【《S学院无人驾驶路测方案设计》8600字】

S学院无人驾驶路测方案设计摘要随着国民经济的快速发展，国家致力于人工智能的开发和研究，人工智能已进入快速发展阶段，并逐步进入公众生活。为加速研究设计以及实施基于校园环境内的无人驾驶汽车的路测方案。通过对国内外道路路测的比较，总结出适用与校园内部环境内的道路路测的方案，并根据我国定制的法律法规，初步设计出两条适合道路路测的试验线路方案，并通过比较两条道路路测路线的效益选择最优的一条道路路测线路进行应用。无人驾驶汽车在校园内的发展不仅改善了校园内部人员的出行问题，减少人员使用的同时也提高了工作效率。但是设计方案还是较为局限，原因在于校园假期无人或者是人员较少的时间较短，无法在校园中进行长时间路测，这样就会在未来无人驾驶汽车真正在校园内发展起来后存在一定的安全隐患。但是随着无人驾驶技术和5G技术的不断发展和国家政府的积极推进，无人驾驶汽车将会得到一个质的飞跃。关键词：无人驾驶汽车；路测目录TOC\o"1-2"\h\z\u7765摘要 I11716ABSTRACT II228821绪论 1315441.1研究背景 1205591.2研究目的及意义 1264161.3国内外研究现状的综述 2200432无人驾驶路测线路设计 328632.1基本材料收集 3239592.2路测线路设计 4276693无人驾驶汽车路测方案 932433.1前期准备工作 9284583.2路测项目 10167923.3路测时间 11185583.4路测风险分析及紧急应对措施 12136724总结与展望 12136394.1总结 12162644.2未来展望 1310780参考文献 151绪论1.1研究背景无人驾驶汽车是当今时代的一种高智能化的汽车，它可以通过搭载的各种高精度传感器以及车路协同技术来感知道路环境，并根据车流、人流状况实时规划行车路线，最后精准平稳地控制车辆到达预定的目的地。如此一来，无人驾驶汽车的发展以及普及就可以让日常驾驶中的驾驶员解放双手，还解放了驾驶员的大脑，使得驾驶员注意力无需集中在驾驶上。这样驾驶员就可以拥有更多的可自由分配时间，用来休息、娱乐或办公。当无人驾驶汽车技术真正代替人类驾驶员去完成操作各种车辆的时候，也就可以从根本上避免了由于人为因素，如驾驶员过度疲劳等的因素造成的交通事故，可以大幅降低交通事故数量，从而减少了人员伤亡和财产损失。目前，无人驾驶成为全球汽车技术研发的热门方向，国内多个城市与企业也相继进行无人驾驶汽车的研究与发展。而路测则是全面验证无人驾驶汽车功能，实现车、路、人云协同，确保车辆安全、可靠、高效运行的重要手段，对推进自动驾驶技术成熟与产业发展至关重要。为加快无人驾驶汽车技术的发展，2018年国家颁布了《智能网联汽车道路测试管理规范（试行）》，对无人驾驶测试车辆标准、驾驶安全员标准、路测申请流程、测试规范与事故处理做了详细的定义。无人驾驶汽车进行路测，必须严格遵循《智能网联汽车道路测试管理规范（试行）》。该政策的出台，是我国首次在国家层面对“无人驾驶”进行引导和规范，标志着一个新的里程碑。法律法规的出台不但促进了无人驾驶汽车的发展，也使得无人驾驶汽车道路测试更加的安全、合法。S学院作为一所励志发展成为国内知名的应用型技术大学的校园，对于国内外一些新兴事物的研究都不落后于其他，无人驾驶汽车方面的研究亦是如此。所以对于在校园环境内的无人驾驶汽车路测方案的设计和研究也早早的提上了日程。并随着S学院不孤湖AAA级旅游景区文件的正式公布,“中国-东盟综合交通国际联合实验室”于S学院的正式揭牌成立,越来越多的人慕名而来，S学院的发展也越来越好，这一切的一切都在为S学院对无人驾驶汽车在校园内进行路测实验的设计和研究奠定了坚实的基础。1.2研究目的及意义近年来，随着我国无人驾驶汽车技术的逐渐成熟以及5G时代的来临，其不但可以在矿山、园区、港口等特定场景下代替人类完成单调重复性的工作，运行范围也会越来越广，面对的交通道路环境也越来越复杂，各种不确定事件发生的可能性也越来越大。各国无人驾驶车辆虽已进行上千万公里的行驶，但还是未能避免交通安全事故。无人驾驶技术还需要多维度的道路测试才能保证车辆上路时行驶安全，避免事故发生。要想实现无人驾驶汽车真正上路并覆盖交通网络，就必须进行更多的无人驾驶汽车的路测。所以设计出一套完全合适在某种特定场合下的无人驾驶汽车路测计划是非常重要的。就校园环境而言，人流量密集，且人流方向不确定因素高，其道路环境也颇为复杂。所以要想无人驾驶汽车更早的且正式的进入校园当中，且有安全保障的服务在校所有师生及人员，设计出一套适用于校园环境内的无人驾驶汽车路测方案势在必行。S学院校园占地近1300亩，面积广阔，分路支路众多，且校园内的每条道路均按系列城市建设规定设计，并在每段道路上都设置了交通标志，不仅规范了师生的行车安全，也满足了S学院校园环境内无人驾驶汽车路测试验研究、设计的基本要求。在2018年，由S学院负责经营管理的不孤湖景区被评定为国家AAA级旅游景区的相关文件正式颁布；2019年，“中国-东盟综合交通国际联合实验室”在S学院南硅谷E交通学院实训楼正式揭牌成立。这两项成果的获得，无非是对这些年来S学院所有师生员工辛勤努力一种认可。而为了让不孤湖景区发展得更好；让实验室的研究成果能为国家、社会做出贡献。在S学院内进行校园环境下的无人驾驶汽车路测方案的设计和研究，更是大势所趋。1.3国内外研究现状的综述1.3.1国外研究现状其实，早在上世纪70年代，国外的发达国家及地区便开始了对无人驾驶汽车的研究以及对无人驾驶汽车在各个环境下的路测方案的设计和研究，并发展出了多个应用道路测试场景。近年来，国外无人驾驶方面的的相关实验已经基本完成了从实验室研发到实路路测的过渡，路测是无人驾驶技术发展和应用的关键环节，包括虚拟测试、封闭式停车测试、自动驾驶系统测试、自动驾驶系统测试、自动驾驶系统测试等，总体来看，美国、欧盟、日本等国家或地区已基本走上开放之路。同时，国外正在实施无人驾驶汽车的相关技术设计和研发监管制度，确立无人驾驶汽车的法律地位，制定安全制度的安全标准，加强相关数据使用和对数据管理，明确相关人员陪同无人驾驶汽车相关技术设计研发的责任分配。美国是第一个推广无人驾驶汽车路测的国家。在2011年通过了第一部允许无人驾驶汽车路测的州立法，世界上许多的发达国家和地区也都在积极的推广无人驾驶汽车路测。建设试验示范区，制定相关的行业标准和规范，通过解决无人驾驶汽车路测的技术难题，促进了无人驾驶汽车技术的发展。这一切都是向推广无人驾驶汽车路测迈出的铁腕一步。1.3.2国内研究现状国内研究方面，我国大多数地区的无人驾驶汽车路测都还处于由封闭园区路测向特定开放路测地进行路测的过渡阶段。北京、上海是我国最先划定无人驾驶汽车路测道路区域的城市。中国目前建成以及在建的无人驾驶路测基地也已有不少，这些测试基地的特点是，成立时期早，设备齐全；涵盖丘陵、斜坡和各种路面的地质状况等各种测试道路和环境。隧道主要用于测试导航、传感器与通信技术；地下通道和可变的道路网络；类似于城市街区的道路网格系统等。还有交通信号灯和指示牌等，一应俱全。截至2019年年底，北京市无人驾驶汽车路测就已安全达到104万km。但相较于欧美日等较发达国家地区等对无人驾驶汽车方面的研究及路测还是比较落后且不足的。但随着近年来我国以华为公司为代表的相关组织、机构对5G技术的开发及研究已超过欧美日等的发达国家及地区，这为我国无人驾驶汽车以及无人驾驶汽车路测的各方面研究提供了坚固的科技技术基础。所以近年来我国对无人驾驶汽车技术正以飞快的速度以崭新的姿态赶超欧美日等的发达国家及地区。2无人驾驶路测线路设计2.1基本材料收集S学院的路网主要由6条主干道，以及若干分路支路组成。主干道分别是硅谷大道、北湖路、敷文大道、有邻路、南湖路、凤起路。每一条主干道的道路设施，如人行横道、减速带、交通标示等等,以及道路进本情况，如表2-1所示。表2-1S学院主干道道路设施及道路基本情况表道路名称道路设施道路基本情况硅谷大道减速带：人行横道：指示牌：道路宽敞平整，呈南北走向，道路两旁主要建筑为南硅谷与敷文园，是大中型机动车在校内的主要通行道路。北湖路减速带：人行横道：指示牌：道路平坦，行人较少，呈东西走向，中型及大型机动车在校内的主要通行道路。敷文大道减速带：人行横道：指示牌：主要通行道路，是学生从宿舍外出与非机动车以及中小型机动车的主要通行道路，其中早、中、晚高峰时期为南向北的机动车单行线。南湖路减速带：人行横道：指示牌：道路平坦，视野开阔，道路周围主要建筑为行政楼，所以是在校员工师生办公的主要通行道路。有邻路减速带：人行横道：指示牌：道路走向为东西方向，衔接学生食堂和教学楼，且道路两边分别为体育馆与图书馆，是老师学生去上课学习以及下课后吃饭和开展课外运动的主要通道。【数据来源】实地勘察材料整理自行绘制而成。2.2路测线路设计根据S学院内校园道路实地勘察收集的材料【表2-1】，现拟定以下两条路S学院无人驾驶汽车路测线路方案，两条路测线路的始发站均位于南硅谷D大门正对面的停车点处。最后根据最终路测数据进行分析，选择最优方案。2.2.1线路一图2-3S学院无人驾驶汽车路测线路图（一）【数据来源】实地勘察材料整理自行绘制而成。站点设置表2-2线路1站点名称、位置及乘客主要集散地站点名称站点地址乘客主要集散地始发站南硅谷D正对面停车场南硅谷CDE、菜鸟驿站、敷文园EF复古站南硅谷A与敷文园DC交汇处南硅谷AB、敷文园CD、创业园南门站南湖路中部S学院南门正对面行政楼、国际学术交流中心、名洋国际酒店演艺中心站东侧门处停车点演艺中心、教工食堂复兴站西席苑12与敷文园AB交汇处西席苑12、敷文园AB学生第一食堂站学生第一食堂停车点学生第一食堂、凤起路高博软件学院站高博软件学院处高博软件学院青工楼站自强路与北湖路交汇处青工楼、自强路北门站凤起路与北湖路交汇处北门、学生第二食堂、S学院商业街、凤起路活体站大学生活动中心停车点大学生活动中心、体育训练馆、五环路【数据来源】实地勘察材料整理自行绘制而成。向北出发北门站南门站学生第一食堂站演艺中心站青工楼站北门站南门站学生第一食堂站演艺中心站青工楼站始发站复古站高博软件学院站活体站复兴站【数据来源】实地勘察材料整理自行绘制而成。向南出发演艺中心站青工楼站学生第一食堂站北门站南门站演艺中心站青工楼站学生第一食堂站北门站南门站始发站高博软件学院站复古站复兴站活体站【数据来源】实地勘察材料整理自行绘制而成。2.2.2线路二图2-5S学院无人驾驶汽车路测线路图（二）【数据来源】实地勘察材料整理自行绘制而成。站点设置表2-4线路1站点名称、位置及站点乘客主要集散方向站点名称站点地址乘客主要集散方向始发站南硅谷D正对面停车场南硅谷CDE、菜鸟驿站、敷文园EF复古站南硅谷A与敷文园DC交汇处南硅谷AB与敷文园CD南门站南湖路中部S学院南门正对面行政楼、国际学术交流中心、名洋国际酒店演艺中心站东侧门处停车点演艺中心、教工食堂复兴站站西席苑12与敷文园AB交汇处西席苑12、敷文园AB学生第一食堂站学生第一食堂停车点学生第一食堂奠基广场站奠基广场处体育馆、图书馆高博软件学院站高博软件学院处高博软件学院青工楼站自强路与北湖路交汇处青工楼北门站北门处北门、学生第二食堂活动中心站大学生活动中心正门处大学生活动中心【数据来源】实地勘察材料整理自行绘制而成。向北发车演艺中心站青工楼站学生第一食堂站北门站南门站演艺中心站青工楼站学生第一食堂站北门站南门站始发站高博软件学院站复兴站活体站【数据来源】实地勘察材料整理自行绘制而成。（3）向南出发演艺中心站青工楼站学生第一食堂站北门站南门站演艺中心站青工楼站学生第一食堂站北门站南门站始发站高博软件学院站复兴站活体站【数据来源】实地勘察材料整理自行绘制而成。3无人驾驶汽车路测方案3.1前期准备工作在道路路测前期准备工作中，需成立S学院无人驾驶骑车道路路测研究小组，由一名实验室老师领导，组员主要为对无人驾驶汽车感兴趣，愿意为S学院无人驾驶汽车路测的设计研究发展做出贡献，并努力学习的学生。其中研究小组主要分为3个小组，分别为信息组、实地测试组以及系统运营组三个小组，小组职责如图【3-1】。【3-1】S学院无人驾驶汽车道路路测研究小组小组名称小组职责信息收集组收集路测线路道路信息材料；路测设施的配置实地路测组无人驾驶汽车实地路测系统管理组无人驾驶汽车系统的尝试性运营管理维护【数据来源】材料整理自行绘制而成。3.2路测项目根据国家发布的《智能网联汽车道路测试管理规范（试行）》文件，自动驾驶汽车路测前需要满足14项测试项目，并取得第三方机构的检测认证。受限于校园无人车路测条件，本方案设定路测检测项目为11项。测试过程需由两名测试驾驶人对无人驾驶车辆进行实时监控，测试驾驶人需满足《智能网联汽车管理规范》的以下条件：（1）与测试主体签订有劳动合同或劳务合同；（2）取得相应准驾车型驾驶证并具有3年以上驾驶经历；（3）最近连续3个记分周期内无满分记录；（4）最近1年内无超速50%以上、违反交通信号灯通行等严重交通违法行为记录；（5）无饮酒后驾驶或者醉酒驾驶机动车记录，无服用国家管制的精神药品或者麻醉药品记录；（6）无致人死亡或者重伤的交通事故责任记录；（7）经测试主体自动驾驶培训，熟悉自动驾驶测试规程，掌握自动驾驶测试操作方法，具备紧急状态下应急处置能力；（8）法律、法规规章规定的其他条件。测试过程车辆全程以30km/h的行驶速度进行实车测试，车辆行驶过程中测试驾驶人不得随意上下车终止测试。如遇到突发状况或系统提示人工驾驶时，一名测试驾驶人立即启用人工接管模式，手动行驶车辆，另一名测试驾驶人密切监控车辆检测项目。【表3-2】S学院无人驾驶汽车路测线路具体路测项目表道路名称测试项目北湖路1.远程人工操作接管灵敏度；2.自动紧急制动；3.前后方车辆（包含对向来车）的识别及响应；4.跟车行驶硅谷大道1.跟车行驶，；2.自动紧急制动；3.联网通讯清晰度；有邻路1.交叉路口通行；2.交通标志牌和标线的识别及响应；3.行人与车辆的识别及响应；4.自动紧急制动南湖路1.行人和车辆的识别及响应；2.自动紧急制动；3.障碍物的识别及响应敷文大道障碍物的识别及响应；前方车辆（含对向车辆）的识别及响应；【数据来源】材料整理自行绘制而成。真正的路测试验需要对所有路测项目进行反复试验、调试和优化，反复试验的目的是使车辆在不同的道路条件和不同的环境条件下具有良好的行驶安全性和操纵稳定性。无人驾驶汽车路测应使用专用道路信息系统，对所有环境条件下重复试验获得的试验数据进行分类，并对信息系统进行单独处理。我们可以识别测试车辆的技术或操作问题，最后总结存在的问题并提出相应的解决方案。3.3路测时间根据《智能网联汽车道路测试管理规范（试行）》文件规定，路测时长不得超过18个月，路测时间应选择在学习假期，这段时间校园里人少了，在不同的测试环境下，车辆传感器对道路环境的感知不同，车载计算机在紧急情况下的响应也不同；路测天气分为晴天、阴天和雷雨天气，路测时间根据校内课程表的时间划分为若干个时间段，在不同的试验阶段，必须每天轮换的路测项目，以保证每次路测数据的完整性。路测的时间端及路测的项目如表3-2所示。【表3-2】S学院无人驾驶汽车路测线路具体路测时间及项目路测时间路测项目7：30-8：20（师生到校上课前，的时间段）8：20-11：35（师生上午上课时间）11:35-14:30(师生中午休息时间)14：30-17：40（师生下午上课时间）17：40-18：30（师生傍晚休息时间）18：30-21：30（师生晚上上课时间）21：30-11：40（师生晚间休息时间）【数据来源】材料整理自行绘制而成。3.4路测风险分析及紧急应对措施据世界卫生组织统计，每年约有124万人死于交通事故，到2030年，死亡人数可能将会达到220万。根据专业研究机构预测，当无人驾驶技术发展成熟且普及以后将减少90%的交通事故。因此，发展无人驾驶汽车不仅能带来出行舒适性，也能够让人们的出行安全进一步得到保障。但是就目前而言无人驾驶汽车技术的还存在很多问题，所以进行无人驾驶汽车路测还是会存在一定的风险的。无人驾驶汽车的车辆是受到计算程序控制的限制的。在道路上进行路测时，一旦车辆的计算机程序出现故障，汽车就不受指令控制，无法正确识别车辆周围环境，是很可能发生意外不安全或其他车辆的故障影响到了无人驾驶汽车也是造成交通事故的主要原因之一。无人驾驶汽车是受到计算机程序控制的限制的。如果进行实地的路测，车辆的计算机程序崩溃出现故障，车辆将不受命令控制，不能正确识别车辆周围的环境，这也是无人驾驶汽车造成交通事故的主要原因之一。为确保实际路测安全进行，应采取以下路测紧急应对措施：（1）优化升级无人驾驶车辆计算机编写程序，提高车辆性能；（2）在测试路段设置路测标牌，警示行人与车辆注意安全，小心路测车辆；（3）在校园监控基础上增加摄像头以便监控路测汽车的行动和实时位置；（4）测试车辆悬挂路测行驶牌照，车身标示“自动驾驶车辆”字样；（5）设置专门人员在路测时跟车行驶；4总结与展望4.1总结无人驾驶技术的发展将改善日常出行生活，同时无人驾驶汽车进入校园也能够解决校园出行问题，并在以往人工驾驶校车的基础上减少人员的使用，提高了工作效率。本文重点在于通过深度学习分析的方法设计无人驾驶校车路测方案，主要成果如下:（1）对方案进行可行性分析。从路测原因、学校因素、社会因素、法律法规因素等四个方面深度分析，并判断方案可行。（2）结合国内外方案并研究其一般规律。现阶段，大多数路测方案皆使用实体测试库与虚拟场景库相结合的路测方案。（3）基于校园环境，设计符合《智能网联汽车道路测试管理规范（试行）》的无人驾驶路测方案。并针对不同测试路段设计不同检测项目。建设针对无人驾驶测试大规模数据的信息管理系统。信息管理系统主要包括车辆基本信息管理模块、数据管理模块、系统运营维护模块、车辆检测模块四大模块分别对不同测试信息进行集中管理，为无人驾驶路测工作提供了坚实的基础。本文局限性为学校假期时间较短，无法在校园中进行长时间路测。而如若遇上学生返校，校园人流量变大，容易引起学生围观造成道路拥堵，使车辆路测具有风险性和挑战性。4.2未来展望近年来，随着我国对5G技术的研究发展及应用取得了突破性的发展，也让我国在各个5G技术所涉及到的领域正以赶超的姿态超越各个国家及地区。5G技术作为信息技术发展的产物，具有传输速度快、范围广等优势，能够帮助我国各个领域的发展解决一定的应用难题。尤其是在智能交通的应用中，5G能够充分利用其优势，实现交通大数据的监管和收集，在一定程度上解决智能交通技术发展过程中的诸多难题，推动我国的智能交通发展，让人们的生活更加便捷与轻松。而随着5G通信技术在智能交通中应用的深入，也需要更加完善的相关措施，以此来保证智能交通在5G技术下为人们带来更便捷、安全的服务。在智能交通的管理中，交通意外情况的识别极为关键，需要信息技术强大的分析能力。而5G技术则可以通过多种技术手段，对道路交通状况进行提前分析与预警，防止意外情况的发生。此外，5G技术还能通过5G超级物联网，利用智能视频分析和智能传感等多种技术分析交通运输中的异常状况。在交通运输过程中，会出现超速等危及到交通安全的驾驶行为，在交通管理人员对其进行调查时会由于数据不足而受到阻碍，而5G技术可以通过全球定位系统和人工智能等技术的运用，精准捕捉车辆的信息，进而协助交通执法的进行。这足以体现了5G技术在完全融入无人驾驶汽车时，会使无人驾驶汽车的感知等各方面性能得到提升，让无人驾驶汽车更加的安全可靠。当5G技术完全普及后，S学院的无人驾驶路测则将会进入更深层次的设计及研究。S学院凤起路、五环路、自强路、西席一二巷、梁村路以及其他的无名路也将纳入S学院无人驾驶路测方案的设计当中，将使得S学院无人驾驶线路涉及到S学院的每一条道路，服务到每一个地方。无人驾驶信息管理系统着重于收集无人驾驶汽车在路测过程中所遇到的各种各样的问题信息。所以当无人驾驶汽车正式运营后，需专门的小组对无人驾驶汽车进行每日的管理与维护，需对其成立专门的无人驾驶汽车运营管理小组。根据信息系统的需求，小组具体职责如表【表4-1】。【表4-1】无人驾驶汽车运营管理小组名称车辆管理小组系统管理小组职责1.新增、删除车辆数据的上报；2.查看原有车辆信息；3.查看车辆实时运动位置跟踪；4.排查车辆故障1.与学工处对接，对每日校园内道路的维修情况进行数据的更新；2.每日行车数据的备份与还原；3.车辆新数据的导入并备份与还原【数据来源】材料整理自行绘制而成。参考文献【1】贾长建.无人驾驶汽