汉腾汽车智能网联技术Han-Tech之路
2020-05-11汪伟
文/汪伟
汉腾汽车一直积极投入智能驾驶技术研发,围绕“自动驾驶”和“车路协同”倾力打造了Han-Tech智能驾驶系统。
智能网联汽车综合了汽车、交通、通信、计算机、互联网、人工智能等领域的先进技术,能够有效优化“人车路”系统的内在关系,减少交通安全事故50%-80%,提升交通效率10%-30%,构建“安全、高效、节能、舒适”的智能交通系统,被认为是当前汽车技术创新的主要领域和发展方向。
作为国家高新技术企业,汉腾汽车具有完全自主知识产权的整车序列产品,主打产品包含SUV、MPV、新能源汽车以及轿车,是江西省汽车行业的核心企业,也是上饶市“两光一车”重大发展战略中的汽车龙头企业。
在智能网联技术研究与产品开发上,汉腾汽车积极投入,于2017 年规划了Han-Tech 技术路线,针对汽车智能化和网联化的发展趋势,围绕“自动驾驶”和“车路协同”研发智能网联技术Han-Tech。
一、Han-Tech 系统技术方案
汉腾汽车 Han-Tech 系统以车辆自动驾驶和车路协同为核心,融合单车智能和V2X 技术,其中,前者实现车载高性价比传感器检测范围内的精确环境感知、智能决策规划和可靠控制执行;后者融合V2X 技术实现无盲区的环境感知、信息交互和远程控制。汉腾汽车Han-Tech 系统采用的“端管云”技术方案如下:
(1)端侧主要包括实现智能的车和聪明的路两大终端。汉腾汽车与博世、百度、吉林大学、南昌大学及国内优秀创业公司等深入合作,开发行业领先水平的高精度地图及自动驾驶技术,并提出“传感器数据共享、线控底盘共用、域控制器功能集成”的智能网联汽车技术方案,通过定义统一的数据接口和控制逻辑,形成了模块化环境感知、决策规划和控制执行的技术架构,有效增强了系统可靠性和实时性,降低了软硬件成本,提高了开发效率。
图1 Han-Tech技术路线规划
(2)管侧主要是指实时可靠的信息传输管路。汉腾汽车与中国联通合作,建设通信基站、边缘计算平台、差分基准站等通信设施,实现了路侧单元与智能车辆信息融合,以智能分析和识别行车风险,提供交通信息、预警信息、高精度地图和高精度定位等,实现安全、高效、实时、可靠的“5G-V2X”和“LTE-V2X”通信技术。
(3)云平台提供一系列的功能,包括基础服务如手机约车、车辆云端管控等,也包括“车-车协同”和“车-路协同”的数据收集、路由和分发,汉腾汽车与华为技术有限公司合作,开发智能网联云控平台,支撑智能车辆自动驾驶和数据共享。
二、Han-Tech 系 统 技 术开发路线
汉腾汽车在优秀供应商和合作伙伴的支持下,主导技术路线,根据Han-Tech 系统技术开发路线,自主研发和掌握核心技术。
(1)在系统设计和开发阶段,采用软件仿真技术(Matlab、CarSim、PreScan 等软件),建立“人车路”系统一体化的丰富交通流仿真模型,在纯软件环境中分析“人车路”系统的交互特性和机理,开发信息融合算法、决策规划和集成控制方法,并通过软件仿真验证算法的正确性。
(2)在快速控制原型阶段,将通过软件环境验证的控制算法快速地移植到控制原型机(dSPACE、OpenECU 等)中,与智能网联汽车实车进行调试和测试,通过总线通信技术实时采集控制系统输出变量和车辆状态,分析控制系统的效果,并反馈修正、优化迭代算法在实车上的有效性。
(3)在自动代码生成阶段,将实车验证过的算法通过自动代码生成技术(如基于TargetLink软件),烧写到域控制器硬件(dSPACE、工控机、嵌入式控制器)中,离线测试域控制器硬件的接口通信可靠性,优化算法代码运行效率,提高控制算法的实时性。
图2 Han-Tech系统技术方案
(4)在硬件环验证阶段,将植入了算法代码的域控制器与“人车路”一体化模型联合,建立域控制器硬件在环和驾驶员在环的联合仿真验证平台,在平台中设置不同车辆行驶工况、不同交通状况的行驶环境,建立域控制器与交通流模型的实时交互,并注入控制器通信延迟、执行器失效等故障因素,全面测试验证、反馈修正、优化迭代控制代码的有效性、实时性和可靠性。
(5)在实车标定和测试阶段,将验证过的域控制器搭载到智能网联汽车实车平台中,通过总线通信技术,实现域控制器与车辆平台、传感器平台之间的实时信号交互,在安全、可靠、规范的道路环境中进行控制器与实车的联调、测试、验证和评价,并根据实车测试结果对系统功能设计、控制逻辑等问题修正和优化。
上述过程交叉进行、反复迭代改进,调试和优化“人车路”系统模型、算法模型、代码效率,实现控制算法的实车应用,并进一步扩展与不同车型、针对不同功能需求的控制算法优化,提高系统软、硬件的适用性。
三、Han-Tech 系统产品开发及应用
汉腾汽车Han-Tech 系统的产品开发及应用遵循“开发量产一代(Han-Tech1.0)、研发储备下一代(Han-Tech2.0)和前瞻探索再下一代(Han-Tech3.0)”的循迹渐进路线:首先应用和量产高性价比智能驾驶辅助系统(L1-L2,Han-Tech1.0),以满足当前汽车智能化和网联化的需求。其次研发有条件自动驾驶产品(L3 级,Han-Tech2.0)和车路协同技术,进行大规模测试验证后实现量产。进一步,探索高度自动驾驶(L4 级,Han-Tech3.0)和高度智能网联的技术研发和产品开发。智能驾驶系统Han-Tech 按照上述路线逐层递进、迭代优化,最终实现智能网联汽车技术的应用和产业化。
1、汉腾汽车自动驾驶产品开发及应用
2019 年7 月,汉腾汽车推出了具备L2 智能等级的全新量产车型(汉腾V7),其智能驾驶和车联网功能是该车型的代表性特色和亮点,颇受消费者欢迎,这标志着汉腾汽车实现了智能网联汽车的量产销售,并为后续产品的智能化和量产化打下了坚实的基础。在汉腾汽车后续规划的新开发车型及改款车型中,将全线搭载智能网联系统。
另外,Han-Tech 2.0 针对L3级别的自动驾驶功能,能够在满足设计条件内持续执行全部动态驾驶任务。目前Han-Tech 2.0 已实现针对高速公路场景的L3 级全自动驾驶功能,即高速公路自动驾驶。具备的功能主要包括:
(1)高速公路辅助:0 ~120 kph 全速自适应巡航、车道保持、变道辅助;
(2)交通拥堵辅助:低于60kph,无车道线工况下跟随前车轨迹行驶;
(3)自主避障、超车:在行驶条件满足时,自主向左/向右变道,完成超越前车的行为;
(4)紧急避险:通过紧急刹车/转向来规避事故;
(5)车辆定位及路径规划:基于惯导定位及高精度地图;
(6)系统失效应对:在主系统硬件/软件失效时,通过备份系统完成基本驾驶辅助功能。
Han-Tech 3.0 针对L4 级别自动驾驶功能,能够在设计条件内完成全自动驾驶功能。目前Han-Tech 3.0 已实现在汉腾汽车技术研究院内的全自动驾驶功能,具备L4 级园区自动驾驶系统的汉腾纯电汽车e+Pilot 融合了手机约车、全自主代客泊车、主动避障、自动规划可行驶路径和循迹行驶等功能,实现了基于手机端APP 一键约车,完成“停车场自动招车——起点到目的地全自动驾驶——自动返回停车场”的全自动驾驶过程,为面向C 端的个人轻松出行和面向B 端的共享出行、车辆自动调度提供了完备的解决方案和技术条件。
具备高级驾驶辅助功能的汉腾汽车V7
2、汉腾汽车“5G-V2X”车路协同示范应用
2019 年7 月,汉腾汽车牵头,联合南昌大学、中国联通、华为和华东交通大学,承担了“新一代宽带无线移动通信网”国家科技重大专项(03 专项)在江西省的应用示范样板项目。基于此,汉腾汽车建设了江西省首个5G-车路协同示范应用样板,产生了良好的示范应用效果及社会效益。
该项目以汉腾汽车技术研究院为基地,融合5G 无线通信技术,实现了应用示范样板内5G 网络全覆盖。通过优化路侧单元与红绿灯、检测摄像头、停车场车位检测器等信号终端的通信设计,充分发挥了路侧单元性能,实现了多个信号终端共用路侧单元的优化设计,有效降低了建设成本。该应用示范样板可以模拟城市道路和园区道路场景,实现 了“车-车协同(V2V)”、“车-路协同(V2I)”、“车-云协同(V2C)”等功能,所模拟的车路协同场景包括:手机预约自动驾驶汽车、云端车辆管控、前向碰撞预警、人行道行人预警、自适应巡航、自动紧急制动、自动循迹行驶、自动避让障碍物、自动变道超车、交叉路口车辆和行人预警、车辆自动列队行驶等。