一文详解各城市智能网联道路技术规范

2022-05-18 19:05:44·  来源:5G行业应用  作者:吴冬升  
 
各地陆续出台城市道路智能网联技术规范,逐一盘点如下:①2021年10月28日全国团体标准信息平台发布《粤港澳大湾区城市级智能网联设施技术规范》;②2021年10月26

各地陆续出台城市道路智能网联技术规范,逐一盘点如下:①2021年10月28日全国团体标准信息平台发布《粤港澳大湾区城市级智能网联设施技术规范》;②2021年10月26日,武汉市经信局发布《智能网联道路智能化建设规范(总则)(征求意见稿)》;③2021年11月11日,上海嘉定区发布标准化指导性技术文件《智慧道路建设技术导则》;④2020年9月30日,德清县发布《智能网联道路基础设施建设规范》。

《粤港澳大湾区城市道路智能网联设施技术规范》


标准规定了粤港澳大湾区城市道路智能网联设施的有关技术要求,包括总则、交通信息感知、网联通信设施通信网络、路侧计算设施、交通大数据平台、信息发布设施、信息安全、照明及供电设施、车路协同及自动驾驶支持等。总体架构分为基础设施体系、服务体系、技术支撑体系三部分,各部分组成内容和相关关系如图1所示:①基础设施体系包括基础设施感知、气象和环境感知、交通运行状态感知、交通事件检测;信息发布、通信设施和供电设施。②服务体系包括伴随式信息服务、交通管控、应急保障、车路协同与自动驾驶支持等;③技术支撑体系包括高精度定位与时间同步、路侧边缘计算、联邦机器学习、云计算数据中心、信息安全、时间同步系统。

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图1 总体框架图

智能网联设施信息感知监测

应能实现交通运行状态信息监测、道路基础设施状态信息监测、气象环境信息监测等功能。交通运行状态信息包含交通流信息、道路交通参与者信息及交通事件信息。交通流量信息采集可通过交通流检测器进行采集监测,应包括断面交通量、单向交通量、不同车道交通量、路段小时交通量、平均车速、车头时距及车道占有率等;道路交通参与者检测可通过路侧感知系统进行采集,应包括但不限于机动车、非机动车、行人,感知的交通目标属性包括但不限于交通参与者类型、经纬度、海拔信息、几何尺寸、速度、加速度、航向角、车牌等信息;交通事件应包括但不限于停车事件、逆行事件、行人事件、抛洒物事件、拥堵事件、低速/超速事件、交通事故等道路行车状况异常事件,交通事件定义应符合 GB/T 28789 的规定。基础设施状态监测应包括道路状态监测、桥梁状态监测、隧道状态监测,并具备预警信息提示功能。道路状态监测的主要指标项包含路面动荷载、路面病害和路基异常等,其中路面病害包含路面裂缝、坑槽、车辙、拥包等,路基异常包含边坡坍塌、路基沉降等;桥梁状态监测的主要指标项包含结构应力、变形、结构裂缝、环境腐蚀、交通荷载和结构温度等,其中变形可分为水平位移、线性下挠和基础沉降等;隧道状态监测的主要指标项包含能见度、CO 浓度、风速风向、亮度、火灾、交通事件和结构安全等。气象环境信息重点监测项目包括:能见度、风速、风向、降水量、路面温度、路面状况(干燥、潮湿、积水)等,应至少能够监测 GB/T 33697 中规定的监测项目。


智能网联设施通信网络

由监测设备、RSU、MEC、路侧设施等构成。监测设备包括摄像头、激光雷达、毫米波雷达等监测设备;RSU具有与OBU及其它系统组件通信的功能,与通信系统的网络通信功能;MEC具有OBU设备和路侧设施设备接入功能,进行边缘计算功等功能,实时预警消息的处理和推送;道路设施包括交通标志、标线、交通信号灯、可变情报板、护栏、隔离设施、示警桩等其他路侧设施。


交通大数据平台

通过路侧通信设施与路侧计算设施、车载网联设备、交通诱导设备、交通信号灯控制设备、信息发布设施等进行通讯,实现信息交换、路网管理、智能网联信息服务等功能。交通大数据平台主要由数据管理系统、数据感知融合系统、监控管理系统、运营管理系统、数据分析系统、决策控制系统、信息发布系统等构成,系统构成如图2所示。

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图2 交通大数据平台结构图

①数据管理功能应实现多设备统一的设备管理、车辆管理等功能;

②数据感知融合功能应实现多设备统一接入、数据汇聚、感知融合等功能;

③监控管理功能应实现城市道路、智能网联设施、城市交通运行状态、气象环境的监测管理功能,并基于监测管理实现紧急事件快速发现、预警、指挥调度、联动处置、事件评价等,紧急事件包含但不限于道路阻断事件、道路拥堵事件、道路环境灾害事件以及其他事件;

④运营管理功能应实现城市道路路段级、路网级的车路协同管控,包含但不限于车道引导、车速引导、交叉路口防碰撞、绿波行驶速度提醒、服务区提醒、异常预警等服务;

⑤数据分析功能应实现设备设施性能评价、道路网交通需求预测、道路网短时运行态势分析、道路网交通风险分析等,为驾驶行为管理、交通态势分析、路网管控决策提供支持;

⑥决策控制功能实现对所辖区域的车辆、交通控制与诱导设施等交通管控决策;

⑦信息发布功能应具备手动和自动信息发布功能,并具备对外通信接口,可向上级管理中心或第三方数据平台发送所需信息。


02武汉《智能网联道路智能化建设规范(总则)》


本规范规定了智能网联道路智能化建设的建设流程、建设目标、建设原则、总体框架、道路安全风险等级评估、智能网联汽车道路准入要求及道路智能化建设总体要求等内容。智能网联道路智能化建设规范分为总则和细则两部分,本规范为总则部分,细则部分单独另行发布,如图3所示。

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图3 道路智能化建设规范总体架构基于道路安全风险等级评估以及智能网联汽车道路准入要求,针对道路安全风险等级评估因素,通过智能化基础设施、道路交通设施以及支撑平台的建设,有效降低道路安全风险等级、提升交通运行效率及建立智能化管理服务。

道路智能设施

主要包括路侧通信设施、边缘计算单元、智能摄像头、激光雷达、毫米波雷达、气象监测器以及路面环境监测器等,通过在路侧布设相关智能化设备,实现违章事件检测、交通数据采集、交通事件检测、交通参与者检测、路面以及气象环境监测等功能,基于以上交通信息的采集、分析、融合处理等,实现区域交通整体监控、优化管理以及特定交通场景的安全预警保障等功能。道路交通设施的建设及改造主要基于智能网联汽车加入现有交通流后,对现有道路基础设施进行针对性增加,以加强智能网联汽车安全保障及提升道路交通安全。

支撑平台

主要包括数据平台、管理平台(设备管理平台、车辆管理平台)、应用平台(V2X Server平台、感知融合平台)、高精度地图、高精度定位、安全平台、三维城市模型、数据平台汇聚路侧所有智能化设备、车端以及其它平台端的数据,平台应具备数据存储、查询、索引、分析等功能,通过安全、梳理、整合等一系列处理,产生可信及可用的信息,为各种应用提供数据支撑。设备管理平台主要是对设备进行实时监测和智能监管,提供针对设备的录入、监控及管理。车辆管理平台主要是对开放测试道路的智能网联汽车测试、示范应用及运营进行管理。V2X Server平台主要实现车路协同的连接,包括车路协同数据的收集、路由和分发,提供统一的人/车/路建模抽象和数据开放服务。感知融合平台将各个感知模块采集的多源异构数据(如摄像头、激光雷达、毫米波雷达等设备的数据)以视频、图片、文字等形式呈现,并进行数据有效挖掘识别和融合交互,实现数据标准化和智能处理。高精度地图数据应包括道路属性数据、几何数据、关联关系数据。道路属性数据应包括车道模型数据(类型、通行状态、数量和通行方向等)和车道线模型数据(类型、颜色、宽度和编号等);车道几何数据应包括车道边线、车道中心线、车道参考线等数据;关联关系数据应包括车道与道路关联关系数据。高精度定位服务的静态和动态实时定位精度:水平优于10厘米,垂直优于20厘米。安全平台应支持基于国密算法(国家密码管理局认定的国产商用密码系列算法)的数据保密性、完整性和真实性等的保护,包括数据加密解密、数字签名验签、数据完整性防护、密钥生命周期安全管理、网络安全防护、系统安全防护和应用安全加固等安全功能组件,满足V2X PKI体系业务需求,并可支持扩展提供边端协同、边云协同的网络安全防护能力。三维城市模型应至少包含地形要素模型、建筑要素模型、交通要素模型、水系要素模型、植被要素模型、场景要素模型及其他要素模型。建筑要素、交通要素应不劣于Ⅰ级精细度表现,植被要素、场地要素模型和水系要素模型应不劣于Ⅰ级或Ⅱ级精细度表现,其他要素模型中交通设施应采用细节建模表现,剩余要素模型应不劣于Ⅱ级精细度表现。


03上海嘉定《智慧道路建设技术导则》

文件适用于上海市嘉定区有智慧化建设需求的新建、扩建、改建的城市道路的建设、养护、运营和管理。

城市智慧道路建设主要由中心子系统、路侧子系统及交通参与者子系统组成。其中交通参与者子系统通过直连无线通信或5G通信与路侧子系统相连,路侧子系统通过光纤有线通信或5G通信与中心子系统相连,如图4所示。

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图4 智慧道路整体框架道路智慧化分级如表1所示。表1 道路智慧化分级标准分级标准基本智慧化基本智慧化道路以提高道路的数字化、信息化水平为主,满足交通参与者对通行效率、安全和服务的基本需求,为更高层级的智慧化提供基础条件。能在拥堵、事故、施工、恶劣天气等事件发生时对交通采取主动管控措施,提升道路通行效率,提高道路安全水平。能为交通参与者提供实时基本的动态信息提示,包括车辆高精度定位、道路拥堵、事故、施工、周边停车场等信息。能获取道路的原始监控视频,能采集道路流量等数据,满足道路监管部门的数据采集和使用的基本需求。中级智慧化中级智慧化道路在基本智慧化的基础上,实现车路协同的智能道路交通环境,能以智慧化的方式对道路交通运行进行管理,对交通参与者提供精准的信息服务。能实现车道级的流量统计,能对交通事件进行监测,对交通风险进行识别、处理并实时发布安全预警,能实现全量交通要素感知和交通流控制调节能力对交通流进行智能协同管控。能为交通参与者提供高精准信息服务,包括但不限于提供车道级、伴随式的信息服务以及个性化交通信息定制服务。能对人工智能车辆提供安全辅助驾驶,满足自动驾驶智慧化的道路场景的基本需求。高级智慧化高级智慧化道路在中级智慧化的基础上,实现网联协同的智慧化管控环境,具备对路网进行全自动、全方位的服务和监管的能力。能实现全时空高精度感知,对所有道路参与者轨迹的数字化处理并开展交通分析,对路网的交通运行状态进行精确计算,对不同路段、不同层级的交通运行系统进行精准决策和管控。能实现人工驾驶车辆和自动驾驶车辆混合交通流的协同管控,能满足自动驾驶车队编队行驶和在线调度的需求。

道路及其附属设施

包括路线、平面交叉、路基路面、行人和非机动车设施、公共交通设施、照明设施、供电设施、定位设施、交通管理设施(实体交通标志标线、数字化交通标志标线、交通信息发布设施)、交通信号控制设施等。

感知和边缘计算系统

由感知设备、边缘计算设备组成。感知设备宜以感知摄像机为主,根据需要可增加毫米波雷达、激光雷达或其他传感器设备。由多种感知设备组成的感知系统应能感知道路上不同的目标及其状态。感知目标至少应包括机动车、非机动车、行人以及道路的障碍物等。边缘计算设备是指部署在道路近邻,融合计算、存储、网络能力为一体的开放平台,负责实时处理临近区域内感知设备,道路交通管理设备和路侧单元的数据。边缘计算设备应能配合其他设施完成实时感知数据处理、存储、交通信息汇聚、内容分发、业务处理与决策等功能。边缘计算设备北向对接中心子系统,南向对接路侧感知设备(包括感知摄像机、激光/毫米波雷达等)、路侧单元(RSU)/5G基站等设备、按需接入道路交通管理路侧设备(交通信息发布设施、交通信号控制设施等),设备将接收汇总的信息进行融合分析处理,并将处理结果通过路侧单元(RSU)/5G基站发送给车载单元(OBU)。系统功能需实现交通流检测(交通流量、平均车速、时间占有率、排队长度等信息)、交通事件检测(交通拥堵、异常停车、逆行、违法变道、行人、抛洒物等事件)、交通参与者检测(机动车、非机动车、行人等交通参与者的识别检测以及定位功能,包括检测交通参与者类型、速度、位置、运动方向等特征信息)、车辆智能监测(应符合GA/T 497《道路车辆智能监测记录系统通用技术条件》)、全域视频监控、违法抓拍(应符合GA/T 496《闯红灯自动记录系统通用技术条件》)、道路状态获取(信号灯状态、路面状况(干燥、潮湿、积水、结冰、积雪、路面温度)、道路能见度、温度、湿度、空气质量、风速、风向)等。

直连无线通信设施

部署要求给出了十字路口、丁字路口、长直道路、路口延伸、环岛、匝道、急弯路段、隧道、高架桥下方的RSU部署示意。云控平台的整体架构如图5所示,由监控管理、数据管理、运维管理、计算管理、信息发布、车路协同应用服务、数据中台、服务中台8大模块组成。

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图5 云控平台整体架构图云控平台应具备监控管理的功能,能完成对交通事件、车辆、路侧设备等的监控管理;具备数据管理的功能,能完成对车辆、感知及边缘计算系统采集及计算的数据及RSU报文数据等的管理;具备运维管理功能,能完成对车辆、路侧设备以及系统整体进行运维管理;具备计算管理的功能,能完成对现有数据的计算分析并对算法进行管理;具备信息发布功能,能完成各类事件信息的发布,并对已发布的事件进行管理;具备车路协同应用服务功能,能支撑车路协同应用的场景,并满足各场景的技术需求;具备数据中台的功能,应能为各系统间数据汇聚交换提供服务,统一数据交换的标准,并对各系统提供标准化数据共享服务;具备服务中台的功能,应能为接入系统提供标准化的应用及共享服务,接入系统可按标准在中台上注册并发布应用及服务,也可通过统一网关获取其他系统的共享应用及服务;云控平台软硬件基础设施应不因关键软件、硬件、器件的扩容、维护、替换影响整体业务运行性能或导致业务停用。

04德清《智能网联道路基础设施建设规范》


本文件规定了智能网联道路基础设施建设的术语、总体架构、智能化基础设施等要求。
智能化路侧基础设施建设内容应包括“通信系统”、“感知系统”、“边缘计算系统”、“车路协同系统”和“微气象和道路环境系统”,对智能网联车辆的开放测试和试运营环境提供支持。智能化路侧基础设施整体架构如图6所示。

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图6 智能化路侧基础设施架构通信系统中RSU部署规划包括城市场景(典型道路、中间有遮挡的道路、丁字路口、郊区十字路口、普通十字路口、复杂十字路口、环岛)、乡村场景、山区场景、高速场景(常规路段、匝道、隧道)等。感知系统由前端传感器节点、边缘计算设备、网络设备和边缘计算平台组成。架构如图7所示。

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图7 感知系统架构图场景建设方案在典型配置的基础上,以摄像设备感知能力为基准划分道路场景。道路场景类型可分为城市、乡村、山区、高速、隧道五类。根据路口或路段的道路技术等级、车道数、中央绿化带等具体属性总共可以细分为二十多种风险程度不同的测试场景,不同风险程度的道路场景对应着不同的感知设备布设方案。边缘计算单元应具备开放架构,其数据输出和管控不依赖特定的平台或软件,应能够向“MEC Server”平台提供直连接口,由MEC Server实现对MEC的数据接入和统一管理,同时支持NTP时钟同步。边缘计算单元应提供设备就近接入、数据处理、本地闭环管理等服务和满足行业在实时业务、应用智能、安全与隐私保护等方面的基本应求。MEC Server平台应具备管理MEC设备接入和MEC边缘算法更新等能力,应具有对路侧MEC设备的接入管理服务、边缘算法管理、通信调度、数据开放和统一运维等业务功能。如图8所示。

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图8 MEC Server平台架构图

车路协同系统V2X Server平台,应具备对路侧设备的接入管理、证书管理、V2X算法管理、数据管理、事件管理等业务功能。如图9所示。

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图9 V2X Server平台系统架构图微型气象站集成多类气象传感器,可实时监测风速、风向、气温、气湿、气压、降水量、能见度、天气现象等各类气象数据。

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