隨著汽車工業(yè)進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代,汽車業(yè)界的新老勢(shì)力都著眼與ADAS研究,其中以特斯拉為代表的新興勢(shì)力走在了前頭。但是最近發(fā)生的特斯拉自動(dòng)駕駛事故似乎說明,以毫米波雷達(dá)加攝像頭這種自主式環(huán)境感知系統(tǒng)純?cè)谙忍斓娜毕?,無(wú)法做到全天候全路況的準(zhǔn)確感知,而協(xié)同式環(huán)境感知系統(tǒng)可以與之形成良好的互補(bǔ)。而協(xié)同式環(huán)境感知系統(tǒng)的基礎(chǔ)就是車聯(lián)網(wǎng)V2X技術(shù)。
V2X是什么
V2X(Vehicle-To-Everything),顧名思義,就是車與外界進(jìn)行百分百的互聯(lián),這是未來(lái)智能汽車、自動(dòng)駕駛、智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)。
V2X包括四部分:
V2N(Vehicle-To-Network,車-互聯(lián)網(wǎng))是目前應(yīng)用最廣泛的車聯(lián)網(wǎng)形式,其主要功能是使車輛通過移動(dòng)網(wǎng)絡(luò),連接到云服務(wù)器,使用云服務(wù)器提供的導(dǎo)航、娛樂、防盜等應(yīng)用功能。
V2V(Vehicle-To-Vehicle,車-車)可以用做車輛間信息交互和提醒,最典型的應(yīng)用是用于車輛間防碰撞安全系統(tǒng)。
V2I(Vehicle-To-Infrastructure,車-基礎(chǔ)設(shè)施),車輛可以與道路甚至其他基礎(chǔ)設(shè)施,例如交通燈、路障等通信,獲取交通燈信號(hào)時(shí)序等道路管理信息。
V2P(Vehicle-To-Pedestrian,車-行人)則是用做給道路上行人或非機(jī)動(dòng)車安全警告。
V2X可以用來(lái)做什么
首先我們最容易想到的就是各種防碰撞、防翻車的提醒。
除了防碰撞,還可以用作車輛間的協(xié)作,使車輛在道路運(yùn)行更加有序和高效。包括:巡航控制、行駛隊(duì)形控制、自適應(yīng)通信順序協(xié)調(diào)和智能車隊(duì)控制等等。
還有道路上易受傷人群和特殊緊急車輛讓行的警示。
當(dāng)然還可以提升出行的效率。
V2X和ADAS
運(yùn)用V2X技術(shù),可以提升ADAS的安全性和效率,以下是一個(gè)典型的V2X應(yīng)用在ADAS上的示意圖。
車輛本身的毫米波雷達(dá)、攝像頭,采集車輛周邊環(huán)境,另外通過V2X獲取更加廣闊的環(huán)境參數(shù),例如:十字路口、斜坡信息,道路狀況等,形成360度無(wú)死角的計(jì)算機(jī)認(rèn)知,提升車輛主動(dòng)安全性。
得益于V2V提供的防碰撞警示提醒,車輛之間的安全距離可以進(jìn)一步縮短;通過V2I獲取的交通管制信號(hào),可以控制通行的速度和選擇加減速時(shí)機(jī);V2P保證路邊行人的安全性。三者作用下,使得道路的通行效率可以大大提高。
V2X提供了收集數(shù)據(jù)的能力,ADAS開發(fā)機(jī)構(gòu)可以通過這些數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬和調(diào)優(yōu),不斷提升自動(dòng)駕駛預(yù)測(cè)體驗(yàn)。
C-V2X標(biāo)準(zhǔn)
V2X產(chǎn)業(yè)分為DSRC和C-V2X兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)業(yè)陣營(yíng)。
一是DSRC專用短程無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn),以IEEE802.11p為基礎(chǔ),V2V為其主要的應(yīng)用方式,經(jīng)過十多年的發(fā)展歷史,形成以NXP/ST/瑞薩/車企等傳統(tǒng)汽車電子產(chǎn)業(yè)鏈。
二是C-V2X,是基于LTE-R14技術(shù)為基礎(chǔ),通過LTE-V-D和LTE-V-Cell兩大技術(shù)支持包括V2I、V2V、V2P等各種應(yīng)用,目前正處于標(biāo)準(zhǔn)制定的關(guān)鍵階段,并在今年9月制定了第一版的標(biāo)準(zhǔn),形成以華為、高通等通信產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)、電信運(yùn)營(yíng)商和汽車企業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)陣營(yíng)。
中國(guó)作為全球第一大汽車市場(chǎng),目前尚未推出任何的標(biāo)準(zhǔn),但是車聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)制定勢(shì)在必行。相比于802.11p的DSRC,C-V2X的優(yōu)勢(shì)比較明顯:
1、基于蜂窩網(wǎng)絡(luò),與目前的4G和未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)可以復(fù)用,部署成本低。
2、網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣,網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)盈利模式清晰。
3、3GPP標(biāo)準(zhǔn)制定,全球通用,使用單一LTE芯片組,模塊成本大幅降低。
4、C-V2X作為5G的重要組成部分持續(xù)演進(jìn)。
從我國(guó)擁有全球最大的LTE網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀和C-V2X演進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)來(lái)看,C-V2X應(yīng)該是國(guó)內(nèi)V2X技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的首選。
傳輸模式
C-V2X提供兩種互補(bǔ)的傳輸模式,分別適用與車輛間鄰近和遠(yuǎn)離的情況。
1、直接通信(PC5接口),以LTE標(biāo)準(zhǔn)中的D2D(Device-To-Device,設(shè)備間)鄰近通信服務(wù)(ProSe)為基礎(chǔ)。采用最新標(biāo)準(zhǔn)制定的PC5接口,可以實(shí)現(xiàn)250Kph的高速度和高密度通信。在無(wú)LTE網(wǎng)絡(luò)覆蓋的環(huán)境下,鄰近設(shè)備可以進(jìn)行直接通信。
2、網(wǎng)絡(luò)通信(Uu接口),利用LTE廣播,通過V2X服務(wù)器中轉(zhuǎn),把信息傳送到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。
關(guān)鍵問題解決
V2X技術(shù)面臨三大關(guān)鍵問題需要解決。
1、車輛間相對(duì)高速度導(dǎo)致明顯的多普勒效應(yīng)和頻率偏移。C-V2X在設(shè)計(jì)上增加了4個(gè)DMRS(Demodulation reference signal)信號(hào)。這些符號(hào)與500kph以下的速度和ITS(智能交通系統(tǒng))頻段相關(guān)聯(lián),提高了高速信道追蹤的能力。
2、道路車輛多,通信節(jié)點(diǎn)密度高,隨機(jī)分配可能導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)碰撞和沖突。C-V2X一方面強(qiáng)化了傳輸結(jié)構(gòu),引入了采用半持續(xù)調(diào)度方式的分散型調(diào)度技術(shù),在相同的子幀上傳輸控制信號(hào)和數(shù)據(jù),減少了頻內(nèi)輻射,優(yōu)化了信道的使用。另一方面導(dǎo)入了新調(diào)度分配功能,這樣可在密度更高的環(huán)境下進(jìn)行恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)資源處理。
3、時(shí)鐘同步,在網(wǎng)絡(luò)不覆蓋的情況下,缺少同步源。C-V2X同時(shí)支持基站和全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)的時(shí)間同步。
小結(jié)
V2X技術(shù)是未來(lái)智能汽車、智能交通、自動(dòng)駕駛的重要組成部分。目前看來(lái)C-V2X在技術(shù)上比DSRC更加安全、高效、全面。隨著3GPP第一版C-V2X標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范的制定完成,相信C-V2X技術(shù)和相關(guān)生態(tài)鏈的發(fā)展會(huì)更加快速,我們將持續(xù)關(guān)注。
參考文獻(xiàn)
【1】加藤樹子 《3GPP完成車聯(lián)網(wǎng)第一版標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范》
【2】通信行業(yè):V2X與智能駕駛深度解析
【3】QUALCOMM 《Leading the world to 5G:Cellular Vehicle-to-Everything (C-V2X) technologies》