5.1.3.3 系統(tǒng)高可用設(shè)計

VICAD對系統(tǒng)可靠性提出了更高的要求，智能道路系統(tǒng)作為基礎(chǔ)設(shè)施，在車路協(xié)同自動駕駛中扮 演了重要的角色。智能道路系統(tǒng)本身是一個包含車、路和云的復(fù)雜系統(tǒng)，路端環(huán)境復(fù)雜、通信鏈路長、系統(tǒng)性能要求高，系統(tǒng)的高可用設(shè)計尤為重要。智能道路高可用設(shè)計需要考慮的因素包括但不限于：

1. 道路設(shè)備設(shè)施的高可用性，尤其是應(yīng)對各種天氣環(huán)境的高可用性；

2. 通信系統(tǒng)的高可用性，作為VICAD應(yīng)用的重要一環(huán)，尤其要保證通信的可持續(xù)高性能服務(wù)；

3. 計算與應(yīng)用服務(wù)的高可用性，應(yīng)達(dá)到車規(guī)級連續(xù)高質(zhì)量服務(wù)級別要求，尤其是涉及到協(xié)同決策控制相關(guān)的服務(wù)；

為滿足上述要求，高等級智能道路高可用設(shè)計可從以下方面重點設(shè)計：

1. 算力冗余備份：系統(tǒng)應(yīng)具備一定的冗余設(shè)計，邊緣算力需要有明確的衡量壓力的指標(biāo)，當(dāng)系統(tǒng) 容量達(dá)到極限影響系統(tǒng)性能指標(biāo)時，可通過冗余的算力實現(xiàn)彈性調(diào)度；

2. 負(fù)載均衡：應(yīng)用服務(wù)應(yīng)具備負(fù)載均衡能力，例如車云通信，云端應(yīng)具備將流量均衡分配到不同 的應(yīng)用服務(wù)實例的能力，增強(qiáng)服務(wù)吞吐量；

3. 支持多級容災(zāi)：單機(jī)房，單機(jī)器或單實例故障應(yīng)具備無需外界干預(yù)，自行恢復(fù)的能力，保證服 務(wù)可完成自切換，無單點故障；

4. 分級降級：服務(wù)設(shè)計需滿足最小功能原則，充分考慮不同組件之間的依賴性，降低功能服務(wù)的緊耦合性，服務(wù)可分為核心服務(wù)和非核心服務(wù)，對非核心服務(wù)的異常能實現(xiàn)快速摘除，保證核心功能的可用性，具備服務(wù)降級能力；

5. 網(wǎng)絡(luò)隔離：應(yīng)具備網(wǎng)絡(luò)安全控制策略，能夠檢測并防范網(wǎng)絡(luò)嗅探、DDos攻擊（分布式拒絕服  務(wù)攻擊）等，減少機(jī)器攻擊面，降低被攻擊的風(fēng)險；

6. 灰度發(fā)布和回滾機(jī)制：面向服務(wù)的車、路、云開發(fā)環(huán)境應(yīng)具備灰度發(fā)布能力，在小規(guī)模測試驗 證后，若存在問題，具備回滾機(jī)制，迅速恢復(fù)到灰度發(fā)布前的穩(wěn)定版本；

7. 監(jiān)控告警：系統(tǒng)構(gòu)建環(huán)境復(fù)雜、鏈路長、硬件多，應(yīng)對路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)資源、設(shè)備狀態(tài)、軟件運行狀態(tài)以及車端軟硬件狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，問題能夠?qū)崟r發(fā)現(xiàn)、快速定位，提升運營效率。

5.1.3.4 安全設(shè)計與安全管理

智能道路系統(tǒng)安全設(shè)計應(yīng)包含系統(tǒng)基礎(chǔ)安全、運維安全和數(shù)據(jù)安全三部分。系統(tǒng)基礎(chǔ)安全是指基礎(chǔ)設(shè)施安全，包括主機(jī)安全、通信安全等；運維安全是指通過身份認(rèn)證、訪問控制、安全審計等安全防護(hù)措施，保證運維人員在對系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程運維過程中可靠性、有效性、可審計性；數(shù)據(jù)安全指的是數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、共享等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)安全保護(hù)。

其中通信安全是車路協(xié)同自動駕駛安全的重要組成基礎(chǔ)，包括網(wǎng)絡(luò)通信安全和C-V2X通信安全兩 個方面。如圖5.9所示，應(yīng)為通信終端頒發(fā)數(shù)字身份（V2X證書），基于身份構(gòu)造安全消息，保證PC5消息的真實、可信，還應(yīng)基于假名證書，保護(hù)車輛的位置隱私。

5.1.3.5 建設(shè)部署方案

以下以標(biāo)準(zhǔn)十字路口和標(biāo)準(zhǔn)路段為例，對C4高等級智能道路的具體建設(shè)部署方案進(jìn)行介紹。

（1）C4標(biāo)準(zhǔn)十字路口方案

在十字路口，選取四個方向的4個監(jiān)控桿和1個信號桿，安裝感知、路側(cè)計算單元、通訊設(shè)備及相應(yīng)配件，電力及網(wǎng)絡(luò)單獨組建局域網(wǎng)。部署示意圖及主要設(shè)備清單見圖5.10。

圖 5.10 標(biāo)準(zhǔn)十字路口感知覆蓋范圍與部署示意圖

（2）C4標(biāo)準(zhǔn)路段方案

在路段，選取兩個方向的2個監(jiān)控桿，安裝感知、路側(cè)計算單元、通訊設(shè)備及相應(yīng)配件，電力及網(wǎng)絡(luò)單獨組建局域網(wǎng)。部署示意圖及主要設(shè)備清單見圖5.11。

圖 5.11 標(biāo)準(zhǔn)路段感知覆蓋范圍與部署示意圖

該方案有以下突出特征和優(yōu)勢： 

1）視覺感知為主

路口和路段的感知設(shè)備以純視覺感知攝像機(jī)為主，僅在少量復(fù)雜或特殊道路環(huán)境下，選配少量激光雷達(dá)，在保證同等感知精度和定位能力的前提下，大大減少了道路設(shè)備設(shè)施的數(shù)量和復(fù)雜程度，建設(shè)成本大幅降低；

2）全覆蓋、全量高精度感知定位

該方案可以實現(xiàn)主路機(jī)動車道、輔路機(jī)動車道、非機(jī)動車道、右轉(zhuǎn)道等道路環(huán)境的全覆蓋感知；感知能力方面，通過多視角融合感知，可實現(xiàn)全量交通參與者和交通事件精準(zhǔn)識別與定位，并滿足L4 高等級自動駕駛需求；

3）路端支持平滑升級

路端方案支持平滑升級，在不改變路端已有的邊緣計算RSCU算力配置情況下，通過加配AI攝像 機(jī)和AI雷達(dá)等終端設(shè)備應(yīng)，可滿足不斷變化的靈活擴(kuò)展和多業(yè)務(wù)融合升級需求，最大可能降低路端 方案的升級改造代價，實現(xiàn)路端平滑升級；同時，路端RSCU及相關(guān)設(shè)備設(shè)施也可通過在線升級， 不斷提升路端系統(tǒng)的能力和服務(wù)內(nèi)容；

4）在線持續(xù)標(biāo)定，提高感知魯棒性

由于外力原因，相機(jī)可能會發(fā)生偏移、標(biāo)定參數(shù)失效、感知精度下降等問題，傳統(tǒng)方法是需要標(biāo)定人員對該相機(jī)重新進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定，不僅人力投入成本高，而且時效性差。通過在線標(biāo)定算法，當(dāng)檢測出相機(jī)發(fā)生較大偏移后，自動進(jìn)行在線標(biāo)定，持續(xù)保證路側(cè)感知相機(jī)標(biāo)定參數(shù)的正確性，提高了感知系統(tǒng)的魯棒性，持續(xù)為自動駕駛車輛提供高質(zhì)量服務(wù)；

5）多感合一、多桿合一、多箱合一

多感合一是指多感知設(shè)備或多感知功能合一，由一套感知設(shè)備解決多業(yè)務(wù)應(yīng)用問題，路端感知設(shè)備與交通感知設(shè)備（如電警卡口）進(jìn)行復(fù)用，將網(wǎng)聯(lián)和交管等多業(yè)務(wù)進(jìn)行深度融合，避免重復(fù)投資建設(shè)。既滿足車路協(xié)同自動駕駛需求，具備對象級、低時延、高精度、高可靠的3D全量目標(biāo)感知，又滿足交管需求，實現(xiàn)交管電警、卡口的違法抓拍功能，以及電警卡口的一體化管控，避免重復(fù)投資建設(shè)。

多桿合一是將交通監(jiān)控、交通標(biāo)牌、道路照明、公安監(jiān)控等相關(guān)設(shè)備進(jìn)行整合設(shè)計，減少桿件對道路空間的占用。多箱合一是將交通監(jiān)控、道路照明、公安監(jiān)控、傳感器等設(shè)備的箱體進(jìn)行整合，減少道路設(shè)備數(shù)量，美化城市空間，同時設(shè)備艙的整合也便于集中管理與維護(hù)。

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》