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2024/1108

专委会动态|西安建筑科技大学赵祥模团队:让车更聪明 路更智慧

来源:光明日报客户端

光明日报全媒体记者 张哲浩 李洁



在今年6月举办的国家科学技术奖励大会上,西安建筑科技大学校长、道路交通智能检测专家赵祥模又一次登上国家科学技术奖的领奖台。他带领团队主持完成的“智能网联车路系统与可信测试关键技术及其产业化应用”项目获得国家科学技术进步奖二等奖。这已经是该团队第4次获得国家科学技术进步奖。

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从“汽车综合性能检测关键技术研究、系列产品开发及其产业化”到“汽车制动与ABS多工况整车智能检测技术及装备开发”,到“道路与桥梁多源协同智能检测技术与装备开发”,再到“智能网联车路系统与可信测试关键技术及其产业化应用”,该团队攻克了我国道路交通智能检测领域系列关键技术。4次获得国家科技奖励的背后,是他们长达30多年在我国交通科技领域的不懈攀登。


一项项关键技术的突破不仅为我国汽车产业的发展贡献了重要力量,也让我们的车辆更聪明、道路更智慧、交通更安全,使我国在交通智能检测算法、核心传感器和检测装备等方面,基本上实现了由“跟跑”向“并跑”的跨越,部分领域甚至实现了“领跑”。


从无到有 填补多项空白




1983年,当赵祥模以优异的成绩考入重庆大学无线电技术专业时,他还无法预见,自己所学的知识将在推动我国智能交通和无人驾驶技术的发展和进步中大显身手。


1987年,大学毕业的赵祥模加入长安大学(原西安公路学院)。很快,他就参与到我国第一条汽车全自动检测线的开发中。彼时,我国汽车行业随着引进国外先进技术和合作伙伴,迎来了新的发展阶段。但是,国内汽车综合性能检测技术几乎空白。


“汽车综合性能检测技术是保障汽车安全行驶、降低废气排放和能耗、提高汽车制造和维修质量的重要手段。当时,我们的汽车检测主要还是靠眼看、耳听、手摸,依赖检测人员的经验进行。因此,拥有自主知识产权的现代化汽车检测线及其系列装备,对我国汽车产业的发展十分重要。”赵祥模介绍。


从攻克关键技术到开发出系列产品,从单机检测到成套设备的联网联控,经过近20年的协力攻关,团队开发出应用于汽车制造、检测及维修行业的大型成套技术与装备,并全部实现产业化,有力推动了我国汽车检测行业的技术进步。“汽车综合性能检测关键技术研究、系列产品开发及其产业化”项目荣获2007年度国家科学技术进步奖二等奖。

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随着汽车技术的不断进步,ABS(防抱死制动)系统从最初的简单机械装置逐渐演变成现代汽车中不可或缺的安全技术。然而,针对汽车制动与ABS系统的检测却成了一道大难题。


瞄准行业发展所需,团队经过10余年的攻坚克难,解决了汽车制动与ABS整车不解体检测理论与关键共性技术难题,打破了国外对我国汽车制动与ABS整车检测关键技术的垄断。2014年,团队完成的“汽车制动与ABS多工况整车智能检测技术及装备开发”项目再次荣获国家科学技术进步奖二等奖。


依托该项目,团队与企业合作开发了3种32个型号的汽车制动与ABS整车智能检测系列产品并实现产业化;主持和参加编写11项国家、行业和团体检测标准,完善了我国汽车检测标准体系;项目关键技术及系列产品在我国汽车制造、检测与维修行业广泛应用,并通过合作企业批量出口到日本、印度、新加坡、哈萨克斯坦等10多个国家和地区,推动了我国汽车检测行业产业结构优化升级。


随着我国交通事业的迅猛发展,道路与桥梁的高精度、高效率和高可靠智能化检测,成为交通科技领域亟需突破的重大技术难题。

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在推动汽车综合性能检测技术不断进步的同时,赵祥模带领团队针对道路与桥梁智能检测理论与关键技术展开跨学科联合攻关,实现了对道路平整度、车辙、裂纹、构造深度等全速度域的智能化检测,解决了行业共性难题。


依托该项目技术,团队与企业合作开发了3种类型36个型号的道路与桥梁智能检测系列产品并实现了产业化;主持和参加编写了7项国家、行业和地方标准,完善了我国道路与桥梁检测评价标准体系,推动了我国道路与桥梁检测技术的进步。“道路与桥梁多源协同智能检测技术与装备开发”项目荣获2020年度国家科学技术进步奖二等奖。


“值得一提的是,通过该项目,我们首次研发了道路与桥梁检测稀土超磁致伸缩换能器,发明了具有测强、测缺、测厚功能的混凝土结构层析成像检测系统及分析算法,实现了道路与桥梁混凝土结构三维数字成像分析和内部缺陷的无损化检测。”赵祥模介绍,基于这些技术,团队和企业合作研发出拥有自主知识产权的用于道路与桥梁的系列化检测装备,推动我国道路交通智能检测达到国际水平。


准未来 挑战世界难题


随着物联网、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术的快速发展,汽车产业也迎来了前所未有的变革。“车路云一体化”的自动驾驶智能网联汽车成为未来交通的主要方向。


“‘车路云一体化’可以简单理解为‘聪明的车+智慧的路’并通过云端协同。‘聪明的车’指的是具备高度智能化和自动化能力的汽车,而‘智慧的路’则是指配备了先进通信和感知技术的道路基础设施。云平台则扮演着大脑的角色,通过收集和处理来自车辆和道路基础设施的数据,实现全局的协同感知、决策与控制。”赵祥模介绍,“要拥有‘聪明的车’和‘智慧的路’,有很多难关要闯。”


最具有挑战的莫过于自动驾驶测试这个公认的世界性难题。


“一份外国报告曾经指出,一辆自动驾驶汽车按传统测试方法需要积累110亿英里的测试数据才能验证其安全性。如果通过开放道路测试完成这项工作,需要400年才能完成。”赵祥模说,“如何实现自动驾驶场景的压缩测试,也就是将报告所说的‘穷尽所有场景需要测试400年’压缩到几天,甚至几个小时,是自动驾驶测试必须达到的目标。”


面对这样一个世界级难题,团队成员翻遍了国内外文献,大量走访国内外相关单位,并组织多次学术研讨,都没能找到答案。

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在一次学术研讨中,赵祥模突然从团队研发ABS试验台的经历中获得灵感。自动驾驶汽车测试,能否也搬到台架上?


他带领团队开发了“信达号”和“前行者”无人车,多传感器融合技术的使用,实现了车载视觉传感器、激光雷达、毫米波雷达等多源异构传感器的融合。基于把实时路况“搬”到试验台的设想,团队首次建立了智能汽车测试的金字塔模型,开发出一套虚实结合的智能汽车快速测试系统,构建了一个包含城市道路、乡村道路、高速公路等多种道路交通场景的测试用例数据库,完成了车辆、台架和虚拟现实子系统之间的深度融合,制定了科学的测试流程和规范性测试方法,最终实现了智能汽车复杂任务的自动化和流程化测试。


技术方案论证、试验样机开发、大量实车试验、道路试验比对……经过8年多的不懈努力,团队终于完成了世界首台基于虚实结合和整车在环的自动驾驶汽车室内快速测试大型装备的研发,解决了在有限时空域内完成自动驾驶海量典型及危险场景加速测试的工程科技难题,并在山东高速集团建成了世界第一条双向52公里全尺度场景的智能网联高速公路测试基地。


与此同时,团队在智能车载终端及通信模组、路侧感知与接入装备、交通服务云平台和智能网联车路系统可信测试工具链等方面取得一系列重要技术突破和创新成果,支撑合作企业开发了4种类型数十个型号的智能车载、智能路侧、交通管控与服务云平台、可信测试系列装备与平台等系列产品并实现产业化。


仅此一项课题,形成美国、英国、日本等国际发明专利27项、中国发明专利142项,发表高水平论文301篇、出版专著6部,主编与参编国家、行业和团体标准28项,部分研究成果写入多项国际标准,形成了一大批自主知识产权。


当再次登上国家科技奖励的领奖台,智能交通领域未来的发展方向,在赵祥模的脑海中也变得清晰可见:“我国智能交通系统研究起步较晚,我们必须紧紧抓住智能交通系统向网联化和协同化转型这一关键期,围绕‘智能网联’这个核心,大力发展车联网、车路协同、自动驾驶等相关产业,实现智能交通系统的高精度感知、高可靠通信、高性能计算,从而推进交通运载工具与交通基础设施的深度融合,实现交通运输系统的网联化、自主化和智慧化运行,建立我国自主的标准体系、产业体系和话语体系,从而加快迈向交通强国。”


布局长远 培养高水平人才


位于西安市北郊的长安大学车联网与智能汽车测试技术研究院,拥有我国高校唯一的车联网与智能汽车试验场。只要一抽出时间,赵祥模就会来到这里。


在国家重点研发计划课题的支持下,赵祥模带领团队建成了这个交通运输部首批认定的自动驾驶封闭场地测试基地。在这里,团队开发完成了一条基于柔性化组合和压缩交通场景的自动驾驶汽车测试赛道,可实现自行车避撞、行人避撞、S弯道快速通行、紧急停车避碰、交叉口自动通行、隧道自动通行、无人车之间相互超车等复杂场景环境下的无人车功能与性能测试。


“智慧交通是一个包含了‘车端’‘路端’‘云端’‘网端’多个体系的系统工程,我们必须从国家急迫需要和长远需求出发,理论联系实际,在实践中发现问题、解决问题。”赵祥模介绍,长安大学车联网与智能汽车试验场正是在国内的测试场地及建设技术难以满足多种技术形式的自动驾驶汽车的测试需求情况下,团队集多学科优势而建设的。


“理论联系实际,在实践中发现问题、解决问题”既是赵祥模从事科研工作的“信条”,也是他带领团队突破一项项技术难题,创造我国交通科技领域多个“第一”的“密码”。


在赵祥模看来,从2007年获得国家科技奖励的“汽车综合性能检测关键技术研究、系列产品开发及其产业化”项目,到2024年获得国家科技奖励的“智能网联车路系统与可信测试关键技术及其产业化应用”项目,都是从实践到理论再到实践的一次次升华。


“在自动驾驶与智能网联汽车测试方面,我国已逐渐具备了较为明显的优势,底气来自实力。我们还将继续攻坚克难,为我国智能网联汽车和自动驾驶技术迈向世界科技前沿贡献力量。”赵祥模自豪地说。

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2023年9月,赵祥模调任西安建筑科技大学校长。在新的岗位上,如何推进教育、科技、人才“三位一体”协同融合发展,是他最为关注的事情。


实现高水平科技自立自强,归根结底是高水平人才、高水平教育的自立自强。赵祥模表示,高校要坚持为党育人、为国育才,落实立德树人根本任务,瞄准国际科技前沿、关键核心技术领域、经济社会发展需求,特别注重对学生科学精神、创新思维的培养,提升学生的科学兴趣和创新能力,为国家高水平科技自立自强提供坚强的人才保障。


在2024年西安建筑科技大学开学典礼上,赵祥模寄语新生:面对以“智能化”为特色的新一轮科技革命和产业变革,不能躺平在曾经奋斗书就的光荣榜上,不能困扰于大国博弈带来的焦虑感里,更不能麻醉于随波逐流、得过且过的“撞钟式”日复一日中,需要以奋斗者的姿态去适应变革,以奋斗者的努力去提升自己,以奋斗者的行动去改变世界。


“我们将积极发挥学科优势,深入实施‘科技攀登工程’,全面启动‘科技创新能力提升计划’,培育大团队、建设大平台、承担大项目、产出大成果、实现大转化,为学校‘双一流’建设和国际知名国内高水平研究型大学建设提供有力支撑。”赵祥模表示。