近日，第25屆IEEE智能交通系統(tǒng)國際會議（IEEE International Conference on Intelligent Transportation Systems,ITSC）于中國澳門召開。ITSC是智能汽車與智能交通領(lǐng)域的國際頂級學(xué)術(shù)會議，此次會議收到全世界45個國家和地區(qū)的近1300篇投稿。大會評選了共3篇最佳學(xué)生論文獎（Best Student Paper Award），清華大學(xué)自動化系2021級博士生常成同學(xué)的論文《基于邊緣計(jì)算的網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車輛的駕駛安全監(jiān)控》（“Driving Safety Monitoring for Connected and Automated Vehicles via Edge Computing”）成功入選。

該文章由清華大學(xué)自動化系及土木工程系的研究人員共同完成。清華大學(xué)土木系助理研究員李深和自動化系教授李力為論文的通訊作者，李力教授指導(dǎo)的博士生常成為論文的第一作者，其他共同作者包括清華大學(xué)自動化系博士后張坤鵬及李力教授指導(dǎo)的博士生張嘉瑋。文章系統(tǒng)地研究了如何利用邊緣計(jì)算來監(jiān)控網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車（connected and automated vehicles,CAV）的運(yùn)動，并對潛在事故（如車道偏離、碰撞等）進(jìn)行預(yù)警。與僅利用單車感知的數(shù)據(jù)相比，車路協(xié)同系統(tǒng)通過車與萬物（vehicle-to-everything,V2X）的互聯(lián)互通，直接收集網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車的運(yùn)動數(shù)據(jù)，從而更容易綜合計(jì)算每輛車的風(fēng)險，產(chǎn)生更加優(yōu)越的性能。

圖1.ITSC最佳學(xué)生論文獎

駕駛安全是交通領(lǐng)域和車輛領(lǐng)域研究的一個重要問題。駕駛安全監(jiān)控系統(tǒng)主要分為兩類：車端系統(tǒng)和路側(cè)系統(tǒng)。典型的車端高級駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driver Assistance Systems,ADAS）依賴于單車的感知數(shù)據(jù)，很難實(shí)現(xiàn)對交通場景的全面和準(zhǔn)確的理解。典型的路側(cè)攝像頭系統(tǒng)監(jiān)控的空間范圍仍然十分有限，不足以支持較大時空范圍內(nèi)的高精度車輛運(yùn)動預(yù)測。

圖2.論文提出的框架示意圖

V2X通信技術(shù)的發(fā)展為我們解決駕駛安全監(jiān)控及風(fēng)險預(yù)警問題提供了新的基于協(xié)同駕駛和車路協(xié)同的思路。借助V2X通信技術(shù)，我們可以收集所監(jiān)控道路的智能網(wǎng)聯(lián)車輛數(shù)據(jù)，實(shí)施路側(cè)單元邊緣計(jì)算預(yù)警，其優(yōu)勢包括：系統(tǒng)僅需要收集車輛的位置和運(yùn)動數(shù)據(jù)；系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫可直接檢索到駕駛環(huán)境數(shù)據(jù)，從而顯著降低感知數(shù)據(jù)的計(jì)算成本，有效避免車輛遮擋、感知誤差及識別失效等問題，以全面準(zhǔn)確地獲取場景中所有車輛的信息；系統(tǒng)可以積累海量的車輛歷史軌跡數(shù)據(jù)用于運(yùn)動預(yù)測和碰撞預(yù)警。

具體而言，文章提出了基于實(shí)時接收數(shù)據(jù)的快速判定碰撞及風(fēng)險的算法和相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，包含數(shù)據(jù)存儲、軌跡預(yù)測、碰撞檢測、風(fēng)險預(yù)警等功能子模塊。該框架允許我們考慮具有不同自動化等級的網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車，并研究網(wǎng)聯(lián)自動駕駛車輛與人類駕駛車輛之間的交互作用。實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明了該方法的有效性，預(yù)警命中率顯著優(yōu)于基于單車感知數(shù)據(jù)的方法。文章還討論了數(shù)據(jù)精度和傳輸時延對于預(yù)警預(yù)測和軌跡規(guī)劃等應(yīng)用性能的影響，確定了保證車輛駕駛安全的數(shù)據(jù)最低要求。這一研究為協(xié)同駕駛場景下自動駕駛的風(fēng)險預(yù)警及規(guī)劃控制等應(yīng)用奠定了重要基礎(chǔ)，推動了協(xié)同駕駛和車路系統(tǒng)的發(fā)展。

供稿：清華大學(xué)