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5G车路协同在干线物流自动驾驶中的应用

1摘要

以干线物流为应用对象，探索5G车路协同在货运自动驾驶中的应用。对5G技术特

点、国家层面5G应用发展战略、5G车路协同在干线物流中的应用优势进行了分析研究，

并对5G车路协同平台架构进行了详细设计；最后基于干线物流的实际应用，从安全、

节能、高效三方面设计了5G车路协同自动驾驶应用场景与应用途径。

关键词：5G；车路协同；自动驾驶；干线物流

2引言

我国公路运输的市场规模超过5万亿元，已成为世界第一大的公路运输市场。在公

路运输中，干线物流运输的市场规模占比78%，约合3.9万亿元。《2019中国公路货运

大数据报告》数据统计[1]，

2019年全国货运车辆达613.7万辆，货运总量达471亿吨，其中公路货运全年货运

量和周转量为344亿吨及59636亿吨公里，分别占货运运输总量及货物周转总量的73%

和30%。

公路运输、干线物流行业飞速发展的同时，也带来了诸如交通安全、交通效率、

能源环境等一系列问题。国务院印发《交通强国建设纲要》指出，发挥公路货运门到

门优势，提高物流效率，降低物流成本，积极发展无人机（车）物流递送，打造绿

色高效的现代物流系统。

在物流运输智能化方面，自动驾驶技术有效提升了公路运输的安全及运输效率，

但仅仅依靠单车智能较难实现运输全过程完全智能化。智能的车辆必须结合智慧的道

路，才能真正实现绿色、高效的现代化物流运输。

35G赋能干线物流自动驾驶

3.15G技术优势

5G是面向2020年以后移动通信需求而发展的新一代移动通信系统。对比前几代移

动通信网络，5G具有超高的频谱利用率和能效，在传输速率和资源利用方面将提高一

个量级或更高，其无线覆盖性能、传输时延、系统安全和用户体验也将得到显著的

提高[2-3]。与4G相比，5G的用户体验速率提升10~100倍，峰值速率提升20倍，流量

密度提升100倍，连接数密度提升10倍，空口时延降低90%，移动性提升1.43倍[4]。

5G移动通信与其他无线移动通信技术、人工智能、大数据等ICT技术紧密结合，满

足未来10年移动互联网流量增加1000倍的发展需求[5]。

3.2我国5G应用发展战略

5G将对我国实现经济高质量发展具有重要战略意义，在能源、交通、医疗、教育、

金融、农业、工厂、旅游等众多领域有着广阔的应用前景。我国高度重视5G技术发展，

在国家近期战略规划指导等重要文件中，均提出要积极推进5G产业发展，5G已成为

国家战略的制高点。

2020年3月，工业和信息化部发布了《关于推动5G加快发展的通知》，提出了18项

建设发展举措。其中，促进5G+车联网协同发展，将车联网纳入国家新型信息基础设施

建设工程，将建设国家级车联网先导区，丰富应用场景，探索完善商业模式。

2020年8月，交通运输部印发《推动交通运输领域新型基础设施建设的指导意见》，

提出打造融合高效的智慧交通基础设施，助力信息基础设施建设，配合相关部门推进

先进技术的行业应用，包括5G、北斗系统和遥感卫星、网络安全、数据中心、人工

智能（如自动驾驶等）等。

3.35G车路协同在干线物流中的应用优势

安全、节能、高效是干线物流发展的核心要素。在安全方面，匝道汇入口是交通

事故多发地。依靠单车智能很难有效监测、识别匝道汇入的车辆。在节能方面，我国

公路桥梁80万座，上下坡道是货车主要的耗能路段。依据坡道坡度信息，提前规划车

辆动力分配，可实现有效节能。依靠单车智能计算坡道坡度，算力成本较大。在效率

方面，单车智能有效识别几百米范围内的环境状态，但对于公里级别的环境状态无能

为力，无法对几公里外的道路信息状态做提前规避[6]。

5G低时延、高带宽、高可靠性的特性，为车与车、车与路、车与人、车与云之间

的信息交互提供了良好的环境支持[7]，能有效加大自动驾驶车辆的感知范围与感知能

力，使车辆能提前获知匝道汇入车辆信息、坡道坡度信息、前方几公里外的道路状况

信息，进而提前规划行驶路径,规避风险,有效提升驾驶安全、驾驶效率，实现节能减

排[8]。

45G车路协同平台架构设计

4.15G车路协同系统整体架构设计

基于干线物流的5G车路协同系统整体架构设计如图1所示。架构包含平台层、网络

层和道路层三大层次，综合利用5G技术、C-V2X技术、北斗高精度定位技术、边缘计算

技术、感知融合技术及单车自动驾驶技术，构建干线物流数字化