国家级车联网先导区的 V2X车路协同架构研究及应用探索 .pdfVIP

国家级车联网先导区的V2X车路协同架构研究及应用探索

朱曦宁杨辉翟英鸿张创

【摘要】车联网产业是电子信息通信、道路交通运输等行业深度融合的新兴产业，也是全球创新的热

点，是未来5G赋能行业的重点方向。传统自动驾驶等智慧交通技术的发展依赖于车厂主导的单车智能技

术研发，存在感知盲区和算力受限的瓶颈，而车路协同是解决单车智能技术发展瓶颈的根本手段。本文

依托国家级车联网先导区建设运营经验，重点分析5G引入对车联网的影响，探究车路协同的整体架构、

硬件设计、场景应用等。

【关键词】车路协同V2X车联网

引言：

随着5G时代到来，C-V2X路线逐渐明确，5G和边缘计算给车联网应用带来了更多的可能。车联网产业是

电子信息通信、道路交通运输等行业深度融合的新兴产业，也是全球创新的热点，对现阶段相关技术、

标准、应用等的研究具有一定价值。本文主要依托国家车联网先导区试点情况，总结相关经验，对车路

协同系统架构、部署方案及应用场景等进行探讨。

一、系统架构

传统智能交通主要围绕单车智能技术进行研发，如辅助驾驶，碰撞安全系统等。但单车智能依赖于车辆

自身的传感器和计算处理能力，存在感知盲区、算力有限、协同性弱等问题。为从根本上解决基于传统

单车智能的自动驾驶技术存在的问题，需要结合5G通信、大数据、物联网、人工智能技术实现智能车

联，打造车路协同的智慧交通。现阶段采用的车路协同架构如下图所示，主要分为4个层级：

基础设施层：车辆集成的5G通信模块、车载传感器，路侧部署的各种传感器、摄像头、RSU等，以及

GPS视觉感知融合的高精度定位技术，实现对车辆、道路环境数据的感知收集和基础计算功能。

网络层：连接车辆、路侧传感器、MEC等设备，利用5G高速率、低时延、海量连接的特性实现环境信

息、车辆信息、控制信息的实时传输。

平台层：在采集数据的基础上，实现区域内道路、基础设施、车辆等信息的汇集，构建五维时空模型

（三维+时间+环境），实现车联网相关应用决策的制定与下发。

应用层：承载具体应用，为政府、车企、大众等提供个性化的平台接入能力和应用服务。

1.1网络架构

车联网以车辆信息交互为核心，通过C-V2X网络形成车-车（V2V）、车-路（V2I）、车-人（V2P）等之

间协同感知、决策与控制。核心包括V2X网络、路侧单元、车载终端、云平台等。得益于5G网络的引

入，车联网的实时性、可靠性得到保障，融合大数据、云计算等技术后，车路协同的智慧交通能力可以

得到大幅提升。具体端到端架构如图：

1.2V2X平台

1.2.1V2X平台功能

V2X是车联网技术的核心，通过车-车（V2V）、车-路（V2I）、车-人（V2P）、车-云（V2N）等信息交

互和共享，使车和周围环境协同与配合，实现智能交通管理控制、车辆智能化控制和智能动态信息服务

的一体化网络。V2X平台的核心功能通过V2X服务器实现，主要包括V2X服务、车路协同策略、交通及网

络数据获取推送及MEC功能。并与外部交通数据平台如交通大数据平台、交通设备管理系统、车企联网

平台、交通监控平台等实现互通。

1.2.2多级V2X平台部署

针对路侧智能感知的海量、超低时延数据计算与传输需求，具体部署建议采用分级的方式进行，分层提

供不同的服务能力：

V2X中心平台提供终端管理、用户管理、计费管理、业务管理、安全管控功能，具有全局管理、数据分

析以及跨区域业务和数据调度能力;

V2X区域平台提供区域终端数据接入、区域交通数据汇聚、区域交通数据分析、边缘节点资源调度等功

能，并为第三方应用厂商提供应用托管;

V2X边缘节点提供车辆终端实时接入、路侧传感数据融合计算、分析及边缘侧应用托管等功能，同时，

支持边缘节点间数据同步、计算协同、业务连续性保持等能力，以满足V2X边缘侧业务需求。

各级平台除支撑红绿灯信息推送、交通事件提醒等辅助驾驶应用外，三级平台协同可实现更高等级的自

动驾驶。

1.3路侧智能设备

路侧智能设备包括路侧通信单元（RSU）、道路智能感知交通基础施（传感器等）、智能交通基础设施

（信号机等）。其中RSU是部署在路侧的通信网关，汇集道路智能感知设备和智能交通基础设施的信

息，上传至V2X平台并将交通信息下发至车辆。

1.4车载终端

车载终端（OBU）主要实现信息的采集、处理和通信，同样也支持移动蜂窝网Uu口和PC5直连。一般通

过Uu口与V2X平台互联，通过PC5口与RSU相连。OBU可上传车辆位置等信息至V2X平台，V2X平台下

发交通信号、路况、控制等