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美国交通部卡车自动驾驶相关研究

发布时间:2019-03-08 10:54 浏览次数:

美国交通部卡车自动驾驶相关研究如下:

卡车列队行驶早期部署评估(2019-2021)

卡车列队行驶对桥梁的影响(2018-2020)

为自动化CMV开发基准安全性能措施(2017-2019)

CMV自动化应用传感器指南(2017-2019)

可行性研究:口岸与仓库低速自动化卡车列队行驶(2017 - 2018)

新兴城市货运概念(2019-2020)

卡车队列行驶仿真模型改进(2019年)

协作式自动驾驶研究出行应用(*2018-2020)

协作式自动驾驶研究项目

协作式自动驾驶研究项目专注于交通干线和高速公路,目的在于安全地提高运作效率并且最大化美国城乡道路通行能力。如降低交叉路口20%车辆的燃油消耗、节省10%的燃油以及使现有车道的通行能力加倍。

联网对于管理交通系统十分重要。通过联网,使当前造价昂贵的交通基础设施转变为简单高效的互联驾驶。

下图是单车自动驾驶系统与多车协作式自动驾驶系统的对比。从图中可以看出在市场渗透率相同的情况下,越多车辆的协作式自动驾驶系统,能够带来越高的道路通行能力。

本文中ADS指Automated Driving System 自动驾驶系统,CADS指 Cooperative Automated Driving System 协作式自动驾驶系统。TSMO指交通系统管理与运行(Transportation Systems Management and Operations)。

TSMO的策略如下:

工作区管理

交通事故管理

特殊事件管理

道路天气管理

运输管理

货物管理

交通信号协调

出行者信息

CARMA指协作式驾驶出行应用研究项目(CARMA: Cooperative Automation Research Mobility Applications)。CARMA的演变历程如下:

CARMA 1 (2014-2016):

概念的初步印证

个体应用收集

在MicroAutobox上运行Simulink/dSpace

演示多个应用:

1)开发列队算法

2)改进EAD(eco-approach and Departure)算法

3)改进速度协调算法

4)改进变道合并算法

CARMA 2 (2016-2018):

SAE L1级自动驾驶(速度控制),可进行L2级

基于ROS

灵活性:可以安装于各种类别的车型上

接受应用于研究的第三方插件 (指导算法)

包括简单的应用:

1)运用ACC 

2)协作式变道

3)混合队列行驶

4)交叉口信号控制

5)速度协调

CARMA 3 (2018-2020):

SAE L2级自动驾驶(速度和转向控制),可进行L3级

更复杂的协作列表,譬如V2V

增强的变道合并编排

增强的列队行驶(轿车与卡车)

强调TSMO的基础设施交互(工作区、交通事故管理、天气等)

应急车辆应用与交互

CARMA 阶段1:协作式自适应巡航

CARMA 阶段1的目标如下:

发展自动化车辆测试能力

算法发展(协作式自适应巡航车辆列队行驶概念的印证)

演示在5台 SAE L1 自动驾驶车辆上启用CACC(协作式自适应巡航)

CARMA 阶段2:集成化高速公路原型

CARMA 阶段2目标如下:

新的CARMA 2研究平台(开放资源)

算法发展(开放资源)

1)速度协调

2)车辆列队行驶

3)协作式车道变更

4)协作式坡道合并

5)交叉口信号控制驶入和离开

CARMA 2的研究重点:

协作式自动驾驶研究的算法概述如下:

速度协调(受云端控制的速度控制)

车辆列队行驶(引领者-跟随者)

协作式车道变更(V2V交涉)

协作式坡道合并(V2I交涉)

进入与驶离 (交叉路口多信号控制)

与佛吉尼亚交通部以及Transurban于2018年6月完成协助式自动驾驶汽车完整的测试,该测试的目的在于研究速度协调的组合、车辆列队行驶、在单车道的坡道入口处的协作式合并,以及管理协作式自动驾驶汽车的专用设施。

湿滑道路测试计划于2018年10月/11月进行。

引导算法升级包括:

1)单一车辆穿越多个交叉路口

2)在交叉路口队列中容纳一个未联网的车辆

3)集成队列车流量的基础设施感知

在TFHRC和FLETC进行验证测试

CARMA2协作式自动驾驶研究出行应用的软件架构

CARMA 2运用5个插件和42000行代码完成了在亚伯丁测试中心24天共22000英里的封闭道路测试。通过机器人操作,实现人机交互界面(HMI)显示相关驾驶信息。CARMA 2的ROS系统包括了指导/路径规划插件、车辆环境信息(V2V/V2I交通、传感器融合等)以及设备驱动等。作为开放源码软件(OSS)开发的一个平台,用于与行业进行协作化自动驾驶研究。

CARMA 3 美国交通部多种模式的合作关系

CARMA 3阶段主要与美国联邦高速公路管理局、美国联邦汽车运输安全管理局、智能交通系统联合规划办公室以及Volpe国家运输系统中心合作,完成协作式自动驾驶、交通管理、标准、合作、公共安全、货运以及数据等工作。

CARMA 3的方法:

CARMA 3软件架构

CARMA 3由3个冲刺周期、6个季度性在线研讨会、7辆配备ADS的车辆以及无限多个合作伙伴完成。通过ROS系统实现人机交互界面(HMI)显示相关驾驶信息。运用ROS系统以及LIDAR完成相应的任务。CARMA 3作为在开放式环境下开发出来的平台,运用敏捷的软件开发过程以与相关的利益团体进行合作。

开放资源合作愿景:提升协作式自动驾驶研究

美国交通部、 Saxton交通运行实验室等研发部门与基础设施运营商、私人企业、公共代理机构以及学术界等合作伙伴利用GitHub开源项目托管平台进行共同合作、构建及部署相关资源。

CARMA云

CARMA云是TSMO网络管理的概念,利用在地理围栏内应用的规则参数来支持TSMO应用案例,其包括但不限于:

理想的速度:发送限速信息或者减速信息的能力(例如55英里每小时)

理想的跟车距离:以秒为单位的单车间隙控制(例如1.0秒时间间隔)

理想的队列内部跟车距离:以秒为单位的队列内部间隙控制(例如0.8秒时间间隔)

队列规格限制:设置队列规格(例如2、3、5辆车)

车道分配:设置车辆应该占据哪一条车道

其他变量有待定义

ADS能力:TSMO应用案例发展

协作式自动驾驶应用场合

CARMA3里程碑

SAE国际 与ITS-JPO合作开发联网车辆和自动驾驶系统标准,为协作式自动驾驶开发一个分类法

开发一个白皮书来定义协作自动驾驶技术的功能、类别和分类

1)吸引利益相关者(委员会与工作组)

2)开发一个分类法来定义通讯的等级

3)在不同ADS和通讯等级之间建立一个分类矩阵以定义合作能力的不同级别

更新至 SAE J3016TM以充分且完整定义CADS