关于C-V2X技术的研究,在我国已经开展了近10年。从最初突破性的提出LTE-V概念,到后来一步一步的仔细验证,中国特色的车联网技术已在国际上一马当先。
C-V2X车联网,是以基础通信技术为根基,结合软硬件开发设计、车辆座舱系统、自动驾驶感知系统、自动驾驶决策系统、底盘控制系统、交通流理论等多学科的复杂融合技术。想要在如此庞大的理论体系上实现技术落地应用和产品规模化商用,必须首先建立牢靠稳固的C-V2X通信标准体系。
在我国,主要有四大公共组织正在牵头完成C-V2X车联网标准体系建设:
汽车标准化技术委员会,主要负责汽车网联化相关标准研究和制订;
智能交通标准化技术委员会,主要负责营运车辆、路侧基础设施等相关标准化工作;
通信标准化技术委员会,主要负责C-V2X总体架构、空中接口、安全、网络层、消息层等技术标准和测试规范,以及车载、路侧、基站、核心网等设备技术要求和测试方法相关标准;
交通管理标准化技术委员会,主要负责车辆运行安全测试、交通管控设施等方面的相关标准制订。
截至当前,我国已基本建成了完善的C-V2X车联网标准体系。
标准分类 | 标准名称 | 标准等级 | 状态 |
总体要求 | 基于LTE的车联网无线通信技术 总体技术要求 | 行业标准 | 已发布 |
道路车辆 网联车辆方法论 第1部分:通信信息 | 国家标准 | 报批 | |
道路车辆 网联车辆方法论 第2部分:设计导则 | 国家标准 | 报批 | |
接入层 | 基于LTE的车联网无线通信技术 空中接口技术要求 | 行业标准 | 已发布 |
基于LTE的车联网无线通信技术 终端设备技术要求 | 行业标准 | 报批 | |
基于LTE的车联网无线通信技术 支持直连通信的终端设备测试方法 | 行业标准 | 已发布 | |
网络层 | 基于LTE的车联网无线通信技术 网络层技术要求 | 行业标准 | 已发布 |
基于LTE的车联网无线通信技术 网络层测试方法 | 行业标准 | 已发布 | |
消息层 | 基于LTE的车联网无线通信技术 消息层技术要求 | 行业标准 | 已发布 |
基于LTE的车联网无线通信技术 消息层测试方法 | 行业标准 | 已发布 | |
应用层 | 合作式智能运输系统 车用通信系统 应用层及应用数据交互标准(第一阶段) | 行业标准 | 已发布 |
合作式智能运输系统 车用通信系统 应用层及应用数据交互标准(第二阶段) | 行业标准 | 已发布 | |
通信安全 | 基于LTE的车联网通信安全技术要求 | 行业标准 | 已发布 |
基于LTE的车联网通信安全技术 安全证书管理系统技术要求 | 行业标准 | 已发布 | |
基于LTE的车联网通信安全技术 安全认证测试方法 | 行业标准 | 制定中 | |
基于LTE的车联网通信安全技术 安全证书管理系统技术要求 | 国家标准 | 制定中 | |
C-V2X车辆异常行为管理技术要求 | 行业标准 | 制定中 | |
系统要求 | 基于LTE-V2X直连通信的车载信息交互系统技术要求 | 国家标准 | 制定中 |
基于LTE的车联网无线通信息技术 直连通信路侧系统单一技术要求及试验方法 | 团体标准 | 已发布 |
其中应用层的标准《T/CSAE 53-2020 合作式智能运输系统 车用通信系统 应用层及应用数据交互标准(第一阶段)》和《T/CSAE 157-2020 合作式智能运输系统 车用通信系统 应用层及应用数据交互标准(第二阶段)》是由中国汽车工程学会(CSAE)牵头,联合星云互联、长安汽车、上汽、通用汽车、清华大学、中国信通院等多家单位共同起草完成,标准内容主要针对应用层的数据集、数据交互标准和接口规范等内容进行了详细定义,便于业内以互联互通为基准,进行V2X应用场景的开发、验证及商用。
标准中同时定义了基于通用消息集及交互标准的两个阶段典型应用场景,即大家所熟知的一期场景(17个)及二期场景(12个)。
一期场景主要是为驾驶安全和交通效率提供关键信息,系统可以选择通过语音或图像等方式向驾驶员进行预警提示。面向前装客户,目前阶段已实现C-V2X提示功能与车机系统、HUD系统等高度融合;面向后装用户,为提升体验感,通过如后视镜、手机支架等后装C-V2X产品形态,及与APP、小程序和导航地图等结合,推送C-V2X信息。
再过去几年的多次行业活动中,一期场景已逐步成熟并开始进入量产车应用阶段。公众也针对其中的16个量产场景也表示出了不同的评价。
在2022年的柳州X跨行业活动中,曾有人向50位参与试乘体验的普通观众进行了现场调研,希望他们以自身最直观的体验感来对一期的16个场景进行评价(“近场支付”功能需要与银行支付系统关联,故在本次行业活动中没有展示),每位观众可从实用性、创新性和买单意愿三个维度对每一个场景功能进行投票,结果如下:
从投票结果可以看出,普通消费者买单意愿最高的几个功能分别是“交叉路口碰撞预警”、“盲区预警/变道辅助”、“弱势交通参与者碰撞预警”、“绿波车速引导”、“道路危险状况提示”和“前向碰撞预警”。
而整体接受感相对较低的几个场景,如“前方拥堵提醒”、“限速提醒”、“紧急车辆提醒”等,公众则认为必要性不大,或者在现阶段依靠单车智能已经可以解决。
一期场景以信息交互协同为基础,目的是为各类车辆提供互联互通保障支持,向驾驶员提供更加丰富的车内安全类信息。而当我们对二期的12个场景仔细品读后可以发现,此类场景都是需要在C-V2X车路云高效通信的基础上,以边缘计算应用为核心路端感知技术,最大程度上转移车端计算压力,充分发挥路侧和云端的“全局协同调配权”,结合一定的辅助驾驶车身/底盘控制系统功能,有效解决部分辅助驾驶的长尾问题,扩展当前辅助驾驶ODD限制,更加好的保障驾乘安全和效率。
序号 | 二期场景 | 场景类别 |
1 | 感知数据共享 | 安全 |
2 | 协作式变道 | 安全 |
3 | 协作式车辆汇入 | 安全/效率 |
4 | 协作式交叉口通行 | 安全/效率 |
5 | 差分数据服务 | 信息服务 |
6 | 动态车道管理 | 效率/交通管理 |
7 | 协作式优先车辆通行 | 效率 |
8 | 场站路径引导服务 | 信息服务 |
9 | 浮动车数据采集 | 交通管理 |
10 | 弱势交通参与者安全通行 | 安全 |
11 | 协作式车辆编队管理 | 高级智能驾驶 |
12 | 道路收费服务 | 效率/信息 |
“协同”的核心需求是解决复杂路况下路权的博弈问题和交通环境的秩序及效率问题。
城市道路高峰时段的交叉路口、封闭环境下不间断往来的自动驾驶小车,都存在着路权博弈难题,而解决的关键就是车路协同。C-V2X的标准二期场景就是迈向车路协同的第一步。车联网系统将开始由“预警”向“控车”转变,避免一定的“恶意”交通行为,如强制加塞、强制变道、拒绝礼让行人等行为,也可在诸如高峰时段交叉路口的环境下,更加科学地分配路权,使群体交通环境更加文明、安全、高效。
除此之外,二期应用也增加了协作式车辆编队管理类的高级自动驾驶应用,能有效减少车辆对司机的需求,降低驾驶员的劳动强度,提高运输效率和燃油效率。在编队行驶状态下,跟随车能瞬间接受领航车指令,降低车辆安全事故。此外,编队行驶可以释放更多车道给其他车辆通行,可以显著改善交通拥堵并提升运输效率,进一步缓解交通压力,减少人员成本和交通拥堵。编队行驶对于提高车辆的经济型、企业效益、节能减排都有巨大的积极意义。
据悉,二期场景以及面向自动驾驶的C-V2X应用场景和详细消息集定义仍处于技术验证阶段,业内各企业均处于研发初期,优先级较高的几个场景分别是“感知数据共享”、“协作式变道”、“协作式车辆汇入”、“协作式交叉口通行”。
预计,二期场景的实际量产应用将与车辆辅助驾驶系统共同升级实现。
标准场景只是基础,为了面向车路协同,需要探索更多的实用场景,也需要杀手锏应用来刺激整个C-V2X车联网行业的发展。
车路协同是自动驾驶、智能交通、智慧城市的共同终极目标。我国交通系统经历了近30年的快速增长时期,道路里程和运输规模全球第一,但仍然面临着许多突如问题,比如交通拥堵呈现常态化、碳中和、碳达峰目标艰巨。通过车路协同,能够支持开展更加复杂、更深层次、更大范围、更加多样的车路协同应用服务,实现从个体最优向群体最优,最终面向全局最优演进发展,突破性变革整体交通现状。