车路协同,中国自动驾驶的超车机会

标签:自动驾驶
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近日,中共中央、国务院印发的《国家综合立体交通网规划纲要》中提出,在未来15年,通过实现北斗时空信息服务、交通运输感知全覆盖,使我国智能网联汽车(智能汽车、自动驾驶、车路协同)达到世界先进水平。

具体来说,未来我国将推动智能网联汽车与智慧城市协同发展,通过建造城市道路、建筑、公共设施融合感知体系,打造城市动静态数据融为一体的智慧出行平台。

同时在细分场景,如物流园区、港口、机场、货运场站,其应用物联网、自动化技术也将的得到推广。

在智能网联汽车得到发展同时,其包含的车路协同也将受益。

从近年来国家不断在车路协同方面推出政策可以推断,中国的车路协同迎来了发展春天!

车路协同的发展

车路协同即V2X(vehicle-to-everything),通过车辆与其他车辆,或者是其他可影响车辆的装置进行通讯,以实现汽车与道路之间的信息交互。

V2X分为四部分,分别是V2N(车-互联网)、V2V(车-车)、V2I(车-基础设施)、V2P(车-行人)。

 

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1992年,美国材料与试验协会(ASTM)最早提出DSRC(专用短距离通信技术),这是单向或双向、短距离至中距离的无线通信信道,是V2X的初步发展形态。

在功能上,DSRC可以实现在特定小范围内(通常为数十米)对高速运动中的目标进行识别和双向通信。例如“车-路”、“车-车”双向通信,通过实时传输图像、语音和数据信息,以此连接车辆和道路。

因此,DSRC目前主要应用于不停车收费、出入控制、车队管理、车辆识别、信息服务等领域。

另外,DSRC是针对低移动场景的Wi-Fi技术,其测试性能并不稳定,比如在高速场景、高密度场景下有可靠性较差,时延抖动较大的缺点。于是,在蜂窝移动通信技术发展成熟后,V2X又进一步发展为C-V2X(蜂窝车联网)。

2015年,3GPP(3rdGenerationPartnershipProject)正式启动基于C-V2X的技术需求以及标准化研究。

经过两年的研究,2017年4月,中国在ISOTC204第49次全会上提出的C-V2X标准立项申请获得通过,C-V2X成为ISOITS系统的候选技术。

相较于DSRC,C-V2X借助已存在的LTE网络设施来实现V2V、V2N、V2I的信息交互。因此,C-V2X直接通信在高密度环境、传输范围、可靠性和性能方面等拥有显著优势,人们也越来越重视C-V2X的发展。

在商业应用上,全球各汽车制造商和供应商正计划使用高通9150C-V2X芯片组解决方案,这将加速C-V2X技术的商用进程。

例如去年12月,福特宣布C-V2X将搭载在其新发布的两款国产车型上,并计划将其在2021年的更多国产车型上搭载。

车路协同发展前景广阔

目前的自动驾驶发展路径上,存在单车智能与V2X之争。

单车智能上,Waymo、特斯拉等科技公司和主机厂是其拥趸者。单车智能是从L2切入,不断收集数据和技术迭代以实现高级自动驾驶。

而C-V2X则可通过路侧智能感知设备与智能车辆协同互通,直接实现L4及以上高级自动驾驶。

在新智驾看来,单车智能与V2X发展相辅相成,共同推动自动驾驶发展。因此,V2X与当前发展如火如荼的单车智能,一样拥有广阔的发展空间,

去年12月,美国联邦通讯委员会正式投票将5.9GHz频段划拨给Wi-Fi和C-V2X使用,并完全放弃DSRC,标志着C-V2X成为全球车联网唯一的国际标准。

同时,欧美日韩等也正积极推动V2X建设。

而中国一直是C-V2X发展的推动者。

自2016年起,我国就出台了一系列政策支持车联网以及智能网联汽车的发展,尤其是2020年年初,相关部委出台政策十分密集。

比如,去年发改委等11个部委联合发布了《智能汽车创新发展战略》,其中提到“到2025年,车用无线通信网络(LTE-V2X)实现区域覆盖,新一代车用无线通信网络(5G-V2X)在部分城市、高速公路逐步开展应用,高精度时空基准服务网络实现全覆盖”;23部委发文,要推动车联网部署应用;工信部也发布关于推动5G+车联网加速发展的通知。

除了政策层面,2019年也有大量车联网先导区(示范区)进行部署落地。

去年4月,大唐高鸿胡金玲曾对新智驾表示:工信部授牌的示范区数量就达到了10多个,还不算各地政府自行建设的。而且部署的规模、范围,还有车辆配备的数量都会有进一步的提升。

据不完全统计,目前全国已经拥有超过30个测试示范区,其中包括16个国家级示范区。

经过多年的发展,车联网示范区已经覆盖了全部的一线和中东部二线城市,部分基础较好的三线城市也已开始建设,这些示范区涵盖了无人驾驶和V2X测试场景建设、LTE-V2X/5G车联网应用、智慧交通技术应用等功能。

另外,未来5G的广泛应用也将极大推动V2X发展。

V2X大规模应用后,每天需传输巨量数据,而5G解决了数据传输速度和容量问题。

在技术上,5G有高速率、超高可靠性和和低时延的优点,可支持3D高精度地图数据以及车辆、行驶环境数据的传输,这将促进V2X大规模落地应用,使得完全无人驾驶的广泛应用成为可能。

根据2019年发布的《C-V2X产业化路径及时间表研究》显示,V2X的发展有三个阶段。

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。

而2月24日发布的《国家综合立体交通网规划纲要》,更是在国家政策上推动了C-V2X的发展。

当前发展阻力不小

在C-V2X的发展上,3GPP采取了循序渐进的发展策略:

第一阶段,着力发展LTE-V2X(R14)和LTE-eV2X(R15),提升V2X的安全性

第二阶段,进阶发展NR-V2X(R16及其演进版本),该阶段将专注于自动驾驶场景。

虽然C-V2X发展前景广阔,但目前仍然处于初期,还有大量难题需要攻克。

首先,NR-V2X标准化进展延迟。

尽管5GR16标准于去年年中冻结,但还有一些遗留的问题没有达成一致,需要进一步讨论研究形成最终的结论;另一方面,相比起R14和R15,NR-V2X的标准设计非常复杂,进而加大标准化工作推进的难度。

其原因在于,NR-V2X是面向未来增强的一些应用,会引入了更加复杂的交互过程。

例如NR-V2X对通信方式提出了更高的要求。除了原来的广播,也需要支持单播或者主播,同时还要增加反馈的过程,尤其是在车辆编队、传感共享、高级自动驾驶、远程驾驶这些典型的场景。

其次,V2X传输信道的可靠性难以保证。

尽管5G能为V2X提供大带宽、超高可靠低时延、广连接的通信环境,但无线信道质量往往受遮挡、散射、多径衰落等因素的影响较大,导致时延、丢包率等掣肘路侧消息传输可靠性的指标难以保证。

同时,目前基础设施建设不完善,道路系统能够否随5G标准落地、实现硬件对自动驾驶的支持尚不明确。

第三,用户对于车路协同认知不够,需求不强烈。

由于车路协同仍处于发展初期,公众对车路协同效果了解不足,用户需求不强烈,还未形成从消费端、政府端、商用端之间的正向良性闭环,这也是制约V2X行业扩展的重要因素之一。

最后,车路协同的商业模式阻碍了其规模化应用。

高通技术标准高级总监李俨表示,就现阶段而言,基础设施的改造基本上由政府主导;如果民间灵活地介入基础设施改造,可能会加速技术的发展和推广,但这同时又涉及到投资回报率。

另一方面,目前,车路协同发展涉及到的管理单位太多,各个城市的标准也不一样,李俨认为,这是车路协同规模无法扩散的原因之一。据他透露,目前,各方正在花大量的精力来协调不同部门之间的关系,开发统一的标准。比如,先把RSU相关的规范整理出来,再发送到相关部门,帮助各部门之间的标准打通。

企业虽在短期内可依靠软硬件、解决方案盈利,但长期盈利模式仍不成熟和清晰,将影响行业大规模应用落地。

部分V2X产业链企业简介

车路协同的上下游产业链长且复杂,包括设备制造商、车联网公司、图商及定位系统提供商、整体解决方案提供商;网络&通信服务商、云计算服务商、出行服务商,车企,政府机构等多种角色。

对此,新智驾将简单介绍各环节的部分企业。

设备制造商

千方科技:其自主研发的车路协同系列技术及服务,已形成涵盖OBU、RSU的全线产品体系,具有V2X设备供应商+系统集成商双身份。

另外,千方科技与多家整车厂合作实现国内首次“跨芯片模组、跨终端、跨整车、跨安全平台”C-V2X应用展示。

大唐高鸿:自2017年大唐高鸿发布了全球首款模组后,大唐高鸿去年又与阿尔卑斯阿尔派联合打造车规级模组生产线,以实现车规级模组批量生产,促进智能网联发展。

截至去年10月,大唐高鸿已参与全国10余个示范区及近30个车路协同项目,涉及测试场、高速路、城区、园区、公路五大场景。

车联网公司

蘑菇车联:聚焦智慧交通,专注于车载OS、AI云、车路协同等核心技术。目前致力于研发车路云一体化的自动驾驶系统,并已在北京、苏州、衡阳等地相继落地。

蘑菇车联已落地国内首个车路云一体化自动驾驶,是国内唯一可在暴雨、黑夜等极端环境下安全稳定运行的自动驾驶系统。

启明信息:针对车路协同,启明信息将自动驾驶技术、智能交通信息基础设施、无线通信、新一代互联网技术和高精地图技术结合,提供车路网云图一体化解决方案。

在示范区上,启明信息北方示范区可使用车联网直连通信频率5905-5925MHz开展智能网联汽车相关测试示范应用,是吉林省内唯一通过审批的公司。

图商及定位系统提供商

高德地图:在2018年,高德地图就已发力车路协同。近年高德地图不断收集导航、交通实时数据,并与整车厂合作。目前,高德地图已通过物联网设备实现基于位置的人路协同以及车路协同。

高德地图还不断与城市合作。2018年,高德地图与无锡合作,作为项目中唯一的地图服务商,助无锡建成全球首个车联网城市级应用。

千寻位置:精准位置服务公司,通过提供适配车端,路端以及物联网终端的高精度定位以及授时组合服务,提升V2X所需的时间与空间准确性。

去年11月,千寻位置发布了全球首个时空智能操作系统“昆仑镜”,可帮助北斗系统与终端应用的连接,降低北斗高精度应用门槛。

四维图新:通过高精度地图、高精度定位等服务,加入5G-V2X的发展进程,提供相关解决方案。

2019年,四维图新还与新加坡凯德集团、TPGTelecom合作,打造新加坡最大的5G智慧地产试验基地,成为东南亚首个在商业环境下研发、测试基于5GC-V2X技术在智能出行解决方案应用。

整体解决方案提供商

星云互联:致力于智能网联与车路协同应用,研发V2X产品、新型智能交通系统以及智能网联汽车技术,目前已推出多个产品支持车路协同发展。

在过去的一年,星云互联成功验收项目数30+,申请20多个专利和30多个软件著作权。

戴升智能:戴升智能致力于研发低成本和高精度的智慧公路解决方案,将无线信标系统和车路协同结合,提升出行安全率。

目前戴升智能拥有知识产权24项,包括17项发明专利,2020年已经完成合同金额超过千万。

海康智联:目前,海康智能已有智能网联云控平台、车路协同感知设备、车路协同感知设备和车路协同应用系统,提供车路协同整体解决方案、产品及服务。

海康智联成立仅5个月后,就在去年3月发布全球首个面向智能汽车的智慧道路解决方案。其自主研发的智能边缘计算产品,在全球范围内首次实现了“十字路口360度图像级全息感知”和“十字路口像素级固态激光雷达视频融合”功能,可降低交通事件的漏报误报概率。

网络&通信服务商

中国移动:2018年,中国移动就已联合百度发布C-V2X车路协同方案。去年10月,中国移动发布了全球最大的“5G+北斗高精定位”系统,并启动5G新基建车路协同项目。

中兴通讯:去年,中兴通讯和中国电信共同打造国内首个城市级应用边缘计算节点,在车联网场景中首次成功实践云网融合。其V2X云控平台可为网联车辆提供高精细局部动态地图、边缘计算、V2X标准应用等服务。

去年8月,中兴通讯LTE-V2X车载模组与希迪智驾合作,在多个测试区进行了上千场智能网联相关测试,实现智能网联车路协同测试场景100余项。

云计算服务商

华为:基于华为云,华为推出了车路协同解决方案以及路网数字化服务,提供高效的管理平台。

在2018年的世界物联网博览会上,华为LTE-V2X车载终端开放,使其成为国内首个在开放道路上成功应用的LTE-V2X车联网终端。

另外,华为还是中国唯一覆盖车路协同全产业(覆盖5G标准、通信模组、运营平台等)的企业。

阿里巴巴:在V2X的应用上,阿里巴巴基于其云计算平台不断与厂商合作,目前已经与英特尔、千方科技、上汽集团、大唐电信等在V2X上展开合作。

另外,阿里巴巴还参与建设杭绍甬高速,预计将成为中国第一条车路协同技术落地的“智能高速公路”,并将在2022年开通。

出行服务商

百度:2020年4月,百度发布全栈式智能交通解决方案“ACE交通引擎”,试图将电信网络、V2X车联网等交通专网整合,促使百度Apollo成为新的交通运营商。

仅8个月后,百度Apollo就与广州黄浦区合作,开启了中国首个数字交通运营商模式及自动驾驶示范运营模式。

华人运通:华人运通是一家专注于未来智能交通产业的创新型出行科技公司,其业务之一聚焦于车联网IoV及自动驾驶技术。

2018年,华人运通的智慧交通项目落地江苏盐城,成为全球首个传感融合计算协同道路试验项目,还在在2019年承办C-V2X大会参与标准制定。

希迪智驾:在智能网联上,希迪智驾致力于打造能落地的智能驾驶商用车及关联技术产品,并提供面向智能网联汽车的智能网联驾驶解决方案,覆盖多个应用场景。

值得注意的是,希迪智驾是国内唯一将单车智能和车路协同融合发展的自动驾驶公司,并完成了多种核心刚需场景下的商业化落地应用。去年,希迪智驾在长沙推出了全球首个车路协同大规模商业应用。

另外在车企上,比亚迪、江淮汽车、广汽集团、宇通集团、长安汽车、长城汽车、通用汽车、福特汽车、小鹏汽车、现代汽车、大众汽车、蔚来汽车、哪吒汽车等都有参与。

新智驾总结

相比国外过去很长一段时间专注于单车智能,我国在车路协同的政策、示范区、基础设施建设等较早部署,使我国当前的车路协同发展处于世界领先位置。

但近年来,包括新加坡、荷兰、美国在内的国家也开始注意车路协同的发展,并开始推动基础设施智能化,后来者居上也有可能。

例如,新加坡已基本完成智慧交通基础设施的部署;荷兰在2019年已有6000公里高速公路达成自动行驶的使用条件;底特律和安娜堡之间将修建专供网联汽车和自动驾驶汽车使用的40英里长的道路等。

从世界各国同时推动单车智能与车路协同发展,可以看出,无论车路协同或是单车智能,都离不开彼此的协同发展。

中国在这条赛道已经领先,未来若想长期保持,还需要产业与政府之间更深度合作,才能更迅速推动车路协同发展。

在自动驾驶发展上,中国已经走在世界前列。而在《国家综合立体交通网规划纲要》发布后,我国的车路协同发展或许能更上一层楼。

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