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  • C-V2X国内现状分析

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    我国C-V2X发展基础与现状

    ​ 近年来,我国在汽车制造、通信与信息以及道路基础设施建设等方面均取得了长足的进步。汽车产业整体规模保持世界领先,自主品牌市场份额逐步提高,核心技术不断取得突破。信息通信领域则涌现一批世界级领军企业,通信设备制造商已进入世界第一阵营,在国际C-V2X、5G等新一代通信标准的制定中也发挥了越来越重要的作用。在国家基础设施建设方面,宽带网络和高速公路网快速发展、规模位居世界首位,北斗卫星导航系统可面向全国提供高精度时空服务。我国具备推动C-V2X产业发展的基础环境,能够进一步推动C-V2X技术产业化发展和应用推广。

    ​ 国内各行业协会和标准化组织高度重视我国C-V2X标准的推进工作,包括中国通信标准化协会(CCSA)、全国智能运输系统标准化技术委员会(TC/ITS)、中国智能交通产业联盟(C-ITS)、车载信息服务产业应用联盟(TIAA)、中国汽车工程学会(SAE-China)及中国智能网联汽车产业创新联盟(CAICV)等都已积极开展C-V2X相关研究及标准化工作。初步形成了覆盖C-V2X标准协议栈各层次、各层面的标准体系。

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    ​ C-V2X产业链从狭义上来说主要包括通信芯片、通信模组、终端与设备、整车制造、解决方案、测试验证以及运营与服务等环节,这其中包括了芯片厂商、设备厂商、主机厂、方案商、电信运营商等众多参与方。此外,若考虑到完整的C-V2X应用实现,还需要若干产业支撑环节,主要包括科研院所、标准组织、投资机构以及关联的技术与产业。

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    1. 通信芯片 : 提供支持 C-V2X 的通信芯片。如华为双模通信芯片 Balong 765;大唐的 PC5 Mode 4 LTE-V2X 自研芯片;高通的 9150 LTE-V2X 芯片组。
    2. 通信模组 : 提供将通信芯片及外围器件集成的通信模组。如华为基于Balong 765芯片的 LTE-V2X 商用车规级通信模组 ME959;大唐基于自研芯片的 PC5 Mode 4 LTE-V2X 车规级通信模组 DMD31;移远联合高通发布的 LTE-V2X 通信模组 AG15;高新兴推出的支持 LTE-V2X 的车规级通信模组 GM556A。
    3. 在终端与设备:当前国内企业包括大唐、华为、东软、星云互联、千方科技、车网互联、万集科技等均可提供支持LTE-V2X的OBU和RSU通信终端产品;东软提供包括硬件开发套件、面向量产V2X-ECU、网络协议栈、SDK、应用示例;千方科技提供感知与控制交通设施数据的路侧协同控制机、管理服务平台。而在通信基站方面,华为推出测试用LTE-V2X基站。中兴测试用LTE-V2X基站。上海诺基亚贝尔也将提供LTE+MEC的基站产品,支持V2I类应用。
    4. 整车制造:国内各整车厂均积极进行典型LTE-V2X应用的开发。中国一汽、上汽、江淮汽车、众泰汽车、长城汽车等实现了LTE-V2V、V2I、V2P应用,并与东软、大唐、ALPS、大陆等合作进行了示范演示;众泰新能源汽车正在建设融合了LTEV2X应用和ADAS技术的小镇无人驾驶解决方案;江淮汽车还搭建了车联网大数据分析平台,实时采集V2X数据,为智能辅助驾驶提供决策支持;深圳元征科技可以提供安全应用和后台服务应用的整体解决方案。
    5. 测试验证:中国信通院具备完备的无线通信测试验证环境,已支持开展C-V2X终端设备的功能、性能和协议一致性测试。上海无线通信研究中心研发并提供基于C-V2X的SDR仿真验证算法;罗德与施瓦茨公司已经推出并展出满足3GPP R14标准的LTE-V2X终端测试综测仪,提供GNSS信号和LTE-V2X无线链接下的数据收发测试,并计划将要推出认证级的LTE-V2X终端协议一致性和射频一致性测试方案;中国汽研可提供城市场景测试环境和开放道路场景测试环境设计、C-V2X应用功能测试规范设计,后续还将推出C-V2X开放道路测试规范、C-V2X平行仿真测试系统,并研究C-V2X大规模试验的技术方法和数据规范;中汽研汽车检验中心(天津)有限公司可以提供研发验证及测试评价服务,并支持整车环境下车载终端在蜂窝移动通信频段、全球卫星导航频段和车间通信频段的测试检测。
    6. 运营与服务:国内三大电信运营商均大力推进C-V2X业务验证示范。中国移动实现了基于LTE-V2X的车车网联和车路协同应用,包括紧急刹车、超车告警、路口防碰撞、红绿灯车速引导、路口信息推送到车等;中国联通展示了多场景融合的蜂窝车联网(C-V2X)应用解决方案,包括面向驾驶安全的See through,车-人防碰撞、车-车防碰撞预警,面向交通效率的绿波带通行、自适应车队等业务;中国电信则重点开发了公交优先应用及停车导引应用。
    7. C-V2X产业链主要了包括上述的环节,但是产业发展都离不开一些基础环节的支撑以及一些关联技术和产业的发展。第一,在基础研究领域,高校及科研机构发挥着重要的作用。第二,在标准及行业组织方面,国内众多行业组织都已积极开展C-V2X相关标准化和行业协同推广工作。第三,在关联技术与产业方面,以与C-V2X关联最紧密的高精度定位和地图服务为例,中国自主研制的北斗定位导航系统也取得了长足的发展,包括和芯星通、华大北斗等国内厂商纷纷推出了自主设计的北斗定位芯片,千寻位置网络有限公司推出了基于北斗卫星和国家北斗地基增强系统;在高精度地图服务方面,国内主要地图商如高德、百度、四维图新等均致力于高精度地图的采集与制作,并为行业提供高精度地图服务。

    ​ C-V2X技术包含LTE-V2X和5G-V2X,根据产业发展进度,分阶段进行技术试验:2019年之前集中产业力量推动LTE-V2X技术试验,推动产品成熟;2019年开展5G-V2X Uu技术试验。

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    ​ 总而言之,目前 13 家国内车企联手华为共同发布了 C-V2X 产业落地时间计划,2020 年至 2021 年为中国 C-V2X 产业落地的时间,整个终端产业链进入了高速发展通道。

    按照**《IMT-2020(5G)推进组C-V2X 白皮书》对于我国C-V2X**产业的发展倡议:

    我国C-V2X产业发展尚处于起步阶段,在现有C-V2X技术标准基本完成、产品日趋成熟的基础上,为加快促进C-V2X实现商业化部署应用,仍需要信息通信、汽车、交通等行业能够加强协同,政府、行业组织和企业加强联系,共同解决大规模测试验证、安全认证等众多技术问题,以及交通基础设施建设和信息开放、运营管理、商业模式创新等产业化推进问题。

    提升车辆C-V2X终端渗透率,服务于V2V通信的角度,考虑对安装C-V2X终端的汽车予以相应补贴支持或者出台相应的法律法规强制推广新出厂车辆安装C-V2X终端等。此外,各方共同制定我国C-V2X技术产业化发展的路线图、详细任务目标和计划,促进标准、测试验证的有效衔接,在尽可能短的时间内推动实现LTE-V2X技术的普及商用。

    ​ 2019年10 月 22-24 日,2019 C-V2X“四跨”互联互通应用示范活动在上海顺利举办。本次活动由 IMT-2020(5G)推进组 C-V2X 工作组、中国智能网联汽车产业创新联盟、中国汽车工程学会、上海国际汽车城(集团)有限公司联合主办,全面依据国内 C-V2X 标准体系实现技术开发,重点部署演示 C-V2X 通信安全机制。26 家国内外整车厂商、11 家 C-V2X 通信模组厂商、28 家C-V2X 终端提供商、6 家安全厂商和位置服务提供商共同参与。活动首次实现国内“跨芯片模组、跨终端、跨整车、跨安全平台”的 C-V2X 应用展示,有效地展示了我国 C-V2X 标准的有效性、完整性、安全性与成熟性,为 C-V2X 大规模商业应用奠定基础。

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    C-V2X典型场景及应用

    借助于人、车、路、云平台之间的全方位连接和高效信息交互。C-V2X目前正从信息服务类应用向交通安全和效率类应用发展,并将逐步向支持实现自动驾驶的协同服务类应用演进。C-V2X典型的应用场景举例如下:

    **1.信息服务典型应用场景:**信息服务是提高车主驾车体验的重要应用场景,是C-V2X应用场景的重要组成部分。典型的信息服务应用场景包括紧急呼叫业务等。紧急呼叫业务是指当车辆出现紧急情况时(如安全气囊引爆或侧翻等),车辆能自动或手动通过网络发起紧急救助,并对外提供基础的数据信息,包括车辆类型、交通事故时间地点等。服务提供方可以是政府紧急救助中心、运营商紧急救助中心或第三方紧急救助中心等。该场景需要车辆具备V2X通信的能力,能与网络建立通信联系。

    **2.交通安全典型应用场景:**交通安全是C-V2X最重要的应用场景之一,对于避免交通事故、降低事故带来的生命财产损失有十分重要的意义。典型的交通安全应用场景包括交叉路口碰撞预警等。交叉路口碰撞预警是指,在交叉路口,车辆探测到与侧向行驶的车辆有碰撞风险时,通过预警声音或影像提醒驾驶员以避免碰撞。该场景下车辆需要具备广播和接收V2X消息的能力。

    **3.交通效率典型应用场景:**交通效率是C-V2X的重要应用场景,同时也是智慧交通的重要组成部分。对于缓解城市交通拥堵、节能减排具有十分重要的意义。典型的交通效率应用场景包括车速引导等。车速引导是指路边单元(RSU)收集交通灯、信号灯的配时信息,并将信号灯当前所处状态及当前状态剩余时间等信息广播给周围车辆。车辆收到该信息后,结合当前车速、位置等信息,计算出建议行驶速度,并向车主进行提示,以提高车辆不停车通过交叉口的可能性。该场景需要RSU具备收集交通信号灯信息,并向车辆广播V2X消息的能力,周边车辆具备收发V2X消息的能力。

    **4.自动驾驶典型应用场景:**与现有的摄像头视频识别、毫米波雷达、激光雷达类似,V2X是获得其他车辆、行人运动状态(车速、刹车、变道)的另一种信息交互手段,并且不容易受到天气、障碍物以及距离等因素的影响。同时,V2X也有助于为自动驾驶的产业化发展构建一个共享分时租赁、车路人云协同的综合服务体系。目前,典型的自动驾驶应用场景包括车辆编队行驶、远程遥控驾驶等。车辆编队行驶是指头车为有人驾驶车辆或自主式自动驾驶车辆,后车通过V2X通信与头车保持实时信息交互,在一定的速度下实现一定车间距的多车稳定跟车,具备车道保持与跟踪、协作式自适应巡航、协作式紧急制动、协作式换道提醒、出入编队等多种应用功能。远程遥控驾驶是指驾驶员通过驾驶操控台远程操作车辆行驶。搭载在车辆上的摄像头、雷达等,通过5G网络大带宽将多路感知信息实时传达到远程驾驶操控台;驾驶员对于车辆方向盘、油门和刹车的操控信号,通过5G网络的低时延高可靠实时传达到车辆上,轻松准确的对车辆进行前进、加速、刹车、转弯、后退等驾驶操作。

    《C-V2X 产业化路径和时间表研究白皮书》专题导读

    ​ 以 V2X 技术为基础的汽车网联化和道路智能化是实现自动驾驶的重要支撑,能大幅度降低道路交通事故、提高交通效率、实现节能减排,近年来在全球呈现出加速发展趋势。我国 C-V2X标准体系已初步建立、产业链初具雏形、相关企业具备了较高的技术实力,已进入可以大规模部署及产业化的关键时期。同时我国具有 C-V2X 国家战略路径明确、信息通信产业基础强、道路交通基础设施统筹规划部署等优势,应抓住不可多得的战略机遇期,加快推进 C-V2X 产业化进程。在国家顶层战略规划下,C-V2X 的产业化需要汽车、通信、交通运输和交通管理等行业协同推进。

    ​ 值此关键时期,中国智能网联汽车产业创新联盟(CAICV)、IMT-2020(5G)推进组 C-V2X工作组、中国智能交通产业联盟(C-ITS)、中国智慧交通管理产业联盟(CTMA)4 家行业联盟联合发起《C-V2X 产业化路径及时间表》白皮书撰写工作,来自不同行业的 36 家单位共同参与编写。白皮书已于 2019 年 10 月在 2019 年世界智能网联汽车大会闭幕式上发布。白皮书从应用场景、标准与频谱、终端产业链、测试验证、应用示范等方面系统梳理了我国 C-V2X 产业发展基础及现状,具体如下:

    —应用场景方面,定义了适用于我国的 17 个基础业务场景,正在研究增强业务场景定义。

    —标准与频谱方面,基本完成了 LTE-V2X 系列标准,规划了基于 LTE-V2X 技术的车联网(智能网联汽车)直连通信的工作频段(5905MHz-5925MHz)。

    —终端产业链方面,形成了包括通信芯片、通信模组、终端设备、V2X 协议栈及 V2X 应用软件的完整的 C-V2X 终端产业链。—测试验证方面,开展了 C-V2X 实验室及外场测试验证工作,可提供 C-V2X 安全、效率、信息服务、新能源汽车应用以及通信能力等方面的测试内容,测试场景覆盖园区、开放道路、高速公路等多种环境。

    —应用示范方面,组织了多次产业示范活动,产学研政积极合作,建设了一批 C-V2X 示范区域。

    ​ 基于我国 C-V2X 产业化发展现状,白皮书进一步从通信设备、车载终端、路侧设施、安全保障、数据平台、测试认证等方面分析了我国 C-V2X 产业化部署的重点工作和实施路径,并提出了产业化建议时间表(如图所示),为我国未来 C-V2X 政策制定、产业化部署提供了参考。

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    ​ 2019-2021 年为 C-V2X 产业化部署导入期。在这一阶段,C-V2X 通信设备、安全保障、数据平台、测试认证方面可基本满足 C-V2X 产业化初期部署需求。同时,在国家和联网示范区、先导区及部分特定园区部署路侧设施,形成示范应用,车企逐步在新车前装 C-V2X 设备,鼓励后装 C-V2X 设备,车、路部署相辅相成,形成良性循环,C-V2X 生态环境逐步建立,探索商业化运营模式。

    ​ 2022-2025 年为 C-V2X 产业化部署发展期,根据前期示范区、先导区建设经验,形成可推广的商业化运营模式,在全国典型城市和道路进行推广部署,并开展应用。

    ​ 2025 年以后为 C-V2X 产业高速发展期,逐步实现 C-V2X 全国覆盖,建成全国范围内的多级数据平台,跨行业数据实现互联互通,提供多元化出行服务。

    ​ 接下来要进一步推动 C-V2X 跨行业部门协同创新,需要汽车、通信、交通、交管等行业能够加强协同,政府、行业组织和企业加强联系,建议以 C-V2X 应用场景为协同纽带,加快 C-V2X基础设施建设、通信网络部署,探索跨行业合作新模式。

    《基于我国商密算法的车联网 5G-V2X 通信安全可信体系》专题导读

    一、背景

    ​ V2X 是实现汽车网联化并最终达到智能化网联化融合发展的重要技术。2018 年 12 月,工信部印发《车联网(智能网联汽车)产业发展行动计划》中明确提出:“到 2020 年,实现基于第四代移动通信技术设计的车联网无线通信技术(LTE-V2X)产业化与商用部署”。V2X 商用将呈现爆发式增长。信息安全是 V2X 通信商用化的基石,也是全行业的共识。

    ​ 在 V2X 通信场景下,安全需求主要包括可认证性、完整性和抗抵赖性。可认证性和完整性保护在 V2X 通信中尤为重要,特别是传递的信息都是关于周围车辆行驶状态、道路紧急状况和安全事故时,必须保证消息是合法设备所发出的,没有被篡改或者重放。同时要考虑到可认证性一般要基于用户的身份进行鉴别,而直接使用车辆或其所有者的信息,又可能造成用户隐私泄露。因此,建设适用于 V2X 通信终端类型多样化、分布地域广、高吞吐量、低时延要求等技术特点,同时,达到身份认证和完整性保护要求的 V2X 通信安全可信体系尤为重要。

    二、系统方案

    ​ 方案为 V2X 通信提供基于我国商密算法的数字证书分发和签名服务。其整体流程如下:具有 V2X 功能的车辆通过提供初始信任凭据,向 V2X 通信安全可信平台提交注册申请。注册申请验证通过后,V2X 通信安全可信平台向车辆下发注册证书 EC。车辆周期性向 V2X 可信体系平台提交包含有效 EC 的申请,以批量获取用于给 V2X 消息进行签名的证书 PC。在 V2X 直连通信时,例如车车通信、车路协同通信等,车辆用有效的 PC 对消息进行签名,将原始消息、消息签名和证书/证书摘要一并发出;接收方在验证证书和签名均有效后,才对消息进行处理,否则认为消息无效并将相关信息上报给 V2X 通信安全可信平台的相应管理模块。

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    ​ V2X 通信安全可信体系架构组成如下:Root CA 根证书签发机构、ICA 中间层证书签发机构、MA 不当行为管理系统、PG 策略签发系统、ECA 注册证书签发机构、PCA 消息证书签发机构、AS 受理服务器等。

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    三、实施部署

    ​ 国汽智联 5G-V2X 通信安全可信体系按照从原型系统 POC、开放测试系统、场地测试验证和运营系统的多阶段部署方案实施,目前已进入第四阶段:正式运营系统。

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    ​ 第二阶段的开放测试系统和众测平台(http://vss.china-icv.cn:8979/display/VSS)于2019 年 8 月对外开放,众测平台提供系统的详细技术方案和流程的介绍以及大量测试用例,用来配合 V2X 通信终端厂商进行安全功能的联合调测。第三阶段的场地测试验证于 2019 年 10月下旬上海国际汽车城实现,举办的“四跨”互联互通应用示范活动由 IMT-2020(5G)推进组 C-V2X 工作组、中国智能网联汽车产业创新联盟、中国汽车工程学会、上海国际汽车城(集团)有限公司共同举办,首次实现了国内“跨芯片模组、跨终端、跨整车、跨安全平台”的C-V2X 应用展示。共计 26 家中外车企,28 家 V2X 终端厂商,11 家通信模组厂商和 5 家安全厂商参与了活动。车辆分组接入由国汽智联和大唐提供的安全可信体系,演示了安全防护下的多种 V2X 应用场景。

    四、总结

    ​ 国汽智联“基于我国商密算法的车联网 5G-V2X 通信安全可信体系”方案适应我国车联网市场发展需求。在充分应用我国商密算法的同时,也考虑了短证书、密钥衍生和重构等多种新颖的、我国自主创新的技术和方法:

    ​ 设计并实施了基于我国商密算法的 5G-V2X 通信安全系统。系统中使用的我国商密算法 SM2、SM3 实现对 V2X 消息的签名。同时应用了我国自主设计的 CLPKC 机制,进行密钥衍生并生成隐式证书,大大提升了证书的分发效率和消息的验签速度。

    ​ 适用于 V2X 应用场景需求的可信体系。我国 V2X 产业发展迅速,V2X 通信空口资源有限,这就要求相应的 V2X 消息签名和证书都要尽量短。国汽智联参考国内外相关标准,提出了显式证书和隐式证书等多种证书格式,均能满足对长度需求。

    ​ 提出了从平台到车端的完整解决方案。其中,车端模块插件化,可以迅速集成到车辆 V2X协议栈中,实现与平台的无缝对接。

    ​ 形成体系化的 V2X 通信安全核心技术标准。包括证书格式、密钥生成与管理方式、证书申请流程,和签名消息格式与发送要求技术规范。并且与已有标准协同、一致。

    ​ 坚持自主创新、安全可控,打造国际化民族品牌。参考国际上 V2X CA 系统,在吸取国际同类系统经验的同时,依据我国的法律法规,形成先进的、安全的、可靠的以及可扩展的我国自主知识产权的 5G-V2X 通信安全可信系统。

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  • C-V2X现场解析

    2021-07-28 06:13:10
    C-V2X现场解析 什么是C-V2X? 5G时代万物将互联,人与人、人与物、物与物可以通过无线网络进行连接,C-V2X车联网技术也逐渐成为了主流。 C-V2X means Cellular Vehicle-to-Everything,是基于蜂窝网络的车用无线...

    C-V2X现场解析

    1. 什么是C-V2X?
      5G时代万物将互联,人与人、人与物、物与物可以通过无线网络进行连接,C-V2X车联网技术也逐渐成为了主流。
      C-V2X means Cellular Vehicle-to-Everything,是基于蜂窝网络的车用无线通信技术。V2X早期主要是基于DSRC,全称是dedicated short range communication,专用短距离通信技术。
      V2X车联网通信主要分为三大类:V2V(Vehicle to Vehicle)、V2I(Vehicle to Infrastructure)和V2P(Vehicle to Pedestrian)。
      这3种类型的V2X可以使用“合作意识”,为用户提供更加智能的服务。这意味着运输实体,如车辆、路边的基础设施和行人,可以收集当地环境的信息(如从其它车辆或传感器设备接收到的信息),在进一步处理和共享这些信息,以提供更多的智能服务,如碰撞警告或自主驾驶。
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    简单的说:
    V2X就像是给车配了部智能手机,可以获取更多信息,可以和其他“手机”形成互联,互通信息。同时还可以通过计算来进行智能操作,更好的履行“司机”的义务。
    复杂的说:
    V2X是对车载传感器的完善,甚至可以说车载传感器只是其辅助手段。
    2. C-V2X中国市场现状分析
    美国放弃自己的DSRC标准,转而采用C-V2X技术。
    除车企外,国内车联网有28 家 V2X 终端厂商,11 家通信模组厂商和 5 家安全厂商,现在全球C—V2X芯片的核心玩家,一个是华为,一个是高通,一个英伟达;国内其它还有大唐高鸿(000851)(600198)、高新兴(300098)、移远通信(603236)。高新兴与移远两者使用高通芯片,高新兴是高通5G-V2X全球首个阿尔法用户。V2X概念股将成为投资挖掘的目标公司。
    3. 中国C-V2X发展基础与现状
    近年来,中国在汽车制造、通信与信息以及道路基础设施建设等方面均取得了长足的进步。汽车产业整体规模保持世界领先,自主品牌市场份额逐步提高,核心技术不断取得突破。信息通信领域则涌现一批世界级领军企业,通信设备制造商已进入世界第一阵营,在国际C-V2X、5G等新一代通信标准的制定中也发挥了越来越重要的作用。在国家基础设施建设方面,宽带网络和高速公路网快速发展、规模位居世界首位,北斗卫星导航系统可面向全国提供高精度时空服务。中国具备推动C-V2X产业发展的基础环境,能够进一步推动C-V2X技术产业化发展和应用推广。
    国内各行业协会和标准化组织高度重视中国C-V2X标准的推进工作,包括中国通信标准化协会(CCSA)、全国智能运输系统标准化技术委员会(TC/ITS)、中国智能交通产业联盟(C-ITS)、车载信息服务产业应用联盟(TIAA)、中国汽车工程学会(SAE-China)及中国智能网联汽车产业创新联盟(CAICV)等都已积极开展C-V2X相关研究及标准化工作。初步形成了覆盖C-V2X标准协议栈各层次、各层面的标准体系。

    在这里插入图片描述

    C-V2X产业链从狭义上来说主要包括通信芯片、通信模组、终端与设备、整车制造、解决方案、测试验证以及运营与服务等环节,这其中包括了芯片厂商、设备厂商、主机厂、方案商、电信运营商等众多参与方。此外,若考虑到完整的C-V2X应用实现,还需要若干产业支撑环节,主要包括科研院所、标准组织、投资机构以及关联的技术与产业。
    在这里插入图片描述

    通信芯片 :
    提供支持 C-V2X 的通信芯片。如华为双模通信芯片 Balong 765;大唐的 PC5 Mode 4 LTE-V2X 自研芯片;高通的 9150 LTE-V2X 芯片组。
    通信模组 :
    提供将通信芯片及外围器件集成的通信模组。如华为基于Balong 765芯片的 LTE-V2X 商用车规级通信模组 ME959;大唐基于自研芯片的 PC5 Mode 4 LTE-V2X 车规级通信模组 DMD31;移远联合高通发布的 LTE-V2X 通信模组 AG15;高新兴推出的支持5G-V2X 的车规级通信模组。华为、移远通信等5G通信模组已经实现商用。根据《高工智能汽车研究院》统计,今年上半年,前五名通信模组前装供应商合计市场份额占比已经超过90%。
    终端设备:
    当前国内企业包括大唐、华为、东软、星云互联、千方科技、高新兴、车网互联、万集科技等均可提供支持LTE-V2X的OBU和RSU通信终端产品;东软提供包括硬件开发套件、面向量产V2X-ECU、网络协议栈、SDK、应用示例;千方科技提供感知与控制交通设施数据的路侧协同控制机、管理服务平台。
    通信基站。华为推出测试用LTE-V2X基站。中兴测试用LTE-V2X基站。上海诺基亚贝尔也将提供LTE+MEC的基站产品,支持V2I类应用。整车制造:国内各整车厂均积极进行典型LTE-V2X应用的开发。中国一汽、上汽、江淮汽车、长城汽车等实现了LTE-V2V、V2I、V2P应用,并与东软、大唐、ALPS、大陆等合作进行了示范演示;江淮汽车还搭建了车联网大数据分析平台,实时采集V2X数据,为智能辅助驾驶提供决策支持;深圳元征科技可以提供安全应用和后台服务应用的整体解决方案。
    测试验证:
    中国信通院具备完备的无线通信测试验证环境,已支持开展C-V2X终端设备的功能、性能和协议一致性测试。上海无线通信研究中心研发并提供基于C-V2X的SDR仿真验证算法;罗德与施瓦茨公司已经推出并展出满足3GPP R14标准的LTE-V2X终端测试综测仪,提供GNSS信号和LTE-V2X无线链接下的数据收发测试,并计划将要推出认证级的LTE-V2X终端协议一致性和射频一致性测试方案;中国汽研可提供城市场景测试环境和开放道路场景测试环境设计、C-V2X应用功能测试规范设计,后续还将推出C-V2X开放道路测试规范、C-V2X平行仿真测试系统,并研究C-V2X大规模试验的技术方法和数据规范;中汽研汽车检验中心(天津)有限公司可以提供研发验证及测试评价服务,并支持整车环境下车载终端在蜂窝移动通信频段、全球卫星导航频段和车间通信频段的测试检测。
    运营服务:
    国内三大电信运营商均大力推进C-V2X业务验证示范。中国移动实现了基于LTE-V2X的车车网联和车路协同应用,包括紧急刹车、超车告警、路口防碰撞、红绿灯车速引导、路口信息推送到车等;中国联通展示了多场景融合的蜂窝车联网(C-V2X)应用解决方案,包括面向驾驶安全的See through,车-人防碰撞、车-车防碰撞预警,面向交通效率的绿波带通行、自适应车队等业务;中国电信则重点开发了公交优先应用及停车导引应用。
    C-V2X产业链主要了包括上述的环节,但是产业发展都离不开一些基础环节的支撑,以及一些关联技术和产业的发展。第一,在基础研究领域,高校及科研机构发挥着重要的作用。第二,在标准及行业组织方面,国内众多行业组织都已积极开展C-V2X相关标准化和行业协同推广工作。第三,在关联技术与产业方面,以与C-V2X关联最紧密的高精度定位和地图服务为例,中国自主研制的北斗定位导航系统也取得了长足的发展,包括和芯星通、华大北斗等国内厂商纷纷推出了自主设计的北斗定位芯片,千寻位置网络有限公司推出了基于北斗卫星和国家北斗地基增强系统;在高精度地图服务方面,国内主要地图商如高德、百度、四维图新等均致力于高精度地图的采集与制作,并为行业提供高精度地图服务。
    C-V2X技术包含LTE-V2X和5G-V2X,根据产业发展进度,分阶段进行技术试验:2019年之前集中产业力量推动LTE-V2X技术试验,推动产品成熟;2019年开展5G-V2X Uu技术试验。
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    总而言之,目前 13 家国内车企联手华为,共同发布了 C-V2X 产业落地时间计划,2020 年至 2021 年为中国 C-V2X 产业落地的时间,整个终端产业链进入了高速发展通道。
    按照《IMT-2020(5G)推进组C-V2X 白皮书》对于中国C-V2X产业的发展倡议:
    中国C-V2X产业发展尚处于起步阶段,在现有C-V2X技术标准基本完成、产品日趋成熟的基础上,为加快促进C-V2X实现商业化部署应用,仍需要信息通信、汽车、交通等行业能够加强协同,政府、行业组织和企业加强联系,共同解决大规模测试验证、安全认证等众多技术问题,以及交通基础设施建设和信息开放、运营管理、商业模式创新等产业化推进问题。
    提升车辆C-V2X终端渗透率,服务于V2V通信的角度,考虑对安装C-V2X终端的汽车予以相应补贴支持或者出台相应的法律法规强制推广新出厂车辆安装C-V2X终端等。此外,各方共同制定中国C-V2X技术产业化发展的路线图、详细任务目标和计划,促进标准、测试验证的有效衔接,在尽可能短的时间内推动实现LTE-V2X技术的普及商用。
    2019年10 月 22-24 日,2019 C-V2X“四跨”互联互通应用示范活动在上海顺利举办。本次活动由 IMT-2020(5G)推进组 C-V2X 工作组、中国智能网联汽车产业创新联盟、中国汽车工程学会、上海国际汽车城(集团)有限公司联合主办,全面依据国内 C-V2X 标准体系实现技术开发,重点部署演示 C-V2X 通信安全机制。26 家国内外整车厂商、11 家 C-V2X 通信模组厂商、28 家C-V2X 终端提供商、6 家安全厂商和位置服务提供商共同参与。活动首次实现国内“跨芯片模组、跨终端、跨整车、跨安全平台”的 C-V2X 应用展示,有效地展示了中国 C-V2X 标准的有效性、完整性、安全性与成熟性,为 C-V2X 大规模商业应用奠定基础。

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    1. 全面解析C-V2X车联网技术
      与车载传感器相比,V2X不会因沙尘天气或者大雨、大雾等不良天气的影响而弱化自身功能。相反V2X的应用能够增强对环境的感知能力、降低车载传感器成本、能使多车信息融合决策。
      目前,用于V2X通信的主流技术包括专用短程通信(Dedicated Short Range Communication,DSRC)技术和基于蜂窝移动通信系统的C-V2X(Cellular Vehicle to Everything)技术(包括LTE-V2X和5G NR-V2X)。
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    DSRC是智能交通系统中最重要的基础通信协议之一
    这项技术是1992年美国材料试验学会ASTM(American Society for Testing Materials)针对ETC业务而提出来的,后来经过不断完善,变成了IEEE的车联网通信技术标准(802.11p)。
    可以实现在特定小区域内(通常为数十米),对高速运动下的移动目标的识别和双向通信,高速上的ETC专用通道,就是通过DSRC技术实现车辆身份识别,电子扣费,实现不停车、免取卡,实现无人值守车辆顺利通过。
    但基于Wi-Fi技术的DSRC性能存在局限性——Wi-Fi难以支持高速移动场景,移动速度一旦提高,DSRC信号就开始骤降、可靠性差、时延抖动较大,所以很长一段时间DSRC的性能不稳定,一直处于测试阶段。
    21世纪后,由于蜂窝移动通信得到了快速的发展,技术水平和行业生态都飞速进步。于是,业界开始研究在蜂窝通信技术(Cellular)基础上重新设计V2X的构想,C-V2X(基于LTE技术)由此应运而生。
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    基于移动蜂窝网络的C-V2X通信技术
    就像是手机连入3G/4G一样。LTE针对车辆应用定义了两种通信方式:集中式(LTE-V-Cell)和分布式(LTE-V-Direct)。
    集中式(LTE-V-Cell)也称为蜂窝式
    需要基站作为控制中心,利用基站作为集中式的控制中心和数据信息转发中心,由基站完成集中式调度、拥塞控制和干扰协调等,支持大带宽、大覆盖通信,可以显著提高LTE-V2X的接入和组网效率,保证业务的连续性和可靠性,满足Telematics应用需求。
    分布式(LTE-V-Direct)也称为直通式
    无需基站作为支撑,可以独立于蜂窝网络,实现车辆与周边环境节点低时延、高可靠的直接通信,满足行车安全需求。未来,LTE-V技术可以平滑向5G进行演进转换。
    可以这么说,LTE-V是给车联网量身定制的LTE。
    C-V2X技术在未来在汽车联网领域有广阔空间
    C-V2X的一个重要优势就是成本效益。
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    比如,网络部署方面,由于C-V2X的基础设施是在蜂窝技术上发展起来的,仅通过改造现有的基站,就可以将C-V2X基础设施集成进去;终端部署方面,可以延用LTE和5G的生态系统,在一个通信的Tbox里面把LTE、V2X集成在一起,形成一个统一的连接性的解决方案,部署成本最优。
    目前DSRC产业链更为成熟,但C-V2X可能后来居上,总体来看政府政策影响极大。智能驾驶和智能交通的融合将催生C-V2X的巨大市场。
    在信息传输时效和速度的高要求下,需要更加重视信息传输过程中的安全稳定性,磐起信科旗下产品AutoTrust V2X及AutoTrust PKI,为车与万物的安全通信提供认证及加密系统解决方案,通过加密及签名功能保障车与OBU(车载单元)、RSU(路侧单元)之间的安全通信,并利用AutoTrust PKI证书管理系统进行证书颁发及管理,确保证书管理及安全通信无缝衔接。
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    C-V2X的应用
    车联网具有大量的运用场景,如今有一些已经运用到现实的交通中,还有一些人们正在讨论与研究。车联网可应用在道路安全服务、自动停车系统、紧急车辆让行、自动跟车等方面。车联网的应用不仅保证了道路交通安全,还可以为车主提供便利。
    道路安全服务
    道路安全服务是指车辆利用与路边基础设施通过V2I信息实现信息的发收与共享,将车辆周边的环境信息(交通事故、道路拥堵情况等)在一定区域内实现共享,以帮助驾驶员了解周边道路交通情况,对危险路段提高警惕,避免不必要的事故,该服务主要应用于近距离危险警告,特别是在大雾、大雨等特殊天气环境下,这种应用的作用更加明显。
    自动停车系统
    在大型商场、饭店等区域有着大量的停车位,但由于停车管理效率不高,驾驶员往往很难在第一时间找到车位。APS(自动停车系统)包含一个数据库提供实时信息,包括车辆在市区的停车位,街上或在公共停车场的停车位信息。帮助连接的车辆实时保持数据库信息,同时这也支持通过智能手机访问。APS允许司机储备一个可用的停车位,通过导航应用程序引导车辆进入停车位,并使用免提支付停车,大大提高了停车效率。
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    紧急车辆让行
    如今在现实道路交通中,警车、救护车等特殊车辆是通过鸣警笛向周围车辆发出紧急信号。虽然这在一定程度上也能起到紧急车辆让行的效果,不过使用这种方式并不能达到最佳让行效果,因为周边车辆的驾驶员仅仅知道紧急车辆的存在,但不能确定紧急车辆的所在位置与行驶方向,进而也就无法做出一致性的让行行为。但是这种缺点在车联网的应用中得到了完美的解决。在车联网应用场景中,当紧急车辆存在时,周围车辆将收到紧急救援信息,同时为周边车辆规划出一条合理的避让线路,加快紧急车辆的通行。
    自动跟车服务
    如今在各大城市上下班高峰期,由于道路上的车辆过多,导致车辆的行驶速度缓慢,在此场景中,自动跟车系统的作用便得到充分发挥。自动跟车系统使车辆自动跟随前方车辆向前行驶,通过对前车速度、转向等控制信息实现本车的半自动操作,同时通过距离信息自动保持与前车间的安全距离,在安全驾驶的前提下,保证了驾驶员适当的休息,避免疲劳驾驶。
    随着汽车电子产品的发展以及通信技术的不断完善,车联网将在更多的领域为我们提供更高质量的服务。
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    C-V2X当前遇到的难题
    网络覆盖问题
    与D2D技术相似,在V2X场景中,也存在着网络覆盖场景与无网络覆盖场景,无论车辆处于哪种场景中,都应当支持V2X服务安全应用程序。在网络覆盖场景中,V2X车辆用户距离基站较近,服务质量较高,通信质量也较好,而对于无网络覆盖的通信场景,由于无法复用网络资源,在高密度V2V情况下,服务质量可能会有所下降。
    频谱资源问题
    如今,随着无线通信技术不断发展,对于频谱资源的需求将逐渐增多。然而在有限的频谱空间内如何提高频谱利用率都将是一项新技术所需要考虑的问题。在服务小区内,V2X用户将与LTE用户共享所有资源,此时就存在着两种情况:一是V2X用户与LTE用户分配相互正交的频谱资源,二是V2X用户与LTE用户分配相同的频谱资源。
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    当V2X用户与LTE用户分配相互正交的频谱资源时,V2X用户间的相互通信将不会对原有的LTE网络造成干扰。若V2X用户与LTE用户分配相同的频谱资源时,D2D通信将会对原有的LTE网络造成一定的干扰。因此需要对V2X用户所需的频谱问题进行进一步的研究,使频谱资源得到充分的利用。
    车辆移动性问题
    在V2X通信场景中,由于车辆处于高速移动状态,对于所在位置信息具有更加精确的要求。同时高速移动状态下,车辆在场景切换与服务小区切换将变得更加频繁,通信服务质量也会受到相应的降低。因此在移动性问题也将是限制车联网的一大因素,不过鉴于信息科技的发展,对于这些硬件上的问题将会得到很好的解决。
    国内C-V2X产业政策及发展趋势
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    1.政策和产业环境逐渐成熟,C-V2X发展进入快车道。
    在顶层设计方面,2018年11月,车联网产业发展专项委员会第二次会议在雄安召开,会议指出要强化产业链协同创新,加快基础设施升级改造,把LTE-V2X、5G等通信网络部署和智能交通、交通管理信息化协同推进。
    2018年12月,工信部发布指导性文件《车联网(智能网联汽车)产业发展行动计划》,分两阶段推动车联网跨行业融合,促进规模化商业应用,实现“人-车-路-云”高度协同。
    2018年11月,工信部发布了《车联网(智能网联汽车)直连通信使用5905-5925MHz频段的频率管理规定(暂行)》,确定了基于LTE-V2X技术的车联网(智能网联汽车)直连通信的工作频段及使用要求。
    在工业和信息化部无线电管理局指导下,海南省无线电监督管理局、天津市工业和信息化局分别向中国铁塔股份有限公司海南省分公司和天津市马可尼信息技术有限公司颁发5905MHz~5925MHz频段车联网(智能网联汽车)试验频率使用许可。
    在标准体系建设方面,中国已基本建设完成LTE-V2X标准体系和核心标准规范,包括总体技术、空中接口、安全以及网络层与应用消息层等各个部分。
    为加强跨行业标准协同,全国汽车标准化技术委员会、全国智能运输系统标准化技术委员会、全国通信标准化技术委员会和全国道路交通管理标准化技术委员会共同签署了《关于加强汽车、智能交通、通信及交通管理C-V2X标准合作的框架协议》。
    在测试验证方面,目前全国多地积极开展C-V2X应用示范并逐步推广商用,覆盖测试园区、开放道路、高速公路等多种环境。
    中国信通院、中汽中心、上机检测等测试机构已建立实验室测试环境,对外提供V2X应用功能、通信性能、协议一致性等测试服务;各示范区、行业联盟纷纷组织外场测试,验证外场环境下V2X应用的功能,LTE-V2X“三跨”互联互通应用示范活动组织20余家企业单位,实现了世界首例跨通信模组、跨终端、跨整车的互联互通。
    2.跨行业融合创新生态体系初步形成,C-V2X产业链主体日益丰富。
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    C-V2X产业链主要包括通信芯片、通信模组、软硬件设备、整车制造、平台与运营、安全与测试验证、高精度定位和地图服务、科研机构及其他,包括了芯片厂商、设备厂商、主机厂、方案商、电信运营商、地图供应商等众多参与方。此外,科研院所、投资机构以及关联的技术与产业组织对于C-V2X应用落地实现起到了关键的支撑作用。
    在芯片模组方面,大唐、华为、高通、移远、芯讯通等企业已对外提供基于LTE-V2X的芯片模组。
    在软硬件设备方面,华为、大唐、金溢、星云互联、东软、万集等厂商已经可以提供基于LTE-V2X的OBU、RSU硬件设备,以及相应的软件协议栈。
    在整车制造方面,上汽、一汽、福特、通用、吉利等主机厂逐步开发V2X相关产品,大力推动新车的联网功能。2019年3月26日,福特宣布首款C-V2X车型2021年量产。
    在平台与运营方面,国内三大电信运营商均大力推进C-V2X业务验证示范;百度、阿里、腾讯、滴滴等互联网企业进军车联网,加速C-V2X应用落地;北京、无锡、上海、重庆、长沙等示范区已建立C-V2X运营服务平台。
    在安全与测试验证方面,中国信通院、中汽中心、上机检、中国汽研、上海国际汽车城等科研和检测机构已开展C-V2X通信、应用相关测试验证工作;奇虎科技等信息安全企业、华大电子等安全芯片企业纷纷开展C-V2X安全研究与应用验证。
    在高精度定位和地图服务方面,北斗星通、高德、百度、四维图新等企业均致力于高精度定位的研究,并为V2X行业提供高精度定位和地图服务。此外,高校及科研机构在基础研究领域发挥理论支撑、技术演进等重要作用,投融资机构加大C-V2X相关企业孵化,共同支撑C-V2X产业快速发展。
    2019年,中国信通院、IMT-2020(5G)推进组C-V2X工作组将组织跨行业力量继续推进大规模测试验证、测试评估体系建设、商业模式研究等工作,并重点解决安全、多接入边缘计算(MEC)融合C-V2X、特定工况V2X应用等车联网产业化关键问题。
    完善V2X安全解决方案和核心技术标准,开展V2X通信安全示范验证,解决设备的身份认证问题;以MEC与C-V2X融合的典型应用为切入点,构建基于MEC的车路协同“端到端”解决方案,并开展应用验证与演示环境建设;将开展露天矿区、港口等特定工况下的自动驾驶、V2X应用的研究,形成完善的解决方案,V2X落地应用示范。
    截止到2019年9月,全球车联网领域专利申请累计114587件,美国占30%居首,中国25%居第二位。但在关键的C-V2X车联网通信技术专利方面,中国的专利申请量占比达到52%,成为C-V2X技术最大的专利原创国家和布局目标国家。
    目前,放眼全球智能网联汽车市场,以移动通信为基础的车联网技术C-V2X正快速建立生态系,集电信、零组件、整车等业者之力快速导入商用化,3GPP于2017年宣布了第一套使用与IEEE 802.11p不同的无线电技术的V2I和V2V通信的C-V2X物理层标准,华为、爱立信、英特尔、诺基亚等也在积极推动C-V2X 芯片和设备产业化,奥迪、丰田等车企纷纷联合通信企业开展C-V2X技术测试。
    目前车联网通信标准,主要形成了 DSRC 和 C-V2X两大阵营,随着技术法规的落地,谁会最终成为行业主流或被淘汰,我们只能让时间去解答了。

    参考链接:https://xueqiu.com/2971665850/164880255
    https://baijiahao.baidu.com/s?id=1687496871370500729&wfr=spider&for=pc

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  • V2X(Vehicle-to-Everything)即车对“万物”,通过现代通信与网络技术,实现车与外界的信息交换共享(实时路况、道路信息、行人信息等一系列交通信息),从而提高驾驶安全性、降低交通拥堵、提高交通效率。...

    V2X(Vehicle-to-Everything)即车对“万物”,通过现代通信与网络技术,实现车与外界的信息交换共享(实时路况、道路信息、行人信息等一系列交通信息),从而提高驾驶安全性、降低交通拥堵、提高交通效率。
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    图1 V2X组织架构图

    V2X主要包含V2V (Vehicle-to-Vehicle), V2I (Vehicle-to-Infrastructure), V2P (Vehicle-to-Pedestrian)和V2N (Vehicle-to-Network)。搭配V2X系统的车辆可以获取实时交通环境信息并对其分析,从而更加合理地规划行驶路径,在一定程度上辅助自动驾驶。

    在上车路试前,实验室环境下进行的C-V2X仿真测试中,虚拟场景仿真是至关重要的一环,它决定了自车的运动状态及交通环境,直接影响被测OBU与外界信息的交互共享;因此,针对V2X功能应用设计相应的虚拟仿真场景尤为关键。

    本文基于《CSAE 53-2020 合作式智能运输系统 车用通信系统应用层及应用数据交互标准》对V2X虚拟仿真场景设计进行探索,设计思路如下图所示。


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    图2 V2X虚拟仿真场景设计流程

    1 V2V场景设计

    V2V (Vehicle-to-Vehicle)即车载单元之间通信。在进行该类功能的虚拟场景设计时,主要考虑车辆的驾驶行为及各车辆之间的相对运动关系,提取关键元素设计逻辑场景,再结合具体的功能需求对逻辑场景中的元素进行参数化赋值,生成具体的测试场景。

    下面以前向碰撞预警(FCW)、交叉路口碰撞预警(ICW)为例详细介绍V2V虚拟场景设计。

    1.1 前向碰撞预警(FCW)

    (1)功能定义

    前向碰撞预警(Forward Collision Warning)是指,主车(HV)在车道上行驶,与在正前方同一车道的远车(RV)存在追尾碰撞危险时,FCW应用将对HV驾驶员进行预警,防止或减轻追尾事故带来的伤害。

    (2)场景设计

    根据功能定义描述可知,当主车(HV)与同车道远车(RV)之间的相对距离小于阈值时FCW功能触发。因此可设计以下4种逻辑场景:

    场景一: HV以速度V0保持匀速行驶,RV在HV前方同车道距离X1处以初速度V1、减速度a减速行驶,当HV与RV之间的相对距离小于S(S<X1)时FCW功能触发,FCW应用通过HMI对HV驾驶员进行预警
    在这里插入图片描述

    图3 FCW场景一示意图

    场景二: HV以速度V0保持匀速行驶,RV在HV前方同车道距离X1处以速度V1(V1<V0)保持匀速行驶,当HV与RV之间的相对距离小于S(S<X1)时FCW功能触发,FCW应用通过HMI对HV驾驶员进行预警
    在这里插入图片描述

    图4 FCW场景二示意图

    场景三: HV以速度V0保持匀速行驶,RV在HV前方相邻相邻车道距离X1(X1<=S)处以速度V1行驶并突然变道至HV所在车道,此时FCW功能触发,FCW应用通过HMI对HV驾驶员进行预警
    在这里插入图片描述

    图5 FCW场景三示意图

    场景四(逆向测试场景): HV以速度V0保持匀速行驶,RV在HV前方相邻车道距离X1(X1<=S)处以速度V1(V1<=V0)保持匀速行驶,FCW功能未触发
    在这里插入图片描述

    图6 FCW场景四示意图

    结合需求文档,对以上逻辑场景元素HV行驶速度V0、RV行驶速度V1、RV减速度a及车道类型(直道、弯道)进行参数化赋值,生成具体的FCW虚拟测试场景。


    1.2 交叉路口碰撞预警ICW

    (1)功能定义

    交叉路口碰撞预警(Intersection Collision Warning)是指,主车(HV)驶向交叉路口,与侧向行驶的远车(RV)存在碰撞危险时,ICW应用将对HV驾驶员进行预警。

    (2)场景设计

    根据功能定义描述可知,HV驶向交叉路口并与任意一辆驶向同一路口的RV存在碰撞危险时(TTI及DTI小于阈值)ICW功能触发。因此可设计以下2种逻辑场景:

    场景一: HV以恒定速度V0驶向前方交叉路口(角度α),RV在 HV左侧以恒定速度V1驶向路口并与HV相交于P点,HV到达P点的时间和距离分别为HV_TTI、HV_DTI ,RV到达P点的时间和距离分别为RV_TTI、RV_DTI;当以上TTI和DTI满足条件时(存在碰撞危险)ICW功能触发,ICW应用通过HMI对HV驾驶员进行预警
    在这里插入图片描述

    图7 ICW场景一示意图

    场景二: HV以恒定速度V0驶向前方交叉路口(角度α),RV在 HV右侧以恒定速度V1驶向路口(与HV无交叉点),HV到达P点的时间和距离分别为HV_TTI、HV_DTI ,RV到达P点的时间和距离分别为RV_TTI、RV_DTI;当以上TTI和DTI满足条件时(存在碰撞危险)ICW功能触发,ICW应用通过HMI对HV驾驶员进行预警;
    在这里插入图片描述

    图8 ICW场景二示意图

    结合需求文档,对以上逻辑场景元素HV_TTI、HV_DTI、RV_TTI、RV_DTI及交叉路口角度α进行参数化赋值,生成具体的ICW虚拟测试场景。

    2 V2I场景设计

    V2I (Vehicle-to- Infrastructure)即车载单元与路侧单元通信。在进行该类功能的虚拟场景设计时,主要考虑交通环境信息(交通标志、交通事件、交通灯及道路信息),提取关键元素设计逻辑场景,再结合具体的功能需求对逻辑场景中的元素进行参数化设置,生成具体的测试场景。

    下面以车内标牌(IVS)、闯红灯预警(RLVW)为例详细介绍V2I虚拟场景设计。

    2.1 车内标牌(IVS)

    (1)功能定义

    车内标牌(In-Vehicle Signage)是指,当装载车载单元(OBU)的HV收到由路侧单元(RSU)发送的道路数据以及交通标牌信息,IVS应用将给予驾驶员相应的交通标牌提示,保证车辆的安全行驶。

    (2)场景设计

    根据功能定义描述可知,当HV驶入前方标识牌有效范围区域时,IVS功能触发。因此可设计逻辑场景:

    场景一: HV以速度V0保持匀速行驶,前方有潮汐车道,当HV在标牌有效时间内驶入标牌有效区域时,IVS功能触发,IVS应用通过HMI将标牌信息显示给HV驾驶员
    在这里插入图片描述

    图9 IVS场景一示意图

    结合需求文档,对以上逻辑场景元素HV行驶速度V0、标牌类型(潮汐车道、限速等)进行参数化赋值,生成具体的IVS虚拟测试场景。

    2.2 闯红灯预警(RLVW)

    (1)功能定义

    闯红灯预警(Red Light Violation Warning)是指,主车(HV)经过有信号控制的交叉口(车道),车辆存在不按信号灯规定或指示行驶的风险时,RLVW应用对驾驶员进行预警。

    (2)场景设计

    根据功能定义描述可知,当HV驶向前方有信号灯控制的交叉口(车道)且存在闯红灯风险时,RLVW功能触发。因此可设计逻辑场景:

    场景一: HV在左转(直行)车道上以恒定速度V0驶向有信号灯控制的交叉口,当前左转(直行)车道信号灯状态为红灯,且红灯剩余时间大于HV到达路口停止线的时间;HV存在闯红灯危险,此时RLVW功能触发,RLVW应用通过HMI对HV驾驶员进行预警
    在这里插入图片描述

    图10 RLVW场景一示意图

    结合需求文档,对以上逻辑场景元素HV行驶速度V0、HV所在车道及车道匹配的信号灯状态(灯色、时间)进行参数化赋值,生成具体的RLVW虚拟测试场景。

    3 V2P场景设计

    V2P (Vehicle to Pedestrians)即车载单元与行人设备通信。在进行该类功能的虚拟场景设计时,主要考虑弱势交通参与者与车辆之间的相对运动关系,提取关键元素设计逻辑场景,再结合具体的功能需求对逻辑场景中的元素进行参数化设置,生成具体的测试场景。

    下面以弱势交通参与者碰撞预警(VRUCW)为例详细介绍V2P虚拟场景设计。

    3.1 弱势交通参与者碰撞预警(VRUCW)

    (1)功能定义

    弱势交通参与者碰撞预警(Vulnerable Road User Collision Warning)是指,HV在行驶中,与周边行人(P,Pedestrian;含义拓展为广义上的弱势交通参与者,包括行人、自行车、电动自行车等)存在碰撞危险时,VRUCW应用将对车辆驾驶员进行预警,也可对行人进行预警。

    (2)场景设计

    根据功能定义描述可知,当HV与周边行人存在碰撞危险时,VRUCW功能触发。因此可设计逻辑场景:

    场景一: HV以速度V0保持匀速行驶,侧前方有行人横穿马路,行驶速度为V1;HV与P存在碰撞危险,VRUCW功能触发,VRUCW应用通过HMI对HV驾驶员进行预警
    在这里插入图片描述

    图11 VRUCW场景一示意图

    场景二: HV在倒车时,侧后方有行人横穿马路,行驶速度为V1;HV与P存在碰撞危险,VRUCW功能触发,VRUCW应用通过HMI对HV驾驶员进行预警;
    在这里插入图片描述

    图12 VRUCW场景二示意图

    场景三(逆向测试场景): HV以速度V0保持匀速行驶,侧前方有行人与HV同向行驶,行驶速度为V1;HV与P不存在碰撞危险,VRUCW功能未触发;
    在这里插入图片描述

    图13 VRUCW场景三示意图

    结合需求文档,对以上逻辑场景元素HV行驶速度V0、弱势交通参与者类型P、行驶速度V1进行参数化赋值,生成具体的VRUCW虚拟测试场景。

    4 总结

    本文举例详细介绍了CSAE 53-2020(第一阶段)中V2V、V2I及V2P虚拟仿真场景的设计思路及方法,对于CSAE 157-2020(第二阶段)中的功能应用,场景搭建思路及方法与之类似,以协作式车辆编队管理(CPM)为例,搭建的虚拟场景如下:

    【北汇信息】C-V2X | 协作式车辆编队管理 CPM

    查看全屏视频传送门:北汇信息-Bilibili C-V2X | 协作式车辆编队管理

    北汇信息是德国Vector公司、德国Rohde&Schwarz(简称R&S)公司、德国IPG公司、德国PikeTec公司、美国Perforce公司等国际知名企业的官方合作伙伴,同时也是IMT-2020(5G)推进组蜂窝车联(C-V2X)工作组成员,我们致力与在V2X领域积极开展LTE-V2X和5G-V2X的测试验证技术研究等工作,积极推动中国V2X的产业落地,为客户提供V2X成套测试系统及服务。

    参考文献

    · CSAE 53-2020 合作式智能运输系统 车用通信系统应用层及应用数据交互标准(第一阶段)

    ·CSAE 157-2020 合作式智能运输系统 车用通信系统应用层及应用数据交互标准(第二阶段)

    文中部分内容参考于Vector。
    在这里插入图片描述
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  • 智慧交通系统毫无疑问也会是未来科技世界的重要一员,V2X技术则是助力其实现的强大后盾。 什么是V2XV2X即Vehicle to Everything,车联万物。车与车V2V、车与路V2I、车与人V2P、车与云V2N都可以互相联结,...

    汽车新四化已经深入人心,电动、智能、互联、共享,每一个都是当前汽车行业的热门话题,我们今天的话题就与智能、互联相关。

    在科幻类影视作品中,常常遇到脑洞大开的科幻场景,比如机器人服务、星球大战......其中很多场景都在逐渐变成现实。智慧交通系统毫无疑问也会是未来科技世界的重要一员,V2X技术则是助力其实现的强大后盾。

     

    什么是V2X?

     

    V2X即Vehicle to Everything,车联万物。车与车V2V、车与路V2I、车与人V2P、车与云V2N都可以互相联结,形成一个强大的信息网络圈。交通网络中的一辆汽车,将不再是一个独立的个体,它既可以基于先进的传感器模块获取自身驾驶状态信息和视距范围内的交通环境信息,还可以通过V2X技术去获取更远距离和更大视野内的其它车辆状态、交通标识牌、信号灯以及道路信息,全面及时地了解所处的驾驶环境,实现更加安全高效的驾驶行为。

     

    车用无线通信技术(图片来源于C-V2X白皮书)

     

    V2X的典型应用场景有哪些?

     

    典型的V2X应用场景有哪些呢?由中国汽车工程学会发布的T/CSAE 53-2017标准中有较为详细的阐述和说明。根据目前发布的第一期V2X应用场景来看,主要应用方向包括安全和效率两方面(后续也会逐渐扩展至自动驾驶领域),具体应用涵盖了车车通讯V2V、车路通讯V2I和车人通讯V2P。

    具体项目如下表所示:

     

    CSAE第一期V2X场景(图片来源于中国汽车工程学会标准 T/CSAE 53-2017)

     

    接下来我们从实际生活中比较常见的交通场景来举例说明。

    早晚高峰常常让上班族们苦不堪言,这种情况下最糟糕的莫过于再发生一点小事故,常见的事故场景如下(以下交通事故视频均来源于网络):

    前向碰撞预警场景:FCW

    由于驾驶习惯问题,自车(HV)跟车太近或者车速太快,来不及反应前车或者远车(RV)的急刹,导致追尾事故。

    基于仿真平台创建的FCW场景

     

    逆向超车提醒场景:DNPW

    回家心切或者着急办事,忍不住就变道超车或者逆向超车了,结果遭遇盲区事故。

    基于仿真平台创建DNPW场景

     

    左转和交叉路口盲区提醒场景:LTA/ICW

    通过交叉路口时没有环顾四周,盲区内的车辆未被及时发现,导致事故发生。

     

    基于仿真平台创建的LTA场景

     

    行人突然冲出的弱势道路使用者碰撞预警:VRUCW

    行人从盲区范围内突然冲到路面,车辆来不及反应,导致事故发生。

    基于仿真平台创建的VRUCW场景

     

    前车遮挡导致误闯红灯预警场景:RLVW

    经过卡车所在的行驶道路,视线遮挡又着急赶时间,导致误闯红灯。

    RLVW场景

     

    这些都是生活中比较典型的交通场景,由于盲区或者视距阻挡等原因很容易引起一定程度的交通事故。V2X技术模块依托于无线通讯技术,克服了ADAS应用中视距传感器的局限,可以在更大视野范围内进行有效感知来避免事故和交通违法行为。

    以下是基于CSAE /53-2017的第一期应用场景的仿真场景重建视频,可以更加全面的看到第一期V2X应用场景的覆盖面和实际意义。

     

    V2X的技术标准有哪些?

     

    实现V2X的应用,需要基于一定的技术标准。V2X的研究基于无线通信技术,主要涉及到两个技术标准:DSRC和C-V2X。其中DSRC是基于IEEE1609标准开发的,是早期进行V2X研究的标准,最早由美国等国家采用,目前已切换为C-V2X技术标准;C-V2X技术是基于蜂窝网络的V2X技术,由3GPP组织在Release 14中正式提出,未来支持由LTE-V过渡到5G。3GPP目前已冻结了5G的前两个版本Release15和Release16,最新的Release17版本由于疫情原因会在2022年6月左右冻结释放,届时相当于3GPP的5G最终版本冻结。

    由于DSRC的投入使用依赖于大量的RSU单元,落地困难,所以目前国内外普遍倾向于C-V2X技术。我国基于良好的4G通信基础建设,现在也是采用C-V2X技术标准。C-V2X提供的两种通信接口如下图所示,分别为直连通信接口PC5 (SideLink) 和蜂窝通信接口Uu(UL&DL)口。

    C-V2X通信接口(来源于C-V2X白皮书)

     

    V2X研究开发流程?

     

    最终的V2X应用肯定是在实际的道路交通环境中来实现,但是由于直接进行实车路测十分不易,大量的场景搭建费时费力、测试重复性和安全性都难以满足,尤其在研发阶段需要不断地优化调整,而实车路测不仅调整优化周期长,且最终效果难以保证。综上,V2X技术的研究作为目前ADAS研究的一个重要补充和延伸,整个开发过程其实更加需要遵从虚拟仿真测试(MIL/SIL阶段)到硬件在环仿真测试(HIL阶段),最后到实车道路测试(VIL阶段)的V型开发流程。

    结合怿星科技的应用经验,可以先基于CANoe的CAR2X进行虚拟仿真测试,再基于目前成熟的商业平台进行室内的HIL测试(硬件在环测试),最后进行实车道路测试来完成整个开发应用过程。

    在以上的虚拟仿真和HIL仿真过程中,既可以轻松创建各类应用场景、又可以不受时间、地域约束进行差异化及多样性测试。对于实际研究过程中发现的问题,还可以进行及时调整、验证,大大降低了后期实车路测的风险,最终的实车道路测试可在充分的前期验证下,高效安全的环境中进行。

    C-V2X测试开发V流程(源自Vector)

     

    怿星科技目前在V2X研究方面的进展如何?

     

    目前怿星科技的C-V2X系统测试研究,在各个开发阶段均取得了一定的进展,既可以基于CANoe的CAR2X模块实现V流程的虚拟仿真测试,也可以基于其它成熟的商业平台进行V流程中的实时仿真测试,同时还可以提供支持实车道路测试的工程服务。

    具体的应用案例如下:

    基于CANoe的CAR2X模块进行纯虚拟仿真,满足V2V、V2I场景的测试,拥有完整的协议栈解析和交互功能。

    V2X虚拟仿真

     

    基于成熟的场景仿真软件、成熟的协议栈平台以及专业的射频模块等实现HIL测试服务,支持集成了BSW和FCW预警等开/闭环应用。

    V2X HIL仿真

     

    同时,怿星科技还参加了在沪举行的2019 C-V2X“四跨”互联互通应用示范活动,实现了跨模组、跨终端、跨整车和跨安全平台的互联互通测试。包括V2V和V2I等多个应用场景,实现了基于PC5端口的最远400m通讯距离。

    V2X道路实车测试(图片来源于2019 C-V2X“四跨”互联互通应用示范活动)

     

    目前V2X研究在国内外均受到国家层面和行业领域的重点关注,但是相关的测试研究标准和应用方向仍然处于摸索阶段,需要相关行业的成员共同努力来实现最终的落地应用。

    怿星科技作为一家快速发展的汽车电子解决方案供应商,非常乐意与大家一起来讨论和分享相关的知识。我们后续会继续为大家分享《V2X测试系列——基于CANoe Car2X的C-V2X研究》和《V2X测试系列——如何实现C-V2X 的HIL测试》......敬请期待

     

     

     

     

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空空如也

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