的技术创新

  本项目应用RFID结合GPS信息进行无人车辆的定位系统,当有GPS系统,应用GPS结合车辆动力学方程应用卡尔曼滤波进行车辆位置估计,当GPS信号消失时,创新应用RFID系统进行车辆的局部位姿(横纵坐标和航向)定位,纠正无人车辆的累计误差。

  (2)无人驾驶环境感知系统的技术创新

  本项目应用摄像头、毫米波雷达、超声波雷达获取环境信息,应用大量的实际道路的车辆、车道线、行人样本,通过深度学习进行样本的训练,获取车辆、车道线、行人的特征,结合毫米波雷达和超声波雷达构建概率栅格地图,进行多传感器数据融合。对城市结构化环境进行分类,分为强约束区域和弱约束区域,基于拓扑地图和占有栅格地图进行混合,对无人驾驶车辆进行不同区域的定位,以环境约束条件间的相对定位作为智能车辆在强约束中的定位方式,以地图匹配定位作为智能车辆在弱约束区域中的定位方式。

  (3)无人驾驶规划决策的技术创新

  无人驾驶规划决策应用三层结构:分为状态决策、全局规划、局部规划。

  第一层为应用有限状态机进行的车辆决策的迁移,分为车道保持模式、入路口模式、出路口模式、非结构化道路模式。

  第二层为全局规划,应用“互联网+”和云平台技术将车辆的实时位置和车辆状态信息上传至云平台,云平台通过车辆的实时位置进行全局规划,以免车辆进行拥堵,保持全局路段的顺畅畅通。

  第三层为局部规划,无人车辆获取云平台的全局路径,并进行轨迹规划和速度规划,针对速度进行规划通过云平台的路径规划获取该路段的最高最低速度,应用具有时间一致性的正向规划和具有距离一致性的反向规划方法,根据前方跟随车辆行驶时,将前方车辆的行驶状态对速度规划引入进期望路径和当前目标速度来决定期望路径的速度分布,期望路径重点处速度为零,即便期望路径的终点是运动车辆,也不受前车速度的影响。

  针对无人驾驶上车环境复杂耗时耗力,搭建基于CarSim的车辆动力学和真实道路场景相配合的仿真环境,并利用互联网4G模块接收云平台的全局规划路径,指导无人驾驶车辆应用局部规划路径跟踪全局路径。

  本项目基于北汽EU260搭建无人驾驶平台,针对需求设计环境感知、定位、数据处理工控机等硬件系统、数据传输等组成模块、并以此无人驾驶为基础,进行的实车数据采集和研究。将“互联网+”云平台引入全局规划中,将试乘无人驾驶车辆人员作为关键的一环引入到整个系统中,乘坐无人驾驶人员提供一站式服务,通过手机APP设定起始点和终点,可以实时反馈车辆的行驶轨迹与试乘人员进行交互,提供一种创新的服务模式。

  (二)无人驾驶项目管理创新

  在本项目开发过程中,在团队管理中摒弃了车厂、互联网企业和软件开发企业各自发展的模式,开创了新的合作模式,把各种企业的优势贯穿在项目的策划和开发阶段,这种项目组织模式充分利用了参与项目团队的优势,形成了互补,保证了项目策划的先进性和合理性。

  (三)在技术实施与运营方面、以安全为首,逐步展开

  在实施方案方面,最初的项目将实施在车流、人流相分离的环境下,使车辆与行人不发生复杂的干涉关系,并运用先进的云端控制技术对车流、人流分别进行调控,充分运用V2XV2VV2I等诸多车联网相关技术,提高车辆通行效率。在项目中将采用 “区间理论”,对车辆之间的距离、行驶速度、双向车辆交汇方式等做相应的控制,保障车辆运行安全。另外,项目将运营安全放在了所有工作的首位,除了保证无人驾驶汽车的安全运行,还将聘用受过专门培训的技术团队和运营团队,采用多种相互交错的安全措施,保障行人和车辆的安全。

  在运营车辆方面,项目所使用车辆将均基于北汽集团现有成熟车型,搭载现有项目中成熟的无人驾驶技术,经过专业技术团队在车辆结构、性能等方面进行深度调校,将确保所有无人驾驶运行车辆的良好性能和舒适度。

  在后续的技术验证成熟后,将实施相关对开放的无人驾驶运营环境,并最终实现完全开发的无人驾驶环境。

  (四)商业模式的创新

  基于互联网平台的无人驾驶车辆“互联网+智能交通”交通体系下,所有的无人驾驶车辆皆通过网络来进行调度和管理。如果购买者将车辆共享出来或由企业提供公共出行车辆的话,将可以大大的提高车辆的使用率,同时可以降低任何一个地区的车辆拥有率。无论是在能源消耗上还是其它社会效益上都能有更大的利益空间。

  在未来可以出现的情况是,人们不再单独购买车辆人或已购买车辆者在空享时间将车辆共享出来,通过限时租车的手段来实现公共出行。

  三、经验效果

  基于互联网平台的无人驾驶车辆,打造“互联网+智能交通”体系项目。自2016年车展推出之后,倍受关注。

  无人驾驶车辆的研发和试运行取得突破,得益于在产业合作、技术创新、管理创新等方面的长期积累和进步。

  (一)基于现有成熟技术,进行适点推广

  目前现有的技术已经过测试认证,并在实际测试和使用中不断的进行方案的完善与改进。只有将项目以适点的方案进行实际的推广使用,才能完成项目的市场化认可。

  目前已经有多个落地项目正在洽谈当中,其中已经与红海滩景区所在的辽宁省盘锦市政府签署了关于无人驾驶汽车商用化的合作协议。最快在今年九月份,游客就能在红海滩北部长达22公里的景区内享受北汽无人驾驶汽车提供的摆渡车服务。该项目为国内首个签属的商业化互联网+智能交通无人驾驶项目,在此项目中计划先期投入20辆车,均为续驶里程在150公里到250公里的新能源车型,其中有4座的小客车,也有20座以上的中巴车。

  (二)产业合作研发提升“互联网+”人工智能

  中标软件和北汽集团合作过程中,在人才建设、知识共享、管理上互相支持、产业链上相互提供资源等,利用互助、开放、合作的互联网精神,为跨越式创新提供了良好的平台和条件。

  (三)致力于长期自主创新取得的重要进步

  中标软件在基础软件、应用软件、信息化系统集成领域的长期自主创新,使得在人工智能领域于市场机遇期取得技术性突破。未来致力于行业创新平台建设等,为更多企业的自主创新贡献力量等。

  北汽集团致力于自主创新,在本项目的技术实现中从软件到硬件全部采用国产产品,为自主产品的开发和创新提供了良好的平台,其中:

  ü 主控硬件采用了龙芯2H

  ü 毫米波雷达采用了行易道公司国产雷达

  ü 惯导采用了北京诺耕公司的产品

  ü 差分北斗卫星设备采用了上海联适公司的产品

  ü RFID和激光雷达采用北京万集公司的产品。

  (四)以应用落地带动人工智能研发的重要性

  以自动驾驶汽车的产业化为推动力,将极大的带动人工智能相关环节的技术进步,使得人工智能从理论和实验室快速的走到实用阶段,带动产业资源聚集,人才聚集,实现中国汽车产业的转型升级都有决定性的意义。