?自動駕駛系統(tǒng)是一個高度復(fù)雜的大系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)集成，車輛在多個子系統(tǒng)技術(shù)的加持下，實(shí)現(xiàn)不同程度的自動駕駛。

中國汽車工業(yè)協(xié)會對自動駕駛汽車的定義為：

自動駕駛汽車是搭載先進(jìn)車載傳感器、控制器、執(zhí)行器等裝置，融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車與X(人、車、路、后臺等)智能信息的交換共享，并具備復(fù)雜環(huán)境感知、智能決策、協(xié)同控制和執(zhí)行等功能，并最終可替代人來操作的新一代汽車。

在自動駕駛整套系統(tǒng)中，以V2X技術(shù)為基礎(chǔ)的汽車網(wǎng)聯(lián)化和道路智能化是實(shí)現(xiàn)自動駕駛的重要支撐。

借助車-車，車與路測基礎(chǔ)設(shè)施、車與路人之間的無線通信，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時感知車輛周邊狀況并進(jìn)行及時預(yù)警，是自動駕駛系統(tǒng)中的重要組成部分。

本文將詳解自動駕駛V2X技術(shù)的各層面內(nèi)容。

一、V2X概述

Ξ 1.V2X技術(shù)的發(fā)展歷史

V2X的英文全稱為Vehicle to Everything，即車用無線通信技術(shù)。

其中V代表車輛，X代表任何與車交互信息的對象，X主要包含車、人、交通路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施和網(wǎng)絡(luò)。簡單來說，V2X是將車輛與一切事物相連接的新一代信息通信技術(shù)的統(tǒng)稱。

V2X技術(shù)最早于2006年應(yīng)用于凱迪拉克一輛展示的汽車上。從此以后，其他汽車制造商和汽車配套產(chǎn)品供應(yīng)商紛紛開始研究此項(xiàng)技術(shù)。但此階段僅限于企業(yè)內(nèi)部研究。

V2X真正被提上日程，得到官方重視是起源于美國的兩起交通事故。

21世紀(jì)初，美國新澤西州和弗羅里達(dá)州先后發(fā)生兩起特大交通事故，導(dǎo)致被撞校車內(nèi)的全部學(xué)生死亡。

事故發(fā)生之后，美國國家運(yùn)輸安全委員會對事故進(jìn)行了調(diào)查并提交了一份報告給美國公路交通安全管理局。

該份報告中詳細(xì)描述了事故發(fā)生經(jīng)過，并認(rèn)為如果事故發(fā)生時車輛上有能與其他汽車進(jìn)行通信的系統(tǒng)，那么這兩起事故就能夠被避免，這直接催生了車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，V2X技術(shù)的相關(guān)研究進(jìn)入快車道。

2010年，美國頒布了以IEEE 802.11P作為底層通信協(xié)議和IEEE 1609系列規(guī)范作為高層通信協(xié)議的V2X網(wǎng)聯(lián)通信標(biāo)準(zhǔn)。

在國外加大對V2X研究力度的同時，國內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)也在同步跟進(jìn)中。

2015年我國開始相關(guān)的研究工作，2016年國家無線電委員會確定了我國的V2X專用頻譜。

2016年6月，V2X技術(shù)測試成為第一家“國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車試點(diǎn)示范區(qū)”及封閉測試區(qū)的重點(diǎn)布置場景之一。

2017年9月，《合作式智能交通系統(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)》正式發(fā)布。

Ξ 2.V2X的主要作用

與自動駕駛技術(shù)中常用的攝像頭或激光雷達(dá)相比，V2X技術(shù)具備突破視覺死角和跨越遮擋物獲取信息的能力，同時也可以和其他車輛及設(shè)施共享實(shí)時駕駛狀態(tài)信息，還可以通過研判算法產(chǎn)生預(yù)測信息。

另外，V2X是唯一不受天氣狀況影響的車用傳感技術(shù)，無論雨、霧或強(qiáng)光照射都不會影響其正常工作。因此V2X技術(shù)廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸尤其是自動駕駛領(lǐng)域。

二、V2X四類關(guān)鍵技術(shù)

V2X車聯(lián)網(wǎng)集成了V2N、V2V、V2I和V2P共四類關(guān)鍵技術(shù)。

Ξ 1.V2N(Vehicle to Network，車-互聯(lián)網(wǎng))

V2N是指車載設(shè)備通過接入網(wǎng)/核心網(wǎng)與云平臺連接，云平臺與車輛之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和處理，提供車輛所需要的各類應(yīng)用服務(wù)。

V2N通信主要應(yīng)用于車輛導(dǎo)航、車輛遠(yuǎn)程監(jiān)控、緊急救援、信息娛樂服務(wù)等。

Ξ 2.V2V(Vehicle to Vehicle，車-車)

V2V是指通過車載終端進(jìn)行車輛間的通信。車載終端可以實(shí)時獲取周圍車輛的車速、位置、行車情況等信息，車輛間也可以構(gòu)成一個互動的平臺，實(shí)時交換文字、圖片和視頻等信息。

V2V通信主要應(yīng)用于避免或減少交通事故、車輛監(jiān)督管理等。

Ξ 3.V2I(Vehicle to Infrastructure，車-基礎(chǔ)設(shè)施)

V2I是指車載設(shè)備與路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施(如紅綠燈、交通攝像頭、路側(cè)單元等)進(jìn)行通信，路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施也可以獲取附近區(qū)域車輛的信息并發(fā)布各種實(shí)時信息。

V2I通信主要應(yīng)用于實(shí)時信息服務(wù)、車輛監(jiān)控管理、不停車收費(fèi)等。

Ξ V2P(Vehicle to Pedestrian，車-行人)

V2P是指弱勢交通群體(包括行人、騎行者等)使用用戶設(shè)備(如手機(jī)、筆記本電腦等)與車載設(shè)備進(jìn)行通信。

V2P通信主要應(yīng)用于避免或減少交通事故、信息服務(wù)等。

通過將“人、車、路、云”等要素有機(jī)聯(lián)系在一起，V2X技術(shù)不僅可以支撐車輛獲得比單車感知更多的信息，促進(jìn)自動駕駛技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用，同時還有利于構(gòu)建一個更加智慧的交通體系，促進(jìn)汽車和交通服務(wù)的新模式新業(yè)態(tài)發(fā)展。

這對提高交通效率、節(jié)省資源、減少污染、降低事故發(fā)生率、改善交通管理具有重要意義。

三、V2X兩種無線通信技術(shù)

從全球來看，V2X車聯(lián)網(wǎng)主要包括兩種無線通信技術(shù)：美國主推的以IEEE802.11為基礎(chǔ)的802.11p通信技術(shù)和我國主推的以移動蜂窩通信技術(shù)為基礎(chǔ)的C-V2X通信技術(shù)。

Ξ 1. 802.11p通信技術(shù)

IEEE 802.11p(又稱WAVE，Wireless Access in the Vehicular Environment)是一個由IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)充的通訊協(xié)定。這個通訊協(xié)定主要用在車用電子的無線通訊上。

它設(shè)定上是從IEEE 802.11來擴(kuò)充延伸，來符合智能運(yùn)輸系統(tǒng)(Intelligent Transportation Systems，ITS)的相關(guān)應(yīng)用。

IEEE 802.11p 對傳統(tǒng)的無線短距離網(wǎng)絡(luò)技術(shù)加以擴(kuò)展，可以實(shí)現(xiàn)對汽車非常有用的功能，包括：更先進(jìn)的切換機(jī)制(handoff scheme)、移動操作、增強(qiáng)安全、識別(identification)、對等網(wǎng)絡(luò)(peer-to-peer)認(rèn)證，以及最重要的在車載規(guī)定頻率上進(jìn)行通信。

Ξ 2. C-V2X通信技術(shù)

C-V2X(Cellular-V2X)是基于3GPP全球統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的通信技術(shù)，包含LTE-V2X、5G-V2X及后續(xù)演進(jìn)。

C-V2X技術(shù)基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，提供Uu接口(蜂窩通信接口)和PC5接口(直連通信接口)，可復(fù)用蜂窩網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施，部署成本更低、網(wǎng)絡(luò)覆蓋更廣，在更密集的環(huán)境中，C-V2X 支持更遠(yuǎn)的通信距離、更佳的非視距通信性能、增強(qiáng)的可靠性(更低的誤包率)、更高的容量和更佳的擁塞控制。

此外，C-V2X擁有清晰的、具有前向兼容性的5G演進(jìn)路線，利用5G技術(shù)的低延時、高可靠性、高速率、大容量等特點(diǎn)，不僅可以幫助車輛之間進(jìn)行位置、速度、駕駛方向和駕駛意圖的交流，而且可以用在道路環(huán)境感知、遠(yuǎn)程駕駛、編隊駕駛等方面。

C-V2X技術(shù)旨在將“人-車-路-云”等交通參與要素有機(jī)地聯(lián)系在一起，不僅可以為交通安全和效率類應(yīng)用提供通信基礎(chǔ)，還可以將車輛與其他車輛、行人、路側(cè)設(shè)施等交通元素有機(jī)結(jié)合，彌補(bǔ)了單車智能的不足，推動了協(xié)同式應(yīng)用服務(wù)的發(fā)展。

四、車輛網(wǎng)聯(lián)化等級分級

基于C-V2X為車輛提供交互信息、參與協(xié)同控制程度的不同，車輛網(wǎng)聯(lián)化大致可以劃分為三個層級：網(wǎng)聯(lián)輔助信息交互，網(wǎng)聯(lián)協(xié)同感知以及網(wǎng)聯(lián)協(xié)同決策與控制。

Ξ 1.網(wǎng)聯(lián)輔助信息交互

基于V2I、V2N通信，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、道路狀態(tài)、交通信號燈等輔助信息的獲取以及車輛行駛與駕駛?cè)瞬僮鞯葦?shù)據(jù)的上傳。

Ξ 2.網(wǎng)聯(lián)協(xié)同感知

基于V2V、V2I、V2P、VIN通信，實(shí)時獲取車輛周邊交通環(huán)境信息，與車載傳感器的感知信息融合，作為自主決策與控制系統(tǒng)的輸入。

Ξ 3.網(wǎng)聯(lián)協(xié)同決策與控制

基于V2V、V2I、V2P、VIN通信，實(shí)時并可靠獲取車輛周邊交通環(huán)境信息及車輛決策信息，車-車、車-路等交通參與者之間信息進(jìn)行交互融合，形成車-車、車-路等交通參與者之間的協(xié)同決策與控制。

五、V2X發(fā)展現(xiàn)狀

Ξ 1.國外發(fā)展情況

作為802.11p通信技術(shù)的主要發(fā)祥地，美國在2015年推出了主題為“改變社會前進(jìn)方式”的ITS五年規(guī)劃。

這份規(guī)劃的主要技術(shù)目標(biāo)是“實(shí)現(xiàn)網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用”和“加快自動駕駛”。規(guī)劃內(nèi)容中定義了六個項(xiàng)目大類，包括：加速部署、網(wǎng)聯(lián)汽車、自動駕駛、新興能力、互操作和企業(yè)數(shù)據(jù)。

其中，頂端的加速部署代表了所有項(xiàng)目的最終目標(biāo)，網(wǎng)聯(lián)汽車、自動駕駛和新興能力是技術(shù)發(fā)展的三條路徑，而互操作和企業(yè)數(shù)據(jù)則是ITS發(fā)展的基石。

為了推動車車通信技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，并反推美國后續(xù)的立法決策，美國交通部在密歇根州安娜堡東北部主導(dǎo)了基于車車、車路通信技術(shù)的“安全試點(diǎn)示范部署”項(xiàng)目。

在“安全試點(diǎn)示范部署”項(xiàng)目測試驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，2014年美國國家公路交通安全管理局公布了車車通信預(yù)立法草案，并于2016年啟動了NPRM過程，即：Federal Motor Vehicle Safety Standard(FMVSS)， No. 150，用來強(qiáng)制輕型汽車V2V通信，主要內(nèi)容包括：

1)提出強(qiáng)制基于IEEE 802.11p的V2V通信;

2)指定BSM消息內(nèi)容;

3)指定V2V通信性能要求;

4)指定隱私與安全要求;

5)指定設(shè)備授權(quán)系統(tǒng)等。

總體而言，美國是以企業(yè)為主體、政府搭平臺，通過市場力量發(fā)展車聯(lián)網(wǎng)，政府則從立法、政策、標(biāo)準(zhǔn)的方面著力營造良好發(fā)展環(huán)境。

Ξ 2.國內(nèi)發(fā)展情況

隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)、高速公路網(wǎng)的快速發(fā)展，以及北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的全區(qū)域覆蓋，國內(nèi)C-V2X技術(shù)的應(yīng)用有了堅實(shí)的軟硬件條件基礎(chǔ)。

目前，國內(nèi)初步形成了覆蓋C-V2X標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議棧各層次、各層面的標(biāo)準(zhǔn)體系：

在C-V2X技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用方面，2019年發(fā)布的《C-V2X 產(chǎn)業(yè)化路徑及時間表研究》白皮書對國內(nèi)車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢做了詳細(xì)的預(yù)測：

其中，2019-2021年為 C-V2X 產(chǎn)業(yè)化部署導(dǎo)入期。在這一階段，C-V2X通信設(shè)備、安全保障、數(shù)據(jù)平臺、測試認(rèn)證方面可基本滿足C-V2X產(chǎn)業(yè)化初期部署需求。

同時，在國家車聯(lián)網(wǎng)示范區(qū)、先導(dǎo)區(qū)及部分特定園區(qū)部署路側(cè)設(shè)施，形成示范應(yīng)用，車企逐步在新車前裝 C-V2X設(shè)備，鼓勵后裝 C-V2X 設(shè)備，車、路部署相輔相成，形成良性循環(huán)，C-V2X生態(tài)環(huán)境逐步建立，探索商業(yè)化運(yùn)營模式。

2022-2025年為 C-V2X產(chǎn)業(yè)化部署發(fā)展期。根據(jù)前期示范區(qū)、先導(dǎo)區(qū)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，形成可推廣的商業(yè)化運(yùn)營模式，在全國典型城市和道路進(jìn)行推廣部署，并開展應(yīng)用。

2025年以后為C-V2X 產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展期。逐步實(shí)現(xiàn)C-V2X 全國覆蓋，建成全國范圍內(nèi)的多級數(shù)據(jù)平臺，跨行業(yè)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，提供多元化出行服務(wù)。

參考資料：

1.《C-V2X 產(chǎn)業(yè)化路徑及時間表研究》

2.IMT-2020(5G)推進(jìn)組 - C-V2X白皮書

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的一文详解自动驾驶V2X车联网技术丨曼孚科技的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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