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★鷹駕科技（深圳）有限公司

1 方案目標和概述

1.1 行業(yè)痛點

城市特種車輛運行過程中，存在大量嚴重的安全隱患，如駕駛盲區(qū)、疲勞駕駛、管理松散、調(diào)度不利等問題。僅在深圳市，就有超過1.5萬輛渣土車、3000輛攪拌車，根據(jù)交通管理部門的數(shù)據(jù)，深圳市的交通安全事故率已經(jīng)接近新加坡水平，其他車輛比如乘用車事故率大幅下降，工程車輛的事故率反而連年上升，主要是由駕駛盲區(qū)、疲勞、分神、超速、車輛狀況等原因造成。

利用5G-V2X車路協(xié)同實現(xiàn)特種車輛的智能網(wǎng)聯(lián)體系，提升特種車輛運行的安全性、高效性和精準性，從而建立一道特種車輛“護航通道”，助力智慧交通的建設，推動智慧城市的快速發(fā)展。

5G-V2X特種車輛智能網(wǎng)聯(lián)，是基于5G無線通信、傳感探測等技術(shù)進行車路信息獲取，并通過車車、車路信息交互和共享，實現(xiàn)車輛和基礎(chǔ)設施之間智能協(xié)同與配合，達到優(yōu)化利用系統(tǒng)資源、提高道路交通安全、緩解交通擁堵的目標。車路協(xié)同涵蓋智能網(wǎng)聯(lián)汽車與智能網(wǎng)聯(lián)道路，能夠提升駕駛安全、提高交通效率，加速自動駕駛落地，并加強監(jiān)控管理。

（1）提升駕駛安全，車路協(xié)同可以感知范圍內(nèi)全部交通參與方，沒有視覺和視線的局限。

（2）提高交通效率。單車智能到車路協(xié)同，整個交通系統(tǒng)從單挑最優(yōu)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)最優(yōu)。車路協(xié)同優(yōu)化道路資源分配，建立車車、車路實時信息交互渠道，實現(xiàn)路口協(xié)助交通，全域交通優(yōu)化調(diào)控等，極大地提高車輛與道路使用效率。

（3）加速自動駕駛落地。路側(cè)單元對整體道路流量、交通事件、路況進行預判，作為安全冗余，降低車輛配置。

（4）加強監(jiān)控管理。特種車輛實時監(jiān)控，實現(xiàn)車輛安全使用、車輛調(diào)度和人員有效管理。

同時通過5G-V2X智能網(wǎng)聯(lián)特種車輛的項目示范應用，可解決的行業(yè)痛點包括以下幾個方面：

（1）駕駛安全問題。特種車輛，如渣土車、攪拌車，由于駕駛員勞動強度大，駕駛素質(zhì)不高等，經(jīng)常容易造成交通事故。

（2）道路監(jiān)控問題。道路建設方面缺乏有效的監(jiān)控和配套的措施，受道路環(huán)境影響，如風、雨、霧天或陰天視線不清、道路狹窄、彎道影響視線、路面積水、積冰雪、轉(zhuǎn)彎半徑小、道路坡度大等，存在交通安全隱患。

（3）交通堵塞問題。社會車輛使用率增加，道路交通堵塞給人們造成非常大的不便和困擾。影響出行心情，造成駕駛員煩躁，就會出現(xiàn)違規(guī)行駛，增加交通安全事故的發(fā)生幾率。

針對以上問題，本項目通過示范運營，為特種車輛建立完善的5G車路協(xié)同運行體系。

（1）通過5G智能車載終端，監(jiān)控駕駛員違規(guī)駕駛，檢測車輛周圍盲區(qū)、行人和道路狀況，及時進行報警提醒司機行人注意安全。

（2）通過5G路側(cè)單元和邊緣計算平臺，實時地監(jiān)控道路車輛、行人、路況信息，及時排除道路造成的交通安全隱患。

（3）通過5G大數(shù)據(jù)分析平臺，精準預測道路交通狀況及態(tài)勢，實施智能交通疏導、交通管制。出現(xiàn)交通事件，智能上報出警，提升執(zhí)法效率。

2 方案詳細介紹

2.1 主要功能

（1）特種車輛終端智能系統(tǒng)：360°全景提供車輛盲區(qū)圖像信息；疲勞駕駛檢測，檢測司機駕駛狀態(tài)；高級駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driver Assistance System，ADAS）檢測司機駕駛行為；盲區(qū)監(jiān)視系統(tǒng)（Blind Spot Detection，BSD）檢測行人和電動車；智能交互系統(tǒng)實現(xiàn)車路網(wǎng)之間的信息交互等功能。

（2）5G-V2X邊緣計算系統(tǒng)：檢測道路車輛堵塞、交通事件等狀態(tài)，探測路面信息（積水、冰凍或積雪）；交通信標發(fā)布道路狀態(tài)信息，實現(xiàn)交通誘導，交通信號燈控制調(diào)度等功能。

（3）云端大數(shù)據(jù)分析與決策系統(tǒng)：提供高精定位地圖，模擬道路虛擬場景，統(tǒng)計車路狀態(tài)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)交通事件報警、車企管理等功能。

5G-V2X特種車輛智能聯(lián)網(wǎng)功能框架圖如圖1所示。

圖1 5G-V2X特種車輛智能聯(lián)網(wǎng)功能框架圖

2.2 設計理念

（1）創(chuàng)新理念

· 提出特種車輛全場景感知與輔助決策機制：駕駛員疲勞檢測，實時記錄反饋駕駛員精神狀態(tài)；全景拼接無盲區(qū)，車輛無視野死角；車道、車輛、行人、交通標識檢測，輔助駕駛決策，快速響應，降低事故發(fā)生率。

· 提出5G-V2X特種車輛邊緣計算與協(xié)同優(yōu)化策略：對道路和車輛的數(shù)據(jù)進行實時處理和收集，而不必再傳送到云計算中心進行相應操作，提升城市公交行車安全和運行效率，駕駛更安全、更高效、更經(jīng)濟、更便捷。

· 構(gòu)建面向特種車輛的海量數(shù)據(jù)挖掘與態(tài)勢分析體系：搭建起全方位感知平臺系統(tǒng)，實現(xiàn)對車輛、道路的全面信息管理，展示車輛運行狀態(tài)及公交線路況信息等。

（2）設計框架（如圖2所示）

圖2 5G-V2X特種車輛智能聯(lián)網(wǎng)設計框架

2.3 項目方案

（1）開發(fā)策略

圍繞特種車輛安全主題，以“車-路-網(wǎng)”協(xié)同為主要開發(fā)策略，由點帶面，為特種車輛保駕護航。

根據(jù)不同的特種車輛在不同道路或場景應用的需求，自主研發(fā)或聯(lián)合開發(fā)車輛智能終端系統(tǒng)。對于工程機械車輛，配合5G終端設備，實現(xiàn)可靠性高、網(wǎng)絡速度快、延時低的遠程無人遙控或無人駕駛操作。對于消防車車輛，通過5G-V2X車路協(xié)同，實現(xiàn)消防出警、救災現(xiàn)場、作戰(zhàn)中心和保障工作等各種終端融合，構(gòu)建情報信息暢通、技術(shù)手段先進、反應快速靈敏、高效的全局最高指揮調(diào)度系統(tǒng)。對于渣土車等車輛，通過車輛周圍視野盲區(qū)準確檢測周邊行人和車輛，同時檢測司機駕駛疲勞，解決車輛安全事故問題。如圖3所示。

圖3 5G-V2X特種車輛智能聯(lián)網(wǎng)示范場景

（2）項目設計

特種車輛終端智能系統(tǒng)，通過在特種車輛上安裝先進的攝像頭或雷達等傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，對車輛周圍信息，包括車輛前方、后方、左右鄰道信息，以及行人、交通標識牌等道路信息進行檢測采集，把采集信息與車輛行駛狀態(tài)（位置、速度、加速度、剎車、方向盤轉(zhuǎn)角、左右轉(zhuǎn)向燈、故障信息等）及行為識別信息進行識別、分析、對比，計算距離時間形成預判告警。通過車載通信系統(tǒng)和車載人機信息交互終端，實現(xiàn)與人、車、路等的智能信息交換，使車輛具備智能的環(huán)境感知能力，能夠自動分析車輛行駛的安全及危險狀態(tài)，保證車輛在各種復雜的情況下穩(wěn)定、安全行駛。如圖4所示。

圖4 5G特種車輛智能車載系統(tǒng)框架

5G-V2X邊緣計算系統(tǒng)，采用多學科交叉與融合，采用無線通信、傳感探測等先進技術(shù)手段，實現(xiàn)對人、車、路的信息的全面感知和車輛與基礎(chǔ)設施之間、車輛與車輛之間的智能協(xié)同和配合，通過邊緣計算中心的分析決策，優(yōu)化并利用系統(tǒng)資源、提高道路交通安全和效率、緩解道路交通擁擠的目標，將控制指揮與道路交通條件的需求相匹配，從而實現(xiàn)交通的安全、環(huán)保、高效。如圖5所示。

圖5 5G特種車輛邊緣計算系統(tǒng)框架

云端大數(shù)據(jù)分析與決策系統(tǒng)，通過高精度定位導航數(shù)據(jù)，結(jié)合V2X邊緣計算系統(tǒng)采集路況信息，融合搭建起全方位感知平臺系統(tǒng)，可以完成障礙物識別、分類，車道線檢測，紅綠燈及道路指示標牌的識別等操作。對超視野距離的車輛及路況進行數(shù)據(jù)交互，同時可實現(xiàn)對車輛的全面信息管理，并實時展示車輛運行狀態(tài)及公交線路況信息等。5G通信平臺負責提供車-車、車-路間實時傳輸?shù)男畔⒐艿溃ㄟ^低延時、高可靠、快速接入的網(wǎng)絡環(huán)境，保障車端與路側(cè)端的信息實時交互。如圖6所示。

圖6 5G特種車輛云端大數(shù)據(jù)系統(tǒng)框架

（3）體制機制

形成政校企產(chǎn)學研一體的運行機制，充分發(fā)揮學校的科研力量及人才體系，充分利用行業(yè)政策導向，充分開展企業(yè)試點示范運營。將前沿技術(shù)快速轉(zhuǎn)化，推向市場，帶動產(chǎn)業(yè)演進。

（4）工作方法

以特種車輛主動安全為宗旨，以“車-路-網(wǎng)”協(xié)同感知為手段，全面開展特種車輛示范應用，帶動行業(yè)轉(zhuǎn)型，形成行業(yè)標準。

（5）迭代方案

第一代：特種車輛ADAS主動安全系統(tǒng)

第二代：特種車輛V2X遠程交互系統(tǒng)

第三代：特種車輛5G-V2X車路協(xié)同系統(tǒng)

第四代：特種車輛智能網(wǎng)聯(lián)全場景態(tài)勢感知與決策系統(tǒng)

3 代表性及推廣價值

3.1 應用效果分析

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)分析，智慧交通可使車輛安全事故率降低20%以上，交通堵塞減少約60%，短途運輸效率提高近70%，現(xiàn)有道路網(wǎng)的通行能力提高2~3倍。

隨著中國經(jīng)濟發(fā)展，城鎮(zhèn)化推進，中國公路里程及汽車保有量仍將保持增長趨勢。初步測算到2030年，中國公路里程達到615萬公里，汽車保有量達到3.8億輛。假設每公里公路需要路側(cè)單元2個，每50公里需要設置邊緣計算單元一個，到2030年，中國路側(cè)單元RSU應用滲透率為30%，汽車搭載OBU（集成ADAS）、高清地圖滲透率為5%，對應的車路協(xié)同主要IT設備投資規(guī)模（累計值）如下：2025年，中國車路協(xié)同主要IT設備（RSU、OBU、高精地圖、邊緣計算單元）累計投資規(guī)模為912億元，到2030年，車路協(xié)同主要IT設備累計投資規(guī)模達到2834億元。

3.2 社會價值

（1）降低事故：和太平洋保險合作，在保費優(yōu)惠的情況下，在深圳全市范圍內(nèi)推廣鷹駕環(huán)視ADAS。深圳自卸車協(xié)會目前按照四級來區(qū)分各建筑工程公司，A+、A、B、C類，如果出現(xiàn)致人死亡事故，直接給C類評級，每年每輛車保費至少提高2萬左右。原有的自卸車智慧終端系統(tǒng)不能有效解決盲區(qū)問題，2020上半年出現(xiàn)30起重大交通事故，造成32人死亡。鷹駕360環(huán)視首先在國平通建筑公司全面安裝，事故降低90%，得到交警和交委高度好評。到目前為止，深圳渣土車總共安裝近千輛，同比平均事故下降86%。僅深圳當前市場存量就有1.5萬輛。如果向全國推廣，數(shù)量更加龐大。目前是單機版360ADAS，如果加入車路協(xié)同和智能駕駛輔助，零事故指日可待。

（2）提高效率：有效減少偷料、偷油、不按照路線行駛等問題，減輕駕駛者的勞動強度，提高管理效率。例如：廣西中石化車隊全部安裝鷹駕360車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)后，達到零事故、零偷油的顯著效果。深圳消防支隊和廣西消防總隊全部安裝，工作效率也大幅提高。

（3）促進就業(yè)：設備的生產(chǎn)、安裝和維護都需要大量的技術(shù)工人，以存量市場為例，每安裝一輛特種車需要2~3個技術(shù)工人工作3~4個小時，2000萬輛特種車輛需要數(shù)十萬技術(shù)工人的加入。加上車路協(xié)同的安裝養(yǎng)護，可增加就業(yè)上百萬。

（4）增加稅收：萬億級市場規(guī)模，會增加幾百億稅收。

摘自《自動化博覽》2022年7月刊