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V2X车联网技术研究与应用

摘要：自动驾驶技术快速发展，C-V2X车路协同已成为车联网主流技术路线

并被我国采用。研究整体技术方案及架构，从终端、边缘、云端三层分析各单元

功能及平台作用。结合中国汽车工程协会标准提出的两阶段应用场景，指出车联

网在未来发展过程中面临的挑战。

关键词：C-V2X；OBU；RSU；MEC；V2X平台；典型应用

1、自动驾驶技术发展现状

自动驾驶在人工智能和汽车产业的飞速发展下已成为业内外关注的焦点，自

动驾驶技术代表了未来汽车的发展方向。依据美国汽车工程师协会（SAE）制定

的自动驾驶分级标准，自动驾驶可分为L0～L5共6级。单车智能的自动驾驶已

实现L2、L3级别的自动驾驶，单车智能对感知、决策、控制提出了极高的要求，

随着智能等级的提高，技术难度呈指数级上升，成本也显著增加。V2X车联网技

术借助新一代信息通信技术，实现车与人、车与车、车与路以及车与城市基础设

施之间的全方位网络连接。因此车联网技术可以弥补单车智能感知和决策上的不

足，对实现高级别自动驾驶具有重要作用。

2、V2X通信标准比较

目前，世界上用于V2X通信的主流技术包括专用短程通信（dedicated

shortrangecommunication，DSRC）技术和基于蜂窝移动通信系统的C-V2X

（cellularvehicletoeverything）技术（包括LTE-V2X和5GNR-V2X）。

DSRC是美国主导的V2X通信协议，虽然产业链相关参与方包括许多车厂在

DSRC系统上做了很多研究和测试评估，但其商用进展一直不理想，针对自动驾驶

等新应用也没有清晰的技术和标准演进路线。由我国大唐电信和华为公司参与拟

订的3GPP标准LTE-V2X作为面向车路协同的通信综合解决方案，能够在高速移

动环境中提供低时延、高可靠、高速率、安全的通信能力，满足车联网多种应用

的需求。并且LTE-V2X能够直接利用蜂窝网络，以及现有的基站和频段，组网成

本明显降低。因此我国选择C-V2X的技术路线，工信部于2018年8月5日将

5.905～5.925GHz频段作为LTE-V2X车联网试点应用频段。

3、整体技术方案及架构

车联网整体方案从逻辑上分为以下3层：

终端：包括车载单元（onboardunit,OBU）、智能汽车、人（智能终端、

APP）等。

边缘：包括路侧通信单元（roadsideunit,RSU）、路侧感知单元（雷达、

摄像头、交通信号灯、指示牌、气象环境感知单元等）、边缘计算单元（multi-

accessedgecomputing,MEC）。

云端：V2X云服务平台，接收来自终端、边缘的信息，进行综合分析处理，

为边缘和终端提供服务、综合调度和优化，提升交通效率和驾驶安全。

（1）车载单元（OBU）

OBU是一种安装在车辆上的可实现V2X通信、支持V2X应用的硬件单元，是

车载终端的核心单元。OBU的部署是实现V2X产业化落地应用的前提与关键环节。

OBU的基本功能包括业务、管理和安全三类，其中业务功能围绕V2X业务的实现，

完成BSM消息的上报、V2X消息的接收与解析、CAN的数据的读取与解析、消息

的展示与提醒；管理功能负责完成设备的认证、管理与维护；安全功能负责实现

OBU设备自身，以及OBU与其他交互对象之间信息交互的安全保护。

（2）路侧通信单元（RSU）

RSU相当于移动网络基站，主要提供V2X通信、管理和安全功能。

①通信功能：接收来自MEC或者V2X平台的信息，通过PC5广播给道路交通

参与者；负责收集OBU等道路参与者的上传信息，并通过固网或者Uu接口上传

至MEC或V2X平台。

②管理功能负责完成设备认证、管理与维护。

③安全功能负责保障RSU设备自身及与其他交互设备之间信息交互的安全。

（3）路侧感知单元

路侧感知单元作为自动驾驶的传感器系统，主要包括激光雷达、毫米波雷达、

高清摄像机等感知设备。

①激光雷达利用激光束主动探测目标，能够不受光照影响地全天候工作，通

过激光测距技术实时感知环境信息，获得精确可靠的三维数据。激光雷达作为目

前自动驾驶系统中最常用的传感器之一，其相对探测精度可达到毫米级，探测距