从“零的突破”到“国际领先”,再到荣膺2022年度中国通信学会科技进步奖一等奖,在基于5G与AI的全域交通环境智能融合感知系统的这条赛道上,中国联通花了整整7年。
对此,中国联通给出的心得是:“原始创新是从‘0到1’的突破,常常意味着漫长而艰难的探索,却可能产生开创性的变革,带来开创性的技术和产品。”
从“零”起步
当前,在交通强国建设背景下,如何更好地利用通信、大数据、人工智能等技术为智慧交通发展赋能成为时下重要任务。而这迫切需要具有5G/V2X融合网络设施架构能力,以及实现更准确、更低成本的AI感知,以便规模化赋能智能网联自动驾驶。然而,长期以来,行业缺乏相关的研究积累。
“发展车路协同是汽车产业换道超车的差异化路径,可以大幅加速自动驾驶的规模化落地。”来自项目牵头单位联通智网科技股份有限公司(以下简称“智网科技”)的项目负责人表示,自动驾驶同样面临很多人类驾驶员感觉非常困难的情况,“但车路协同为单车智能提供了黑夜中的一盏明灯。单车智能像车的大灯,而车路协同更像路灯,二者相辅相成,共同赋能汽车智能化的升级。”
中国联通内部人士则更坚定地认为:“以车路协同为支撑的高阶自动驾驶是未来的发展方向。”
2016年,时任智网科技的产品总监敏锐地意识到这一发展趋势和巨大潜力。在公司领导支持下,一支最初只有2名研究人员的精干团队,开始在智网科技内部启动智能网联方向的研究储备工作。
2019年,根据中国联通集团科技创新部组织安排,团队率先向国资委提交了《基于5G与AI的全域交通环境智能融合感知系统》的申报书,力图攻克关键技术、研发系列产品,并开展全国多场景应用示范。
然而,当时车联网不只在联通,在行业都还属于创新领域,具有多学科交叉、风险大、长期性、前瞻性、颠覆性、技术难度高等特点,需要集中公司力量统筹规划,开展长期稳定的布局和支持。
这一项目得到了中国联通集团的高度重视。在科技创新部的牵头下,公司不仅为重大项目攻关制订了专门管理办法,建立专门工作小组,而且从项目投资、有效管理、内部协同、有效激励等各方面,建立了全套制度体系。同时,还积极对接天津大学、北京交通大学、大唐、华为、清华大学苏研院、中国信通院等合作伙伴,有效开展协同攻关。
“我们按平台、技术、场景推动研发工作的开展,截至攻关完成,已形成超过40人的骨干团队。在天津联通、北京联通、联通研究院、江苏联通、集团政企等大力支持下,选定天津海教园、北京亦庄、河北雄安、江苏常州等地启动项目主要实验基地的建设工作,保障5G网络覆盖。”智网科技项目负责人介绍。
最艰苦的时期,在日后回忆起来往往是最珍贵的记忆。回想初创时期的种种艰辛,团队成员纷纷表示:“尽管随之而来的是在研发过程中遇到的各种技术难题与瓶颈,但咬牙挺过困难时期必定会出现曙光。”
爬坡过坎
对中国联通来说,解决人员配置和实验用地难题只是万里长征的第一步。项目攻关,是要在5G和AI结合,突破多天候多场景的准确感知上取得突破,这是前期行业5.9G PC5网络研究中未曾碰到的挑战。
为实现攻关目标,项目团队反复论证和讨论,从系统设计与定制、平台功能规划与开发、场景搭建与实现、指标采集与优化、感知设备安装及测试优化等方面,具体分成网络、感知、场景、安全、测试等小攻关团队,在聚焦各自目标的同时,也持续开展小组间的沟通,不断在摸索中前进,共同克服困难、挑战。
“这个系统公司没人做过,行业内也没有成熟的经验可供借鉴,所以我们要不断尝试,很多时候都是在试错。”团队成员回忆说,“有时候觉得好像都做对了,但就是得不到理想结果,只能一遍遍检查、优化,钻进每个细节中反复调试,这样才能获得最优指标。”
遇到的考验多了,团队形象地将问题和考验称作“坎儿”,解决一个难题就是过一个“坎儿”。
“每个‘坎儿’都是一次挑战,每个‘坎儿’都不容易过,但要实现零的突破,就必须过无数个‘坎儿’。”公司内部人士补充说。
该系统的核心模块之一是“多智能体,协同控制”工程。团队首先面临的是感知融合处理下发实时性这个“坎儿”。研究人员基于5G/MEC网络及AI云化部署技术,从理论模拟、实验验证到模块设计,紧密合作,反复优化参数,率先提出并发布“5G+V2X+边缘云+云联网”的系统方案,最终打造了毫秒级的实时感知服务闭环。
融合感知结果的准确性实现难度极大,是第二个“坎儿”,涉及融合技术路线评估、系统规划设计、准确评测验证等一系列技术难题。团队成员充分论证,提出方案,解决了基于5G/MEC的感知融合问题,研发了适合边缘云部署的多源融合感知算法,感知准确率达到99.5%,有效降低了40%的成本。同时,建立了一套多维度评价指标和标准测试流程,拥有超过20万个测试用例的评测库,有效解决感知系统快速部署调测难、迭代慢的工程问题。
第三和第四道“坎儿”则是5G/V2X融合网络性能可靠性和各子系统有机协同性问题。长期以来,智能网联应用依托的网络设施缺少性能评测能力,项目组通过网联分级,建立不同场景下的网络容忍度模型,同时,提出多平台开放互联、功能按需部署、一体化安全管控的技术方案,打造开放的车路协同底座平台,实现与多系统的有效互联,通过一体化运营提供全程全网服务。
类似的“坎儿”还有很多,团队成员养成了细心的工作习惯和严谨、细致、求真的科学精神。他们一致认为,实现整套系统的协同运营,一定要坚持、再坚持一下,细致、再细致一点儿。
越“坎儿”无数后,研究人员总结出一些实用的经验口诀,比如“一张蓝图构建、实际应用引导、全程视角思考、健全指标体系、面向行业赋能”等。
2022年初,以邬贺铨院士为组长的评审专家组一致认为“该任务已按时完成了立项要求的全部研发工作,达到了预期效果,超额达到了各类考核指标要求,网络参数与自动驾驶相结合的感知成果达到国际领先水平,同意通过验收”。
国际领先
从“零的突破”到“国际领先”,中国联通花了整整7年。尽管过程也是一波三折,但也总算是守得云开见月明。
攻关项目收获的丰硕成果,已经在全国20多个城市形成了标杆案例,在北京冬奥会、博鳌亚洲论坛等国际重大活动中应用实施,得到了规模推广。
博鳌亚洲论坛就是一个经典的案例。从项目获取到上线不到一个月时间,团队仅用28天就完成了在海南博鳌东屿岛开展车联网试点建设工作这一“壮举”。
为确保第一时间完成交付,智网科技派出一支10多人的队伍天天吃、住、睡在机房,连轴作业近300个小时,建设路侧感知点位,部署边缘计算、雷达、摄像头、配套5G基站及安全传输专网,形成了一套包括感知、决策、控制全闭环的完整自动化系统。
“在团队成员的通力合作下,无人驾驶车辆甚至拥有了远超人类驾驶员的感知能力。”智网科技项目负责人介绍,配套5G通信设施、路侧单元、高清摄像头、毫米波雷达等设施后,每一辆自动驾驶车辆都能高精度组合定位,上路后可以精准感知车辆视野范围内任意行人、车辆或其他物体,并获取距离、方位、运动状态等信息。对于车道线、交通灯、交通标识等也能360度无盲区识别。
在智网科技项目负责人看来,当前,智慧交通已经成为智慧城市板块重要组成部分,离不开创新生态体系和健康生态环境。而打造完善的智慧交通生态体系,离不开很多关键元素之间的密切合作,比如政府监管机构、科研院所、企业等。
“我们已经进入该领域的第一梯队。”回顾一路走来的历程,不少项目成员表示,“经过这几年的磨炼,团队有了很好的技术积累,利用该系统取得了一流成果。项目组正不断对其性能进行提升,完善项目管理,并在各地开展落地实践,服务智慧交通和社会需求。”
对话-链接
记者:该项目目前在国际上处于什么水平?
智网科技:我们首次搭建全国跨地域一体化MEC与V2X融合试验床,实现1套技术架构面向10多个应用场景的复制推广,并在MEC预警推送、云控低速驾驶、5G远程驾驶、自主代客泊车等多个创新领域形成标准化解决方案。项目研发的设备以及软件系统均通过行业权威机构检测认证,功能及性能指标在行业领先,部分成果达到国际领先水平。
记者:下一步,团队的研究重点或该领域的发展方向是什么?
智网科技:当前,智能网联(车联网+车路协同)新型信息基础设施建设纳入《“十四五”国家信息化规划》,我们将充分总结攻关成果,打造标准化产品以及行业解决方案,依托全国营销团队,加大全国推广力度,争当产业链龙头企业,争取在核心技术攻关、技术融合、商业模式探索、产业孵化及成果转化等方面形成领先的核心竞争力,吸纳产业链上下游合作企业,形成产业集聚效应,形成产业生态圈,培育战略性新兴产业。在具体操作层面,我们将在本次攻关任务取得的成果基础上,结合新一代信息基础设施建设布局,进一步丰富和完善“基于5G和AI融合的智能车路协同系统”的技术体系,尤其围绕“算网一体协同计算、可信安全信息交互、B5G融合路侧终端”等方面持续开展攻关,保持在该领域的国际领先地位。
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