美国交通部卡车自动驾驶相关研究

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