李大成

智慧高速與智能網(wǎng)聯(lián)汽車是當(dāng)前推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的國家戰(zhàn)略

交通在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的戰(zhàn)略地位極為重要，一個(gè)便捷、高效、暢通、綠色、平安的交通系統(tǒng)是國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。交通運(yùn)輸?shù)目焖侔l(fā)展，為經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定增長、區(qū)域城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展、國土空間開發(fā)、生產(chǎn)力布局完善、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化等提供了戰(zhàn)略支撐。世界各國都將發(fā)展安全、高效、綠色、智能的現(xiàn)代化交通體系作為未來交通發(fā)展的主導(dǎo)方向。建設(shè)交通強(qiáng)國也是黨的十九大作出的重大戰(zhàn)略決策，是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系的先行領(lǐng)域。其中高速公路作為交通運(yùn)輸?shù)拇髣?dòng)脈，是交通強(qiáng)國戰(zhàn)略的建設(shè)重點(diǎn)之一。

當(dāng)前 ， 更加需要擴(kuò)大內(nèi)需拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)融合了通信、汽車、交通三大產(chǎn)業(yè)，是多重拉動(dòng)手段的匯聚點(diǎn)。車聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為全球核心戰(zhàn)略，我國也將智能網(wǎng)聯(lián)汽車提升到國家戰(zhàn)略的高度。推動(dòng)交通強(qiáng)國建設(shè)和智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展也成為近期我國新基建的建設(shè)重點(diǎn)，相關(guān)政策密集出臺(tái)，各地建設(shè)項(xiàng)目紛紛上馬。兩者的融合發(fā)展也順應(yīng)潮流成為當(dāng)前交通運(yùn)輸領(lǐng)域和智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域探索的熱點(diǎn)。

國家各部委相繼出臺(tái)的《關(guān)于加快推進(jìn)新一代國家交通控制網(wǎng)和智慧公路試點(diǎn)的通知》、《車聯(lián)網(wǎng)（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》、《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》、《關(guān)于促進(jìn)道路交通自動(dòng)駕駛技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的實(shí)施意見》、《關(guān)于推動(dòng)交通運(yùn)輸領(lǐng)域新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見》等政策，都提及了推進(jìn)車路協(xié)同在智慧公路上的試點(diǎn)。

高速公路是智能網(wǎng)聯(lián)汽車落地的重要場景

2020 年 11 月 11 日，中國智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟發(fā)布的《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)路線圖 2.0》（以下簡稱《技術(shù)路線圖 2.0》），預(yù)測 C-V2X 終端的新車裝配率 2025 年達(dá) 50%，2030 年基本普及，并圍繞乘用車、貨運(yùn)車輛、客運(yùn)車輛，制定分階段發(fā)展目標(biāo)與里程碑?！都夹g(shù)路線圖 2.0》指出 2025 年之前實(shí)現(xiàn)：

·乘用車的智能網(wǎng)聯(lián)應(yīng)用重點(diǎn)是高速公路有條件自動(dòng)駕駛及代客泊車自動(dòng)駕駛場景。

·貨運(yùn)車輛的智能網(wǎng)聯(lián)應(yīng)用重點(diǎn)是高速公路有條件自動(dòng)駕駛、高速公路列隊(duì)行駛和限定場景自動(dòng)駕駛（如物流配送等）。

·客運(yùn)車輛的智能網(wǎng)聯(lián)應(yīng)用重點(diǎn)是限定場景有條件自動(dòng)駕駛（如 BRT 等）和限定場景自動(dòng)駕駛（如封閉園區(qū)接駁等）。

由此可見，高速公路是智能網(wǎng)聯(lián)汽車落地的重要場景。

各地建設(shè)的智慧高速項(xiàng)目中也開始包含與車路協(xié)同相關(guān)的建設(shè)內(nèi)容，比較有代表性的包括：

·延崇高速

在其中長約 17 公里的路段開展自動(dòng)駕駛和車路協(xié)同示范應(yīng)用，每 500 米部署一套路側(cè)設(shè)備，并建設(shè)智慧公路路網(wǎng)綜合管理與服務(wù)平臺(tái)。2019 年 12 月，在示范路段成功演示了雙向四車道全封閉環(huán)境下、基于 C-V2X 車路協(xié)同技術(shù)的L4 級(jí)自動(dòng)駕駛和隊(duì)列跟馳測試。

·杭紹甬高速

設(shè)置自動(dòng)駕駛專用車道，并部署高速率、低延時(shí)、高可靠的全覆蓋無線通信網(wǎng)絡(luò);在道路兩側(cè)每 200 米加裝車路協(xié)同設(shè)備;提供高精度定位和高精度地圖服務(wù) ， 建設(shè)智慧高速云控平臺(tái)等。

RSU 不只是一個(gè)單純的路邊通信設(shè)備，還支持路側(cè)交通基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)（傳統(tǒng)智能交通設(shè)施、新型智能路側(cè)感知設(shè)備、路側(cè)邊緣計(jì)算單元等）和道路交通參與者數(shù)據(jù)的收集，包括通過有線或無線收集路側(cè)交通設(shè)備數(shù)據(jù)、通過 PC5 接收車輛數(shù)據(jù)和弱勢交通參與者數(shù)據(jù)、通過 Uu 或光纖接收應(yīng)用平臺(tái)下發(fā)數(shù)據(jù)等。RSU 與各類傳統(tǒng)智能交通設(shè)施（交通信號(hào)燈、攝像頭、微波檢測器、可變信息板等）進(jìn)行對接，將傳統(tǒng)智能交通設(shè)施進(jìn)行網(wǎng)聯(lián)化，并能夠基于邊緣計(jì)算架構(gòu)，接入地基差分、氣象服務(wù)等新型交通信息源，從而提供覆蓋行車安全、效率、信息服務(wù)等全方位的路側(cè)智能網(wǎng)聯(lián)服務(wù)。

·石渝高速

共建設(shè)了 350多臺(tái) C-V2X RSU設(shè)備，400 多套路側(cè)感知、計(jì)算、顯示設(shè)備，實(shí)現(xiàn)包含隧道等區(qū)域在內(nèi)的 C-V2X 網(wǎng)聯(lián)全覆蓋、定位全覆蓋、重點(diǎn)區(qū)域感知全覆蓋。

同時(shí)提供高性價(jià)比地圖引擎;車用路網(wǎng)地圖自動(dòng)轉(zhuǎn)換、分片、分發(fā)工具;提供一站式設(shè)備運(yùn)維管控;提供設(shè)備的遠(yuǎn)程升級(jí)、配置及告警。

·長沙繞城高速

測試段每 150 米部署一套邊緣感知設(shè)備;每 450 米部署一套邊緣計(jì)算單元，滿足車路協(xié)同自動(dòng)駕駛車輛測試、網(wǎng)聯(lián)輔助駕駛、高級(jí)別高速公路監(jiān)管需求。支持 C-V2X，實(shí)現(xiàn) 98 個(gè)智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用相關(guān)場景，滿足智慧交通管理、智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試及網(wǎng)聯(lián)輔助駕駛等功能。

智慧高速公路車路協(xié)同系統(tǒng)框架

智慧高速是具備數(shù)字化、網(wǎng)聯(lián)化、智能化等特征的高速公路。它通過多維狀態(tài)感知、多源信息融合等手段，對高速公路行駛的車輛進(jìn)行精準(zhǔn)管控并為其提供運(yùn)營服務(wù)，實(shí)現(xiàn)安全、高效、綠色的交通運(yùn)行。

智慧高速在為滿足車輛、交通出行提供管控和服務(wù)的同時(shí)，還面向交通管理者、政府管理部門提供智慧化的養(yǎng)護(hù)、運(yùn)維、決策能力。

車路協(xié)同是采用先進(jìn)的無線通信和新一代互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，全方位實(shí)施車車、車路動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)信息交互，并在全時(shí)空動(dòng)態(tài)交通信息采集與融合的基礎(chǔ)上開展車輛主動(dòng)安全控制和道路協(xié)同管理，充分實(shí)現(xiàn)人車路的有效協(xié)同，保證交通安全，提高通行效率，從而形成的安全、高效和環(huán)保的道路交通系統(tǒng)。

如圖 1 所示，車路協(xié)同系統(tǒng)分為車輛終端、路側(cè)設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用平臺(tái) 4個(gè)層級(jí)：

車載終端 OBU

集 成 C-V2X、2G/3G/4G、GNSS、 以太網(wǎng)、CAN、WIFI 等通信方式，支持車 - 路、車 - 車信息實(shí)時(shí)交互，支持車輛信息 OBD監(jiān)控與診斷、主要功能如下 ：

·通過 CAN 總線獲取自車輛行駛數(shù)據(jù)，包括當(dāng)前車速、行駛方向等;

·通過 V2X 通信方式向路側(cè)設(shè)備或附近其他車輛發(fā)送自車當(dāng)前行駛狀態(tài)數(shù)據(jù);

·通過 V2X 通信方式從路側(cè)設(shè)備或附近其他車輛獲取周邊各交通元素的信息，包括行駛方向、速度、距離等;

·接收路側(cè)設(shè)備發(fā)送的交通信號(hào)、交通管理的信息，達(dá)到危險(xiǎn)預(yù)警、安全高效駕駛的目的。

路側(cè)設(shè)備

路側(cè)設(shè)備主要包括：路側(cè)邊緣計(jì)算設(shè)備 MEC、路側(cè)通信設(shè)備 RSU、路側(cè)感知設(shè)備、定位設(shè)備和電子標(biāo)志標(biāo)線。

路側(cè)通信設(shè)備 RSU 集成 LTE-V2X 通信技術(shù)，提供路與車、路與人、路與云平臺(tái)之間全方位、低延時(shí)的連接能力。將來自 MEC 或者應(yīng)用平臺(tái)的路況信息、預(yù)警信息、誘導(dǎo)信息共享給智能網(wǎng)聯(lián)汽車，提升車輛的感知范圍，提供超視距的路況感知能力，從而提升車輛行駛的安全性，促進(jìn)自動(dòng)駕駛發(fā)展，提高交通效率。

由于 RSU 收集的數(shù)據(jù)類型復(fù)雜多樣，為保證數(shù)據(jù)的正確接收和解析，RSU 支持?jǐn)?shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)格式滿足國標(biāo) T/CSAE 53-2017《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)》的要求。此外，RSU 還具備定位、時(shí)鐘同步、設(shè)備認(rèn)證等功能。通過 RSU 技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有智能交通設(shè)施的網(wǎng)聯(lián)化，也利用現(xiàn)有的交通檢測設(shè)施，拓展了車路協(xié)同系統(tǒng)本身的感知能力。

路側(cè)邊緣計(jì)算設(shè)備 MEC 接收來自路側(cè)感知設(shè)備的信息，對交通態(tài)勢、交通事件、交通參與者等信息進(jìn)行檢測、識(shí)別、跟蹤 ， 并結(jié)合來自車載終端、區(qū)域MEC 和應(yīng)用平臺(tái)等的多源信息進(jìn)行一體化融合，進(jìn)一步形成路況信息、預(yù)警信息 ，再通過 RSU 將這些信息共享給智能網(wǎng)聯(lián)汽車進(jìn)行融合決策，提升車輛的感知范圍，提供超視距路況感知能力和區(qū)域交通態(tài)勢感知能力，有效彌補(bǔ)單車智能的感知盲點(diǎn)，提升車輛行駛的安全性和道路通行效率，助力自動(dòng)駕駛規(guī)模化商用。

將 C-V2X 業(yè)務(wù)部署在路側(cè)邊緣計(jì)算單元上，使部分計(jì)算功能下沉到移動(dòng)接入網(wǎng)邊緣側(cè)，對路段感知信息進(jìn)行融合，可以減少信息處理、傳輸時(shí)延，降低核心網(wǎng)的計(jì)算負(fù)荷及海量數(shù)據(jù)回傳造成的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，讓汽車自動(dòng)駕駛系統(tǒng)反應(yīng)速度更快、操縱精度更準(zhǔn)確，提高自動(dòng)駕駛的安全性。可根據(jù)需要靈活配置網(wǎng)絡(luò)中 MEC 設(shè)備的層級(jí)數(shù)目，部署多級(jí) MEC設(shè)備，以提高系統(tǒng)的靈活性，有助于提供具備本地特色的高質(zhì)量服務(wù)。

路側(cè)感知設(shè)備包括：攝像機(jī)、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)等監(jiān)測道路交通環(huán)境中的交通參與者的狀態(tài)和道路狀況的交通狀態(tài)感知設(shè)備，光纖傳感器、RFID 標(biāo)簽等監(jiān)控檢測橋梁、隧道、邊坡等道路安全狀態(tài)感知設(shè)備，以及監(jiān)測機(jī)電設(shè)施分布和運(yùn)行狀態(tài)的基礎(chǔ)設(shè)施感知設(shè)備，還有檢測能見度、溫度、濕度、風(fēng)、路面濕滑狀態(tài)等氣象環(huán)境信息的氣象環(huán)境監(jiān)控設(shè)施等。

定位設(shè)備由若干基準(zhǔn)站構(gòu)成，能夠采集常見 GNSS 導(dǎo)航信號(hào)的載噪比、碼偽距、載波相位、多普勒頻移、導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)，為智能網(wǎng)聯(lián)車輛提供其所需的定位信息。

電子標(biāo)志線包括數(shù)字化路側(cè)標(biāo)志牌、情報(bào)板，以及可穿越冰雪、雨水、塵土的車道標(biāo)志設(shè)備等。

通信網(wǎng)絡(luò)包括光纖、以太網(wǎng)等有線網(wǎng)絡(luò)， 以 及 LTE、4G、5G、LTE-V2X、NR V2X、物聯(lián)網(wǎng)等無線通信網(wǎng)絡(luò)。

應(yīng)用平臺(tái)匯聚道路的交通狀態(tài)信息、設(shè)備狀態(tài)信息，并提供道路交通運(yùn)營管理和應(yīng)用服務(wù)。

根據(jù)路網(wǎng)規(guī)模和管理需求，應(yīng)用平臺(tái)可采用中心云和區(qū)域云兩級(jí)設(shè)置，或者只設(shè)置一個(gè)中心云平臺(tái)。區(qū)域云主要進(jìn)行本地車路協(xié)同調(diào)度和時(shí)延敏感的業(yè)務(wù)處理。

應(yīng)用平臺(tái)具備提供管理區(qū)域的道路的交通狀態(tài)信息和管控信息、道路設(shè)施信息、車路協(xié)同信息以及車輛 TSP 服務(wù)信息，支持交通狀態(tài)分析、V2X 服務(wù)、交通管控服務(wù)?？筛鶕?jù)交通狀態(tài)信息，生成交通事故、交通擁堵、自然災(zāi)害等預(yù)警信息，為運(yùn)營方和交通管理部門發(fā)布限速、預(yù)警、事故提醒等信息提供決策依據(jù)，并支持通過無線電廣播、有線和無線網(wǎng)絡(luò)、交通信息發(fā)布設(shè)施、手機(jī)應(yīng)用（APP）、車載智能終端等形式進(jìn)行交通狀態(tài)信息發(fā)布。

應(yīng)用平臺(tái)還可基于統(tǒng)一的第三方服務(wù)應(yīng)用接口為 ITS 系統(tǒng)、交通管理系統(tǒng)、車企平臺(tái)、地圖導(dǎo)航應(yīng)用、出行服務(wù)應(yīng)用等提供數(shù)據(jù)服務(wù)和應(yīng)用服務(wù)。

根據(jù)高速公路的現(xiàn)實(shí)需求，典型應(yīng)用場景如表 1 所示。

根據(jù)智慧高速車路協(xié)同系統(tǒng)能提供的功能和性能水平，進(jìn)行智能化程度分級(jí)，便于道路運(yùn)營、設(shè)計(jì)方進(jìn)行梯度部署 / 升級(jí)，分級(jí)說明見表 2，其中每一級(jí)都是在前一級(jí)基礎(chǔ)上的增強(qiáng)配置和應(yīng)用服務(wù)升級(jí)。

智慧高速和智能網(wǎng)聯(lián)汽車是當(dāng)前推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的國家戰(zhàn)略，與此同時(shí)高速公路也是智能網(wǎng)聯(lián)汽車落地的重要場景。

兩者的融合發(fā)展成為當(dāng)前交通運(yùn)輸領(lǐng)域和智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域探索的熱點(diǎn)，近期不少智慧高速項(xiàng)目都加入了與車路協(xié)同相關(guān)的建設(shè)內(nèi)容。但是智慧高速車路協(xié)同能力打造并非一蹴而就，需要循序漸進(jìn)發(fā)展，目前智慧高速車路協(xié)同項(xiàng)目的建設(shè)大多數(shù)還處于 2 級(jí)（數(shù)字化道路）的水平，實(shí)現(xiàn) 3 級(jí)（多源融合感知道路）還取決于 NR-V2X 的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，要實(shí)現(xiàn)4 級(jí)（協(xié)同控制道路）則取決于智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動(dòng)駕駛能力的提升。

另外，智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)業(yè)商業(yè)模式尚未成形，在一定程度上制約了車路協(xié)同應(yīng)用在智慧高速上的普及。不過，按照《智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)路線圖 2.0》的預(yù)測，C-V2X 終端的新車裝配率 2025 年將達(dá)到50%，2030 年能基本普及，智能網(wǎng)聯(lián)車輛數(shù)量將大幅提升，這將有利于推動(dòng)智能網(wǎng)聯(lián)產(chǎn)業(yè)形成閉環(huán)。