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專家訪談|趙祥模:實現車路協同的規模化應用,需對症下藥

嘉賓簡介

趙祥模教授,長安大學副校長,中國公路學會自動駕駛工作委員會副主任委員、交通工程與資訊化分會副理事長。

主要從事智慧網聯交通系統、自動駕駛汽車測試、車聯網核心理論與技術等領域的研究工作。國務院交通運輸工程學科評議組成員,全國“五一”勞動獎章獲得者,“新世紀百千萬人才工程”國家級人選,“車聯網與智慧汽車測試技術創新聯盟”理事長,交通運輸部認定“自動駕駛封閉場地測試基地”負責人。

先後主持完成國家級、省部級與橫向科研專案30多項,獲國家科學技術進步二等獎2項,國家行業學會科學技術一等獎1項等。獲得國家發明專利43項,發表學術論文150多篇,出版著作和教材7部。

科研

記者:長安大學在車路協同方面做了很多的前瞻性研究工作,請您簡單介紹一下近年來所取得的成果和應用情況,以及下一步重點研究方向。

趙祥模:自2009年起,我和我的研究團隊圍繞車路協同與智慧網聯汽車技術體系與測試領域,先後承擔了國家自然科學基金汽車聯合基金專案、國家重點研發計劃專案、國家自然科學基金面上專案、陝西省重點產業創新鏈專案以及重大橫向合作專案40餘項,完成了從體系架構設計、關鍵技術突破、原型測試系統搭建到產品研發的全面工作。

研究成果獲得國家科學技術進步二等獎和國家教學成果獎2項、陝西省科學技術一等獎4項、行業協會獎勵近10項、美國發明專利2項、中國發明專利30餘項。研究成果已在交通運輸部認定的自動駕駛封閉測試基地、山東高速集團、陝汽集團、中航電測、萬集科技等行業企業到應用。

團隊先後提出了基於泛在交通訊息服務概念的車路協同系統架構和技術體系,將先進的協同感知、泛在網路、雲計算、大資料、人工智慧等技術綜合運用於交通訊息服務領域,實現交通訊息與物理系統的深度融合。主持研發的“車載智慧終端網聯感知與接入關鍵技術”在危化品運輸、營運車輛監管、基於ETC的車輛管理等領域得到廣泛應用。

建立了基於多層次金字塔模型的車路協同與智慧汽車測試方法體系;主持設計並建設了我國“測試里程最長、測試場景最豐富、測試環境最真實”的高速公路車路協同系統全尺度測試基地。

主持開發了世界首臺基於虛實結合和整車在環的自動駕駛汽車室內快速測試大型裝備,攻克了高覆蓋度的典型及極限虛擬測試場景快速構建、虛擬場景中感測器感知資料高保真模擬、基於場景的自動駕駛汽車功能測試評價等關鍵技術;

團隊建成了交通運輸部自動駕駛封閉場地測試基地(西安)、車聯網教育部-中國移動聯合實驗室(長安大學)、“車-路資訊感知與智慧交通系統”111學科創新引智基地等6個重點科研平臺;

構建了基於數字孿生技術的車聯網與智慧汽車柔性測試場,解決了在有限時空域內完成智慧汽車海量典型及危險場景加速測試的工程科技難題。

未來研究團隊將以國務院“交通強國建設綱要”、國家工信部“車聯網(智慧網聯汽車)產業發展行動計劃”、國家交通運輸部“關於促進道路交通自動駕駛技術發展和應用的指導意見”等國家和行業發展戰略為指引,在車路協同與智慧汽車測試基礎理論及交叉創新技術這一方向大力開展協同創新。

圍繞車路協同一體化架構與數字孿生技術、自動駕駛模擬測試、車路協同與智慧汽車加速測試理論、測試裝備與測試工具鏈研發、智慧網聯交通系統故障診斷與全壽命健康管理、智慧網聯交通系統執行風險演化機理與預測評估、智慧網聯交通系統整車交通在環系統研製、國產化智慧網聯汽車虛擬測試軟體平臺研發等方面開展科技攻關,攻克車路協同與智慧汽車數字化虛擬感測器、大型高真實度高併發數字孿生測試平臺、車路協同與智慧汽車整車在環快速測試平臺等核心關鍵技術難題,培養一批具有重要國際影響力的高水平研究人才,產出一批具有世界影響的標誌性科研成果。

同時,加大科技成果轉移轉化力度,為交通運輸行業科技進步和產業發展做出更大的貢獻。

關於車路協同

記者:對車路協同在提升道路通行、服務能力方面,您的看法是怎樣的?

趙祥模:安全、效率、環保是道路交通永遠追求的主題。隨著我國經濟的飛速發展,我國汽車產銷量已經連續多年居世界第一,導致我國城市交通擁堵日趨嚴重、道路交通事故居高不下、汽車能源消耗與汙染排放問題突出。

為解決以上問題,車路協同技術應運而生。車路協同將感知、計算、通訊、控制等技術進行一體化融合,透過車-車/車-路通訊將所有車輛、道路設施甚至行人等整合到一張網中,透過聲光預警干預駕駛人行為,避免潛在碰撞風險,從而降低事故的發生機率或減輕事故後的不利影響。

車路協同還透過精細化的交通流管控實現交通時空資源的最優分配,在不增加道路資源的前提下,實現道路通行能力的最大程度利用。

同時車路協同基於人工智慧技術可根據交通場景的變化,為交通管理部門、基礎設施運營部門和出行者等不同層次的使用者提供個性化的服務,極大地增強使用者體驗。

記者:目前車路協同以試點或示範的方式在一些道路實現,但還未形成規模化應用,對於車路協同建設有什麼好的建議?

趙祥模:目前車路協同以試點或示範的方式在一些道路實現,是因為車路協同在落地應用時受到許多關鍵因素的制約,所以要想實現車路協同的規模化應用就要對症下藥。

首先,車路協同技術需要構建一個統一的系統架構。

隨著雲計算、大資料、移動互聯等技術的發展,為車路協同技術帶來了很多重要的發展機遇,使我們在高精度定位、精細化資訊服務和新一代感測網路構建等方面,都有了更加可靠的技術保證,但這些技術的發展沒有一個統一的系統架構會反過來制約車路協同的發展。

發達國家基本建立了車路協同系統的體系框架,定義了一系列應用場景,開展了一些試驗和應用,但是我國的車路協同系統架構暫時還未建立起來,因此需要跨界融合建立一個統一的車路協同系統架構從而促進車路協同的規模化應用。

其次,車路協同技術需要構建一個統一的標準體系。

車路協同技術誕生之初就是一個開放的體系架構,只有構建統一的標準體系,才能實現車路協同感知、計算、通訊、服務、應用各個層級之間以及同一層級不同模組之間的資訊互聯互通。

目前車路協同相關企業和研究機構的技術發展很快,但是標準體系建設相對滯後,不同企業的產品之間很難實現互聯互通。沒有統一的標準體系,很難實現車路協同技術的大規模商業化應用。

再次,車路協同技術需要一批持續性的相關政策。

車路協同涉及到車載終端、汽車輔助駕駛系統、智慧路側系統、車聯網通訊系統、邊緣計算、雲控平臺等多個子系統的開發和商業化部署,任何政策的調整都可能會對企業前期大量的研發投入帶來風險。

例如:前幾年我國基本明確採用LTE-V技術作為車聯網的主流標準,之前大量的選擇DSRC作為車聯網標準的企業則必須面對無法收回前期投資和麵臨轉產的風險,而隨著5G/6G技術的快速演進,LTE-V技術也可能面臨淘汰。

不連續的產業政策,降低了相關企業的投資意願,使他們長期持觀望態度,自然而然就限制了車路協同技術的大規模商業化應用。

因此,對於車路協同技術發展,我國政產學研用多方應該儘快達成共識,出臺較為明確的技術路線圖,形成可持續化的產業政策,從而為車路協同應用保駕護航。

最後,車路協同技術需要建立一個示範特區。目前車路協同的相關測試大都是基於封閉試驗場或者指定的開放道路進行開展。

相關研究表明,在車路協同車載終端(OBU)安裝率(又稱“滲透率”)不高的情況下,車路協同技術很難發揮出規模效應。只有基礎設施大規模實現數字化,且OBU滲透率較高的情況下,車路協同技術才能在提升道路通行能力和使用者出行體驗方面發揮最大功效,這就要求必須對車路協同進行系統化的應用。

對於車路協同的規模化應用可以參考ETC當年的發展歷程,在有條件的省市、自治區等開展系統化的示範應用。

我國可以嘗試建立車路協同的示範特區開展先行先試,大力提升特區內智慧路側裝置、交通訊號燈、交通標誌標線等基礎設施的數字化和網聯化率以及車路協同車載終端安裝率,充分發揮車路協同的規模和叢集效應,並在相當長一段時間內保持產業政策的持續性。

在示範應用一段時間後,透過大資料和人工智慧技術對車路協同整合系統的效能進行全面評估,根據評估結果對存在的問題進行系統化的整改和最佳化,促進感知、計算、通訊、服務、應用各個層級的產品和技術升級、迭代和最佳化,從而形成體系化的車路應用標準,最終將成功經驗在全國進行大規模推广部署。

記者:目前公路企業、網際網路企業、高校都在做車路協同,且各具優勢,您是怎麼看待不同企業在車路協同發展路徑?

趙祥模:目前公路企業、網際網路企業和高校都在做車路協同方面的研究與技術開發工作,但是又各有側重。

公路企業主要圍繞基礎設施建設和營運的數字化、網聯化、智慧化工作進行開展,網際網路企業則聚焦在車路協同軟硬體平臺研發以及交通+網際網路拓展應用方面,而高校則更偏向於車路協同基礎理論、關鍵技術、原型系統的研究和開發,系統架構和標準體系制定、專業化人才培養等工作。

我對不同領域和企業在車路協同發展路徑的期待是,既要“勇於跨界”,也要“守土有責”。

因為車路協同涉及到汽車、交通、通訊、電子、計算機、人因工程、管理等多個學科,是典型的交叉技術衍生的新型交通系統,只有實現跨界融合,才能將各自領域的優勢技術嵌入進整個交通運輸行業中。

“守土有責”意味車路協同企業一定要結合自身優勢和長期技術沉澱,選準方向和合適的領域進行深耕,因為車路協同既是一個龐大的技術體系,又涉及一個龐大的產業叢集,任何一個企業或單位都不可能同時在多個領域取得壓倒性的優勢。

記者:目前公路投資和建設運營單位對於車路協同實施的經濟效益普遍存疑,作為高校科研方,您認為對於推動車路協同該做哪些儲備來推動行業的發展?

趙祥模:車路協同是透過資訊化的手段提升道路通行效率和使用者體驗,並降低交通事故風險,其產生的社會效益要遠遠大於其提升道路通行量帶來的直接收費效益,公路投資和建設運營單位對其經濟效益有所質疑在所難免。但是公路投資和建設運營單位需要高度的戰略思維和社會責任感。

當前我國已進入以國內大迴圈為主體、國內國際雙迴圈相互促進的新發展階段,車路協同可以帶動基礎設施、物流、電子、通訊、感測器、計算機等相關產業的應用場景對接和技術升級轉型,幫助相關企業快速突破和掌握核心技術,從而推動我國《智慧製造2025》和《交通強國建設綱要》等國家重大戰略目標的實現,最終實現整個行業大發展、大繁榮,公路投資和建設運營單位必將是最終的受益者。

作為高校科研方,我認為對於推動車路協同我們應該在以下三個方面做好儲備,從而推動行業發展。

首先是資訊儲備,我們要積極跟蹤國外發達國家有關車路協同的最新前沿研究成果與技術應用進展,善於從國外吸取成功經驗和總結失敗教訓,同時我們也要實時瞭解國內車路協同行業的發展動態、最新成果和存在的問題,做到對國內外前沿技術發展和應用動態盡在掌握中;

其次是技術儲備,我們要在車路協同端邊雲頂層架構設計、智慧路側與車載核心裝備開發、車聯網通訊技術體系、雲控平臺、車路協同作業系統與元件化軟體平臺、應用場景核心演算法、測試理論與工具鏈、晶片研發等方面形成一批具有自主智慧財產權的核心技術儲備,防止國內車路協同技術發展的空心化和同質化;

最後是人才儲備,我們應該培養一批由行業領軍人才、研發骨幹、技術能手組成的多層次人才隊伍,從而滿足行業的智力支撐和用人需求。

關於十佳優秀科技工作者

記者:2020年您獲得了中國公路學會第四屆 “十佳優秀科技工作者”稱號,請問您對年輕一代從事交通運輸資訊化、智慧交通工程的科技工作者有什麼建議可以分享?

趙祥模:交通運輸工程學科是一個多學科交叉、與國民經濟發展緊密相關的應用型學科,交通運輸資訊化、智慧交通工程屬於交通運輸工程學科的內涵範疇。

隨著以物聯網、大資料、雲計算、移動互聯、5G、人工智慧等為代表的新一代資訊科技的迅猛發展及其與交通運輸的深度融合,從事交通運輸資訊化、智慧交通工程領域的科技工作者將大有可為。

希望他們要抓住機遇,乘勢而上,工作中勤于思考,善於分析,基於長期的科研工作積累,不斷總結凝練出制約行業發展的共性技術難題,並尋求解決方案。

尤其是要瞄準國家交通運輸資訊科技領域的重大需求和國際交通訊息科技前沿,研究真問題,真研究問題,紮根科研與技術開發第一線,勇於攻克“卡脖子”技術難題,努力做到“板凳寧坐十年冷,文章不寫半句空”,取得實實在在的科技成果。

要更加註重科技成果轉化,把論文寫在祖國的大地上,積極推動交通訊息科技成果造福行業、造福社會、造福人類,為國家科技自立自強、國民經濟發展和交通強國建設做出應有的貢獻。

分類: 科技
時間: 2021-09-26

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