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中国汽车技术研究中心有限公司智能网联部主任王长园:V2X标准分析及测试方法探讨

2019-07-18 16:00

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  大家下午好!我来自中国汽车技术研究中心检查验证事业部,今天给大家分享V2X标准以及测试方法的一些探讨内容。

  主要从以下三个部分跟大家进行介绍,首先讲一下V2X的基本概念。

  在智能网联领域,传感器主要分为车辆自身的传感器,激光雷达、毫米波雷达、摄象头等等。还有通讯的传感器,主要指的是依靠通讯传感器,实现车与车、车与路侧设施、车与网络、车与人通讯的一个技术。本质上它对外界发出或者收取电磁波进行信息交换,辅助车辆决策预警或者参与车辆的控制。

  通过V2X,车辆可以获得实时的路况、道路信息、行人信息等一系列交通信息,提高驾驶的安全性,减少拥堵,提高交通效率,改善行车体验。

  工信部2025年的目标是通过车联网技术,使交通效率提高30%,事故率降低到80%,碳排放减少20%。

  和本身车的自动驾驶技术相比,车联网具备非视距的识别、远距离的通讯、互联网连接还有恶劣天气的正常工作以及红绿灯的精准识别等等优势,能够为智慧交通还有自动驾驶的最终实现铺平道路。

  目前在国内说的V2X主要指的是基于蜂窝网的C-V2X,在3GPP标准中,分为LTE-V2X和NR-V2X,也就是我们说的4G和5G。

  2017年3月,R14的LTE-V2X标准正式冻结了,支持V2X基本的安全类的业务传输,2018年6月份R16的LTE-V2X正式发布,支持更先进的V2X传输,同时也启动了5G-V2X标准研究,预计今年底完成,主要体现在R16和R17中。

  不同的技术具有不同的时延、可靠性、传输速率等性能要求,满足不同阶段业务应用需求。

  车联网应用也会从基于4G的通讯技术演变到基于5G的通讯技术。

  今年6月6号,工信部也向电信、移动、联通、广电4家单位发放了基于电信业务的经营许可证,代表5G技术的落地。

  V2X工作模式一般包括基于蜂窝网,还有一种是基于直连通讯的,就是Uu口和PC5两种通讯模式。Uu通讯就是车辆和平台之间的通讯,目前很多车辆都已经应用了,比如交通部要求营运车辆必须联网将它的位置传送到交通部的平台,工信部要求所有新能源车辆也必须和工信部的平台进行连接,也是传一些位置和安全的信息。还有今年实施国六标准,环保部也要求所有国六商务车必须跟环保部的平台进行连接。这样来看,大部分车辆已经应用了车联网技术。

  现在技术上常谈的是基于PC5的直连通讯技术,通过短距离通讯实现车辆的位置、速度和轨迹的传输,从而实现车与车之间,还有车与路边设施之间的传输。

  在国外,特别是美国,一般常用的车联网技术是DSRC的技术,实际上是通过WIFI技术的升级的一个应用。但是DSRC需要建设大量的RSU,而在我国已经铺设了大量的4G基站,我们国家直接可以利用基础设施优势实现LTE-V2X的应用。工信部也公布了5.9G的PC5直连通讯的频率,这样车辆可以直接应用这个频率,现在不需要申请频率的许可和台站的使用许可。

  V2X的主要应用场景包括四大类,包括信息服务,其中信息服务实际上是目前应用最广泛也是比较成熟的一类。还有就是交通安全、交通效率以及未来真正的自动驾驶或者无人驾驶。

  根据应用的场景不同,对速率和通讯的可靠性要求也不同,根据时延分为低时延还有高频率和高时延低频率两大类的应用。

  跟驾驶安全相关的,比如前向碰撞预警、盲区预警等等,我们要求通讯性能是低时延高频率的,它的频率目前来说要求10HZ,时延低于10毫秒。定位要求是高时延低频率。

  接下来介绍一下现在国内外的V2X标准情况。首先介绍一下国家对于V2X发展的支持情况。

  发改委今年发了一个《智能网联汽车创新发展战略》,指出2020年中国的大城市高速路要达到90%覆盖LTE-V2X,2025年实现人、车、路、云的高度协调。5G-V2X要满足ICV要求。

  工信部国标委也发表了《国家车联网产业标准体系建设指南》,明确要求LTE-V2X作为广域和中短程智能网联汽车关键技术。

  工信部也发布了《车联网(智能网联汽车》产业发展行动计划》,明确了到2020年实现LTE-V2X在部分城市主要道路和高速公路覆盖,开展5G-V2X示范应用,车联网用户渗透率达到30%以上。

  车联网是一个融合技术,也涉及到标准研究组织各个标委的工作。主要的包括汽标委、通讯标委,还有信息安全以及ITS等等。

  中汽中心主要支持工信部的汽标委工作,目前在2017年12月底成立了智能网联的分标委,专门从事智能网联汽车标准体系的建设。

  汽标委实际上从两个角度开展智能网联标准研究。首先是智能网联汽车有ADAS,也就是辅助驾驶的标准工作组,还有信息安全的标准工作组,还有自动驾驶标准工作,还有网联功能及应用标准工作组。

  还有一个是电子与电磁兼容组,它主要是从零部件的功能案件以及车载电子工作组还有车载以太网,这三个工作组参与智能网联汽车标准制定。

  现在网联工作组目前已经开展的第一批标准的制定,主要是两个标准,一个是道路车辆、网联车辆方法论,这个是国外的ISO标准在国内的一个转化。还有一个是基于LTE-V2X直连通信车载信息交互系统技术要求这个标准。

  整个国内车联网技术标准包括技术规范、设备规范、测试规范、配置文档四大类。这里面既有国标,还有行标,还有团标。目前已经发的标准是两个行标,就是油电标准,就是基于LTE的车联网无线通信技术总体技术要求。还有一个智能交通的标准,其他标准都在预研阶段,或者已经立项了,有的还在指定。

  这些标准从不同方面搭建中国车联网体系,推动了中国车联网技术发展。

  国外的标准主要有3GPP的一系列的标准,SAE的一系列标准,还有IEEE的一系列标准,覆盖了通讯要求、消息集、应用层等等。

  接下来介绍一下国标LTE-V2X车载信息交互系统这个标准。

  这个标准是由汽标委制定的,主要由中国汽车技术研究中心和信通院和汽车产业创新联盟三家单位共同牵头,有26家单位参与到标准制定过程中,大部分都是汽车企业,当然也有通讯企业,包括设备的一些供应商以及芯片供应商。

  这个标准主要就是为了解决现在模组、终端以及汽车通讯三块的互联互通问题,从而加快车联网的发展。

  目前这个标准规定了直连通讯车载信息交互系统的系统要求,包括接入层的要求、网络层的要求、应用层的要求以及相应的测试方法。

  这个标准,应用层目前只涉及了消息集的要求,功能应用要求还有射频性能要求以及天线性能要求、电磁兼容要求,还有就是安全和隐私的要求。

  标准里头规定了大量的基于应用场景的数据集,这些数据集具有可扩展性,与现在已经发的标准不存在冲突,按照消息集、数据帧、数据元素层层嵌套的逻辑要求,具有可扩展性。采用了非对齐的压缩编码,并且采用了ASN.1的规范进行格式定义。目前这个数据集涉及车辆基本安全消息、逻辑地图、路侧设施发送的消息,以及交通参与者,还有信号灯的一些消息。

  第三部分主要介绍一下现在V2X标准的评测方法。目前的评测实际上对于车来说,因为主要应用到道路上,许多测试是在实际道路或者封闭道路开展车辆的功能性的测试。

  同时,由于对于测量的重复性以及一些极限环境的测试要求,我们也会开展相应实验室的仿真测试。

  对于道路测试,一般开展的是封闭道路测试,天津已经正在建设一个1400多亩的封闭实验场,在这个实验场我们布置了车联网相关的一些道路设施,包括整个道路覆盖5G信号以及边缘计算的设施,还有路边智慧的红绿灯、路侧单元、监控摄象头、雷达等等。

  同时还模拟了道路上一些常见的工况,比如十字路口、T字路口、高速路,还有一些极限路况,雨雪天气还有隧道等等。

  同时这个实验场也为车辆测试提供了一些大数据终端以及远程遥控,还有高精地图,还有高精定位的服务,方便车辆在实验室开展自动驾驶以及网联的应用场景的测试。

  在实验场的周围还有24.5公里的开放道路,为车辆企业提供在实际道路情况下的自动驾驶以及网联的应用测试。这个在去年已经为三家企业发放了开放道路的测试牌照。

  我们中心还建设了国内第一个整车网联的全电波的暗室,我们在这个环境提供了整车的转室和转台,同时提供了V2X、定位、信道、基站的模拟器,可以实现V2X的一些功能、场景,还有车载定位、无钥匙进入、紧急呼叫、信息安全等等测试。

  考虑到未来车辆具备大量的通讯,它的天线性能要求也越来越重要,所以我们正在建设一个更大的整车天线的OTA暗室。在这个暗室下可以进行整车OTA的测试,同时还可以开展交通在环,典型的模拟通讯场景的测试。

  通过这些测试,我们也希望能够为汽车企业提供全面、专业、权威的检测认证服务,为中国的汽车行业保驾护航,谢谢大家!

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