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【2022 · 第4期】无人驾驶出租车远程遥控驾驶研究
来源:bob鲍勃平台    发布时间:2024-07-10 22:25:13

  无人驾驶出租车(RoboTaxi)作为未来自动驾驶商业化落地的典型应用场景,在5G网络的赋能下能轻松实现远程遥控驾驶的功能,为无人驾驶出租车的安全行驶提供冗余保障。首先针对无人驾驶出租车国内外的发展现在的状况进行介绍;然后结合无人驾驶出租车远程遥控驾驶的情况,梳理远程遥控驾驶的需求及政策,分析无人驾驶出租车远程遥控驾驶的技术进展和应用现状;最后针对目前面临的问题和挑战,给出无人驾驶出租车远程遥控驾驶后续的研究思路。

  引用格式:葛雨明,廖臻,康陈,等. 无人驾驶出租车远程遥控驾驶研究[J]. 移动通信, 2022,46(4): 50-54.

  在新一代信息通信技术的赋能下,汽车产业逐步向着实现高级别无人驾驶应用方向演进,衍生出无人驾驶出租车等新模式和新业态。无人驾驶出租车将能够更好的降低由于人类驾驶员疲劳驾驶、超速行驶、未按交通信号通行、违规停车等诱因造成的交通事故发生,提升行驶安全性。另一方面,无人驾驶出租车也将赋能社会生态,有效缓解城市的拥堵情况并解决停车难等多方面问题。根据IHS Markit在2021年发布《中国无人驾驶市场和未来出行市场展望》的报告,预计未来无人驾驶出租将占到共享出行市场的60%以上的份额,市场规模预计超过1.3万亿。与此同时,随着5G技术的演进增强以及智能化、网联化的路侧基础设施的发展建设,远程遥控驾驶的概念也被业界广泛提出。一方面,远程遥控驾驶应用将有效提升车辆行驶的安全性和可靠性,通过远程的实时监管及控制提供冗余保障;另一方面,可以大大降低企业的运营成本。

  远程遥控驾驶与无人驾驶出租车的“结合”成为业界关注的重要应用场景。考虑到无人驾驶出租车上路后的“零事故”安全行驶是未来应用落地的首要目标,依托远程遥控驾驶技术能借由云端对无人驾驶出租车实时监控以及特殊状况下的紧急接管,有效缓解仅靠无人驾驶出租车自身能力无法“脱困”的问题。本文通过介绍无人驾驶出租车的国内外进展情况,对无人驾驶出租车的远程遥控驾驶的需求、技术、应用等方面做分析,并给出下一步研究建议。

  近年来,多个国家和地区接连出台无人驾驶法规和政策文件,慢慢的变多的互联网公司、传统车企以及造车新势力布局无人驾驶出租车,期望为人们提供便捷、安全、绿色的智慧出行方式,同时助力运营公司减少相关成本、提升效率。

  美国加快完善更新无人驾驶有关政策,为无人驾驶测试和商业应用提供良好的环境。美国交通运输部在2020年发布《确保美国在无人驾驶汽车技术方面的领导地位:无人驾驶汽车4.0》(Ensuring American Leadership in Automated Vehicle Technologies: Automated Vehicles 4.0),将推动构建统一的指导规范,着力提升民众对于无人驾驶的信任度;2021年1月发布《无人驾驶汽车综合计划》(Automated Vehicles Comprehensive Plan)介绍无人驾驶出租车等应用的推进情况。在州层面,以加利福尼亚州为代表,美国加州交通管理局在2021年无人驾驶数据报告中指出加州2021年公共道路累计无人驾驶里程超400万英里,较2020年增长一倍以上。此外,欧洲和亚洲也积极推动无人驾驶法规草案更新并出台相应政策予以支持,德国2021年5月联邦议院和参议院通过《无人驾驶法》草案;英国也持续推进无人驾驶相关法律和法规的制修订工作,规范自动车道保持系统(ALKS)搭载在上路车辆;日本在《日本无人驾驶政策方针》4.0版本以及《面向实现和普及无人驾驶的措施报告与方针》中多次提及期望在2022年实现基于远程监控的无人驾驶服务。

  Waymo在美国加利福尼亚州和亚利桑那州提供无人驾驶出租车服务,并在密歇根州、德克萨斯州、佛罗里达州和华盛顿州等多地开展了无人驾驶测试,其中2021年Waymo在加州测试里程共计超过232万英里。Cruise已获准在旧金山开展没有安全员的无人驾驶汽车测试,并计划于2022年开始提供无人驾驶出租车付费服务,截至2021年3月在加州、旧金山积累开展了200万英里的无人驾驶测试里程。Mobileye与大众汽车公司、Champion Motor Group、SIXT、RATP等多家企业合作,计划在以色列特拉维夫、慕尼黑、巴黎等多地提供无人驾驶出租车服务。美国共享出行公司Lyft与无人驾驶技术公司Aptiv开展合作,截至2020年2月,已完成了10万次的无人驾驶出租车服务。此外,Lyft与无人驾驶技术公司Argo AI、福特也达成三家战略合作协议,Argo与福特研发的无人驾驶出租车将接入Lyft平台,逐步由美国迈阿密向奥斯汀等其他城市拓展,为大众提供无人驾驶出租车服务。

  在顶层战略层面,我国陆续出台相关文件。工信部联合公安部、交通运输部发布《智能网联汽车道路测试与示范应用管理规范(试行)》,推动智能网联汽车由道路测试逐步走向示范应用。交通运输部发布《关于促进道路交互与通行无人驾驶技术发展和应用的指导意见》并组织并且开展无人驾驶和智能航运先导应用试点,支持在特定区域开展无人驾驶出租等示范应用。在地方层面,截至2021年8月,全国27个省市先后出台道路测试管理细则。其中,北京、广州、沧州、深圳、长沙、上海等多地已经实现无人驾驶出租车道路测试和示范应用的开展,并以北京、阳泉等地为代表积极探索无人驾驶出租收费模式。北京市先后印发《北京市智能网联汽车政策先行区总体实施方案》、《北京市智能网联汽车政策先行区无人驾驶出行服务商业化试点管理细则(试行)》等文件,并在2021年11月启动全国首个无人驾驶出行服务商业化试点。沧州市颁发无人驾驶测试通知书和无人驾驶示范运营通知书,企业可通过折扣优惠、发放体验券、乘坐体验者自愿付费等多种形式探索收费机制。深圳市大力推进《深圳经济特区智能网联汽车管理条例》,推动全域开放道路测试、示范应用及商业化试点。上海市印发《上海市智能网联汽车示范应用场景拓展工作实施方案(2021-2023年)》,打造智能出租新标杆,下一步持续加规政策突破,制定示范运营管理规则,对达到条件的企业允许收取费用。

  以百度、滴滴、文远知行、AutoX、小马智行等为代表的企业持续发力无人驾驶出租领域。百度Apollo发布“萝卜快跑”无人驾驶出行服务平台,截至2021年年底,已实现超过1 600万公里的测试里程,目前已经在北京、阳泉、沧州、长沙、广州等多地实现无人驾驶接驳服务。滴滴已获得北京、上海、苏州、美国加州等多地的无人驾驶路测资格,并于2020年开始面向公众开放无人驾驶服务,在上海市嘉定区为通过审核的用户更好的提供试乘体验。文远知行在2021年4月获得美国加州全无人测试牌照,2022年1月文远知行WeRide实现超1 000万公里的无人驾驶里程。AutoX在2020年7月获得美国加州全无人测试牌照,并在2022年2月宣布其无人驾驶车队实现超过1 000台的规模。小马智行在北京、上海、广州、美国加州等多地提供自动驾驶出租车服务,已经实现超800万公里路测里程。此外,慢慢的变多的新玩家也开始入局无人驾驶出租领域。整车企业上汽集团旗下的享道出行于2021年底在上海正式投入运营,小鹏汽车也计划于2022年下半年开始探索无人驾驶出租车业务。

  远程遥控驾驶从广义上讲,可涵盖实时监控、远程协助、远程接管等多个环节。其中,实时监控主要是指通过远程遥控驾驶平台或远程驾驶舱实时了解车辆行驶过程中自身状态与旁边的环境;远程协助主要是指通过远程端向车辆提供辅助的驾驶建议;远程接管则是由远程端直接对车辆实现控制。

  现阶段,远程遥控驾驶在无人驾驶道路测试和商业运营等方面上的应用已经被多个国家明确要求,远程驾驶员有必要进行实时监控,必要时实现对无人驾驶车辆的接管,以此保证无人驾驶车辆去掉车内驾驶员后的安全行驶。美国方面,2018年DMV(美国车辆管理局)表示可以允许无安全员的无人驾驶车辆上路测试,但是要求具备远程遥控和接管无人驾驶车辆的能力,以确保运行的安全;德国方面,新《无人驾驶法》草案精确指出当无人驾驶汽车遇上问题时,技术人员可通过远程接管来控制;英国方面,允许无人驾驶汽车可以在公开道路上无安全员测试,但是亦需要具备实时接管的能力,且英国交通研究实验室(TRL)发布《联网和无人驾驶汽车的远程操作》中明确了远程操作的概念、用例等方面,并给出实现智能网联汽车远程操作的实施路线年的《日本无人驾驶政策方针4.0版本》、《面向实现和普及无人驾驶的措施报告与方针》中提及基于远程监控的无人驾驶服务以外,早在2017年就已经颁布《远程自动驾驶系统道路测试许可处理基准》,该基准允许自动驾驶车辆可以在车内无安全员的情况下上路测试,同时明确远程遥控驾驶员作为承担现行道路交互与通行法规上规定义务和责任的驾驶人,并具备控制车辆的制动功能,可通过屏幕掌握测试车辆四周和行驶方向的状况;中国方面,《智能网联汽车道路测试与示范应用管理规范(试行)》中明白准确地提出道路测试主体应具备对道路测试车辆实施远程监控的能力及对应的网络安全保障能力,同时多个地方的智能网联汽车道路测试管理细则中也精确指出测试车辆需要具备冗余系统,在系统出现故障时应能立即转为最小风险条件下的运行模式,并通知安全员进行人工接管或远程协助。

  自动驾驶出租车方面也将基于现有的政策和法规的要求,积极研究和探索远程遥控驾驶,未来面向车内无安全员的场景,充分的利用5G网络大带宽、高可靠、低时延的优点,依托远程遥控平台或者位于远程遥控驾驶舱的人类安全员进行远程遥控接管,辅助无人驾驶出租车解决单车智能无法决策和处理的问题;远程遥控驾驶结束后,无人驾驶出租车也将可以回到自动行驶状态,以此实现主驾无人场景下一人控制多车的高效运营服务,降低人员的运营成本。

  IMT-2020(5G)推进组C-V2X工作组已完成了《基于5G的远程遥控驾驶业务分析与系统需求》的课题研究工作,中国通信标准化协会(CCSA)也正在同步开展《基于5G的远程遥控驾驶业务要求 无人驾驶出租车云端控制》等系列标准的制定工作,旨在通过5G网络的赋能实现远程遥控驾驶功能,为未来无人驾驶出租车的安全行驶提供冗余保障。整体上,无人驾驶出租车远程遥控驾驶系统遵循“车-路-网-云”的体系架构,参考《基于5G的远程遥控驾驶业务要求 无人驾驶出租车云端控制》等标准的定义,系统架构如图1所示:

  路侧系统作为可选辅助基础设施,主要由路侧通信单元(RSU)、路侧感知设备、路侧计算设备组成,能轻松实现与无人驾驶出租车、平台之间的互联互通,解决无人驾驶出租车的感知盲区等问题,并将采集到的道路交互与通行状况、交通参与者等信息上传至平台。

  网络连接上,无人驾驶出租车与远程遥控驾驶平台之间采用5G的方式来进行信息的传输,保证信息传输的可靠性和实时性。其中,无人驾驶出租车会将传感器采集到的数据或车端接管请求等信息通过5G网络实时上传至远程遥控驾驶平台,平台会经由5G网络将推荐路径和决策指令等信息及时下发至车端。

  平台上,呈现多层级的系统架构,远程遥控平台或远程遥控驾驶舱将结合系统部署规模和业务服务区域进行部署。平台端需要支持大规模的无人驾驶出租车的高并发接入,同时也可支持来自路侧系统的道路状态等信息的上报。平台端将完成对远程遥控驾驶的业务控制,支持对无人驾驶出租车的实时监控、路径规划、远程遥控等功能。

  目前,Waymo能支持对无人驾驶出租车的远程协助,即在无人驾驶出租车遇上问题时能联系远程团队,辅助车辆获得更丰富的探测信息,如在前方道路异常时由远程端给出提醒信息,但值得一提的是,Waymo的远程协助尚没办法实现对无人驾驶出租车的直接遥控,即决策任务仍由无人驾驶出租车主要负责。百度Apollo能支持“5G云代驾”功能,远程遥控驾驶舱配有环绕屏以及方向盘、脚踏板等控制器,在保证远程遥控驾驶员的舒适感和体验感的同时,还可以从远程遥控平台直接实现对无人驾驶出租车旁边的环境的实时监控,拥有强大算力的远程遥控平台在遇到紧急状况时可以触发“主动安全机制”,并弹窗提醒远程驾驶员,可以直接从远程端进行紧急刹车、加速、转弯等远程遥控。文远知行也将支持5G远程遥控的“双模式”,既通过远程遥控驾驶平台给车端远程指引,同时针对不正常的情况也可以及时接管来完成远程遥控。测试车辆可根据路况需要实时切换为远程接管模式。截至2020年7月,文远知行的远程遥控驾驶员也已完成超1 000小时的模拟训练,为无人驾驶出租车的安全上路行驶提供全方位保障。滴滴建立的无人驾驶安全护航中心能轻松实现对车辆运行过程中的实时监控,并在无人驾驶出租车面临复杂情况时实施远程遥控、给予协助指令,以滴滴双子星为例,无人驾驶车辆将结合部署的4个鱼眼摄像头并配合后台实现场景检测,远程护航中心以此实现零距离多视角的远程监控,为解决未来无人驾驶运营时有几率发生的问题打好基础。

  总体而言,虽然远程遥控驾驶已经被不少企业应用于无人驾驶出租车的方案中,但是不同企业仍存在不同的实现方式。一方面,在远程遥控驾驶应用上,不同企业仍存在差异化考虑,有些企业可支持对车辆的远程控制,有些企业仅支持来自远程的引导提醒,而对后者的选择某些特定的程度上也来自于企业对远程遥控驾驶的安全顾虑;另一方面,在业务架构或者部署上,企业也将结合自己对远程遥控驾驶的应用需求和运营范围等因素进行差异化部署。

  结合无人驾驶出租车远程遥控驾驶的技术及应用现状,为保证无人驾驶出租车未来规模应用时的安全行驶和高质量服务,要解决网络通信质量、网络安全、平台与车端相互连通、服务一致性等问题。

  在通信性能方面,远程遥控驾驶需要依托5G蜂窝网络来实现数据的传输,所以在无人驾驶出租车运行的区域范围内信号质量的稳定至关重要。企业应具备监测机制及冗余保障方案,以防在远程遥控驾驶过程中因连接不稳定或者干扰造成交通事故的发生。一方面,远程遥控驾驶车辆应具备主动安全能力,可以在网络不稳定或车端、平台端出现故障导致信息不能接收时,通过降低车速或者路边停车等方式将风险降为最低来保证运行安全;另一方面,远程遥控驾驶平台也能够准确的通过监测到的5G网络通信质量,如数据传输速率、传输时延等性能变动情况,及时作出调整远程遥控驾驶应用状态。

  在网络安全方面,远程遥控驾驶会面临安全风险隐患和风险漏洞等问题,远程遥控驾驶平台发给无人驾驶出租车的遥控指令有极大几率会出现信息伪造、数据篡改、重放攻击等情况,需要避免黑客从远程直接控制无人驾驶车辆进行诸如加速、转弯、刹车等操作,导致严重的社会安全问题。因此,建议严格落实车联网身份认证和安全信任体系,从网络和数据等方面加强安全保障能力建设。

  在服务连续性和相互连通方面,虽然短期内无人驾驶出租车尚在较小区域范围内运营,但是未来随着无人驾驶出租车的规模推广,一方面,车辆需要在多个城市或者跨区域的道路环境下行驶,将会面临连续接入多个远程遥控驾驶区域平台的问题,如何保证车辆跨区域行驶时远程遥控服务的品质的一致性是未来要解决的问题之一;另一方面,无人驾驶出租车也会逐步迭代升级,随着车队规模的扩建,远程遥控驾驶平台在大多数情况下要管理来自不同整车制造商生产的车辆,车端与远程遥控驾驶平台之间的互联互通可能会存在问题。因此,考虑到后期无人驾驶出租车业务的规模普及,建议遵循标准化的无人驾驶出租车远程遥控驾驶系统架构,并保证平台端与车辆之间应用层信息交互的一致性。

  目前车联网产业高质量发展进入快车道,无人驾驶出租车应用持续升温。5G网络的规模化建设给无人驾驶出租车与平台之间提供了高可靠、低时延的通信链路,远程遥控驾驶的应用将为用户所带来安全、便利和高效的服务体验,同时降低企业的经营成本。下一步,无人驾驶出租车远程遥控驾驶的应用推广需要跨行业的通力合作,保证无人驾驶远程遥控的连接稳定性和业务安全性、跨车型跨平台跨企业之间的互联互通和互相信任、跨区域服务的一致性。一方面,加强5G等关键技术和安全冗余保障方案的研究工作,推动在无人驾驶出租远程遥控驾驶上的应用;另一方面,快速推进无人驾驶出租远程遥控的标准制定工作,规范“车-路-云”之间的接口协议、系统性能等要求,建立覆盖系统功能、性能、相互连通、安全等方面的评估体系,便于应用推广时有据可依。

  引用格式:葛雨明,廖臻,康陈,等. 无人驾驶出租车远程遥控驾驶研究[J]. 移动通信, 2022,46(4): 50-54.

  康陈:中级工程师,硕士毕业于大连海事大学,现任职于中国信息通信研究院车联网与智慧交通研究部,C-ITS联盟测试认证工作组副组长,主要是做智能网联、智慧交通等政策、产业、标准研究工作。

  林琳:高级工程师,博士毕业于北京科技大学,现任职于中国信息通信研究院车联网与智慧交通研究部,主要是做车联网领域的政策、产业、标准和前沿技术探讨研究工作。

  刘晋:中级工程师,硕士毕业于新南威尔士大学,现任职于广汽埃安新能源汽车有限公司,主要是做汽车无人驾驶系统的研究工作。

  《移动通信》杂志由中国电子科技集团公司主管,中国电子科技集团公司第七研究所主办,是中国科技核心期刊、中国期刊方阵“双效期刊”、工业与信息化部精品电子期刊、广东省优秀期刊、中国科技论文统计源刊。国内连续出版物号:CN44-1301/TN,国际连续出版物号:ISSN1006-1010,邮发代号:46-181。返回搜狐,查看更加多