【大唐杯备考】——自动驾驶与车联网发展现状与产业趋势（学习笔记）

04-23 1275阅读

📖 前言：本期介绍自动驾驶与车联网发展现状与产业趋势。

🕒 1. 自动驾驶发展现状

🕘 1.1 分级

🕘 1.2 优势

提高驾驶安全性

对潜在危机做出反应
较人类反应更为迅速

缓解交通拥堵

与智能交通系统协同进行
配合交流系统优化车流

减少空气污染

增加汽车共享
减少车辆总量

降低驾驶人力成本

降低打车服务成本
降低人们买车需求

提供移动空间

帮助企业业务走向道路
打造便利的生活方式

适应多种人群

降低多驾驶者要求

为残疾人增加便利

🕘 1.3 应用场景

我国无人驾驶是从1992年国防科技大学成功研制出第一辆无人驾驶汽车开始的。目前，以百度为代表的互联网巨头、传统IT行业、传统车厂都逐步开始进入无人驾驶领域。其中，百度无疑是国内无人驾驶的领先者。2018年，我国自动驾驶主要在物流运输、配送服务、作业、载客四大领域实现落地。

🕘 1.4 产业链

🕤 1.4.1 ADAS系统主要功能

🕤 1.4.2 ADAS系统市场发展分析

目前，ADAS（Advanced Driver Assistance System，高级驾驶辅助系统）系统应用并不普遍，目前还处于导入期和成长期，且具有较高的成长性，利润率也相应较高。由于成本较高，现阶段ADAS系统在中国的装配率较低，未来有较大的提升空间。

🕤 1.4.3 传感器市场发展分析

自动驾驶主要传感器原理及性能优势对比分析：

🕤 1.4.4 高精度地图市场发展分析

地图匹配：由于存在各种定位误差，电子地图坐标上的移动车辆与周围地物并不能保持正确的位置关系。利用高精度地图匹配可将车辆位置精确的定位在车道上，从而提高车辆定位的精度。

辅助环境感知：对传感器无法探测的部分进行补充，进行实时状况的监测及外部信息的反馈；传感器作为无人驾驶的眼睛，具有局限性，如易受恶劣天气的影响，此时可以利用高精度地图来获取当前位置精准的交通状况。

路径规划：对于提前规划好的最优路径，由于实时更新的交通信息，最优路径可能也在随时发生变化。此时高精度地图在云计算的辅助下，能有效为无人车提供最新的路况，帮助无人车重新制定最优路径。

🕒 2. 车联网需求背景

	定义
频段	5905-5925MHZ （中国）
频宽	20M
优势	增加感知范围、降低感知成本、提升交通效率、丰富网联应用
概念	以车内网、车际网、车云网为基础，按照约定的通信协议和数据标准，在车与车，车与路，车与人之间进行无线通信和信息交换的大系统网络
挑战	标准不一，成本高，商业模式不成熟，企业难以盈利，核心技术缺失，存在安全隐患

🕘 2.1 关系

车联网与自动驾驶的关系：车联网是实现自动驾驶的必要条件，自动驾驶是车联网发展终极目标。

车联网、智能汽车及智能交通系统的关系：

🕘 2.2 智能网联的概念

智能网联汽车是指搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现车与X（人、车、路、云端等）智能信息交换、共享，具备复杂环境感知、智能决策、协同控制等功能，可实现“安全、高效、舒适、节能”行驶，并最终可实现替代人来操作的新—代汽车。

网联化是实现自动驾驶的必要条件是未来国家监管无人驾驶车辆的最有效方式。

车联网是解决现阶段交通问题的有效手段：安全、效率、便捷

更可靠的车车沟通
更远的感知范围
更有效的车路沟通
更智慧的车云沟通
🕘 2.3 优点
1. 增加感知范围：
  可提前获取城市范围内的关键道路、路口、车辆、行人、信号灯状态等信息，感知更精准，可有效保障行车安全。
2. 降低感知成本：
  网络辅助方式，可有效降低单车高精度传感器（高精度雷达等）的部署数量和成本，降低非视距、恶劣环境下的感知成本。
3. 提升交通效率：
  通过网络让车辆与道路实时联动，可以增强道路通行效率，缓解交通拥堵，提升城市交通管理效率。
4. 丰富网联应用：
  远程驾驶，编队行驶，自动泊车；车速引导、路况精准提醒；高清视频实时分享。
🕘 2.4 挑战
- 行业标准不统一，成本费用高；
- 商业模式尚不成熟，大多数企业难以实现盈利；
- 国内车联网行业核心技术缺失企业经验积累不足；
- 汽车信息安全隐患凸显。
  🕒 3. 车联网发展现状
  
  🕘 3.1 两大阵营
  
  🕤 3.1.1 DSRC
  
  概念：DSRC（Dedicated Short Range Communication）专用短程通信是ITS智能运输系统领域中专门用于机动车辆在高速公路等收费点实现不停车自动收费EFC（Electronic Fee Collection）的技术，也就是长距离RFID射频识别（又称电子标签E-tag）。
  
  特点：
  - 短距离通信：通信范围1000m内。
  - 专属带宽：划分5.9GHZ频带的一段75MHZ带宽作为交通安全频谱，分为7个频道。
    
    🕤 3.1.2 C-V2X
    
    概念：C-V2X（Cellular Vehicle to Everything）基于电信级服务质量的蜂窝关键技术，演进形成基于3GPP 全球统一标准的车用无线通信技术。包含LTE-V2X和NR-V2X。
    
    特点：
    1. 基于成熟的4G以及复用5G部署成本低
    2. 蜂窝移动网络覆盖低
    3. 5G通信低延迟、大带宽、广连接
    4. 将Uu接口和PC5接口相连接
    标准进展：
    1.支持LTE-V2X的3GPP R14版本标准已于2017年正式发布；
    2.支持LTE-V2X增强（LTE-V2X）的3GPP R15版本标准于2018年6月正式完成；
    3.支持5G-V2X的3GPP R16+版本标准于2018年6月启动研究，将与LTE-V2X/LTE-eV2X形成互补关系。
    
    C-V2X工作模式：
    - V2V（Vehicle to Vehicle）：车与车之间基于无线的数据传输
    - V2I（Vehicle to lnfrastructure）：车与基础设施之间
    - V2P（Vehicle to Pedestrian）：车对行人
    - V2N（Vehicle to Network）：车对网络
      C-V2X模块：
      - OBU（On board Unit）：车载单元
      - RSU（Road Side Unit）：路边架设路测单元
      - FCW（Forward Collision Warning）：前方碰撞预警系统；前车RV、后车HV
        🕤 3.1.3 对比
        
        LTE-V的优势示例：面向增强型安全用例，如高速公路，LTE-V相比于DSRC可以提供更长的反应时间。
        
        更安全的驾驶体验：延长驾驶员反应时间
        支持高速：相对速度最高达500千米/小时
        改善情景感知：采集更前方的数据
        🕘 3.2 C-V2X关键技术
        
        C-V2X包含了两种通信接口︰一种是车、人、路之间的短距离直接通信接口（PC5），另一张是蜂窝通信接口（Uu）当支持C-V2X的终端设备处于蜂窝网络覆盖内时，可在蜂窝网络的控制下使用Uu接口；无论是否有网络覆盖，均可以采用PC5接口进行V2X通信
        
        
        
        🕘 3.3 典型场景及应用
        
        信息服务典型应用场景
        
        紧急呼叫
        政府紧急救助中心
        运营商紧急救助中心
        第三方紧急救助中心
        
        交通安全典型应用场景
        
        交叉路口碰撞预警
        发出告警信息
        提醒驾驶员
        避免车辆相撞
        
        交通效率典型应用场景
        
        车速引导
        提升路口通信速度
        降低车辆燃油消耗
        闯红灯等危险情况预警
        
        自动驾驶典型应用场景
        
        车辆编队行驶
        具备车道保持与跟踪
        协作式自适应巡航
        协作式紧急制动
        协作式换道提醒
        🕘 3.4 我国C-V2X产业架构
        
        
        车载终端产业链现状：
        
        通信、安全芯片
        华为推出了支持LTE和LTE-V2x的双模通信芯片Balong765
        大唐发布了PC5 Mode4 LTE-V2X自研芯片
        高通发布支持PC5单模的9150LTE-V2X芯片组
        LTE-V2X通信对安全要求高，使用硬件安全芯片可以满足LTE-V2X通信的国密算法。目前国内华大电子、华大信安、信大捷安可提供安全芯片。
        通信模组
        华为推出了基于Balong765芯片的LTE-V2X商用车规级通信模组ME959
        大唐提供基于自研芯片的PC5 Mode4 LTE-V2X车规级通信模组DMD31
        移远联合高通发布了LTE-V2X通信模组AG15
        高新兴推出了支持LTE-V2X的车规级通信模组GM556A
        车载终端
        车载终端也称作OBU，是实现LTE-VX功能的车载零部件，国内企业大唐、德赛、东软、华为、金溢科技、千方科技、三旗通信万集科技星云互联、中兴、高新兴等均可提供支持LTE-V2X的车载终端产品。
        V2X协议栈、应用软件
        V2X协议栈在整个终端产业链中属于比较特殊的角色，提供物理层以上的V2X通信协议解析和打包，也包含了安全和管理等功能。国内企业东软、星云互联、ASTRI及国外企业Cohda Wireless、Savari等可提供协议栈开发支持。
        V2X应用软件可由协议栈或者终端提供商进行开发。
        产业链路侧设施现状：
        路侧设施被定义为C-ITS系统的道路子系统中除电子交通设施之外的部分，主要包括V2X系统所定义的路侧单元（RSU）、感知单元和计算决策单元。
        
        路侧单元RSU是集成C-V2X功能的路侧网联设施。区别于车载终端，路侧单元与中国的交通系统和交通环境有密切的耦合性与相关性。目前的RSU供应商主要来自于自主企业，包括大唐、华为、东软、星云互联、金溢科技、千方科技、万集科技等。
        感知单元可由一系列路侧感知设备与处理设备构成，实现对本地交通环境和状况的实时感知，包括信号灯信息、交通参与者信息、定位信息等。
        计算决策单元在设备端有多种实现方式，可以融合到RSU内，可以是本地的MEC单元，也可以是区域的计算中心，负责对本地或区域的数据进行处理、存储，以及应用、服务的计算与发布。
        我国C-V2X安全保障：从通信安全到端到端安全
        
        
        
        我国C-V2X数据平台：
        
        目前，车联网数据平台根据其应用行业，可以分为：交通行业数据平台、交管行业数据平台、通信行业数据平台、整车制造企业数据平台、设备制造行业、示范区数据平台、科技企业数据平台等。
        车联网数据平台的搭建依托于智能交通及智能网联测试示范区、行业部门、企业建设，目前与公安、交通、交管、应急、气象等管理部门的信息数据平台之间尚未完全实现互联互通，仍处于研究与示范验证阶段。
        测试验证：
        目前国内很多厂商和机构致力于C-V2X技术的研究和推广工作，但C-V2X相关测试标准和规范仍在建立和完善中，跨行业的测试认证体系仍需要协同，各个厂商和机构的测试方式和标准不统一。C-V2X测试验证规范、测试认证体系的建立有待完善和统一，并推动大规模外场测试，支撑C-V2X产业化落地。
        
        🕒 4. 车联网产业发展建议
        
        突破车联网商业边界、管理边界和技术边界
        
        商业边界—商业模式不清晰
        
        车联网商业模式面临的三大挑战
        用户需求不强烈
        交通安全类和交通效率类业务，用户实际反应并不强烈，刚性需求不明，用户为这些服务的买单意愿更低。
        投资规模巨大
        车联网实现的是车路协同，需要两个“率”的支撑，一个是路侧基础设施部署的覆盖率，一个是车载终端部署的渗透率。如果需要覆盖全国高速公路和城市道路，基础建设投资预计在3000亿以上。如此巨大的投资存在回报不确定、需承担法律安全责任风险等问题。到底由谁来投，是考验产业发展的关键因素之一。
        运营模式不清晰
        中国道路基础设施建设和运营主体具有多元化特点。车联网存在几种不同类型的运营主体，包括政府独资或合资的企业，高速公路服务商，运营商或铁搭公司等。这几类运营主体，都面临运营模式不清晰挑战，就是怎么从使用方收到钱。政府购买车联网服务模式需要深入探索，短期看，车联网运营主体还需要依赖政府购买服务，才能获得发展空间。
        车联网商业模式探索的三个途径
        继续挖掘和深化信息服务类业务
        随着5G时代到来，车联网能提供的信息服务类型将更加丰富
        拓展车联网信息服务的范围
        特定商用场景先行先试
        车联网首先解决和部署的场景，将是针对特定商用场景的，包括出租车/公交车/物流车/卡车/港口车辆自动驾驶。
        探索数据开放和运营
        建立面向智能网联汽车和智慧道路的—体化开放数据公开服务平台将成大趋势
        一方面可以探索“数据+管理”模式，比如可通过海量车联网数据减少交通事故、提高交通运行效率
        另一方面可以探索“数据+金融”模式比如呈现爆发式增长的ETC业务，各类金融机构在积极参与；基于ADAS安全驾驶辅助系统+DMS疲劳驾驶预警系统获得了各类保险机构的青睐。
        
        管理边界——政策法规待健全
        
        加强跨行业协同
        车联网产业发展需要相关部委强力统筹管理，从政策法规、标准制定、试点示范、商用落地等各个方面协同推进。
        城市车联网部署主要依靠工信、公安和交通部门，城际尤其是高速部署主要依靠交通部门。
        规范数据开放
        车辆和用户数据所有权问题值得深入探讨。
        同样的情况也存在于路侧。车联网应用场景中，最典型是信号灯信息在车联网业务中的应用，这就需要公安交警开放信号灯数据信息。
        健全法律法规
        车联网相关交通事故分析和判定机制还未形成。
        中国目前发放的车联网和自动驾驶拍照，是不允许载客和出租车运营的，不是真正的牌照。
        中国亟待健全车联网和自动驾驶相关法律法规，以公开道路交通法规予以保障。
        
        技术边界——技术工程不完善
        
        兼容多版本并存
        车联网车载终端和路侧基础设施将存在于LTE-V2X（含LTE-eV2X）和5G NR-V2X版本并存情况。
        将导致车联网网络复杂度提升增加车联网网络部署和运维的难度，造成资金投入压力增大。
        完善信息安全体系
        形成LTE-V2X业务整体信息安全方案框架，及安全基础设施建设部署策略，推动并支撑LTE-V2X业务支撑整体信息安全机制落地。
        统一工程建设规范
        车联网车载终端形态复杂，设计前装和后装大量产品形态。
        在不同场景，例如城际高速公路和城市交叉路口、环岛、隧道、立交桥、主干道、公交站场等各种场景下的路侧基础设施部署原则存在明显差异。
        车辆具有从L0-L5的分级标准，但是道路方面却没有统一的智能道路分级标准。
        🕘 4.1 商业模式
        
        
        
        LTE-V2X
        
        2018年6月份开始规模试验测试，升级改造道路基础设施，验证多用户情况下，网络的组网性能以及典型车联网业务性能。
        2019年进行部分城市级基础设施改诰，并开展预商用测试。
        2020年推动LTE-V2X商用，支持实现交通效率类智能出行服务商业化应用。
        5G-V2X
        
        2019年开始Uu技术试验，验证5G对于eV2X部分典型业务场景的支持能力（主要以大带宽场景为主），制定低时延、高可靠的技术标准。5G性能上的优越使得V2X成为了可能。
        2020年开始进行低时延、高可靠应用场景的技术试验，针对自动驾驶等典型应用验证网络性能。
        当前车联网 5G车联网通信方式 IEEE802.11p/IEEE1609标准通信基于D2D的终端直连最大传输距离 800 m 1000 m 最大移动速度 60 k m / h 350 k m / h 最大数据速度 27 M b i t / s 1 G b i t / s 频段 5.86 − 5.92 G H z 授权频段时延大于 10 m s 约 1 m s \begin{array}{|c|c|c|} \hline & \text { 当前车联网 } & \text { 5G车联网 } \\ \hline \text { 通信方式 } & \text { IEEE802.11p/IEEE1609标准通信 } & \text { 基于D2D的终端直连 } \\ \hline \text { 最大传输距离 } & 800 \mathrm{~m} & 1000 \mathrm{~m} \\ \hline \text { 最大移动速度 } & 60 \mathrm{~km} / \mathrm{h} & 350 \mathrm{~km} / \mathrm{h} \\ \hline \text { 最大数据速度 } & 27 \mathrm{Mbit} / \mathrm{s} & 1 \mathrm{Gbit} / \mathrm{s} \\ \hline \text { 频段 } & 5.86-5.92 \mathrm{GHz} & \text { 授权频段 } \\ \hline \text { 时延 } & \text { 大于 } 10 \mathrm{~ms} & \text { 约 } 1 \mathrm{~ms} \\ \hline \end{array} 通信方式最大传输距离最大移动速度最大数据速度频段时延当前车联网 IEEE802.11p/IEEE1609标准通信 800 m60 km/h27Mbit/s5.86−5.92GHz 大于 10 ms 5G车联网基于D2D的终端直连 1000 m350 km/h1Gbit/s 授权频段约 1 ms
        
        🕘 4.2 车联网路侧带动车载
        
        车的渗透率：“车”的层面T-BOX/OBD前后装是重点
        网的覆盖率：“网”的层面，最先落地的将是道路侧
        
        
        
        自动驾驶和车联网主要应用于出租车、公交车、物流、矿山、港区等场景。
        物流作业作为自动驾驶和车联网的重要落地场景之一，选择应用技术的关键点在于成本压力和安全问题。
        
        🕘 4.3 车联网业务快速迭代发展
        
        信息服务类业务
        信息娱乐
        UBI
        车队管理
        融资租赁
        共享出行
        安全出行类业务
        信息告警
        防碰撞
        浮动车
        交通效率类业务
        动态信息通知：如信号灯信息推送（I2V）
        静态信息通知：如限速预警（I2V）
        自动驾驶
        单车：如紧急制动（V2V）
        协同：如车辆编队（V2V）
        协同换道（I2V)
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        作者：HinsCoder
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