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  • 车联网
  • 自动驾驶技术的分级标准
  • 迈向自动驾驶的技术路径
  • 自动驾驶对 5G 网络能力的需求
  • 车联网 C-V2X 通信标准化进展
    • 3GPP C-V2X 相关进展
    • CCSA C-V2X 相关进展
  • 四跨互联互通活动在技术标准层面发现的问题

车联网

车联网已成为全球汽车产业发展的重要战略方向,我国加快顶层设计规划布局。

车联网是汽车、电子、信息通信、交通运输和交通管理等行业深度融合的新型产业形态。C-V2X(Cellular vehicle to everything,蜂窝车联网)无线通信技术,目前包括 LTE-V2X 和 NR-V2X,作为关键使能型技术,将有助于构建 “人-车-路-云” 协同的车联网产业生态体系。

国外发达国家已经在国家层面进行顶层设计,将车联网视为战略性新兴产业,在国家战略、法律、规划、标准等多个层面布局。我国在车联网技术研究和产业发展上不吝投入,也取得了骄人的成绩。在 C-V2X 无线通信技术方面,技术研究和标准化处于国际领先水平,国内政府及车联网产业对 C-V2X 技术持明确的支持态度,不存在技术选择上的不确定性,国内已建立高效的跨行业协同平台,并持续进行有效的沟通,已经或者正在着手解决实际问题,国内 C-V2X 产业链完整,产业积极性高。

我国的体制优势以及近年车联网产业的迅猛发展无形中让全世界各国形成了 “车联网发展看中国” 的基本共识。标准化是引导产业、对产业进行规范的重要手段,尤其车联网产业需要跨行业协同,做好标准是车联网产业健康发展的必要条件。

自动驾驶技术的分级标准

NHSTA(美国国家高速路安全管理局)和 SAE International(国际汽车工程师协会)对自动驾驶发展程度率先给出了分级定义标准,将智能网联汽车的无人驾驶程度由低到高分为几个层级,即:

  • 无自动驾驶辅助功能(Level 0)
  • 特定自动驾驶辅助功能(Level 1)
  • 部分自动驾驶辅助功能(Level 2)
  • 有条件自动驾驶(Level 3)
  • 高度自动驾驶和无人驾驶(Level 4 和 Level 5)

迈向自动驾驶的技术路径

在实现自动驾驶方面,互联网企业与传统汽车制造商选择了截然不同的发展路径。传统汽车制造商根据现有的产品(汽车)从技术可靠性和成本可行性出发,选择从自动驾驶的较低阶段逐步开发升级到高级阶段。而互联网企业则以自动驾驶最高阶段为目标,不考虑成本,直接以高配置零部件和自研的自动驾驶核心平台进行开发。

互联网企业和汽车制造商的大量经验已经证明,基于 “单车智能” 的方式实现自动驾驶存在着成本高昂,系统复杂和安全短板等问题。从 SAE 的标准内容看,划分了人和系统的责任和权限,但没有考虑到人、车与环境的交互协同,因此越来越多的从业者提出自动驾驶需要从 “单车智能” 逐步向 “车路协同” 发展和演进。

自动驾驶对 5G 网络能力的需求

自动驾驶需要感知和采集大量的数据。从传感器数量来看,L2 级自动驾驶通常需要 3 颗以上雷达,以及至少一颗摄像头;而五级自动驾驶,至少需要 10 颗雷达、8 颗摄像头以及 1 颗激光雷达,其次还需要配置超声波传感器及车内摄像头。英特尔推算,全自动驾驶时代,每辆汽车每天产生的数据量高达 4000GB。大量的数据传输到云端,需要网络提供高带宽,低时延的传输能力。

自动驾驶需要实时采集海量传感器数据,对传感器数据进行极速处理,根据采集到的传感器数据做出合理决策,并实时将决策发送至执行部件,计算力需求急剧增加。同时,非自动驾驶领域的技术演进也对计算力提出了要求。虚拟数字仪表板、高分辨率屏幕、语音识别及手势操作等部件和功能的引入,对计算力的需求也越来越高。据报道 “自动驾驶级别每升高一级,对计算力的需求至少增加十倍”。

低延时同样是自动驾驶必不可少的前提条件。只有能够做到毫秒级的响应,才能够及时分析、处理、决策和执行,从而保证驾驶安全。根据标准要求,辅助驾驶时延不超过 100ms,自动驾驶时延不超过 20ms。

车联网 C-V2X 通信标准化进展

3GPP C-V2X 相关进展

  • 2017 年 3 月完成 Release 14 基于 LTE 的 V2X 技术规范以来,持续进行 C-V2X 标准化工作。
  • 2018 年 6 月完成了 Release 15 LTE-eV2X 的技术规范。
  • 2019 年 3 月完成了 Release 16 NR-V2X 的研究课题。
  • 2020 年完成 Release 16 NR-V2X 标准化项目。
  • 后续,Release 17 的研究方向仍将包含直通链路(sidelink)的增强研究。

3GPP TR37.985 从无线接入网络的角度总结了 3GPP 基于 LTE 和 NR 的 V2X 标准化工作,具体包括应用需求、LTE-V2X、NR-V2X、多RAT(radio access technology,无线接入技术)-V2X、传输特性、行人用户设备以及路侧单元 7 个部分的内容,其中涉及标准化工作较多的 LTE-V2X 和 NR-V2X 的相关内容简介如下。

CCSA C-V2X 相关进展

中国通信标准化协会(CCSA)承担了国内主要的 C-V2X 标准化工作,在部分标准的制定过程中,积极贯彻车联网产业发展专项委员会号召跨行业协同制定车联网标准的指导思想,通过联合立项或者共同研讨的方式与国内其他标准组织和联盟,例如:

  • 中国汽车工程学会(CSAE)
  • 中国智能交通产业联盟(C-ITS)
  • 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

等进行了密切的合作。

相关的 C-V2X 通信行业标准也在垂直行业的标准中得到了广泛引用,例如:全国汽车标准化汽车委员会(简称汽标委)正在制定的国家标准《基于LTE-V2X直连通信的车载信息交互系统技术要求》等。截至 2020 年 3 月 17 日,CCSA 相关的 C-V2X 标准情况如下:

四跨互联互通活动在技术标准层面发现的问题

2019 年 10 月,在上海国际汽车城智能网联汽车测试开放道路上进行了四跨互联互通示范活动,所谓四跨是指:跨芯片模组、跨终端、跨整车、跨安全平台。

示范活动演示场景包括:

  • V2I(vehicle to infrastructure,车辆与基础设施)通信场景(限速预警、道路危险状况提示、闯红灯预警、绿波车速引导、弱势交通参与者提醒)
  • V2V(vehicle to vehicle,车辆与车辆)通信场景(前向碰撞预警、盲区预警、异常车辆提醒)和安全机制验证场景。
    • 不可信 RSU(road side unit,路边单元)
    • OBU(on board unit,车载单元)伪造 RSI(road side information,路侧单元消息)
    • BSM(basic safety message,基本安全消息)
      四跨互联互通示范活动演示了不同级别的制造商(模块/设备/主机厂/安全平台)之间的互操作性,实现 LTE-V2X 通信安全身份认证机制,展现了我国 C-V2X 标准协议栈的成熟度以及 C-V2X 行业的成熟度,在技术层面展示 LTE-V2X 通信安全解决方案,推动建立安全可靠的 LTE-V2X 规模化应用环境。

从组织活动的层面看,设备的测试、路侧设施的改造、防控交通安全风险、对参与示范单位的协调、对活动的宣传以及收集体验人员的反馈等方面都会影响活动效果。此外,组织方在整个示范活动筹备和演示过程中也总结了经验并发现了一些问题,例如调试期间个别设备的通信性能不稳定、对标准的理解有偏差、CA (certificate authority,证书颁发机构)证书版本不一致或者证书过期、定位不准确、车辆发送消息的可靠性有待进一步提高等。这就需要在标准制定过程中,对技术要求和测试规程描述得更为明确,力求消除开发人员对标准理解上的歧义。为了进一步规范并快速指导车联网产业的发展,从技术标准制定角度,至少可以从车联网证书管理机制、通信终端功能性能定义、业务标识等方面加快推进标准化进程。

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