車路協(xié)同自動駕駛是在單車智能自動駕駛的基礎(chǔ)上，借助C-V2X和4G/5G通信技術(shù)，將“人-車-路-云”交通要素有機(jī)地聯(lián)系在一起，實(shí)現(xiàn)車與車（V2V）、車與道路（V2I，主要指道路各類系統(tǒng)和設(shè)備設(shè)施，如感知設(shè)施、氣象檢測器、狀態(tài)監(jiān)測設(shè)備、交通誘導(dǎo)與控制設(shè)施等）、車與云（V2N，地圖平臺、交管平臺、出行服務(wù)平臺等）和車與人（V2P）等的全方位協(xié)同配合（如協(xié)同感知、協(xié)同決策規(guī)劃、協(xié)同控制等），從而滿足不同等級自動駕駛車輛應(yīng)用需求（如輔助駕駛、高等級自動駕駛），實(shí)現(xiàn)自動駕駛單車最優(yōu)化和交通全局最優(yōu)化發(fā)展目標(biāo)。圖2.1示意說明了自動駕駛車輛與不同交通要素間的協(xié)同關(guān)系。

圖 2.1 自動駕駛車輛與不同交通要素間的協(xié)同關(guān)系

VICAD發(fā)展除自動駕駛技術(shù)外，還需要綜合運(yùn)用多種基礎(chǔ)支撐技術(shù)，具體包括：

1）高可靠、低時延通信技術(shù)：包括無線通信和有線傳輸，其中無線通信又可分為直連無線通信（如LTE-V2X PC5、NR-V2X PC5等）和蜂窩移動通信（包括4G、5G，以及未來演進(jìn)的6G）兩類，有線傳輸則包括CAN、車載以太網(wǎng)、光纖網(wǎng)絡(luò)等；2）2D/3D高精度融合感知技術(shù)：包括傳感器離線/在線高精度標(biāo)定技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、交通事件感知認(rèn)知技術(shù)、交通參與者行為預(yù)測技術(shù)、交通運(yùn)行狀況檢測與預(yù)測技術(shù)等；3）高精度地圖與高精度定位技術(shù)：包括高精度地圖動態(tài)更新技術(shù)、路側(cè)輔助定位技術(shù)等；4）車路協(xié)同決策與協(xié)同控制技術(shù)：包括自動駕駛意圖預(yù)測、博弈仲裁、引導(dǎo)調(diào)度等協(xié)同決策規(guī)劃，車輛、設(shè)施、人等多目標(biāo)協(xié)同控制技術(shù)；5）高性能云計(jì)算技術(shù)：包括高性能邊緣計(jì)算技術(shù)、多級云控平臺技術(shù)、大數(shù)據(jù)和人工智能平臺技術(shù)、算網(wǎng)一體智能調(diào)度技術(shù)；6）多級縱深安全技術(shù)：如自動駕駛功能安全與預(yù)期功能安全，信息安全技術(shù)（包括數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、地理信息安全等），安全統(tǒng)一認(rèn)證技術(shù)、安全態(tài)勢感知技術(shù)、安全主動防御技術(shù)等。VICAD的本質(zhì)是給每輛車開了一個“天眼”，這個“天眼”就是“上帝視角”，它不僅能幫助車輛在“完美”視角下保障安全，還能高效分配道路時空資源，讓所有交通要素各行其道、各得其所。需要說明的是，VICAD實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)是通過集成先進(jìn)的感知、計(jì)算、通信、決策控制等技術(shù)，構(gòu)建一套能夠連通信息空間與物理空間，基于數(shù)據(jù)的自由流動構(gòu)建狀態(tài)感知、實(shí)時交互、科學(xué)決策、精準(zhǔn)執(zhí)行的閉環(huán)賦能體系。VICAD中的“V”是Vehicle，包括不同網(wǎng)聯(lián)等級和自動化程度的車輛，“I”則是Infrastructure，一般代指路端智能基礎(chǔ)設(shè)施及環(huán)境，包括但不限于：1）道路工程及配套附屬設(shè)施（路面、道路標(biāo)志標(biāo)識、信號燈、照明、供電等設(shè)施）；2）智能感知設(shè)施（攝像頭、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等）；3）車路通信設(shè)施（直連無線通信設(shè)施、蜂窩移動通信設(shè)施）；4）計(jì)算控制設(shè)施（路側(cè)邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn)、多接入邊緣云或各級云服務(wù)平臺）；5）高精度地圖與輔助定位設(shè)施；6）其他配套附屬設(shè)備設(shè)施（如供能、照明設(shè)施）；7）道路上承載的各類人員（如行人、施工人員、非機(jī)動車駕駛員等）。將支持VICAD應(yīng)用所需的全部要素所組成新型復(fù)雜系統(tǒng)稱為車路協(xié)同系統(tǒng)，它除了具有數(shù)據(jù)驅(qū)動、軟件定義、泛在連接、虛實(shí)映射、異構(gòu)集成等一系列通用特征外，還面向自動駕駛和智能交通應(yīng)用，具有以下核心特征和優(yōu)勢：

（1）交通全要素的一體化

如圖2.2所示，車路協(xié)同系統(tǒng)中的交通參與者、交通運(yùn)輸工具、交通基礎(chǔ)設(shè)施和交通環(huán)境不再只被看作一個簡單的對象，人、車、路和環(huán)境所對應(yīng)的交通要素通過傳感器的采集和融合處理，成為具有自主身份且可具備信息交互功能的數(shù)字孿生體。物理實(shí)體和數(shù)字孿生體之間可以通過有效信息流和決策控制流完成信息傳遞和決策控制閉環(huán)，例如車輛的遠(yuǎn)程操控、道路信號燈的優(yōu)化控制、道路可變標(biāo)識控制等；不同物理實(shí)體之間，在車路協(xié)同這個復(fù)雜信息物理系統(tǒng)的全局調(diào)度下，呈現(xiàn)出更加高效、更加秩序化的交通運(yùn)行態(tài)勢。

圖 2.2 基于VICAD的交通全要素一體化系統(tǒng)模型

（2）自動駕駛計(jì)算、感知、決策、控制的一體化

如圖2.3所示，AD由車輛自身完成“感知-決策-規(guī)劃-控制-執(zhí)行”全過程，而在VICAD模式下，車輛、路端或云端都可能承擔(dān)部分或全部“感知-決策-規(guī)劃-控制-執(zhí)行”功能，基于車路云一體化計(jì)算和互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)一體化感知、一體化決策規(guī)劃和一體化控制，其中一體化計(jì)算和互聯(lián)是關(guān)鍵基礎(chǔ)，一體化感知與決策控制是核心應(yīng)用。

在一體化計(jì)算方面，智能汽車的算力從2019年開始快速提升，目前TESLA Model3的算力達(dá)到144 TOPS，蔚來發(fā)布的ET7算力甚至?xí)^1000 TOPS，但僅僅依靠單車智能增加傳感器提升感知能力、增加運(yùn)算單元提升車端算力，這樣會導(dǎo)致自動駕駛汽車成本無限增加?；诘蜁r延、高可靠網(wǎng)絡(luò)的傳輸互聯(lián)，通過VICAD可以充分發(fā)揮路端和云端算力充裕、易部署調(diào)度等優(yōu)勢，對車端感知能力和算力進(jìn)行有效分擔(dān)，突破單車算力極限，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)算力的合理分布分配和優(yōu)化均衡。在一體化感知、決策規(guī)劃和控制方面，一體化感知可以通過車車協(xié)同感知、車路協(xié)同感知和車云協(xié)同感知的綜合作用，起到擴(kuò)展自動駕駛車輛感知范圍、提高車輛感知能力的作用。一體化決策規(guī)劃和一體化控制一方面可以幫助車輛克服全局優(yōu)化類場景和極端場景，進(jìn)一步提升自動駕駛的安全性、擴(kuò)展自動駕駛ODD，提高車輛的自動駕駛能力；另一方面還能通過對交通環(huán)境的控制，為車輛創(chuàng)造安全秩序化的駕駛環(huán)境，提高交通整體運(yùn)行安全性和效率。

圖 2.3 VICAD感知、決策、控制的一體化

（3）數(shù)據(jù)驅(qū)動的自動駕駛、智能交通跨行業(yè)應(yīng)用一體化

車路協(xié)同系統(tǒng)的核心目標(biāo)是利用一套車路云基礎(chǔ)設(shè)施與基礎(chǔ)能力體系，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動同時賦能自動駕駛、智能交通，甚至共享出行、智慧城市等更多行業(yè)，支持不斷迭代和創(chuàng)新發(fā)展。傳統(tǒng)交通系統(tǒng)和車輛中大量的數(shù)據(jù)都是隱性存在的，沒有被充分利用和挖掘出其背后潛在的價(jià)值。如圖2.4所示，車路協(xié)同系統(tǒng)通過構(gòu)建數(shù)據(jù)層面“狀態(tài)感知、實(shí)時分析、科學(xué)決策、精準(zhǔn)執(zhí)行”自由流動的閉環(huán)賦能體系，能夠?qū)?shù)據(jù)源源不斷地從物理空間中的隱性形態(tài)轉(zhuǎn)化為信息空間的顯性形態(tài)，并不斷迭代優(yōu)化。數(shù)據(jù)是車路協(xié)同系統(tǒng)的基礎(chǔ)和靈魂，貫穿了狀態(tài)感知、實(shí)時分析、科學(xué)決策、精準(zhǔn)執(zhí)行的全流程，數(shù)據(jù)在自動生成、自動傳輸、自動分析、自動執(zhí)行以及不斷迭代優(yōu)化過程中不斷積累、螺旋上升，不斷產(chǎn)生更為優(yōu)化的數(shù)據(jù)，能夠通過聚變引起質(zhì)變。

圖 2.4 C-ITS與VICAD融合應(yīng)用節(jié)選自《面向自動駕駛的車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)與展望2.0》