【導(dǎo)讀】筆者前幾日一篇有關(guān)智能網(wǎng)聯(lián)汽車的文章：《從近日北京市長陳吉寧親自乘坐百度Apollo汽車談起》，收到較多反饋和討論，很多朋友對(duì)智能網(wǎng)聯(lián)汽車、車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動(dòng)駕駛等表現(xiàn)出了特別的關(guān)注。

在汽車新四化（電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化、共享化）的大背景下，車聯(lián)網(wǎng)成為了不可逆轉(zhuǎn)之趨勢。基于此，本文就針對(duì)車聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)--V2X，做進(jìn)一步闡述。

車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展背景國家政策

2020年3月，中共中央政治局常務(wù)委員會(huì)召開會(huì)議提出，加快5G網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)度，新基建的號(hào)角正式吹響

2020年5月，《2020年國務(wù)院政府工作報(bào)告》提出，重點(diǎn)支持“兩新一重”（新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，新型城鎮(zhèn)化建設(shè)，交通、水利等重大工程建設(shè)）建設(shè)

行業(yè)需求

汽車正經(jīng)歷新四化的改造大潮，交通從傳統(tǒng)交通向智能交通轉(zhuǎn)變

2020年2月，由發(fā)改委、工信部等11部委聯(lián)合發(fā)布《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》

2020年10月，國務(wù)院印發(fā)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》加快推動(dòng)智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展

V2X概述及發(fā)展路徑V2X（vehicle to everything）：作為智能網(wǎng)聯(lián)汽車中的信息交互關(guān)鍵技術(shù)，主要用于實(shí)現(xiàn)車間信息共享與協(xié)同控制的通信保障。

在未來的自動(dòng)駕駛應(yīng)用中，V2X通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知的重要技術(shù)之一，與傳統(tǒng)車載激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、攝像頭、超聲波等車載感知設(shè)備優(yōu)勢互補(bǔ)，為自動(dòng)駕駛汽車提供雷達(dá)無法實(shí)現(xiàn)的超視距和復(fù)雜環(huán)境感知能力。

歷史可追溯到2013年：

2013年，時(shí)任大唐電信集團(tuán)副總裁的陳山枝博士在世界電信日大會(huì)上首次公開提出了LTE-V2X的概念，并帶領(lǐng)大唐團(tuán)隊(duì)積極推動(dòng)C-V2X技術(shù)的國際化標(biāo)準(zhǔn)和演進(jìn)

2014年和2015年推動(dòng)3GPP立項(xiàng)

2016年完成國際化3GPP標(biāo)準(zhǔn)

2017年完成國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)工作，此后一直在推動(dòng)產(chǎn)業(yè)相關(guān)發(fā)展

在2020年，3GPP完成了基于NR-V2X標(biāo)準(zhǔn)的制定

中美V2X標(biāo)準(zhǔn)走向統(tǒng)一目前，世界上用于V2X通信的主流技術(shù)包括：DSRC和C-V2X。

DSRC（dedicated short range communication）標(biāo)準(zhǔn)由IEEE（美國電氣電子工程師學(xué)會(huì)）基于WIFI制定，標(biāo)準(zhǔn)化流程開始于2004年。通過OBU與RSU提供車間與車路間信息的雙向傳輸，RSU再透過光纖或行動(dòng)網(wǎng)絡(luò)將交通信息傳送至后端智能運(yùn)輸系統(tǒng)平臺(tái)（ITS）。

DSRC系統(tǒng)包含

車載單元（On Board Unit，OBU）

路側(cè)單元（Road Site Unit，RSU）

C-V2X（cellular vehicle to everything）：基于蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)，分為LTE-V2X和5G NR-V2X。

OBU

RSU

UU接口：OBU/RSU與基站之間的接口，實(shí)現(xiàn)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)通信

PC5接口：C-V2X的底層直連蜂窩通信協(xié)議

2020年11月，美國聯(lián)邦通信委員會(huì)正式投票決定將原分配給DSRC（IEEE 802.11p）的5.9GHz頻段70MHz帶寬劃撥給Wi-Fi和C-V2X使用，標(biāo)志著美國正式宣布放棄DSRC（IEEE 802.11p）并轉(zhuǎn)向C-V2X，也標(biāo)志著由我國主推的C-V2X逐漸成為在全球范圍內(nèi)被認(rèn)可的事實(shí)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

中國和美國作為兩個(gè)世界上最大的超級(jí)經(jīng)濟(jì)體，無論是經(jīng)濟(jì)總量和活躍度，世界上沒有其他經(jīng)濟(jì)體可比擬的。汽車工業(yè)作為一個(gè)國家的支柱產(chǎn)業(yè)，體量巨大，影響深遠(yuǎn)，涉及產(chǎn)業(yè)廣泛。在汽車工業(yè)新四化的大背景下，中美兩個(gè)超級(jí)大國，在V2X技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上走向統(tǒng)一，加速V2X產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，對(duì)整個(gè)車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)重大利好。

隨著C-V2X車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)賦能交通和汽車行業(yè)的不斷深入，我國將走出有自身特色的發(fā)展模式，以基于C-V2X的車路協(xié)同發(fā)展模式，支持未來自動(dòng)駕駛和智能交通發(fā)展。

C-V2X技術(shù)原理蜂窩通信（LTE）與DSRC（IEEE 802.11p），均無法滿足車聯(lián)網(wǎng)（V2X）通信的高可靠與低時(shí)延等需求。

“中國智慧”成功地解決了這一世界性難題！

陳山枝博士及大唐研究團(tuán)隊(duì)在2013年5月17日（國際電信日）最早提出LTE-V2X概念與關(guān)鍵技術(shù)，確立了C-V2X的基本系統(tǒng)架構(gòu)、技術(shù)原理和技術(shù)路線，其實(shí)現(xiàn)了蜂窩通信和短距直通通信融合創(chuàng)新，在蜂窩通信基礎(chǔ)上，引入終端直通通信特性，支持車-車、車-路的直接通信，很好適應(yīng)車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用低時(shí)延、高可靠傳輸要求。

隨后，大唐、華為等中國企業(yè)在2015年開始牽頭在全球主流通信標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP中積極推動(dòng)LTE-V2X標(biāo)準(zhǔn)化工作。

蜂窩通信與直通通信融合的C-V2X包含了兩種通信模式：

蜂窩方式（LTE-V-cell）：

終端和基站之間通過Uu接口通信，由基站作為集中式的控制中心和數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)中心，完成集中式無線資源調(diào)度、擁塞控制和干擾協(xié)調(diào)

直通通信模式（LTE-V-direct）：

車、人、路之間通過PC5接口實(shí)現(xiàn)短距離直連通信，解決車聯(lián)網(wǎng)中終端間低時(shí)延、高可靠傳輸?shù)膯栴}

這兩種通信模式共同支持車聯(lián)網(wǎng)多樣化的應(yīng)用需求，直通方式可支持在沒有蜂窩基站覆蓋的場景下工作。

通過增加V2X應(yīng)用層與接入層間的適配層，實(shí)現(xiàn)通信模式智能選擇，支持業(yè)務(wù)分流控制、無線傳輸控制、業(yè)務(wù)質(zhì)量管理、連接控制管理等功能。

蜂窩通信（Uu）和直通通信（PC5）兩種模式優(yōu)勢互補(bǔ)，通過合理分配系統(tǒng)負(fù)荷，自適應(yīng)快速實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)高可靠和連續(xù)通信——Uu接口基于4G/5G頻段支持時(shí)延不敏感業(yè)務(wù)（如地圖下載、信息娛樂等），PC5接口基于ITS專用頻段支持低時(shí)延、高可靠業(yè)務(wù)（如V2V、V2I、V2P等道路安全業(yè)務(wù)）。

V2X主要包含：

車-車通信V2V---vehicle-to-vehicle

車-路通信V2I---vehicle-to-infrastructure

車-網(wǎng)通信V2N---vehicle-to-network

車-人通信V2P---vehicle-to-pedestrian

V2V車--車通信：

V2V的工作原理如下圖：

V2I車--路側(cè)設(shè)備通信：

V2I的工作原理如下圖：

基于V2X技術(shù)的軟件通用流程：

應(yīng)用軟件“?！币晥D：

下面，我們就V2X技術(shù)的軟件通用流程，作詳細(xì)解釋。

數(shù)據(jù)采集流程：

數(shù)據(jù)處理：

如何處理十字路口的碰撞預(yù)警？

計(jì)算本車到遠(yuǎn)車的方向角

通過比較本車朝向與方向角判斷遠(yuǎn)車在本車前方

兩車朝向必然成一定角度

兩車朝向的延長線的交點(diǎn)為疑似碰撞點(diǎn)

兩車到達(dá)碰撞點(diǎn)的時(shí)間差滿足設(shè)定值

基于C-V2X的車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈C-V2X產(chǎn)業(yè)鏈上下游分為：

通信芯片商

華為、大唐等可提供支持LTE-V2X的通信芯片

通信模組商

華為、大唐、高通、移遠(yuǎn)、芯訊通等可提供基于LTE-V2X的芯片模組

硬件終端商

華為、大唐、金溢、星云互聯(lián)、東軟、萬集等廠商可提供基于LTE-V2X的OBU、RSU硬件設(shè)備，以及相應(yīng)的軟件協(xié)議棧

測試驗(yàn)證廠商

中國信通院、中汽中心、上機(jī)檢、中國汽研、上海國際汽車城等科研和檢測機(jī)構(gòu)開展C-V2X通信、應(yīng)用相關(guān)測試驗(yàn)證工作

奇虎科技、華大電子等安全企業(yè)開展C-V2X安全研究與應(yīng)用驗(yàn)證

運(yùn)營服務(wù)商

國內(nèi)三大電信運(yùn)營商均大力推進(jìn)C-V2X業(yè)務(wù)驗(yàn)證示范

百度、阿里、騰訊等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)進(jìn)軍車聯(lián)網(wǎng)，加速C-V2X應(yīng)用落地

高精度定位和地圖

北斗、高德、百度、四維圖新等企業(yè)致力于高精度定位的研究，為V2X行業(yè)提供高精度定位和地圖服務(wù)

車路協(xié)同與自動(dòng)駕駛風(fēng)雨同舟談到車路協(xié)同對(duì)于自動(dòng)駕駛的意義，我們首先看看當(dāng)前自動(dòng)駕駛的瓶頸：

信息感知能力差，成本高

自動(dòng)駕駛采用的傳感器都是類視覺傳感器，在感知距離、感受視野、分辨率等因素上互相制約

多傳感器融合加大軟件算法復(fù)雜度

在高速自動(dòng)駕駛中，傳感器能力有限

“鬼探頭”挑戰(zhàn)懸而未決

高車流量交通環(huán)境應(yīng)變能力差

車輛密度的提升，環(huán)境越來越復(fù)雜，自動(dòng)駕駛車輛容易陷入寸步難行的窘境（比如當(dāng)下的擁堵自動(dòng)跟隨功能）

針對(duì)以上自動(dòng)駕駛的當(dāng)前問題，車路協(xié)同能做些什么？

車車協(xié)同（V2V）增強(qiáng)信息感知能力

RSU“站得高、看得全”，合理布設(shè)傳感器位置，消除盲區(qū)

RSU位置固定，有足夠的先驗(yàn)信息可以用來輔助感知，提升感知準(zhǔn)確性

RSU通過先進(jìn)的通信技術(shù)組合成泛在感知網(wǎng)，提升車輛感知范圍

車路線協(xié)商機(jī)制

數(shù)字化，有非常高的抗干擾性，可以無損傳遞到車內(nèi)

提供兩車協(xié)同、多車協(xié)同和車隊(duì)協(xié)同

基礎(chǔ)設(shè)施改造，分?jǐn)偟矫颗_(tái)車的成本低

當(dāng)下車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇單車智能“瓶頸”凸顯

長尾問題日益顯著

投入了10%的資源、精力和時(shí)間，已解決了90%的問題；但剩下的10%的長尾安全問題，卻可能需要投入90%的資源、精力和時(shí)間才能解決掉

單車智能造成信息孤島，車路協(xié)同有限

缺乏超視距感知能力，易受天氣和光線的影響

缺乏上帝視角關(guān)于路況全局的信息，“鬼探頭”問題棘手

軟件算法低時(shí)延和高可靠有待提高

C-V2X+ADAS融合勢在必行

車車協(xié)同（V2V）增強(qiáng)信息感知能力，構(gòu)建泛在感知網(wǎng)絡(luò)

路側(cè)前期投入比較大，商業(yè)模式尚不清晰

各級(jí)政府以及高速業(yè)主單位，敢于嘗試創(chuàng)新，有勇氣，有魄力

需要國家頂層設(shè)計(jì)規(guī)劃，各部委協(xié)同互動(dòng)

消除信息共享鴻溝，管理部門、企業(yè)等收集的信息如何通過公共平臺(tái)共享

安全風(fēng)險(xiǎn)與威脅不容忽視

保證功能安全，避免隨機(jī)性故障和環(huán)境影響造成的安全風(fēng)險(xiǎn)

保證網(wǎng)絡(luò)安全，避免被人為利用造成的安全風(fēng)險(xiǎn)

車載網(wǎng)絡(luò)安全無法量化設(shè)計(jì)與驗(yàn)證度量

保險(xiǎn)行業(yè)不敢為智能網(wǎng)聯(lián)汽車提供保險(xiǎn)服務(wù)

全天候、全場景乘用車無人駕駛道路坎坷

NR-V2X關(guān)鍵技術(shù)仍需驗(yàn)證

芯片模組等尚不具備商用能力

算力匱乏

帶寬需求有待研究

頻譜規(guī)劃有待確定

法律法規(guī)尚未明確

車聯(lián)網(wǎng)低時(shí)延高可靠的演進(jìn)

由輔助駕駛--------》自動(dòng)駕駛

C-V2X產(chǎn)業(yè)界的典型案例：

可以用于城市、高速、封閉園區(qū)等場景

華為C-V2X解決方案：

紅綠燈信號(hào)機(jī)的對(duì)接

高精定位

高精地圖動(dòng)態(tài)圖層

豐富的路側(cè)感知能力

在云端，華為的解決方案已經(jīng)跟六家V2X平臺(tái)進(jìn)行過對(duì)接

在路側(cè)，信號(hào)機(jī)跟十幾家知名廠商進(jìn)行過對(duì)接，雷達(dá)跟四家廠商進(jìn)行過對(duì)接，T-Box跟十家以上的廠商進(jìn)行過對(duì)接

中國信科基于C-V2X的研究起步較早

大唐高鴻是中國信科集團(tuán)旗下發(fā)展車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的骨干載體，從2012年即開展我國核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)的C-V2X（LTE-V2X和NR-V2X）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究、產(chǎn)品開發(fā)和市場推廣工作

其產(chǎn)品涵蓋基于集團(tuán)自研芯片的車規(guī)級(jí)模組、車載終端（OBU）、路側(cè)設(shè)備（RSU）、路側(cè)多傳感器融合感知站等硬件產(chǎn)品，以及基于自研模組的LTE-V SDK開發(fā)包，ITS協(xié)議棧、LTE-V-APP、CA安全驗(yàn)證平臺(tái)、云控平臺(tái)等軟件產(chǎn)品和方案

基于智慧高速、城市道路、智慧園區(qū)、智慧出行、智慧礦山、智慧隧道等解決方案已在不同應(yīng)用場景下完成部署，具有豐富成熟的落地項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)

對(duì)車聯(lián)網(wǎng)未來展望和建議積極推進(jìn)LTE-V2X技術(shù)將向5G V2X演進(jìn)，解決5G新空口（5G new radio，5G NR）的兼容性問題

大力推動(dòng)C-V2X+ADAS深度融合，從單車智能走向網(wǎng)聯(lián)智能

大力發(fā)展半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，軟件定義汽車，不能讓芯片依然“卡脖子”

大力發(fā)展高精度定位和地圖服務(wù)

政策要有所突破，通過政策和法規(guī)進(jìn)行受控共享開放，推進(jìn)商業(yè)模式的創(chuàng)新，推進(jìn)路網(wǎng)運(yùn)營商的形成

促進(jìn)出行服務(wù)行業(yè)提供變革、保險(xiǎn)行業(yè)商業(yè)創(chuàng)新

大膽創(chuàng)新，小心求證、我們有理由相信，基于車路協(xié)同的自動(dòng)駕駛有望成為我國繼高鐵之后，實(shí)現(xiàn)由交通大國走向交通強(qiáng)國的又一張新名片

編輯：jq