中國(guó)率先發(fā)布全球首份車路協(xié)同技術(shù)白皮書(shū)!清華百度聯(lián)手,突破自動(dòng)駕駛規(guī)模落地瓶頸
還提出了智能道路分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
魚(yú)羊 發(fā)自 凹非寺
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如果拋出這樣一個(gè)問(wèn)題:在自動(dòng)駕駛領(lǐng)域,中國(guó)有啥與眾不同?
不少業(yè)內(nèi)人士都會(huì)給出這樣一個(gè)答案:車路協(xié)同。
你若尚不了解這是怎樣的技術(shù),現(xiàn)在,一份最深入車路協(xié)同技術(shù)報(bào)告來(lái)啦!
剛剛,清華大學(xué)和百度強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合,發(fā)布了中國(guó)首份車路協(xié)同技術(shù)白皮書(shū)《面向自動(dòng)駕駛的車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)與展望》(以下簡(jiǎn)稱白皮書(shū))。
新基建的大背景之下,車路協(xié)同這種車載感知+路側(cè)感知,甚至是把整個(gè)城市和車輛打通的技術(shù)路線,一直以來(lái)被視作中國(guó)比其他國(guó)家更早實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛規(guī)模落地的關(guān)鍵之一。
正如清華大學(xué)講席教授、智能產(chǎn)業(yè)研究院院長(zhǎng)張亞勤現(xiàn)場(chǎng)所說(shuō):
車路協(xié)同不僅是實(shí)現(xiàn)智能交通打造交通強(qiáng)國(guó)的重要橋梁,更能幫助城市規(guī)劃建設(shè)者做好城市管理、合理規(guī)劃道路、提升交通效率。
而白皮書(shū)從技術(shù)的角度出發(fā),首次詳細(xì)剖析了從單車智能面臨的挑戰(zhàn),到車路協(xié)同具體如何落地的種種問(wèn)題。
更值得關(guān)注的是,白皮書(shū)中還提出了車路協(xié)同道路的智能化分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
這也意味著,此番清華和百度釋出學(xué)術(shù)+產(chǎn)業(yè)最強(qiáng)戰(zhàn)力,不僅是為車路協(xié)同的技術(shù)創(chuàng)新提供了一份全面的理論綜述,還邁出了自動(dòng)駕駛在中國(guó)的發(fā)展落地進(jìn)程中,標(biāo)準(zhǔn)制定的一步。
具體詳情,一起來(lái)看。
首份車路協(xié)同技術(shù)白皮書(shū)都有啥?
說(shuō)到自動(dòng)駕駛,大眾更加熟悉的可能是單車智能自動(dòng)駕駛,也就是車輛依靠自身的視覺(jué)能力、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等傳感器,來(lái)進(jìn)行環(huán)境感知、計(jì)算決策和控制執(zhí)行。
實(shí)際上,這一技術(shù)路線可以說(shuō)是自動(dòng)駕駛的“初級(jí)階段”:在世界范圍內(nèi)最快展開(kāi),在行業(yè)內(nèi)有最多玩家關(guān)注。
但當(dāng)自動(dòng)駕駛經(jīng)歷了這么些年的起起伏伏,已然形成行業(yè)共識(shí)的一件事是:?jiǎn)慰寇囕v本身的感知能力來(lái)達(dá)到高級(jí)別的完全無(wú)人自動(dòng)駕駛,需要投入的資金比想象中多,需要的時(shí)間比想象中長(zhǎng)。
這一清華百度聯(lián)合發(fā)布的技術(shù)白皮書(shū)就指出:當(dāng)前全球自動(dòng)駕駛還處于L2-L3級(jí)轉(zhuǎn)化階段。因前期研發(fā)投入大、技術(shù)難度高,L3級(jí)及以上的高級(jí)別自動(dòng)駕駛商業(yè)化進(jìn)程緩慢,還主要聚集在限定區(qū)域應(yīng)用場(chǎng)景中(如封閉的園區(qū)、碼頭、機(jī)場(chǎng)等)。
其中,單車智能自動(dòng)駕駛經(jīng)過(guò)多年發(fā)展,仍然存在的關(guān)鍵問(wèn)題有:
- 自動(dòng)駕駛安全依然面臨著巨大挑戰(zhàn)
- 單車感知長(zhǎng)尾問(wèn)題限制了車輛可運(yùn)行設(shè)計(jì)域(ODD)
- 經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題(軟硬件成本)還未得到充分解決
也就是說(shuō),阻礙當(dāng)前高級(jí)別自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)商業(yè)化規(guī)模落地的主要原因,在于當(dāng)前的單車智能自動(dòng)駕駛能力,無(wú)法找到安全性、應(yīng)用范圍限制和成本之間的平衡點(diǎn)。
為什么自動(dòng)駕駛規(guī)模商業(yè)化需要車路協(xié)同?
基于車路協(xié)同的自動(dòng)駕駛,恰恰能夠更快地攻克上述三個(gè)難點(diǎn)。
白皮書(shū)指出,首先,基于車路協(xié)同的預(yù)期功能安全(SOTIF)能提升自動(dòng)駕駛安全。
以往在極端天氣、不利照明、物體遮擋等情況下,單車智能的感知、預(yù)測(cè)能力都會(huì)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
而車路協(xié)同在單車智能自動(dòng)駕駛的基礎(chǔ)上,能夠利用車與車、車與路、車與人之間不同程度的信息交互共享,有效彌補(bǔ)車端感知的不足。
比如,百度Apollo就有這樣的實(shí)踐案例:自動(dòng)駕駛車輛在路口左轉(zhuǎn)時(shí),有大卡車或公交車擋住了后面的汽車,如果僅僅依靠單車智能,很可能會(huì)引發(fā)剮蹭事故;但通過(guò)車路協(xié)同感知,車輛可以獲取盲區(qū)車輛的運(yùn)動(dòng)情況,提前判斷,避免車輛急剎或事故的風(fēng)險(xiǎn)。
其次,車路協(xié)同能夠擴(kuò)展自動(dòng)駕駛ODD。
自動(dòng)駕駛運(yùn)行設(shè)計(jì)域(Operational Design Domain)是指自動(dòng)駕駛系統(tǒng)功能設(shè)定的運(yùn)行條件。
一般而言,受天氣、行駛區(qū)域、時(shí)段、速度等因素限制,單車智能能夠感知和應(yīng)對(duì)的駕駛場(chǎng)景有限。
而路側(cè)協(xié)同感知可以擴(kuò)展車輛的感知范圍、能力和場(chǎng)景,從而擴(kuò)展單車的運(yùn)行設(shè)計(jì)域,提升自動(dòng)駕駛的任意點(diǎn)到點(diǎn)能力。
最后,是成本問(wèn)題。
在系統(tǒng)配置上,單車智能本身感知決策能力的實(shí)現(xiàn),就要依靠昂貴的傳感器、算力設(shè)備,不僅如此,為了增強(qiáng)安全性,還需要一套等效的冗余子系統(tǒng)。
短期看來(lái),車路協(xié)同涉及到基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),投入確實(shí)比單車智能大,但從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度出發(fā),路側(cè)設(shè)備作為公共基礎(chǔ)設(shè)施,復(fù)用率更高,且無(wú)需重復(fù)建設(shè),能夠?qū)崿F(xiàn)成本分?jǐn)?/strong>。
百度智能交通產(chǎn)品研發(fā)總經(jīng)理陶吉就指出:
車路協(xié)同是實(shí)現(xiàn)車端冗余/智能化升級(jí)更經(jīng)濟(jì)的途徑。
白皮書(shū)也給出了這樣的成本計(jì)算公式:節(jié)約成本(元/車)=[路口數(shù)量+路口單價(jià)(元/路口)+道路里程+里程單價(jià)(元/公里)]/汽車保有量。
可以看到,以北京為例,只要在每輛車上節(jié)省2000元成本,就可以在每公里道路上投入約50萬(wàn)元、每個(gè)路口投入81.84萬(wàn)元的全部智能化設(shè)備升級(jí)改造。
簡(jiǎn)單總結(jié)一下,就是在一條智能道路上跑的車輛越多,車路協(xié)同技術(shù)方案的均攤成本就越低。
另外,依靠來(lái)自路側(cè)傳感器的感知輔助,車載傳感器可以進(jìn)一步精簡(jiǎn),降低車輛本身的成本。
這樣看來(lái),在同等自動(dòng)駕駛安全前提下,相較于單車智能,車路協(xié)同就可以更快、更大范圍地實(shí)施部署,降低自動(dòng)駕駛規(guī)模商業(yè)化的門(mén)檻。
因此,白皮書(shū)認(rèn)為,車路協(xié)同自動(dòng)駕駛是單車智能自動(dòng)駕駛的高級(jí)發(fā)展形勢(shì),通過(guò)車聯(lián)網(wǎng)將“人-車-路-云”等交通參與要素有機(jī)地聯(lián)系在一起,能快速補(bǔ)齊單車智能的短板,突破目前自動(dòng)駕駛所遇到的技術(shù)瓶頸,加速自動(dòng)駕駛技術(shù)規(guī)模落地。
自動(dòng)駕駛有分級(jí),智能道路也需要
說(shuō)完了車路協(xié)同的好處,自然也要正視其存在的問(wèn)題。
核心依然在道路本身。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),一方面,車越智能,對(duì)道路的智能化要求就越低;而L2、L3級(jí)別的車輛想要實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的自動(dòng)駕駛能力,就需要更高等級(jí)的智能道路來(lái)進(jìn)行輔助。
另一方面,國(guó)內(nèi)道路千千萬(wàn)萬(wàn)條,單高速公路里程就達(dá)到了16.10萬(wàn)公里。道路自身?xiàng)l件不同,對(duì)于智能化的需求也就不同,不能粗暴地按照單一的標(biāo)準(zhǔn)去進(jìn)行智能化改造。
因此,對(duì)道路本身進(jìn)行智能化分級(jí),已經(jīng)到了箭在弦上不得不發(fā)的時(shí)候。
在白皮書(shū)中,清華AIR和百度就對(duì)國(guó)內(nèi)道路現(xiàn)狀進(jìn)行了智能化分級(jí),將道路智能化水平分為C0-C5級(jí)6個(gè)等級(jí)。
道路智能化等級(jí)越高,對(duì)車輛智能化要求越低,覆蓋的智能汽車等級(jí)范圍就越廣。
舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子,原本想要達(dá)到完全無(wú)人駕駛,需要無(wú)人車達(dá)到L4級(jí)及以上的標(biāo)準(zhǔn)——這種高級(jí)別自動(dòng)駕駛技術(shù)目前僅掌握在少數(shù)自動(dòng)駕駛玩家手中,技術(shù)難度較大,也尚處在限定區(qū)域測(cè)試階段。
但如果有了C4、C5級(jí)的智能道路,即使是L2+(指在L2級(jí)別輔助駕駛的基礎(chǔ)上添加車路協(xié)同的能力)、L3級(jí)別的較低級(jí)別自動(dòng)駕駛車輛,也能夠在不對(duì)車輛本身進(jìn)行改造的情況下,將其自動(dòng)駕駛能力提升到L4級(jí)別。
相比于Waymo遲遲難以商業(yè)化的“一步跨到L4級(jí)”路線,這無(wú)疑能讓真正的自動(dòng)駕駛更快進(jìn)入到人們的日常生活中。而相比特斯拉邊發(fā)布尚不成熟的技術(shù)、邊收集數(shù)據(jù)快速迭代的路線,車路協(xié)同的安全性就高得多了。
另外值得關(guān)注的是,就像L5級(jí)自動(dòng)駕駛是單車智能的最高目標(biāo),C5級(jí)完全智能化道路當(dāng)然也是智能道路的最終追求,但在現(xiàn)在這個(gè)階段,白皮書(shū)建議重點(diǎn)加快C4級(jí)高度智能化道路的建設(shè)。
首先,與低級(jí)智能道路相比,C4級(jí)道路覆蓋的范圍囊括L2+到L5,與當(dāng)前自動(dòng)駕駛的發(fā)展階段更加匹配,能讓L2+、L3級(jí)輔助駕駛車輛具備高級(jí)自動(dòng)駕駛能力,促進(jìn)自動(dòng)駕駛規(guī)模商業(yè)化落地。
其次,與更高等級(jí)的智能道路相比,C4的投入成本更低,但能達(dá)到相同的效果。
更重要的是,C4、C5都屬于高級(jí)智能化道路,除了服務(wù)自動(dòng)駕駛之外,還能和城市整體打通,提升城市智能交通管理能力,有效提高出行效率。
而通過(guò)充分發(fā)揮出智能道路的全要素高精度感知能力、車路云一體化智能管控和服務(wù)能力,探索開(kāi)展出的更多創(chuàng)新應(yīng)用和創(chuàng)新服務(wù),既能服務(wù)于未來(lái)人們的智慧生活,加快新型智慧城市建設(shè),亦能助力交通強(qiáng)國(guó)這一宏偉目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
可以說(shuō)是既面向未來(lái)——滿足自動(dòng)駕駛規(guī)模商業(yè)化落地的發(fā)展需求,同時(shí)也兼容當(dāng)下——降維解決低等級(jí)自動(dòng)駕駛和車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需求,支撐開(kāi)展智能交通管理、智慧出行服務(wù),支撐開(kāi)展新型智慧城市建設(shè)。
車路協(xié)同是中國(guó)自動(dòng)駕駛的“換道超車”機(jī)會(huì)
說(shuō)完技術(shù),談罷標(biāo)準(zhǔn),白皮書(shū)再次強(qiáng)調(diào)車路協(xié)同、建設(shè)高等級(jí)智能道路這一“中國(guó)方案”對(duì)自動(dòng)駕駛在中國(guó)快速規(guī)模化落地的意義。
中國(guó)作為“基建狂魔”,具有強(qiáng)大的全局統(tǒng)籌能力,在戰(zhàn)略政策層面還有新基建的全面助力,因此在推行車路協(xié)同自動(dòng)駕駛這一技術(shù)路線時(shí),擁有獨(dú)一份的先天優(yōu)勢(shì)。
在單車智能領(lǐng)域,我國(guó)與美國(guó)仍存在一定差距,同時(shí)由于我國(guó)路況設(shè)施更為復(fù)雜,存在自動(dòng)駕駛規(guī)模落地“最后1%的問(wèn)題”。
但同時(shí),無(wú)論是在汽車智能化、5G,還是在互聯(lián)網(wǎng)和通信產(chǎn)業(yè)方面,從產(chǎn)業(yè)協(xié)同的層面來(lái)看,中國(guó)已經(jīng)具備了引領(lǐng)創(chuàng)新的條件。
綜合考量之下,將車路協(xié)同作為發(fā)展智能交通、無(wú)人駕駛的杠桿著力點(diǎn),重點(diǎn)發(fā)展車路協(xié)同,有助于中國(guó)自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)換道超車。
綜合來(lái)看,全球智能網(wǎng)聯(lián)、自動(dòng)駕駛與超車路協(xié)同的技術(shù)研究、測(cè)試示范、法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)制定總體處于探索和起步階段,我國(guó)基本處在第一陣營(yíng)地位,完全有機(jī)會(huì)充分發(fā)揮自身的體制機(jī)制優(yōu)勢(shì)、戰(zhàn)略政策優(yōu)勢(shì)、技術(shù)產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì),建設(shè)高等級(jí)智能道路,發(fā)展車路協(xié)同自動(dòng)駕駛,引領(lǐng)自動(dòng)駕駛快速規(guī)模化落地。
為什么是清華百度來(lái)推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的完善?
制定標(biāo)準(zhǔn),是技術(shù)高速發(fā)展之后的必經(jīng)之路。
那么,在這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn),為什么是清華和百度出手推動(dòng)了這么一件事?
無(wú)疑,清華大學(xué)代表了國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)研究的最高水平。清華大學(xué)智能產(chǎn)業(yè)研究院(AIR)更是云集人工智能學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界大牛:張亞勤、趙峰、馬維英、劉洋、陶大程、周谷越、聶再清……
這些專家大拿不僅有深厚的學(xué)術(shù)背景,更對(duì)人工智能產(chǎn)業(yè)有著長(zhǎng)期、深入的觀察。
至于百度Apollo,代表的則是國(guó)內(nèi)自動(dòng)駕駛產(chǎn)業(yè)落地的“最快速度”。
從技術(shù)上來(lái)說(shuō),百度早在8年前就開(kāi)始布局自動(dòng)駕駛,甚至被稱作中國(guó)自動(dòng)駕駛的“黃埔軍?!?,技術(shù)實(shí)力不可謂不深厚。
截至目前,Apollo已經(jīng)拿到超過(guò)244張自動(dòng)駕駛測(cè)試牌照,累計(jì)測(cè)試?yán)锍坛^(guò)1200萬(wàn)公里。無(wú)論是路測(cè)里程、接管數(shù)據(jù),還是牌照發(fā)放進(jìn)展,都與谷歌的Waymo、通用的Cruise跨洋輝映,形成全球三足鼎立之勢(shì)。
更重要的是,與眾多專注于單車智能的初創(chuàng)企業(yè)不同,百度Apollo可以說(shuō)是最早布局單車智能+車路協(xié)同,提出“兩條腿走路”的自動(dòng)駕駛廠商之一。
在車路協(xié)同的探索方面,百度一直以來(lái)都躬耕在一線:
早在2018年9月,百度就根據(jù)國(guó)內(nèi)的實(shí)際路況、當(dāng)前全球的自動(dòng)駕駛技術(shù)水平,宣布進(jìn)軍車路協(xié)同,并完成了路口原型驗(yàn)證。
2019年,百度Apollo在開(kāi)放道路智能駕駛長(zhǎng)沙示范區(qū),結(jié)合V2X技術(shù),推出了中國(guó)首個(gè)面向普通民眾的Robotaxi試運(yùn)營(yíng)服務(wù)。
2020年4月,百度正式對(duì)外發(fā)布全球首個(gè)車路智行融合的全棧式智能交通解決方案“ACE智能交通引擎”,并很快在全國(guó)近二十個(gè)城市實(shí)現(xiàn)落地。
比如,在廣州黃埔區(qū),Apollo就開(kāi)啟了“數(shù)字交通運(yùn)營(yíng)商”模式。在部署自動(dòng)駕駛出租車、自動(dòng)駕駛公交、自動(dòng)駕駛巡檢及自動(dòng)駕駛作業(yè)車等車隊(duì)的同時(shí),通過(guò)AI路側(cè)感知體系和云端引擎,也為普通車用戶提供了高精度實(shí)時(shí)道路信息等網(wǎng)聯(lián)化服務(wù),實(shí)現(xiàn)了繡花級(jí)數(shù)字化路口。
同年12月,Apollo 6.0開(kāi)源重大升級(jí),百度開(kāi)始對(duì)外部開(kāi)放自身車路協(xié)同技術(shù)能力和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
今年5月,清華和百度還聯(lián)合發(fā)布了“全球唯一純路側(cè)感知實(shí)現(xiàn)L4自動(dòng)駕駛閉環(huán)”的車路協(xié)同技術(shù)Apollo Air計(jì)劃,挑戰(zhàn)車路協(xié)同最高難度技術(shù)難度,對(duì)路側(cè)感知和云端設(shè)備進(jìn)行“壓力測(cè)試”。
同濟(jì)大學(xué)汽車安全技術(shù)研究所所長(zhǎng)朱西產(chǎn)就表示:
車路協(xié)同帶來(lái)至少三個(gè)行業(yè)的協(xié)同:通訊、交通、汽車。如果不能達(dá)成共識(shí),不能互聯(lián)互通,就很難做到車路協(xié)同。
讓各個(gè)行業(yè)達(dá)成共識(shí),這是白皮書(shū)的作用。百度是自動(dòng)駕駛領(lǐng)域技術(shù)能力最強(qiáng)的公司,清華大學(xué)則是車路云一體的網(wǎng)聯(lián)智能在中國(guó)最早的提出者和踐行者。由清華大學(xué)和百度聯(lián)合提出這個(gè)白皮書(shū),一是讓全行業(yè)達(dá)成共識(shí),二是給政府部門(mén)出謀劃策。
事實(shí)上,中國(guó)的路況在世界范圍內(nèi)都屬于比較復(fù)雜的范疇,想要讓自動(dòng)駕駛技術(shù)能在中國(guó)更快規(guī)模落地,同時(shí)也給無(wú)人車再上一道安全保險(xiǎn),“單車智能+車路協(xié)同”的技術(shù)方案被業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為是最優(yōu)解。
同時(shí),在新基建這個(gè)大背景的支持之下,這也是只有中國(guó)能夠最快著手實(shí)踐的一條技術(shù)路線。
而在學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界不斷實(shí)踐、突破之后,這樣一份匯集學(xué)術(shù)、產(chǎn)業(yè)最強(qiáng)戰(zhàn)力的車路協(xié)同技術(shù)白皮書(shū)的出爐,意味著在自動(dòng)駕駛的商業(yè)化落地進(jìn)程中,中國(guó)已經(jīng)率先走到了標(biāo)準(zhǔn)制定的階段——這在此前的技術(shù)革命和浪潮中,是十分罕見(jiàn)的。
由此看來(lái),自動(dòng)駕駛在中國(guó)的規(guī)?;涞兀蛟S會(huì)比想象中來(lái)得更快。
你覺(jué)得呢?
— 完 —
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