共享感知与边缘赋能通信在自动驾驶领域的应用

《ACM Journal on Autonomous Transportation Systems》：Shared Perception and Edge-Enabled Communication for Autonomous Mobility

本文提出基于车路协同感知的自动驾驶避撞系统架构，通过车路双方微服务整合多传感器数据，利用边缘计算实现实时目标检测与V2I通信触发紧急制动，兼容全自动驾驶与半自动驾驶模式，实验验证其在VRU场景下的及时警报与有效响应能力，并完成系统性能时间分析。

　　

摘要

本文介绍了一种基于车辆与基础设施之间共享感知的碰撞避免系统的架构及其在现实世界中的部署方式，该系统应用于自动驾驶领域。该系统在基础设施和车辆平台上均采用了微服务技术，以整合来自多个传感器和分布式计算单元的数据。通过利用车对基础设施（Vehicle-to-Infrastructure, V2I）通信，该系统能够在关键紧急情况下自主与车辆系统进行交互，例如在路边单元发出信号提示存在弱势道路使用者（Vulnerable Road Users, VRUs）时执行紧急制动。通过在关键节点部署边缘计算技术，系统提升了其对象检测能力，利用计算机视觉实现快速检测，并通过车对基础设施的消息交换实现与车辆接口的实时交互。该系统既可集成到完全自动驾驶车辆中，也可集成到半自动驾驶车辆中；在检测到危险时，系统会执行紧急制动操作。根据车辆类型的不同，系统要么将控制权交还给驾驶员，要么允许自动驾驶系统继续运行。本文所使用的完全自动驾驶车辆的自主控制系统Autoware与该系统的集成，展示了该系统将车辆通信无缝集成到自动驾驶系统中的能力。该系统能够利用周围环境的信息与Autoware协同工作，执行紧急制动操作而不干扰自动驾驶过程。一旦制动操作完成且危险消除，车辆便会在没有人工干预的情况下恢复行驶路径。实验结果表明，无论是在完全自动驾驶车辆还是半自动驾驶车辆中，该系统都能及时发出警报并确保车辆做出正确响应。此外，还对系统在车辆和基础设施层面的性能进行了全面的时间分析。