一、什么叫自動(dòng)駕駛

自動(dòng)駕駛分為 6 個(gè)等級(jí)：

• Level 0：人工駕駛，無(wú)駕駛輔助系統(tǒng)，僅提醒。

• Level 1：輔助人工駕駛，可實(shí)現(xiàn)單一的車(chē)速或轉(zhuǎn)向控制自動(dòng)化，仍由人工駕駛（如定速巡航、ACC）。

• Level 2：部分自動(dòng)駕駛，可實(shí)現(xiàn)車(chē)速和轉(zhuǎn)向控制自動(dòng)化，駕駛員必須始終保持監(jiān)控（如車(chē)道中線(xiàn)保持）。

• Level 3：有條件自動(dòng)駕駛，可解放雙手（hands off），駕駛員監(jiān)控系統(tǒng)并在必要時(shí)進(jìn)行干預(yù)。

• Level 4：高級(jí)自動(dòng)駕駛，可解放雙眼（eyes off），在一些預(yù)定義的場(chǎng)景下無(wú)需駕駛員介入。

• Level 5：全自動(dòng)駕駛，完全自動(dòng)化，不需要駕駛員（driverless）。

二、自動(dòng)駕駛基本原理

關(guān)于自動(dòng)駕駛的基本原理，需了解三大關(guān)鍵詞：傳感器、數(shù)據(jù)融合（Data Fusion）、100%安全性決策。

1、傳感器

自動(dòng)駕駛需要的傳感器系統(tǒng)主要有三種類(lèi)型：攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá)。

1.1、攝像頭

攝像頭是自動(dòng)駕駛必備的傳感器，包括前視、后視和 360 度攝像系統(tǒng)，后視和 360 度攝像頭主要提供 360 度外部環(huán)境呈現(xiàn)，前視攝像頭主要用于識(shí)別行人、車(chē)輛、道路、交通標(biāo)志等。

1.2、雷達(dá)（RADAR）

自動(dòng)駕駛需要多個(gè)雷達(dá)傳感器，其功能是無(wú)線(xiàn)探測(cè)和測(cè)距，主要用于盲點(diǎn)檢測(cè)、防碰撞、自動(dòng)泊車(chē)、制動(dòng)輔助、緊急制動(dòng)和自動(dòng)距離控制等應(yīng)用。目前的雷達(dá)系統(tǒng)主要基于 24GHz 和 77GHz，相較于 24GHz，77GHz 在測(cè)量距離和速度時(shí)具有更高的精度，以及更高的角分辨率，且還具備天線(xiàn)尺寸小、干擾小等優(yōu)點(diǎn)。

1.3、激光雷達(dá)（LiDAR）

LiDAR，即 Light Detection And Ranging 的縮寫(xiě)，它是一種基于激光的系統(tǒng)，除發(fā)射器（激光器）外，系統(tǒng)還具備高靈敏度的接收器。LiDAR 主要用于測(cè)量靜止和移動(dòng)物體的距離，并通過(guò)處理提供所檢測(cè)物體的三維圖像。

LiDAR 應(yīng)用于自動(dòng)駕駛所面臨的挑戰(zhàn)是，如何克服在雨雪、霧、溫度等環(huán)境影響下識(shí)別較遠(yuǎn)距離的物體，同時(shí)，這玩意成本太高，目前不適合汽車(chē)領(lǐng)域的大規(guī)模部署。

2、數(shù)據(jù)融合（Data Fusion）

數(shù)據(jù)融合就是將不同傳感器（如雷達(dá)、攝像頭和激光雷達(dá)）數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化合成，實(shí)現(xiàn)不同信息源的互補(bǔ)性、冗余性和合作性，從而做出更好、更安全的決策。比如攝像頭具有分辨顏色（識(shí)別指示牌和路標(biāo)）的優(yōu)勢(shì)，可易受惡劣天氣環(huán)境和光線(xiàn)的影響，但雷達(dá)在測(cè)距、穿透雨霧等有優(yōu)勢(shì)，兩者互補(bǔ)融合可作出更精確、更可靠的評(píng)估和判斷。

3、100%安全性決策

一旦出現(xiàn)交通事故，重則導(dǎo)致人身傷亡，因此，自動(dòng)駕駛對(duì)技術(shù)安全的要求相當(dāng)苛刻，需實(shí)現(xiàn)接近 100%的安全性。

簡(jiǎn)而言之，自動(dòng)駕駛就是通過(guò)傳感器收集全面的環(huán)境信息，再對(duì)信息融合處理，并作出接近 100%安全性決策。

目前多數(shù)人所談的自動(dòng)駕駛，都是基于汽車(chē)本地端的傳感器、數(shù)據(jù)融合來(lái)實(shí)現(xiàn)決策的。

但是，你有沒(méi)有想過(guò)，這種單憑本地端實(shí)現(xiàn)的方式存在一些局限性。

當(dāng)汽車(chē)橫穿十字路口時(shí)，自動(dòng)駕駛能預(yù)知從左側(cè)高速駛來(lái)的大卡車(chē)嗎？

由于易受雨、雪、霧、強(qiáng)光等環(huán)境影響，攝像頭能始終準(zhǔn)確識(shí)別指示牌和紅綠燈嗎？

再舉一個(gè)例子。

當(dāng)自動(dòng)駕駛在高速路上以 130 公里 / 小時(shí)行駛時(shí)，攝像機(jī) / 雷達(dá)融合無(wú)法安全地檢測(cè)到前方超過(guò) 120 米距離外的停車(chē)，這將觸發(fā)超過(guò) 5 米每平方秒的緊急制動(dòng)，這是無(wú)法接受的。

總之，道路環(huán)境異常復(fù)雜，雷達(dá)、攝像頭和激光雷達(dá)等本地傳感系統(tǒng)受限于視距、環(huán)境等因素影響，要實(shí)現(xiàn) 100%安全性，自動(dòng)駕駛需要彌補(bǔ)本地傳感器所欠缺的感知能力。

簡(jiǎn)單的理解，本地傳感系統(tǒng)讓汽車(chē)實(shí)現(xiàn)了“眼觀(guān)六路”，但自動(dòng)駕駛還需要“耳聽(tīng)八方”。

這就需要 C-V2X 閃亮登場(chǎng)。

三、C-V2X 能做什么？

C-V2X，C 即 Cellular，V2X 就是 vehicle-to-everything，指車(chē)與外界的信息交換，它是基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

C-V2X 指從 LTE-V2X 到 5G V2X 的平滑演進(jìn)，它不僅支持現(xiàn)有的 LTE-V2X 應(yīng)用，還支持未來(lái) 5G V2X 的全新應(yīng)用。它基于強(qiáng)大的 3GPP 生態(tài)系統(tǒng)和連續(xù)完善的蜂窩網(wǎng)絡(luò)覆蓋，可大幅降低未來(lái)自動(dòng)駕駛和車(chē)聯(lián)網(wǎng)部署成本。

與雷達(dá)、激光雷達(dá)等傳感器不同，我們可以把 V2X 視為一種無(wú)線(xiàn)傳感器系統(tǒng)的解決方案，它允許車(chē)輛通過(guò)通信信道彼此共享信息，它可檢測(cè)隱藏的威脅，擴(kuò)大自動(dòng)駕駛感知范圍，能預(yù)見(jiàn)接下來(lái)會(huì)發(fā)生什么，從而進(jìn)一步提升自動(dòng)駕駛的安全性、效率和舒適性。C-V2X 被認(rèn)為是自動(dòng)駕駛的關(guān)鍵推動(dòng)因素之一。

C-V2X 能做什么呢？還是繼續(xù)舉例吧。

如上圖，道路前方彎道處停有一輛拋錨的汽車(chē)，但由于正好處于彎道，汽車(chē)本地的攝像頭、雷達(dá)等傳感器無(wú)法檢測(cè)到，眼看一場(chǎng)車(chē)禍正要釀成悲劇。

幸運(yùn)的是，我們有 V2X。

V2X 通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)共享信息，具有“耳聽(tīng)八方”的能力，此時(shí)汽車(chē)顯示屏上會(huì)提示前方有車(chē)輛，并啟動(dòng)減速和轉(zhuǎn)向，安全通過(guò)。

再來(lái)一個(gè)案例。

如上圖，前方的大卡車(chē)擋住了視線(xiàn)，而對(duì)面正駛來(lái)一輛汽車(chē)，此時(shí)要超車(chē)，毫無(wú)疑問(wèn)是非常危險(xiǎn)的。

當(dāng)駕駛員剛打左轉(zhuǎn)燈準(zhǔn)備超車(chē)時(shí)，V2X 通過(guò)顯示屏立即提示，前方有來(lái)車(chē)，不能超車(chē)…

直到危險(xiǎn)解除后，才順利超車(chē)，安全通過(guò)。

四、C-V2X 技術(shù)簡(jiǎn)介

V2X 主要包括 V2N（車(chē)輛與網(wǎng)絡(luò) / 云）、V2V（車(chē)輛與車(chē)輛）、V2I（車(chē)輛與道路基礎(chǔ)設(shè)施）和 V2P（車(chē)輛與行人）之間的連接性。

2015 年，3GPP 在 Rel. 14 版本中啟動(dòng)了基于 LTE 系統(tǒng)的 V2X 服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)研究，即 LTE-V2X，國(guó)內(nèi)多家通信企業(yè)（華為、大唐、中興）參與了 LTE-V 標(biāo)準(zhǔn)制定和研發(fā)。2016 年 9 月，首版涵蓋了 V2V 和 V2I 的 V2X 標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布；2017 年 6 月，進(jìn)一步增強(qiáng)型 V2X 操作方案發(fā)布。

在 Rel. 14 中，V2V 通信基于 D2D（ Device-to-Device）通信，其為 Rel.12 和 Rel.13 版本中的 Proximity Services (ProSe) 近距離通信技術(shù)的一部分。新的 D2D 接口被命名為 PC5 接口，以實(shí)現(xiàn)可支持 V2X 要求的增強(qiáng)型功能，這些增強(qiáng)型功能包括：支持高達(dá) 500Km / h 的相對(duì)車(chē)速、支持 eNB 覆蓋范圍內(nèi)的同步操作、提升資源分配性能、擁塞控制和流量管理等。

在 Rel. 14 中，LTE-V2X 主要有兩種操作模式：通過(guò) PC5 接口點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信（V2V）和通過(guò) LTE-Uu 與網(wǎng)絡(luò)通信（V2N）。

基于 PC5 接口的 V2V 通信也包括兩種模式：管理模式（PC5 Mode 3）和非管理模式（PC5 Mode 4），當(dāng)網(wǎng)絡(luò)參與車(chē)輛調(diào)度時(shí)稱(chēng)為管理模式，當(dāng)車(chē)輛獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)時(shí)稱(chēng)為非管理模式。在非管理模式下，基于車(chē)輛間的分布式算法來(lái)進(jìn)行流量調(diào)度和干擾管理；在管理模式下，通過(guò) Uu 接口的控制信令由基站（eNB）輔助進(jìn)行流量調(diào)度和干擾管理。

C-V2X 還將持續(xù)平滑演進(jìn)到 5G V2X，將對(duì)功能進(jìn)一步增強(qiáng)，以支持低延遲和高可靠性 V2X 服務(wù)。

除了 PC5 和 Uu 接口，C-V2X 技術(shù)構(gòu)架還包括 V2X 控制功能、邊緣應(yīng)用服務(wù)器和 V2X 應(yīng)用服務(wù)器。

C-V2X 技術(shù)構(gòu)架，來(lái)源 ngmn V2X 白皮書(shū)

V2X 控制功能（V2X control function）位于核心網(wǎng)，其為實(shí)現(xiàn) V2X 通信向 UE 提供必要的參數(shù)以執(zhí)行相關(guān)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)作。

V2X 應(yīng)用服務(wù)器可部署于網(wǎng)絡(luò)之外，由車(chē)企、移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商或第三方來(lái)運(yùn)營(yíng)，從而跨運(yùn)營(yíng)商跨車(chē)廠(chǎng)，這也解決了過(guò)去車(chē)企擔(dān)心的依賴(lài) C-V2X 會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)駕駛業(yè)務(wù)被電信運(yùn)營(yíng)商所控制的問(wèn)題。

邊緣應(yīng)用服務(wù)器靠近數(shù)據(jù)源部署，解決了時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷問(wèn)題，將在許多 V2X 用例（比如實(shí)時(shí)高清地圖更新等）中發(fā)揮重要作用。

五、為何自動(dòng)駕駛需要5G

目前基于 LTE 的 V2N 已經(jīng)覆蓋了很多車(chē)聯(lián)網(wǎng)用例，比如交通信息提示、地圖更新、OTA 固件更新。未來(lái) V2V 和 V2I 將廣泛應(yīng)用于車(chē)聯(lián)網(wǎng)的低時(shí)延、遠(yuǎn)距離通信場(chǎng)景。

你可以將 C-V2X 看成是連接 V2N 和 V2V/V2I 的粘合劑，其依托于成熟的蜂窩網(wǎng)絡(luò)生態(tài)，隨著 4G 向 5G 的技術(shù)演進(jìn)，將在未來(lái)自動(dòng)駕駛領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵的作用。

1、5G的速度是最大的優(yōu)勢(shì)

基于 5G 近實(shí)時(shí)的高清視頻傳輸，V2N 和 V2V 互補(bǔ)（V2N2V），如前所述，讓自動(dòng)駕駛不僅能“眼觀(guān)六路”，還能“耳聽(tīng)八方”，實(shí)現(xiàn) 100%安全性。

2、5G 網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)提供始終如一的 QoS 保障

與互聯(lián)網(wǎng)“盡力而為”的數(shù)據(jù)傳輸不同，網(wǎng)絡(luò)切片可提供始終如一的低時(shí)延和高速率服務(wù)保障，這對(duì)于安全性要求極高的自動(dòng)駕駛領(lǐng)域尤為關(guān)鍵。比如，當(dāng)汽車(chē)行駛于網(wǎng)絡(luò)擁塞區(qū)域（比如演唱會(huì)、體育場(chǎng)附近），網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)仍然能優(yōu)先保障汽車(chē)通信的高速率和低時(shí)延性能。

網(wǎng)絡(luò)切片 vs 無(wú)網(wǎng)絡(luò)切片性能監(jiān)控

3、邊緣計(jì)算是自動(dòng)駕駛的未來(lái)

5G 核心網(wǎng)控制面與數(shù)據(jù)面徹底分離，NFV 令網(wǎng)絡(luò)部署更加靈活，從而使能分布式的邊緣計(jì)算部署。邊緣計(jì)算將更多的數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲(chǔ)從“核心”下沉到“邊緣”，部署于接近數(shù)據(jù)源的地方，一些數(shù)據(jù)不必再經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)到達(dá)云端處理，從而降低時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，也提升了數(shù)據(jù)安全性和隱私性。

這對(duì)于時(shí)延要求極高、數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)量極大的自動(dòng)駕駛領(lǐng)域而言，重要性不言而喻。未來(lái)對(duì)于靠近車(chē)輛的移動(dòng)通信設(shè)備，如基站、路邊單元等或均將部署車(chē)聯(lián)網(wǎng)的邊緣計(jì)算，來(lái)完成本地端的數(shù)據(jù)處理、加密和決策，并提供實(shí)時(shí)、高可靠的通信能力。

是的，自動(dòng)駕駛需要 5G，但說(shuō)到最后，對(duì)于 5G 自動(dòng)駕駛，挑戰(zhàn)在哪里？

想到了兩點(diǎn)：

挑戰(zhàn)一，網(wǎng)絡(luò)頻繁切換

5G 無(wú)線(xiàn)頻率更高、覆蓋范圍小，未來(lái)城市的每個(gè)燈柱或?qū)⒕褪且粋€(gè)小基站，必然會(huì)帶來(lái)基站間頻繁切換的問(wèn)題而影響自動(dòng)駕駛能力，怎么破？

C-RAN（Cloud RAN）構(gòu)架可大幅降低切換開(kāi)銷(xiāo)。

挑戰(zhàn)二，天線(xiàn)怎么安裝

今天的 5G 手機(jī)面臨的一大挑戰(zhàn)是，天線(xiàn)太多，手機(jī)空間太小。未來(lái)的汽車(chē)也將面臨這樣的問(wèn)題。

我們掐指算一下，未來(lái)的汽車(chē)將有多少無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)？LTE V2X（5.8-5.9GHz）、衛(wèi)星定位（1.57GHz，1.1-1.2GHz，1.6GHz）、藍(lán)牙（2.4GHz）、WIFI（2.4GHz，5GHz）、3G/4G 網(wǎng)絡(luò)（700MHz-2.6GHz）、雷達(dá)（76-77GHz）、5G NR（3.3-4.9GHz、6-80GHz）、無(wú)線(xiàn)充電等等。

這么多天線(xiàn)系統(tǒng)，在安裝時(shí)必須考慮汽車(chē)的擋風(fēng)玻璃、金屬殼對(duì)無(wú)線(xiàn)信號(hào)的衰減影響，怎么破？

目前還沒(méi)有成套的解決方案，但是可以預(yù)期的是，不久的將來(lái)，新材料天線(xiàn)、與車(chē)體集成的天線(xiàn)將應(yīng)運(yùn)而生，大家可以拭目以待！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的简单谈谈5G/C-V2X技术与自动驾驶的关系的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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