通感一体:智慧交通、智慧低空普及的“第五元素”

极客网·极客观察(朱飞)1月10日 近日,IMT-2020(5G)推进组发布年度最后一个测试——全球首个面向5G-Advanced通信感知一体测试验证——在业内外引发广泛关注。该成果的发布,不仅让通信业界看到了持续演进下5G能力的“跨界”跃升,也让自动驾驶、无人机等领域的人们,看到了通感一体对各自行业突破发展瓶颈带来的全新可能!

当日,在中国信通院IMT-2020(5G)推进组的指导下,华为在怀柔测试场完成了全球首个面向5G-Advanced通信感知一体技术验证。该测试聚焦在智慧交通和园区入侵检测的应用场景,采用毫米波频段,在感知资源占比不超过15%的情况下,取得了三个维度的优异成绩:一是探测距离超过主流交通雷达一倍以上,有助于大幅降低部署成本;二是位置精度达到车道级,能够分辨全路段不同车道不同速度的目标;三是车辆和人员检测准确率达到100%,满足智慧交通和园区入侵的应用需求。

5G在持续演进过程中的这一“跨界”创新,不由得让人联想到科幻电影中的“第五元素”,其在连接人与自然,同时连接组成自然界的“风火水土”四元素时发挥了至关重要的桥梁和使能作用。通信和感知能力融会贯通的通感一体,也恰似人类社会感知万物,联接万物,通向智能世界的“第五元素”。


感知能力是智能世界的普遍需求

智慧交通、智慧低空迎来“第五元素”

大家知道,近年来人们憧憬并为之努力的智能世界有三个层层递进的特征:一是万物互联,二是万物感知,三是万物智能。其中万物感知是基础之一,感知的信息越丰富,联接的数据就越翔实,通过计算产生的智慧就越强大。在这样的大背景下,通信感知融合需求被逐渐发掘,并在关键领域显露巨大应用潜力。

· 通感一体为智慧交通和自动驾驶开辟新赛道

在智慧交通领域,自动驾驶被认为是美好的未来,当前业界面临一个共同的难题:虽然新旧造车势力纷纷上马自动驾驶,但在传统技术赛道上,无论配置多强大、算法多厉害,都不敢公然宣称商用高级别自动驾驶。根本原因就在于Corner Case的存在,单车无法将Corner Case的概率降低到可以接受的程度,无法解决“鬼探头”、异常入侵等问题。

传统技术赛道上,业界的做法一种是在视觉算法上不断学习精进,让汽车更具慧眼。然而这种方式在面对那些没有学习过的特殊场景时表现得束手无策。另一种是从人眼到机器眼,在纯视觉基础上增加传感器和雷达。这虽然能够解决阴天、雨天、黑夜中的视力问题,但仍然没有跳出车内视角,以至于遇到遮挡、突发情况时,仍然难以收集足够数据及时做出反应。

“不识庐山真面目,只缘身在此山中”,经历挫败后人们意识到自动驾驶的下一步必须跳出单车智能,追求车路协同智能,彻底打破视野局限。然而要想让“人、车、路、环境”都实时可感知、可联接、融合计算,传统方案在技术实现和成本效益两个层面遇到了“鱼与熊掌不可兼得”的挑战,以至于进展缓慢。

5G-Advanced通感一体技术,将感知能力原生融入通信系统,利用连续覆盖的5G网络来探测物理世界,以较小的感知资源消耗提供高精度、高分辨率的测距、测速、定位等感知能力,在为道路提供连续无死角的感知能力基础上,通过5G大带宽能力将道路感知与车辆感知互联融合,再结合边缘计算、AI等展开智能计算,可以说为汽车开了“天眼”,在解决自动驾驶的Corner Case难题上开辟了新的技术赛道。

· 通感一体让低空无人机实现灵活高效与安全可控兼得

除了地面交通,空中的交通也在发生智变。尤其是随着无人机在巡检、测绘、农业、物流等行业的逐步应用,低空经济概念兴起并日益火热。然而目前无人机主要是在隔离空域内飞行,若要普及必将面临航空安全、公共安全等多个方面的诸多问题。

以市场空间巨大但仍未规模应用的无人机物流为例,其可以高效解决最后一公里配送的人力及效率问题,但随意乱飞造成的隐私泄密、空中碰撞、噪声干扰等问题也显而易见。参照智慧交通,智慧低空的“人、机、航线、环境”感知协同同样需求迫切。 

目前低空无人机安防市场多种探测方案并存,但都面临技术、效率、成本等诸多限制,5G-Advanced通感一体技术可以发挥5G网络优势,让通信和感知共用资源、共享成本实现更好的感知性能及成本效益,一方面能够满足低空无人机联网作业的大带宽通信需求,实现无人机的实时控制和载荷数据的实时回传;另一方面又可实现位置、速度、航道、禁飞区等信息的连续感知探测,确保无人机依法依规飞行,同时防范非合作无人机入侵导致的各类安全事故。

由上可见,面向智能世界,感知能力的需求无处不在。特别是在诸如以自动驾驶为主要表征的智慧交通,以无人机作业为代表的智慧低空等领域,感知能力堪称保障汽车、无人机等设备高效运作,同时不会陷入混乱的“红绿灯系统”。5G-Advanced通感一体测试验证的成功,无疑将赋予汽车、无人机等设备超越联接的更丰富的体征,大幅提升它们的感知能力。


立志改变社会的5G持续演进

5.5G通感一体超越联接跨入新蓝海

尽管上述5G-Advanced通信感知一体测试验证取得圆满成功尚属全球首例,但这一理念的提出及业界为之付出的努力却有些时日了。在2020全球移动宽带论坛(Global MBB Forum)期间,华为就提出了5G持续演进的5.5G产业愿景,在ITU定义的eMBB、mMTC、URLLC三大标准场景基础上扩展了UCBC、RTBC、HCS三大新场景。其中的HCS,正是通信感知融合。 

5G-Advanced通信感知一体测试验证的成功,印证了HCS课题的理论及实践可行性,表明凭借天然的组网优势,强大的覆盖能力,大规模的天线阵列,5G网络可以通过软硬件升级,在满足通信需求的同时具备原生的感知能力,并通过通信系统将感知信息快速融合,成为通感一体的融合网络,达到“1+1>>2”的效果。

可预见,不只是智慧交通和智慧低空场景,未来通感一体在产业园区管理、重点场所安全防护、无人工厂机器协作,乃至元宇宙(数字孪生/数字原生)的构建和运行领域,都将发挥至关重要的作用,孕育巨大的商业及社会价值。而立志改变社会的5G,持续演进到5.5G通感一体后,亦将超越联接,跨入新蓝海!


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