李大成

智慧高速與智能網聯汽車是當前推動經濟發(fā)展的國家戰(zhàn)略

交通在國民經濟發(fā)展中的戰(zhàn)略地位極為重要，一個便捷、高效、暢通、綠色、平安的交通系統(tǒng)是國民經濟可持續(xù)發(fā)展的重要保障。交通運輸的快速發(fā)展，為經濟穩(wěn)定增長、區(qū)域城鄉(xiāng)協調發(fā)展、國土空間開發(fā)、生產力布局完善、產業(yè)結構優(yōu)化等提供了戰(zhàn)略支撐。世界各國都將發(fā)展安全、高效、綠色、智能的現代化交通體系作為未來交通發(fā)展的主導方向。建設交通強國也是黨的十九大作出的重大戰(zhàn)略決策，是建設現代化經濟體系的先行領域。其中高速公路作為交通運輸的大動脈，是交通強國戰(zhàn)略的建設重點之一。

當前 ， 更加需要擴大內需拉動經濟發(fā)展，車聯網融合了通信、汽車、交通三大產業(yè)，是多重拉動手段的匯聚點。車聯網已經成為全球核心戰(zhàn)略，我國也將智能網聯汽車提升到國家戰(zhàn)略的高度。推動交通強國建設和智能網聯汽車的發(fā)展也成為近期我國新基建的建設重點，相關政策密集出臺，各地建設項目紛紛上馬。兩者的融合發(fā)展也順應潮流成為當前交通運輸領域和智能網聯汽車領域探索的熱點。

國家各部委相繼出臺的《關于加快推進新一代國家交通控制網和智慧公路試點的通知》、《車聯網（智能網聯汽車）產業(yè)發(fā)展行動計劃》、《智能汽車創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略》、《關于促進道路交通自動駕駛技術發(fā)展和應用的實施意見》、《關于推動交通運輸領域新型基礎設施建設的指導意見》等政策，都提及了推進車路協同在智慧公路上的試點。

高速公路是智能網聯汽車落地的重要場景

2020 年 11 月 11 日，中國智能網聯汽車產業(yè)創(chuàng)新聯盟發(fā)布的《智能網聯汽車技術路線圖 2.0》（以下簡稱《技術路線圖 2.0》），預測 C-V2X 終端的新車裝配率 2025 年達 50%，2030 年基本普及，并圍繞乘用車、貨運車輛、客運車輛，制定分階段發(fā)展目標與里程碑?！都夹g路線圖 2.0》指出 2025 年之前實現：

·乘用車的智能網聯應用重點是高速公路有條件自動駕駛及代客泊車自動駕駛場景。

·貨運車輛的智能網聯應用重點是高速公路有條件自動駕駛、高速公路列隊行駛和限定場景自動駕駛（如物流配送等）。

·客運車輛的智能網聯應用重點是限定場景有條件自動駕駛（如 BRT 等）和限定場景自動駕駛（如封閉園區(qū)接駁等）。

由此可見，高速公路是智能網聯汽車落地的重要場景。

各地建設的智慧高速項目中也開始包含與車路協同相關的建設內容，比較有代表性的包括：

·延崇高速

在其中長約 17 公里的路段開展自動駕駛和車路協同示范應用，每 500 米部署一套路側設備，并建設智慧公路路網綜合管理與服務平臺。2019 年 12 月，在示范路段成功演示了雙向四車道全封閉環(huán)境下、基于 C-V2X 車路協同技術的L4 級自動駕駛和隊列跟馳測試。

·杭紹甬高速

設置自動駕駛專用車道，并部署高速率、低延時、高可靠的全覆蓋無線通信網絡;在道路兩側每 200 米加裝車路協同設備;提供高精度定位和高精度地圖服務 ， 建設智慧高速云控平臺等。

RSU 不只是一個單純的路邊通信設備，還支持路側交通基礎設施數據（傳統(tǒng)智能交通設施、新型智能路側感知設備、路側邊緣計算單元等）和道路交通參與者數據的收集，包括通過有線或無線收集路側交通設備數據、通過 PC5 接收車輛數據和弱勢交通參與者數據、通過 Uu 或光纖接收應用平臺下發(fā)數據等。RSU 與各類傳統(tǒng)智能交通設施（交通信號燈、攝像頭、微波檢測器、可變信息板等）進行對接，將傳統(tǒng)智能交通設施進行網聯化，并能夠基于邊緣計算架構，接入地基差分、氣象服務等新型交通信息源，從而提供覆蓋行車安全、效率、信息服務等全方位的路側智能網聯服務。

·石渝高速

共建設了 350多臺 C-V2X RSU設備，400 多套路側感知、計算、顯示設備，實現包含隧道等區(qū)域在內的 C-V2X 網聯全覆蓋、定位全覆蓋、重點區(qū)域感知全覆蓋。

同時提供高性價比地圖引擎;車用路網地圖自動轉換、分片、分發(fā)工具;提供一站式設備運維管控;提供設備的遠程升級、配置及告警。

·長沙繞城高速

測試段每 150 米部署一套邊緣感知設備;每 450 米部署一套邊緣計算單元，滿足車路協同自動駕駛車輛測試、網聯輔助駕駛、高級別高速公路監(jiān)管需求。支持 C-V2X，實現 98 個智能網聯汽車應用相關場景，滿足智慧交通管理、智能網聯汽車測試及網聯輔助駕駛等功能。

智慧高速公路車路協同系統(tǒng)框架

智慧高速是具備數字化、網聯化、智能化等特征的高速公路。它通過多維狀態(tài)感知、多源信息融合等手段，對高速公路行駛的車輛進行精準管控并為其提供運營服務，實現安全、高效、綠色的交通運行。

智慧高速在為滿足車輛、交通出行提供管控和服務的同時，還面向交通管理者、政府管理部門提供智慧化的養(yǎng)護、運維、決策能力。

車路協同是采用先進的無線通信和新一代互聯網等技術，全方位實施車車、車路動態(tài)實時信息交互，并在全時空動態(tài)交通信息采集與融合的基礎上開展車輛主動安全控制和道路協同管理，充分實現人車路的有效協同，保證交通安全，提高通行效率，從而形成的安全、高效和環(huán)保的道路交通系統(tǒng)。

如圖 1 所示，車路協同系統(tǒng)分為車輛終端、路側設備、通信網絡、應用平臺 4個層級：

車載終端 OBU

集 成 C-V2X、2G/3G/4G、GNSS、 以太網、CAN、WIFI 等通信方式，支持車 - 路、車 - 車信息實時交互，支持車輛信息 OBD監(jiān)控與診斷、主要功能如下 ：

·通過 CAN 總線獲取自車輛行駛數據，包括當前車速、行駛方向等;

·通過 V2X 通信方式向路側設備或附近其他車輛發(fā)送自車當前行駛狀態(tài)數據;

·通過 V2X 通信方式從路側設備或附近其他車輛獲取周邊各交通元素的信息，包括行駛方向、速度、距離等;

·接收路側設備發(fā)送的交通信號、交通管理的信息，達到危險預警、安全高效駕駛的目的。

路側設備

路側設備主要包括：路側邊緣計算設備 MEC、路側通信設備 RSU、路側感知設備、定位設備和電子標志標線。

路側通信設備 RSU 集成 LTE-V2X 通信技術，提供路與車、路與人、路與云平臺之間全方位、低延時的連接能力。將來自 MEC 或者應用平臺的路況信息、預警信息、誘導信息共享給智能網聯汽車，提升車輛的感知范圍，提供超視距的路況感知能力，從而提升車輛行駛的安全性，促進自動駕駛發(fā)展，提高交通效率。

由于 RSU 收集的數據類型復雜多樣，為保證數據的正確接收和解析，RSU 支持數據的協議轉換，轉換后的數據格式滿足國標 T/CSAE 53-2017《合作式智能交通系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)應用層及應用數據交互標準》的要求。此外，RSU 還具備定位、時鐘同步、設備認證等功能。通過 RSU 技術，實現了現有智能交通設施的網聯化，也利用現有的交通檢測設施，拓展了車路協同系統(tǒng)本身的感知能力。

路側邊緣計算設備 MEC 接收來自路側感知設備的信息，對交通態(tài)勢、交通事件、交通參與者等信息進行檢測、識別、跟蹤 ， 并結合來自車載終端、區(qū)域MEC 和應用平臺等的多源信息進行一體化融合，進一步形成路況信息、預警信息 ，再通過 RSU 將這些信息共享給智能網聯汽車進行融合決策，提升車輛的感知范圍，提供超視距路況感知能力和區(qū)域交通態(tài)勢感知能力，有效彌補單車智能的感知盲點，提升車輛行駛的安全性和道路通行效率，助力自動駕駛規(guī)?；逃?。

將 C-V2X 業(yè)務部署在路側邊緣計算單元上，使部分計算功能下沉到移動接入網邊緣側，對路段感知信息進行融合，可以減少信息處理、傳輸時延，降低核心網的計算負荷及海量數據回傳造成的網絡負荷，讓汽車自動駕駛系統(tǒng)反應速度更快、操縱精度更準確，提高自動駕駛的安全性?？筛鶕枰`活配置網絡中 MEC 設備的層級數目，部署多級 MEC設備，以提高系統(tǒng)的靈活性，有助于提供具備本地特色的高質量服務。

路側感知設備包括：攝像機、毫米波雷達、激光雷達等監(jiān)測道路交通環(huán)境中的交通參與者的狀態(tài)和道路狀況的交通狀態(tài)感知設備，光纖傳感器、RFID 標簽等監(jiān)控檢測橋梁、隧道、邊坡等道路安全狀態(tài)感知設備，以及監(jiān)測機電設施分布和運行狀態(tài)的基礎設施感知設備，還有檢測能見度、溫度、濕度、風、路面濕滑狀態(tài)等氣象環(huán)境信息的氣象環(huán)境監(jiān)控設施等。

定位設備由若干基準站構成，能夠采集常見 GNSS 導航信號的載噪比、碼偽距、載波相位、多普勒頻移、導航電文數據，為智能網聯車輛提供其所需的定位信息。

電子標志線包括數字化路側標志牌、情報板，以及可穿越冰雪、雨水、塵土的車道標志設備等。

通信網絡包括光纖、以太網等有線網絡， 以 及 LTE、4G、5G、LTE-V2X、NR V2X、物聯網等無線通信網絡。

應用平臺匯聚道路的交通狀態(tài)信息、設備狀態(tài)信息，并提供道路交通運營管理和應用服務。

根據路網規(guī)模和管理需求，應用平臺可采用中心云和區(qū)域云兩級設置，或者只設置一個中心云平臺。區(qū)域云主要進行本地車路協同調度和時延敏感的業(yè)務處理。

應用平臺具備提供管理區(qū)域的道路的交通狀態(tài)信息和管控信息、道路設施信息、車路協同信息以及車輛 TSP 服務信息，支持交通狀態(tài)分析、V2X 服務、交通管控服務?？筛鶕煌顟B(tài)信息，生成交通事故、交通擁堵、自然災害等預警信息，為運營方和交通管理部門發(fā)布限速、預警、事故提醒等信息提供決策依據，并支持通過無線電廣播、有線和無線網絡、交通信息發(fā)布設施、手機應用（APP）、車載智能終端等形式進行交通狀態(tài)信息發(fā)布。

應用平臺還可基于統(tǒng)一的第三方服務應用接口為 ITS 系統(tǒng)、交通管理系統(tǒng)、車企平臺、地圖導航應用、出行服務應用等提供數據服務和應用服務。

根據高速公路的現實需求，典型應用場景如表 1 所示。

根據智慧高速車路協同系統(tǒng)能提供的功能和性能水平，進行智能化程度分級，便于道路運營、設計方進行梯度部署 / 升級，分級說明見表 2，其中每一級都是在前一級基礎上的增強配置和應用服務升級。

智慧高速和智能網聯汽車是當前推動經濟發(fā)展的國家戰(zhàn)略，與此同時高速公路也是智能網聯汽車落地的重要場景。

兩者的融合發(fā)展成為當前交通運輸領域和智能網聯汽車領域探索的熱點，近期不少智慧高速項目都加入了與車路協同相關的建設內容。但是智慧高速車路協同能力打造并非一蹴而就，需要循序漸進發(fā)展，目前智慧高速車路協同項目的建設大多數還處于 2 級（數字化道路）的水平，實現 3 級（多源融合感知道路）還取決于 NR-V2X 的產業(yè)化進程，要實現4 級（協同控制道路）則取決于智能網聯汽車自動駕駛能力的提升。

另外，智能網聯產業(yè)商業(yè)模式尚未成形，在一定程度上制約了車路協同應用在智慧高速上的普及。不過，按照《智能網聯汽車技術路線圖 2.0》的預測，C-V2X 終端的新車裝配率 2025 年將達到50%，2030 年能基本普及，智能網聯車輛數量將大幅提升，這將有利于推動智能網聯產業(yè)形成閉環(huán)。