2019年陕西省科技进步奖提名项目公示(车载智能终端网联感知与接入关键技术及其产业化)

一、项目名称

车载智能终端网联感知与接入关键技术及其产业化

二、提名者及提名意见

提名者:陕西省计算机学会

提名意见:

项目在交通运输部组织实施的国家物联网重大示范工程科研课题和西安市科技计划项目的支持下,针对车载智能终端网联感知与接入的关键共性技术难题,经过7年的系统研究,在车载智能终端系统架构、车-车/车-路通信及协同服务、在途状态信息感知与评价等方面取得重要突破和创新成果。项目开发了3种类型51个型号的系列产品、车联网云服务系统与商用运输车辆监测大数据平台。研究成果纳入5项国际标准,获得国际发明专利16项、国内发明专利52项、实用新型专利45项、软件著作权20项等一大批自主知识产权,项目核心技术经鉴定达到国际领先水平。项目关键技术及系列产品已在国内外汽车企业、研究院所大量应用,创造了显著的经济和社会效益。

该项目适应目前车联网技术的快速发展,技术创新突出,兼顾前沿性和实用性,对我国智能网联汽车和智能交通行业技术进步、产业结构优化升级具有重大推动作用,有广阔的应用前景和重要的推广价值,符合陕西省科学技术进步奖一等奖提名条件。

提名该项目为陕西省科学技术进步奖一等奖。

三、项目简介

本项目属于电子信息与交通运输的交叉学科领域。

项目针对智能汽车全面感知、立体交互和主动服务的迫切需求,开展了车载智能终端联网感知与移动无线接入涉及的软硬件架构、车联网业务及应用等共性关键技术难题的研究。经过7年的技术攻关,项目在车载智能终端系统架构、车-车/车-路通信及协同服务、在途状态信息感知与评价等方面取得重要突破,主要创新成果如下:

1、构建了面向多模式服务的高性能智能车载终端体系架构。在车载终端硬件架构方面,率先提出了基于高速互联的双嵌入式多核架构的车载终端,解决了单处理器架构无法适应大负载数据处理与高带宽无线通信的并发响应问题;提出了多通信协议及多模式感知部件的模块化配置设计框架,实现了集成一体化车载终端与网联接入系统的全面感知、立体交互与综合应用。该创新方法获得欧洲、澳大利亚、德国等多个国际专利授权。基于该车载终端架构解决方案,研发出具备前装/后装模式的智能车载终端、车载模组及车载通用移动互联网关三大系列产品,批量出口到多个国家的运营商、主流车企,形成较强的国际市场竞争能力。

2、形成了车-车联网/车-路接入的协同技术方案与标准体系。提出了面向LTE车-车/车-人交互的通信协议架构、车路接入无线资源调度方法、LTE/5G 车-路与车-网多播组播通信方法、基于车-车交互的信令消息处理与业务控制方法;针对功率受限条件下路网通信传输的可靠性问题,设计了一种面向车辆通信接入网的自适应传输模式选择系统,提出了异构网络垂直切换判决方法和高能效载波预留的车车信号失真优化方法。该创新方法形成的标准提案已被国际3GPP和国内CCSA标准采纳,有力地推动了我国车联网标准体系建设。

3、研发了面向行车安全的车载智能终端网联感知及协同交互成套技术。提出了一种误差补偿的车辆碰撞检测方法,建立了信息时空传输延时模型,有效提高了车-车通信环境下的车辆碰撞主动预警精度;设计了一种车辆被动安全辅助装置,利用具备无线射频通信和执行状态反馈功能的智能气囊盒,从主动、被动两个方面提高了车辆的安全性。针对车-车通信模式对交通运行状态的影响,提出了一种考虑信息交互的车辆跟驰模型,解决了车-车通信环境下微观交通状态数学描述难题。该车辆防碰撞、跟驰、队列管理等系列创新方法应用于车载智能终端产品,大大提高了车辆行驶安全性。

4、突破了面向主动信息服务及多模支付的关键技术难题。针对不同行业用户对海量多源动态交通数据的差异性挖掘需求,提出了基于深度学习的异常驾驶行为识别方法,有效避免了因驾驶员违规操作导致的车辆异常。研发了一种车辆在途运行状态监测与预警系统,解决了车企、物流企业以及交管部门对于重点营运车辆的监管难题。设计了基于双基识别基站的视频检测系统,建立了一种基于视觉显著性特征的弱对比度车辆目标分割模型,利用高精度定位装置和误差补偿机制实现了车辆的高精度定位。研发了动静态交通场景下路基边缘计算多车自由流支付系统。

5、构建了面向智能网联汽车的商用运输监测大数据服务平台。提出了运输监测数据交换与服务接口规范,研发了在途状态实时分析决策引擎、构建了面向商业网联管控大数据服务平台,实时在线监测商用运输车辆20万辆,用户规模和服务能力处于国际领先。实现了车辆生命周期的实时感知和动态服务,从安全、管理、服务及规模层面推动了智能网联汽车的技术进步与示范应用。

项目参与制订国际标准5项,获得国际发明专利16项、国内发明专利52项、实用新型专利45项、软件著作权20项,发表高水平论文82篇,被国际三大检索收录67篇。

项目通过交通运输部组织的专家鉴定与验收,鉴定结论为:研究成果总体上达到国际先进水平,在多模式综合感知、多种通信方式集成与多模式支付方面达到国际领先水平

项目开发的3种类型51个型号的系列产品在国内外车辆制造企业、智能车研发测试行业、车联网管理服务行业以及国内外运营商得到大量推广应用。项目产品获得国际国内权威测试认证,批量出口到美国、英国、德国、俄罗斯、韩国等多个国家和地区,取得了显著的经济和社会效益。项目成果的应用,对于促进我国智能网联汽车和智能交通行业技术进步、产业结构优化升级具有重大推动作用。

四、客观评价

项目针对车载智能终端网联感知与接入的关键共性技术难题,经过7年的系统研究,在车载智能终端系统架构、车-车/车-路通信及协同服务、在途状态信息感知与评价等方面取得重要突破和创新成果,形成了我国具有自主知识产权的车载智能感知与网联接入系统成套技术。依据这些技术,项目开发了3种类型51种型号的系列产品、车联网云服务系统与商用运输车辆监测大数据平台。研究成果纳入5项国际标准,获得国际发明专利16项、国内发明专利52项、实用新型专利45项、软件著作权20项等一大批自主知识产权,发表高水平论文82篇,被国际三大检索收录67篇。项目成果在国内外车辆制造企业、智能车研发测试行业、车联网管理服务行业得到大量推广应用,对我国智能网联汽车和智能交通行业技术进步和产业结构优化升级具有重大推动作用。项目成果经交通运输部组织的专家鉴定为:研究成果总体上达到国际先进水平,在多模式综合感知、多种通信方式集成与多模式支付方面达到国际领先水平。

1研究成果纳入5项国际标准

项目完成单位主持或参编国际标准5部,促进了成果在国内外交通运输行业的推广应用。

参与3GPP SA系统架构协议:

(1) TS 22.185 Service requirements for V2X services

(2) TS 22.186 Service requirements for enhanced V2X scenarios

(3) TS 23.285 Architecture enhancements for V2X services

(4) TS 36.101 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA);

User Equipment (UE) radio transmission and reception

(5) TS 36.307 Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA); Requirements on User Equipments (UEs) supporting a release-independent frequency band

2、成果鉴定与验收评价

2016年6月17日,受交通运输部科技司委托,交科院交通科技管理中心在北京主持了召开了“集成一体化车载通用感知终端设备的研发”项目(合同编号:2012-364-812-105)研究成果鉴定会,鉴定委员会听取了项目组的汇报,审阅了相关技术资料,经质询和讨论,认为:

(一)、项目组提交的技术资料齐全,内容完整,符合鉴定要求。

(二)、项目组通过对国内外车载终端技术的现状调研分析,开展了面向车联网的智能车载终端所涉及的信息感知、处理、通信等方面的研究,取得了如下主要创新成果:研发了基于多模式感知,集成多种通信设备,支持导航、通信、数据处理、告警等多种服务功能的模块化车载嵌入式终端设备,并提出了一种车载终端单点触摸手势图形识别方法,实现了非预置手势图形库的在线快速识别匹配。提出了自组织车载多设备无线交互方法,通过混合自适应传输模式、短距离抗干扰设计及终端信号屏蔽方法及装置,提升传输效率;提出了车载设备的周期性数据接收方法,可对数据交互的周期性冲突进行预防性改善,以提高信息传输速度。设计了一套DSRC技术方案并开发了相关设备,其通信速率和通信距离超过了同类产品。首次提出了基于能量-效率的载波注入模型及能效合一的通信系统优化方法,解决了功率受限条件下的车路通信多载波传输失真问题。提出了基于无线通信与GPS定位技术相结合的道路交通计费与支付方法,支持路边停车、高速通行、城市道路定价等多种场景下的交通服务收费;提出了采用惯性原件辅助的GPS系统野值替换方法,并研发了装置,提高了终端的定位精度。

项目研究成果已在国内外多家企业进行了应用,取得了良好的社会和经济效益。综上所述,项目研究成果总体上达到国际先进水平,在多模式综合感知、多种通信方式集成与多模式支付方面达到了国际领先水平。

3、技术检测报告

本项目研发的系列产品均委托有国家检测资质的第三方检测机构进行了技术检测,获得了国内外包括泰尔实验室、欧洲CE、ROHS及美国FCC权威测试、检测及认证。

4、获得的知识产权

项目成果获得国际发明专利16项、国内发明专利52项、实用新型专利45项、软件著作权20项等一大批自主知识产权。

五、应用情况

基于该项目成果和技术,项目组研发的3种类型51个型号的车载智能终端、路侧设备、车联网云服务系统与商用运输车辆监测大数据平台系列产品,已实现了大规模的产业化和推广应用,在国内外形成了较大的影响力。相关产品批量出口美国、英国、德国、俄罗斯、韩国等多个国家和地区。

典型应用如下:

(1)在车载监控与车联网领域的应用:项目成果在陕汽集团股份有限公司进行产业化应用,形成了陕汽天行健商用运输车辆监测大数据服务平台,入网车辆超过20万辆。

(2)在车联网及智能车领域应用:项目成果在国内智能汽车研发、试验与测试机构应用广泛。

(3)在动、静态交通支付领域的应用:项目开发的产品占据了国内较大市场份额。

(4) 车载通信产品:合作单位中兴通讯有限公司依据项目成果开发的车载集成与车载通用移动互联通信产品,销售全球多个国家和地区。

六、主要知识产权和标准规范等目录

知识产权(标准)类别

知识产权(标准)具体名称

国家

(地区)

授权号

(标准编号)

授权(标准发布)日期

权利人(标准起草单位)

发明人

(标准起草人)

发明专利

一种汽车防追尾预警方法和系统

中国

ZL201610402224.4

20181012

长安大学

赵祥模;惠飞;等

发明专利

Multimedia broadcast multicast service counting method and system

美国

US9462572B2

20161004

中兴通讯股份有限公司

卢忱;王斌;马子江;艾建勋;等

发明专利

一种基于车车通信的告警信息推送方法

中国

ZL201410067526.1

20160831

长安大学

赵祥模;惠飞;陈皓;王健;等

发明专利

一种汽车被动安全辅助装置及其使用方法

中国

ZL201610316777.8

20170425

长安大学

赵祥模;吕洁印;惠飞;等

发明专利

一种基于高斯差分多尺度边缘融合的车辆检测方法

中国

ZL201410181851.0

20170215

长安大学

赵祥模;惠飞;穆柯楠;杨澜;等

发明专利

Wireless access system and method

西班牙

ES2530506T3

20150303

中兴通讯股份有限公司

卢忱;梁永胜;王云峰;李岩;等

发明专利

多媒体广播和组播业务控制信道更新的通知方法及系统

中国

ZL200910177986.9

20150603

中兴通讯股份有限公司

许辉

发明专利

基于FPGA的北斗卫星导航系统基带信号预处理方法和装置

中国

ZL201510158565.7

20170125

长安大学

赵祥模;徐志刚;等

发明专利

一种弱对比度下的车辆目标分割方法

中国

ZL201510374899.8

20180213

长安大学

刘占文;赵祥模;等

发明专利

通过移动终端向OBU充值的方法及系统、移动终端和OBU

中国

ZL201410042019.2

20170711

深圳市金溢科技股份有限公司

张亮;罗瑞发;杨成;等


七、主要完成人贡献

序号

姓名

性别

职称/职务

完成人

所在单位

主要贡献

1

赵祥模

教授/副校长

长安大学

项目总体设计,创新点1、2、3、4实质贡献。

2

惠飞

副教授/实验室主任

长安大学

创新点2、3、4实

质贡献。

3

卢忱

副教授/总工

中兴通讯股份

有限公司

创新点1、2实质贡献。

4

罗瑞发

工程师/董事长

深圳市金溢科技股份有限公司

创新点3、4实质贡献。

5

许辉

高级工程师

中兴通讯股份

有限公司

创新点2实质贡献。

6

杨澜

高级工程师

长安大学

创新点3、4实质贡献。

7

侯俊

副教授

长安大学

创新点2、3实质贡献。

8

王钊

工程师/技术中心副主任

陕西汽车控股

集团有限公司

创新点5实质贡献。

9

王学军

高级工程师/

陕汽集团天行健车联网公司总经理

陕西汽车控股

集团有限公司

创新点5实质贡献。

10

郭海陶

工程师/项目总监

深圳市金溢科技股份有限公司

创新点4实质贡献。

11

李守卿

工程师/行业总监

中国联合网络通信有限公司陕西省分公司

创新点5实质贡献。

、主要完成单位贡献

第1完成单位长安大学,对本项目的主要贡献包括:1.负责项目本项目的总体研究方案、技术路线和详细实施方案;2.参与车载终端硬件架构制定,开发了集成一体化的多模式车载终端软硬件系统,开展了车载终端样机的功能、性能测试工作;3.参与了车-车网联/车-路接入及协同研究,开展了大规模车辆的异构网络传输切换的测试工作;4.参与了在途车辆异常事件预警系统的设计与开发;5.参与了本项目技术成果的推广应用。

2完成单位中兴通讯股份有限公司,对本项目的主要贡献包括:1.参与制定了本项目的总体研究方案、技术路线和详细实施方案。2.负责完成了车车网联与车路接入的通信协议架构的设计。3.建立了移动互联通信环境下多播组播业务与通信及业务计数方法。4.研发出具备车载前装/后装车载终端,车载模组及车载通用移动互联网关序列产品。5.参与了基于车载终端交互感知的开发工作。

3完成单位深圳市金溢科技股份有限公司,对本项目的主要贡献包括:1.参与制定了本项目的总体研究方案、技术路线和详细实施方案;2.负责完成了基于V2X通信模组的新一代车载设备和路侧设备的样机研制,提出了面向主动信息服务及多模支付的成套技术,并参与了相关标准的指定;3.负责了本项目研究成果的经济技术分析与评价;4.参与了本项目技术成果的推广应用。

4完成单位陕西汽车控股集团有限公司,对本项目的主要贡献包括:1.参与本项目的总体研究方案、技术路线和详细实施方案的制定;2.负责异常动态交通数据分析与清洗方法研究,实现车辆的精准跟踪,保障数据的服务质量;3.负责开发“天行健”车联网系统平台,实现联网车辆的实时感知、动态管理和信息服务;4.完成车载终端软硬件以及道路运输车辆卫星定位系统视频平台的第三方检测;5.负责完成本项目研究成果的经济技术分析与评价,参与本项目技术成果的推广应用建立了完善的国内市场网络。

    5完成单位中国联合网络通信有限公司陕西省分公司,对本项目的主要贡献包括:1.参与天行健车联网系统平台开发及运营保障工作;2.支撑网联应用系统推广及服务工作;3.参与完成本项目研究成果经济技术分析与评价,参与项目技术集成及应用推广工作。

九、完成人合作关系说明

2012年,随着我国智能交通系统的发展,当时国内外车载系统多数停留在对车辆行驶状态的监测上,缺乏对人、车状态全方位感知且运行时交互管理的功能及智能化程度较低,迫切需要对车载系统进行智能化升级。针对这一状况,交通运输部开始组织集成一体化通用车载感知终端设备的研发,长安大学赵祥模教授牵头该项目并组织长安大学惠飞、杨澜、侯俊等人员与深圳市金溢科技股份有限公司罗瑞发、郭海陶等人共同参与。

2012年起,赵祥模教授与中兴通讯股份有限公司卢忱、许辉、长安大学惠飞、杨澜、侯俊等人合作开展车联网技术研究,并共同申报专利四项,共同承担课题多项。赵祥模教授与中兴通讯股份有限公司卢忱、长安大学惠飞等有关车辆网络接入技术方面的合作研究成果“车联网接入系统关键技术研究与产业化”获得2017年度中国通信学会科学技术二等奖。

2014年起,赵祥模教授与陕西汽车控股集团有限公司王钊、王学军等人,中国联合网络通信有限公司陕西省分公司李守卿等人在车联网及智能汽车领域合作,先后获批了了陕西省产业链重大专项等课题。

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