车路协同在智慧高速领域的应用探索

Posted 2021-10-13 爱是与世界平行

车路协同在智慧高速领域的应用探索

• 智慧高速公路车路协同系统框架
• • 车载终端 OBU
  • 路侧设备
• 附：
• 高速公路典型应用场景
• 智慧高速车路协同分级说明

智慧高速公路车路协同系统框架

智慧高速是具备数字化、网联化、智能化等特征的高速公路。

它通过多维状态感知、多源信息融合等手段，对高速公路行驶的车辆进行精准管控并为其提供运营服务，实现安全、高效、绿色的交通运行。

智慧高速在为满足车辆、交通出行提供管控和服务的同时，还面向交通管理者、政府管理部门提供智慧化的养护、运维、决策能力。

车路协同是采用先进的无线通信和新一代互联网等技术，全方位实施车车、车路动态实时信息交互，并在全时空动态交通信息采集与融合的基础上开展车辆主动安全控制和道路协同管理，充分实现人车路的有效协同，保证交通安全，提高通行效率，从而形成的安全、高效和环保的道路交通系统。

如图 1 所示，车路协同系统分为车辆终端、路侧设备、通信网络、应用平台 4个层级：

车载终端 OBU

集 成 C-V2X、2G/3G/4G、GNSS、 以太网、CAN、WIFI 等通信方式，支持车 - 路、车 - 车信息实时交互，支持车辆信息 OBD监控与诊断、主要功能如下 :

• 通过 CAN 总线获取自车辆行驶数据，包括当前车速、行驶方向等；

• 通过 V2X 通信方式向路侧设备或附近其他车辆发送自车当前行驶状态数据；

• 通过 V2X 通信方式从路侧设备或附近其他车辆获取周边各交通元素的信息，包括行驶方向、速度、距离等；

• 接收路侧设备发送的交通信号、交通管理的信息，达到危险预警、安全高效驾驶的目的。

路侧设备

路侧设备主要包括：路侧边缘计算设备 MEC、路侧通信设备 RSU、路侧感知设备、定位设备和电子标志标线。

路侧通信设备 RSU 集成 LTE-V2X 通信技术，提供路与车、路与人、路与云平台之间全方位、低延时的连接能力。

将来自 MEC 或者应用平台的路况信息、预警信息、诱导信息共享给智能网联汽车，提升车辆的感知范围，提供超视距的路况感知能力，从而提升车辆行驶的安全性，促进自动驾驶发展，提高交通效率。

RSU 不只是一个单纯的路边通信设备，还支持路侧交通基础设施数据（传统智能交通设施、新型智能路侧感知设备、路侧边缘计算单元等）和道路交通参与者数据的收集，包括通过有线或无线收集路侧交通设备数据、通过 PC5 接收车辆数据和弱势交通参与者数据、通过 Uu 或光纤接收应用平台下发数据等。

RSU 与各类传统智能交通设施（交通信号灯、摄像头、微波检测器、可变信息板等）进行对接，将传统智能交通设施进行网联化，并能够基于边缘计算架构，接入

地基差分、气象服务等新型交通信息源，从而提供覆盖行车安全、效率、信息服务等全方位的路侧智能网联服务。

由于 RSU 收集的数据类型复杂多样，为保证数据的正确接收和解析，RSU 支持数据的协议转换，转换后的数据格式满足国标 T/CSAE 53-2017《合作式智能交通系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准》的要求。此外，RSU 还具备定位、时钟同步、设备认证等功能。

通过 RSU 技术，实现了现有智能交通设施的网联化，也利用现有的交通检测设施，拓展了车路协同系统本身的感知能力。

路侧边缘计算设备 MEC 接收来自路侧感知设备的信息，对交通态势、交通事件、交通参与者等信息进行检测、识别、跟踪 , 并结合来自车载终端、区域MEC 和应用平台等的多源信息进行一体化融合，进一步形成路况信息、预警信息 ,再通过 RSU 将这些信息共享给智能网联汽车进行融合决策，提升车辆的感知范围，提供超视距路况感知能力和区域交通态势感知能力，有效弥补单车智能的感知盲点，提升车辆行驶的安全性和道路通行效率，助力自动驾驶规模化商用。

将 C-V2X 业务部署在路侧边缘计算单元上，使部分计算功能下沉到移动接入网边缘侧，对路段感知信息进行融合，可以减少信息处理、传输时延，降低核心网的计算负荷及海量数据回传造成的网络负荷，让汽车自动驾驶系统反应速度更快、操纵精度更准确，提高自动驾驶的安全性。可根据需要灵活配置网络中 MEC 设备的层级数目，部署多级 MEC设备，以提高系统的灵活性，有助于提供具备本地特色的高质量服务。

路侧感知设备包括：摄像机、毫米波雷达、激光雷达等监测道路交通环境中的交通参与者的状态和道路状况的交通状态感知设备，光纤传感器、RFID 标签等监控检测桥梁、隧道、边坡等道路安全状态感知设备，以及监测机电设施分布和运行状态的基础设施感知设备，还有检测能见度、温度、湿度、风、路面湿滑状态等气象环境信息的气象环境监控设施等。

定位设备由若干基准站构成，能够采集常见 GNSS 导航信号的载噪比、码伪距、载波相位、多普勒频移、导航电文数据，为智能网联车辆提供其所需的定位信息。

电子标志线包括数字化路侧标志牌、情报板，以及可穿越冰雪、雨水、尘土的车道标志设备等。

通信网络包括光纤、以太网等有线网络， 以 及 LTE、4G、5G、LTE-V2X、NRV2X、物联网等无线通信网络。

应用平台汇聚道路的交通状态信息、设备状态信息，并提供道路交通运营管理和应用服务。

根据路网规模和管理需求，应用平台可采用中心云和区域云两级设置，或者只设置一个中心云平台。

区域云主要进行本地车路协同调度和时延敏感的业务处理。

应用平台具备提供管理区域的道路的交通状态信息和管控信息、道路设施信息、车路协同信息以及车辆 TSP 服务信息，支持交通状态分析、V2X 服务、交通管控服务。可根据交通状态信息，生成交通事故、交通拥堵、自然灾害等预警信息，为运营方和交通管理部门发布限速、预警、事故提醒等信息提供决策依据，并支持通过无线电广播、有线和无线网络、交通信息发布设施、手机应用（APP）、车载智能终端等形式进行交通状态信息发布。

应用平台还可基于统一的第三方服务应用接口为 ITS 系统、交通管理系统、车企平台、地图导航应用、出行服务应用等提供数据服务和应用服务。

根据高速公路的现实需求，典型应用场景如表 1 所示。

根据智慧高速车路协同系统能提供的功能和性能水平，进行智能化程度分级，便于道路运营、设计方进行梯度部署 / 升级，分级说明见表 2，其中每一级

都是在前一级基础上的增强配置和应用服务升级。

智慧高速和智能网联汽车是当前推动经济发展的国家战略，与此同时高速公路也是智能网联汽车落地的重要场景。

附：

高速公路典型应用场景

智慧高速车路协同分级说明