汽车数字孪生:边缘计算带来更好的智能驾驶应用场景

AI划重点 · 全文约1799字,阅读需6分钟

1.汽车数字孪生技术在边缘计算的赋能下,正成为推动未来出行变革的核心驱动力。

2.车辆数字孪生通过构建车辆的数字模型,实现资源共享,提高资源利用率和移动服务提供商的算力支持。

3.边缘计算通过将数据处理能力下沉至靠近数据源的边缘节点,降低延迟,提升实时性,为数字孪生应用提供高效处理架构。

4.然而,边缘计算的分布式架构增加了网络管理的复杂性,需优化车辆、网关、边缘服务器之间的无缝连接与协同。

5.未来,汽车数字孪生技术将在智能交通领域发挥更大潜力,为汽车行业开辟新的商业模式。

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芝能科技出品


智能交通的快速发展,汽车数字孪生技术在边缘计算的赋能下,正成为推动未来出行变革的核心驱动力。《汽车数字孪生用例》白皮书深入剖析了该技术在道路交通优化、个性化驾驶辅助及车辆资源共享等场景中的应用。


我们基于白皮书内容,系统分析汽车数字孪生的多元应用场景、边缘计算的赋能机制以及关键技术瓶颈,并展望其在智能交通领域的未来发展潜力,为汽车行业从业者和技术研究人员提供参考,看看数字化技术特别是数字孪生技术的应用。


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汽车数字孪生

的核心价值与应用场景


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汽车数字孪生是对物理世界中道路、车辆、驾驶员等实体的高保真数字化映射,通过整合多源传感器数据,构建实时、动态的虚拟模型,进而实现系统行为的模拟、预测与优化。


在汽车边缘计算联盟(AECC)的框架下,数字孪生与边缘计算深度结合,依托低延迟、高可靠的边缘处理能力,为智能交通创新提供了坚实基础。


其核心价值在于将物理世界与数字世界无缝连接,通过数据驱动的决策优化交通效率、驾驶体验和资源利用率。


◎ 道路事件数字孪生:优化交通管理

道路事件数字孪生通过车载传感器、路侧基础设施和外部数据源(如天气、地理信息)实时收集数据,构建动态的街道数字模型。

该模型不仅反映当前路况,还能基于历史数据预测交通趋势。通过模拟道路事件交互(如拥堵、事故),系统为交通控制中心提供优化流量、提升安全性的决策支持。

例如,交通设备运营商可实时调整信号灯配时,模拟运营商则利用数字孪生进行场景推演,为城市交通规划提供科学依据。这一场景显著提升了道路通行效率和安全性。

◎ 驾驶员数字孪生:个性化巡航体验

传统自适应巡航控制(ACC)系统基于固定算法,难以适配个体驾驶偏好。驾驶员数字孪生通过分析驾驶员历史行为数据(如车距偏好、驾驶习惯),构建个性化的数字模型。

在实际驾驶中,系统结合实时传感器数据和模型预测,动态调整巡航速度,确保符合驾驶员习惯的安全车距。

此应用涉及车辆、移动服务提供商和基础设施等多方协作,需在隐私保护前提下实现数据共享与模型优化,为驾驶员提供更舒适、安全的个性化体验。

◎ 车辆数字孪生:资源共享新模式

随着边缘AI的普及,车辆计算资源需求激增。车辆数字孪生通过构建车辆的数字模型,实时监控其计算资源(如GPU)可用性,并通过编排服务实现资源共享。高端车辆可将其富余算力分配给周边低算力车辆,编排服务则负责资源聚合、分配与服务部署。

这种模式不仅提升了资源利用率,还为移动服务提供商提供了低成本、高可靠的算力支持,满足用户对实时服务(如导航、娱乐)的需求。


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02

边缘计算赋能数字孪生

的技术机制与挑战


边缘计算通过将数据处理能力下沉至靠近数据源的边缘节点,显著降低了延迟、提升了实时性,为数字孪生应用提供了高效的处理架构。


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● 通用处理流程包括以下五个阶段:


◎ 传感器数据收集:通过车载传感器、路侧设备等获取实时、准确的多元数据。

◎ 数据查询:支持按需获取特定数据,提升数据利用效率。

◎ 数字孪生创建与模型训练:基于多源数据构建数字孪生模型,并通过机器学习进行优化。

◎ 数字孪生计算:利用模型进行实时模拟、推理和预测。

◎ 数据分发:将计算结果传递至执行器(如车辆控制系统、信号灯),实现物理实体的优化控制。

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不同应用场景的部署模式各异。


◎ 例如,在道路交通优化中,边缘服务器负责数据聚合与分发,中心服务器处理计算密集型任务(如模型训练)

◎ 个性化巡航辅助采用分布式训练,车辆本地推理与控制;

◎ 车辆资源共享则以车辆为边缘节点,中心服务器完成资源编排。

这种灵活的部署模式有效适配了数字孪生的多样化需求。


边缘计算为数字孪生提供了强大支持,数字孪生对实时数据传输的低延迟、高可靠性要求极高,尤其在面对自然灾害等突发事件时,网络需具备快速自愈能力。


然而,边缘计算的分布式架构增加了网络管理的复杂性。车辆、网关、边缘服务器之间的无缝连接与协同仍需优化,5G等高带宽、低延迟网络的普及成为关键。


边缘计算机的异构性是主要障碍。不同车辆和边缘设备的计算能力、存储规格差异显著,尤其在车辆资源共享场景中,需重新设计架构以实现高效的算力共享。为降低端到端延迟,内存处理(In-Memory Computing)等技术成为必要选择。


此外,整合多车辆资源以满足高算力需求,也对存储系统的可扩展性提出了更高要求。


数字孪生的AI模型训练与推理对算力需求巨大,传统任务卸载模式已难以满足边缘场景的动态需求。联邦学习等新范式虽具潜力,但需适配异构边缘环境。


此外,资源编排需解决不同服务提供商数字孪生模型的互操作性问题,确保服务的高效部署与可靠运行。



小结



汽车数字孪生技术在边缘计算的赋能下,为智能交通带来了革命性机遇。道路事件数字孪生优化了交通管理效率,驾驶员数字孪生提升了个性化驾驶体验,车辆数字孪生则开启了资源共享新模式,提高了交通效率、安全性和用户体验,还为汽车行业开辟了新的商业模式。