智慧高速"升級"勢在必行，激光雷達正在激活百億新市場

導(dǎo)讀：對智慧高速的終極期許是，將道路上有關(guān)行駛的信息數(shù)字化、針對不同的應(yīng)用場景提升信息的準確度，以服務(wù)更高效的交通。

智慧化改造滬杭甬高速、杭州灣跨海大橋，實現(xiàn)灣區(qū)全域高速公路智慧化，把大數(shù)據(jù)、人工智能、5G及自動駕駛等一系列新技術(shù)應(yīng)用到高速公路上，近期支持車路協(xié)同，遠期支持自動駕駛等新技術(shù)。智慧高速離我們越來越近了。

4月17日，一個跨度30年、投資超10萬億元的浙江大交通建設(shè)計劃出爐，包括但不限于滬杭超級磁浮、沿海高鐵、環(huán)杭州灣智慧高速公路、蕭山機場綜合樞紐…

杭州灣智慧高速公路是從前些年浙江首創(chuàng)的超級高速概念發(fā)展而來的，亮點是把大數(shù)據(jù)、人工智能、5G及自動駕駛等一系列新技術(shù)應(yīng)用到高速公路上，將新建和改造杭紹甬、滬杭甬、杭州繞城等一批環(huán)杭州灣的高速公路網(wǎng)絡(luò)。

新建杭紹甬智慧高速公路，智慧化改造滬杭甬高速、杭州灣跨海大橋，實現(xiàn)灣區(qū)全域高速公路智慧化；近期支持車路協(xié)同，遠期支持自動駕駛等新技術(shù)。

杭紹甬初步確定將進行包括構(gòu)建高精定位系統(tǒng)、車路協(xié)同通行系統(tǒng)、5G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、新能源及無線充電系統(tǒng)、自動駕駛路測系統(tǒng)、自由流收費系統(tǒng)、大數(shù)據(jù)驅(qū)動的智慧云控平臺、自動駕駛及貨車編隊系統(tǒng)、全新的出行體驗系統(tǒng)、打造自有知識產(chǎn)權(quán)系統(tǒng)等十方面的改造。

智慧高速，是對高速道路基礎(chǔ)設(shè)施的改造升級，其中包括2019年如火如荼的ETC系統(tǒng)，以及正在試驗測試中的V2X車路協(xié)同系統(tǒng)。

將道路上有關(guān)行駛的信息首先進行數(shù)字化，然后針對不同的應(yīng)用場景提升信息的致密度，準確度，服務(wù)更高效的交通，甚至于提供相關(guān)的決策力。這是對智慧高速的終極期許。

一、智慧高速在升級

智慧高速的建設(shè)以及目標將會是分階段，分目標完成的，比如，智慧高速上的攝像頭將更加密集，從現(xiàn)在的2公里一個，加密到1公里一個；每隔一定距離將設(shè)置卡口，可識別經(jīng)過的每輛車車牌，實現(xiàn)跟蹤感知違規(guī)行駛行為、實時反映路況等功能。

這其中，關(guān)鍵的感知監(jiān)控方案，有不少講究的地方。視頻方案的問題是比較清楚的，局限于相機自身的缺陷，如易受環(huán)境影響，在光線較差或較強的環(huán)境下，誤判率高；探測精度低；探測距離短等。同時在路端計算需要非常強的算力， 在云端又會有帶寬和實時性的影響等。

因此，在車或人流量大的路口，僅僅依靠視頻方案極易出現(xiàn)安全誤報、錯報等問題，無法實現(xiàn)穩(wěn)定、安全的智慧道路目標。

而激光雷達本身是對光線不敏感，無論白天黑夜都不影響其感知效果，因此大大增強了感知的適應(yīng)性和準確性。同時，視頻方案在弱光，逆光以及強光環(huán)境中的探測效果容易出現(xiàn)圖片模糊，甚至看不清的狀況，特別在夜晚環(huán)境中，視頻方案基本失去作用。

而對于激光雷達來說，并不受光線條件的限制，在弱光，逆光以及強光環(huán)境下，甚至黑夜，其點云效果均可以保持正常狀態(tài)。

以往高速公路僅用過單線式的激光雷達，主要用途是區(qū)分車輛作交通流量調(diào)查，還有收費站自助發(fā)卡車道的輔助車型分類，以及用作車輛長寬高的判別（基于道路超限管控的需求，超過一定尺寸的車輛不允許駛?cè)敫咚?）。

智慧高速在初探階段，目前有些省份已經(jīng)不滿足于僅通過攝像機獲得道路信息，開始嘗試各種傳感器的融合，力求獲取高精度的路況信息用做提高調(diào)度指揮效率，減少事故，提升安全運營水平，但現(xiàn)在主要以毫米波雷達配合攝像機的方案為主。

毫米波雷達與紅外、視頻、激光等光學(xué)導(dǎo)引頭相比，毫米波導(dǎo)引頭穿透霧、煙、灰塵的能力強，具有全天候全天時的特點。常用于道路車輛目標、車速的監(jiān)測。但毫米波雷達也有自己的局限性，比如對于多目標跟蹤監(jiān)測、靜止障礙物以及微小物體的監(jiān)測顯得性能不足。

相比較而言，高線束的激光雷達在分辨率、測試精度以及對道路環(huán)境致密信息的覆蓋上，更勝一籌，能夠滿足更高級別自動駕駛和監(jiān)管的需求。

比如，Innovusion（圖達通）公司推出的300線圖像級激光雷達，線束可達到市面上32線激光雷達的10倍，其分辨率接近早期VGA顯示器的效果，可以獲得物體表面更多反射點。

在垂直方向角分辨率上，垂直角分辨率可精確到0.13° ，是32線激光雷達的4.6倍，是唯一可以分辨遠距離小物體的激光雷達。對行人實際可探測與識別能力達到200米以上。多目標跟蹤監(jiān)測、靜止障礙物以及微小物體的監(jiān)測，對于圖像級激光雷達而言，則不在話下。

線束超過百線的激光雷達，特別是圖像級激光雷達，在性能以及環(huán)境適應(yīng)性上，已經(jīng)大大優(yōu)于傳統(tǒng)的視覺以及毫米波雷達。

二、路側(cè)激光雷達，勢在必行

浙江、山東等一些省份已經(jīng)開始探索在高速公路上實現(xiàn)自動駕駛，激光雷達在高速V2X項目中也將獲得很大的市場，但是高速公路這類傳統(tǒng)的領(lǐng)域?qū)τ谛屡d產(chǎn)品的需求量不會立馬爆發(fā)，需要不斷的引導(dǎo)。

目前，全國高速已配置了約2萬套激光雷達，激光分型約使用2000套，長寬高檢測設(shè)備約3000套左右，主要是在2019年底全國省界收費站取消項目中使用的。

智慧高速，特別是支持自動駕駛的高速公路，路側(cè)要部署如RSU，邊緣計算機處理(Mobile EdgeComputing, MEC)，攝像頭，交換機， 5G 網(wǎng)絡(luò)，路側(cè)終端平臺，終端平臺，還要部署激光雷達等其他設(shè)備。

激光雷達是傳感器單元，通過雷達可以獲取高密度，圖像級點云數(shù)據(jù)，包括道路靜態(tài)環(huán)境和移動物體的三維信息。

相比傳統(tǒng)的傳感器，激光雷達的優(yōu)勢在于可以從點云圖像中，獲取道路斑馬線以及斑馬線區(qū)域經(jīng)過的行人和車輛等，清晰的人行道區(qū)域有利于劃定電子圍欄區(qū)域。

此外，探測距離可以達到280m，利用超長探視距離可以實現(xiàn)超視距探測，能為行駛的車輛提供超視距的預(yù)警信息以及道路擁堵情況。通過激光雷達收集到的包括遠距離處的點云數(shù)據(jù)經(jīng)過網(wǎng)線或光纖傳送至 MEC，可以對道路車流量以及車輛等待時長進行統(tǒng)計，進而判斷道路的擁擠狀況。

不同距離處的道路信息包括感知結(jié)果可以通過由MEC經(jīng)過RSU反饋至客戶車輛端，使得車輛可以獲取遠距離處的交通狀況，從而達到交通預(yù)警的作用，防止碰撞等系列交通事故發(fā)生。

同時，這些道路信息也可以經(jīng)MEC發(fā)送至終端服務(wù)器或展示平臺進行實時道路交通狀況監(jiān)測，或者進行數(shù)據(jù)二次開發(fā)。

車輛就可以通過這些信息對交通是否擁擠等狀況進行判斷，實時進行車輛運行狀態(tài)調(diào)整，選擇合適的行駛道路和有效地避免碰撞等交通事故的發(fā)生。

Innovusion圖達通的路側(cè)激光雷達產(chǎn)品，通過光脈沖可以將周圍100X40°視野范圍內(nèi)的場景構(gòu)建出來，包括周圍的靜態(tài)環(huán)境和道路上行駛的車輛行人。雷達每秒能輸出100萬個點，并且集中在水平方向100°的視野內(nèi)，可生成圖像級點云，更有利于物體識別。

具有致密點云和廣視角、遠距離探測性能的激光雷達，相比毫米波雷達、攝像頭性能翻倍，因此在進行路端布置時，可以有效的減少沿路布置數(shù)量，降低總體采購成本，簡化整個系統(tǒng)，提高系統(tǒng)可靠性。

三、從高速到普速的大市場

目前，在高速公路上使用高線束的激光雷達尚在初步探索，正在結(jié)合全國各地智慧高速及車路協(xié)同的試點推廣。

全國已通車的高速公路超過15萬公里，未來10年內(nèi)在路側(cè)每250米布設(shè)一套激光雷達，主要用于輔助無人駕駛以及替代目前的單線激光交調(diào)、事件檢測產(chǎn)品。

另外，在全國三萬多個收費站入口治超檢測項目中做車輛的長寬高尺寸識別。在高速公路應(yīng)用成熟后逐步進入國省道及干線公路。不久前，山東交通運輸系統(tǒng)發(fā)布通知，將根據(jù)《數(shù)字山東發(fā)展規(guī)劃（2018—2022年）》，全面提升信息化、數(shù)字化水平。

按照“全國領(lǐng)先、遠近結(jié)合、適度超前、先進實用、標準統(tǒng)一”的原則和“全天候通行、全路段感知、全過程管控”的目標，加快推進濟青中線、京臺高速公路泰安至棗莊段兩個智慧高速公路示范項目建設(shè)。

在全國，北京和河北有延崇、京雄、大興新機場；浙江有杭紹甬、滬杭甬等等；廣東有南沙大橋和廣樂；江西有寧定、昌九；吉林有琿烏；江蘇有S342無錫段、G524常熟段等等；福建、湖南、河南、山東、海南等省份也都有智慧高速示范工程。

需要強調(diào)的是，高速公路相對于其他行業(yè)來說有一定的行業(yè)壁壘，產(chǎn)品競爭的激烈程度遠不如普通民用產(chǎn)品市場，產(chǎn)品質(zhì)量過關(guān)并且能準確把握用戶需求點很可能在短時間內(nèi)獲取大批量訂單。

按照高工智能汽車研究院發(fā)布的車路協(xié)同市場數(shù)據(jù)報告，未來五年僅國內(nèi)示范項目對路側(cè)（高速公路）激光雷達的需求規(guī)模就接近20億元。考慮到新基建及5G部署的較快，這塊細分市場的需求也將可能持續(xù)放大。

以目前各大一二線城市推動的5G公交等等城市公共交通智能化升級，在未來五年將為交叉路口激光雷達帶來超過60億元的市場需求。

推進交通運輸基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化，完善各市公路網(wǎng)信息采集體系，推動數(shù)字高速建設(shè)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用提供支撐，將成為未來智慧高速的趨勢和目標。