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解鎖未來交通密碼：V2X引領(lǐng)自動(dòng)駕駛時(shí)代

2024-09-11 10:10:25·  來源：智駕小強(qiáng)  
　

1.什么是V2X

2.V2X的應(yīng)用場(chǎng)景

3.法規(guī)&測(cè)評(píng)體系對(duì)V2X的要求

1.什么是V2X
        2023年10月，美國交通部（USDOT）以草案形式發(fā)布了加速部署V2X的國家計(jì)劃《Saving Lives with Connectivity: A Plan to Accelerate V2X Deployment》，并于近日正式發(fā)布。該計(jì)劃提出在2036年前建成覆蓋全美范圍的C-V2X車聯(lián)網(wǎng)，高速公路實(shí)現(xiàn)100%覆蓋，75個(gè)大型主要城市十字路口覆蓋率達(dá)到85%。以C-V2X車聯(lián)網(wǎng)提升道路安全，降低交通傷亡，促進(jìn)交通系統(tǒng)更安全、可靠、高效。
       V2X（Vehicle-to-Everything）是一種車與車、車與人、車與交通設(shè)施之間的信息交換技術(shù)，通過傳感器、攝像頭和無線連接，使車輛能夠與駕駛員、其他車輛、行人和交通信號(hào)燈等道路基礎(chǔ)設(shè)施共享位置、速度、加速度等實(shí)時(shí)信息。旨在通過實(shí)時(shí)通信來提高交通效率、增強(qiáng)安全性，并支持自動(dòng)駕駛的實(shí)現(xiàn)。
圖片
        V2X按技術(shù)分類，主要分為基于局域網(wǎng)DSRC和基于蜂窩網(wǎng)C-V2X兩種。
         基于局域網(wǎng)的技術(shù)（DSRC）：
     專用短距離通信DSRC（Dedicated Short-Range Communications）是一種較早發(fā)展的V2X技術(shù)，它基于IEEE 802.11p和1609.x標(biāo)準(zhǔn)。
       DSRC技術(shù)主要適用于車輛間的短距離通信，一般有效通信距離不超過1km，平均時(shí)延小于50ms，因此在安全性相關(guān)的場(chǎng)景中具有較高的實(shí)用價(jià)值。
        在美國，DSRC技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，并為其分配了專屬的5.9GHz頻帶帶寬。但在2020年11 月，美國決定將已經(jīng)分配給DSRC即IEEE 802.11p的5.9 GHz頻段（5.850~5.925 GHz）劃撥給 Wi-Fi 和 C-V2X 使 用，其中 30MHz 帶寬（5895~5925 MHz）分配給 C-V2X，這標(biāo)志著美國正式宣布放棄DSRC 并轉(zhuǎn)向 C-V2X。
圖片
         基于蜂窩網(wǎng)的技術(shù)（C-V2X）：
       C-V2X（Cellular Vehicle-to-Everything）是基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)（如LTE和5G）的V2X技術(shù)，包含 LTE-V2X（Long Term Evolution V2X）和 NR-V2X （New Radio V2X）。它支持車輛與車輛（V2V）、車輛與基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）、車輛與行人（V2P）以及車輛與網(wǎng)絡(luò)（V2N）之間的通信。是我國企業(yè)主導(dǎo)的車聯(lián)網(wǎng)國際標(biāo)準(zhǔn)。
        C-V2X技術(shù)具有大帶寬、大覆蓋、高可靠和低時(shí)延等特點(diǎn)，能夠滿足智能交通系統(tǒng)對(duì)通信性能的高要求。此外，C-V2X技術(shù)還可以利用現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，降低部署成本。
      隨著5G技術(shù)的不斷成熟，5G-V2X（NR-V2X）將成為未來智能交通系統(tǒng)的重要組成部分。5G-V2X將融合LTE-V2X和DSRC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為汽車提供更安全、更高效的運(yùn)行能力。
圖片
        V2X的技術(shù)特點(diǎn)：
        實(shí)時(shí)性：V2X技術(shù)通過無線通信實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)交換，使車輛能夠迅速響應(yīng)交通環(huán)境的變化。
        協(xié)同性：V2X技術(shù)促進(jìn)了車輛之間的協(xié)同與合作，提高了交通系統(tǒng)的整體效率。
        安全性：V2X技術(shù)通過提供實(shí)時(shí)的交通信息和智能的決策支持，顯著提高了駕駛的安全性。
        可擴(kuò)展性：V2X技術(shù)可以與多種交通參與者和基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行通信，具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性。
2.V2X的應(yīng)用場(chǎng)景
       V2X技術(shù)作為一種車與萬物互聯(lián)的通信技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，包括車車通信V2V、車與基礎(chǔ)設(shè)施通信V2I、車與行人通信V2P、車與外部網(wǎng)絡(luò)通信V2N等。以下是V2X技術(shù)的主要應(yīng)用場(chǎng)景：
車輛與車輛之間的通信（V2V）
       防碰撞安全系統(tǒng)：V2V技術(shù)可以實(shí)時(shí)共享車輛的位置、速度、行駛方向等信息，使車輛能夠提前感知并避免潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。這對(duì)于提高道路安全性和減少交通事故具有重要意義。
        協(xié)同（編隊(duì)）駕駛：在交通擁堵或復(fù)雜路況下，V2V技術(shù)可以協(xié)助車輛之間進(jìn)行協(xié)同駕駛，如協(xié)同變道、協(xié)同加減速等，從而提高交通效率。
圖片
車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信（V2I）
        交通信號(hào)指示與時(shí)間提醒：車輛通過V2I技術(shù)可以接收來自交通信號(hào)燈、路邊設(shè)備等的實(shí)時(shí)信息，如信號(hào)燈顏色、倒計(jì)時(shí)等，以便更好地規(guī)劃行駛路線和速度、優(yōu)化信號(hào)燈配時(shí)，減少等待時(shí)間和交通擁堵，提高道路通行能力。
        智能停車：車輛可以與智能停車系統(tǒng)通信，獲取空余車位信息、停車費(fèi)用等，減少擁堵和等待時(shí)間，實(shí)現(xiàn)快速便捷的停車體驗(yàn)。
圖片

車輛與行人之間的通信（V2P）
        行人安全距離警報(bào)：當(dāng)車輛接近行人時(shí)，V2P技術(shù)可以實(shí)時(shí)檢測(cè)并發(fā)出警報(bào)，提醒駕駛員和行人注意安全，減少行人事故的發(fā)生。
        行人信息提示：行人可以通過手持設(shè)備或其他方式與車輛進(jìn)行通信，如發(fā)送過馬路意圖等信息，以便車輛提前做出反應(yīng)，確保行人安全。
        交警監(jiān)管：交警可以通過V2P控制自動(dòng)駕駛車輛安全停車，接受檢查。
圖片
車輛與外部網(wǎng)絡(luò)之間的通信（V2N）
        實(shí)時(shí)地圖與導(dǎo)航：車輛通過V2N技術(shù)可以實(shí)時(shí)獲取地圖數(shù)據(jù)、路況信息、云服務(wù)等，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的導(dǎo)航和路線規(guī)劃。
        遠(yuǎn)程監(jiān)控與診斷：車輛可以將自身的行駛數(shù)據(jù)上傳至云端服務(wù)器進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，車輛制造商和服務(wù)提供商可以通過V2N技術(shù)對(duì)車輛進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決潛在問題，提高車輛的安全性和可靠性。
圖片自動(dòng)駕駛的支撐技術(shù)
       彌補(bǔ)傳感器不足：V2X技術(shù)是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的重要基礎(chǔ)之一，V2X技術(shù)可以彌補(bǔ)攝像頭、雷達(dá)等車載傳感器在視距、覆蓋范圍等方面的不足，提高車輛在復(fù)雜環(huán)境下的感知能力，做出更加智能的決策和操作，提高駕駛的安全性和可靠性。
        協(xié)同自動(dòng)駕駛：在自動(dòng)駕駛階段，V2X技術(shù)將發(fā)揮更加重要的作用，實(shí)現(xiàn)車輛之間的協(xié)同自動(dòng)駕駛，提高整體交通系統(tǒng)的效率和安全性。
圖片
        2020年12月31日，中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟聯(lián)合星云互聯(lián)、重慶長安汽車、通用汽車等單位對(duì)2017年的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了完善，推出了團(tuán)標(biāo)《合作式智能運(yùn)輸系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)應(yīng)用層及應(yīng)用數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)（第一階段）T/CSAE 53－2020》標(biāo)準(zhǔn)代替了T/CSAE 53－2017標(biāo)準(zhǔn)，定義了17個(gè)C-V2X的基礎(chǔ)應(yīng)用場(chǎng)景。
序號(hào)
類別
通信方式
應(yīng)用名稱
1
安全
V2V
前向碰撞預(yù)警
2
V2V/V2I
交叉路口碰撞預(yù)警
3
V2V/V2I
左轉(zhuǎn)輔助
4
V2V
盲區(qū)預(yù)警/變道輔助
5
V2V
逆向超車預(yù)警
6
V2V -Event
緊急剎車預(yù)警
7
V2V -Event
異常車輛提醒
8
V2V -Event
車輛失控預(yù)警
9
V2I
道路危險(xiǎn)狀況提示
10
V2I
限速預(yù)警
11
V2I
闖紅燈預(yù)警
12
V2P/V2I
弱勢(shì)交通參與者碰撞預(yù)警
13
效率
V2I
綠燈車速引導(dǎo)
14
V2I
車內(nèi)標(biāo)牌
15
V2I
前方擁堵提醒
16
V2V
緊急車輛提醒
17
信息服務(wù)
V2I
汽車近場(chǎng)支付
        與此同時(shí)，中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟也聯(lián)同星云互聯(lián)科技、電信科學(xué)技術(shù)研究院、華為技術(shù)有限公司等單位推出了V2X第二階段標(biāo)準(zhǔn)：《合作式智能運(yùn)輸系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)應(yīng)用層及應(yīng)用數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)（第二階段）》，在第一階段標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上豐富了應(yīng)用層場(chǎng)景，增加了12個(gè)C-V2X增強(qiáng)型應(yīng)用場(chǎng)景。
序號(hào)
第二階段應(yīng)用
通信模式
觸發(fā)方式
場(chǎng)景分類
主要信息
1
感知數(shù)據(jù)共享
V2V
V2I
Event
安全
Msg-SSM
2
協(xié)作式變道
V2V
V2I
Event
安全
Msg-VIR
3
協(xié)作式車輛匯入
V2I
Event
安全/效率
Msg-RSC Msg-VIR
4
協(xié)作式交叉口通行
V2I
Event/Period
安全/效率
Msg-RSC
5
差分?jǐn)?shù)據(jù)服務(wù)
V2I
Period
信息服務(wù)
Msg-RTCM
6
動(dòng)態(tài)車輛管理
V2I
Event/Period
效率/交通管 理
Msg-RSC
7
協(xié)作式優(yōu)先車輛通行
V2I
Event
效率
Msg-VIR Msg-RSC
8
場(chǎng)站路徑引導(dǎo)服務(wù)
V2I
Event/Period
信息服務(wù)
Msg-PAM Msg-VIR
9
浮動(dòng)車數(shù)據(jù)采集
V2I
Event/Period
交通管理
Msg-BSM Msg-VIR Msg-SSM
10
弱勢(shì)交通參與者安全 通行
P2X
Period
安全
Msg-PSM
11
協(xié)作式車輛編隊(duì)管理
V2V
Event/Period
高級(jí)智能駕駛
Msg-CLPMM
12
道路收費(fèi)服務(wù)
V2I
Event/Period
效率/信息服務(wù)
Msg-VPM
注：表中“主要信息”列給出了實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)應(yīng)用場(chǎng)景所需要的主要交互信息，但不一定是所有信息。實(shí)際現(xiàn)實(shí)中，可根據(jù)不同的需求和服務(wù)水平，使用更多的信息。
3.法規(guī)&測(cè)評(píng)體系對(duì)V2X的要求
        法規(guī)與測(cè)評(píng)體系對(duì)V2X（車聯(lián)網(wǎng)）的要求主要體現(xiàn)在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安全性能、通信協(xié)議、測(cè)試驗(yàn)證等多個(gè)方面。
3.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
        V2X標(biāo)準(zhǔn)體系可分為無線通信和應(yīng)用兩大部分。目前，國際上主流的V2X無線通信技術(shù)有DSRC（IEEE 802.11p）和 C-V2X 兩條技術(shù)路線，而應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)則由各國家和地區(qū)根據(jù)區(qū)域性的應(yīng)用定義進(jìn)行制定。
       電氣電子工程師學(xué)會(huì)IEEE發(fā)布了V2X技術(shù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，即IEEE 802.11p，它規(guī)定了V2X通信所需的物理層和MAC層規(guī)范，為V2X通信提供了技術(shù)支持。
        C-V2X 是國際主流移動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn)組織 3GPP （The Third Generation Partnership Project）主導(dǎo)推動(dòng)的，C- V2X技術(shù)需要遵循基于3GPP物理標(biāo)準(zhǔn)的4G/5G蜂窩連接，確保高速、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。特別是5G技術(shù)的低延遲和大帶寬特性，對(duì)于自動(dòng)駕駛等對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用尤為重要。
圖片
        美國汽車工程師學(xué)會(huì)SAE發(fā)布了一系列與V2X技術(shù)相關(guān)的通信和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，如SAE J2735，規(guī)定了V2X通信所需的消息格式、數(shù)據(jù)元素以及與交通管理相關(guān)的信息，確保不同車輛和設(shè)施之間能夠正確地理解和交換信息。
SAE J 2735-2023 V2X通訊信息組詞典
SAE J 2735ASN-2022 V2X通訊信息組詞典TMASN文件
SAE J 2945-1-2016 V2V安全通信協(xié)議OBD系統(tǒng)
SAE J 2945-1A-2020 V2V安全通信協(xié)議OBD系統(tǒng)
SAE J 2945/1B-2023 非輕型車與摩托車的V2V安全通信車載系統(tǒng)要求
SAE J 2945-2A-2019 V2V專用短程通信（DSRC）安全意識(shí)性能要求TM的ASN文件
SAE J 2945-2S-2019 V2V專用短程通信（DSRC）安全意識(shí)性能要求TM設(shè)置
SAE J 2945-2017 專用短程通信（DSRC）SAE J2945 / X文件和通用設(shè)計(jì)概念?系統(tǒng)工程過程指南
SAE J 2945/7-2023 V2X系統(tǒng)高精度定位
SAE J 3067-2020 使用系統(tǒng)工程方法的專用短距離通信（DSRC）消息集字典[SAE J 2735]的候選改進(jìn)
SAE J 3161/1-2022 LTE-V2X V2V 安全通信的車載系統(tǒng)要求
SAE J 3161/1A-2022 V2V 安全通信的車輛級(jí)驗(yàn)證試驗(yàn)程序
SAE J 3217-2022 基于 V2X 的費(fèi)用收取
SAE J 3224-2022 協(xié)作式自動(dòng)駕駛的 V2X 傳感器共享
SAE J 3289-2023 SAE V2X ASN.1 模塊---組織和管理規(guī)則
        2022 年 4 月，中汽中心發(fā)布的《中國新車評(píng)價(jià)規(guī)程（C-NCAP） 路線圖（2022－2028 年）》中，認(rèn)可使用 C-V2X 技術(shù)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)安全的場(chǎng)景，并在C-NCAP2024版測(cè)評(píng)規(guī)程中正式加入了C-V2X實(shí)現(xiàn)主動(dòng)安全的場(chǎng)景。
       中國國標(biāo)GB/T 43187-2023《車載無線通信終端》規(guī)定了蜂窩移動(dòng)無線車載終端的技術(shù)要求，描述了V2X車載終端的試驗(yàn)方法和檢測(cè)規(guī)則。
       行標(biāo)《車載專用無線短距傳輸系統(tǒng)技術(shù)要求和試驗(yàn)方法》和國標(biāo)《基于LTE-V2X直連通信的車載信息交互系統(tǒng)技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》均已進(jìn)入報(bào)批階段。
       車輛制造商、設(shè)備制造商和其他參與V2X技術(shù)的公司還必須遵守?zé)o線電射頻(RF)法規(guī)，以確保V2X技術(shù)的互操作性和安全性。

3.2 安全性能
       V2X通信涉及車輛安全和交通安全，因此安全性至關(guān)重要。相關(guān)機(jī)構(gòu)制定了一系列通信安全標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)服務(wù)，包括云平臺(tái)通信安全檢測(cè)、車載單元OBU（On board Unit）/路端單元RSU（Road Side Unit）通信安全檢測(cè)以及整車通信安全檢測(cè)等，以確保V2X通信的安全性。
       測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)能夠模擬各種網(wǎng)絡(luò)攻擊和安全漏洞，檢驗(yàn)V2X設(shè)備的抗攻擊能力和安全性，以保護(hù)系統(tǒng)免受潛在的安全威脅。

        V2X系統(tǒng)還需要具備預(yù)警功能，以在潛在危險(xiǎn)情況下及時(shí)提醒駕駛員或自動(dòng)駕駛系統(tǒng)。預(yù)警功能應(yīng)包含視覺、聽覺或觸覺等多種預(yù)警方式，并具備分級(jí)能力，以適應(yīng)不同的危險(xiǎn)情況。
3.3 測(cè)試驗(yàn)證
        測(cè)試系統(tǒng)要求：
       測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)能夠?qū)2X設(shè)備的通信協(xié)議進(jìn)行全面測(cè)試，確保其與標(biāo)準(zhǔn)制定的通信協(xié)議相兼容，能夠與其他設(shè)備進(jìn)行正確地?cái)?shù)據(jù)交換。
       測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)能夠評(píng)估V2X設(shè)備的通信性能，包括延遲、帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率等指標(biāo)，以確保V2X通信的實(shí)時(shí)性和可靠性。
       測(cè)試系統(tǒng)還應(yīng)能夠驗(yàn)證V2X設(shè)備在不同環(huán)境下的互操作性，包括不同廠家和設(shè)備之間的通信，以確保其能夠無縫地與其他設(shè)備進(jìn)行通信。     
        測(cè)試場(chǎng)景要求：
       測(cè)試過程應(yīng)模擬不同的交通場(chǎng)景，如擁堵、緊急制動(dòng)、交叉路口等，以驗(yàn)證V2X設(shè)備在復(fù)雜和多變的交通環(huán)境下的可靠性和穩(wěn)定性。
       測(cè)試場(chǎng)景應(yīng)滿足一定的精度要求，如速度誤差、側(cè)向偏移量、橫擺角速度誤差等，以確保測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。
       盡管V2X技術(shù)在交通領(lǐng)域擁有巨大的潛力，但也面臨一系列挑戰(zhàn)。首先是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定和統(tǒng)一，不同廠商的設(shè)備需要實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。其次是安全性和隱私保護(hù)問題，V2X技術(shù)需要防范黑客攻擊和信息泄露的風(fēng)險(xiǎn)。此外，V2X技術(shù)的推廣和應(yīng)用還需要政府部門的支持和政策法規(guī)的完善。
        相信隨著5G技術(shù)的不斷發(fā)展和智能交通的推廣，V2X技術(shù)將迎來更廣闊的前景。它將使我們的交通更加安全高效，城市更加智慧宜居。通過車輛與其他交通參與者的實(shí)時(shí)通信，交通將變得更加安全、高效和智能化。我們有理由相信，V2X技術(shù)將引領(lǐng)未來出行的新時(shí)代。
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