车路云一体化系统CV2X车车车路协同+典型应用场景及实施参考

编写组名单 首席科学家、专家组组长 陈山枝中国信息通信科技集团有限公司副总经理、总工程师移动通信及车联网国家工程研究中心主任 顾问组成员（按姓氏笔画排序）王云鹏中国工程院院士邬贺铨中国工程院院士 李克强中国工程院院士李骏中国工程院院士 张亚勤中国工程院外籍院士 张进华中国汽车工程学会理事长 专家组成员（按姓氏笔画排序） 于润东 于中腾 卫璁 王万林 王世良 王硕 韦峻青 戈小中 公维洁 尹菲 司胜营 朱陈伟 朱颢 华秀茹 刘江波 江伙红 安毅 孙宁 杜孝平 李小娜 李红林 李斌 李增文 时岩 余冰雁 汪林 张杰 张图南 张学艳 张衡 张瀛 陈慧勇 范炬 林巧 周光涛 房骥 赵洪达 赵耀炜 郝盛 胡延明 胡金玲 钟薇 姜国凯 秦孔建 袁宇 贾佳 徐伟 高田 高卓 高洪伟 高博麟 唐风敏 曹恺 梁伟强 葛雨明 董书霞 褚文博蔡营 主编单位 移动通信及车联网国家工程研究中心中国汽车技术研究中心有限公司 国家智能网联汽车创新中心中国信息通信研究院 中国信息通信科技集团有限公司 参编单位 中国通信学会车联网委员会中信科智联科技有限公司 中汽研汽车检验中心（天津）有限公司交通运输部公路科学研究院 中国第一汽车集团有限公司东风汽车科技有限公司 重庆长安汽车股份有限公司 智能汽车安全技术全国重点实验室广州汽车集团股份有限公司 安徽江淮汽车集团股份有限公司长城汽车股份有限公司 上海蔚来汽车有限公司 广州小鹏汽车科技有限公司 奥迪（中国）企业管理有限公司宝马（中国）服务有限公司 德赛西威汽车电子股份有限公司中汽创智科技有限公司 卡尔动力（北京）科技有限公司东风悦享科技有限公司 福建易控智驾科技有限公司 西部科学城智能网联汽车创新中心（重庆）有限公司交通运输部路网监测与应急处置中心 联通智网科技股份有限公司 智能汽车安全技术全国重点实验室北京车网科技发展有限公司 清华大学 北京邮电大学 指导单位 中国通信学会 中国汽车工程学会中国公路学会 中国通信标准化协会 前言 随着汽车保有量的快速增长，交通事故、交通效率、能源消耗等问题日益突出。C-V2X作为全球主流车联网通信标准，成为赋能智能网联汽车和智慧交通的核心纽带，推动了通信、汽车、交通三大产业的融合。欧美日韩等国家和地区不断加快产业布局、制定发展规划，通过政策法规、技术标准、示范建设等全方位措施，推进C-V2X车联网产业化进程和规模应用。总体上，C-V2X车联网社会影响大、产业拉动强，已成为国际竞争热点。 我国在国家和相关部委规划中，已明确C-V2X车联网、智能网联汽车、智慧交通协同发展的战略定位。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》、《智能汽车创新发展战略》、 《交通强国建设纲要》等明确提出大力发展车联网、智能网联汽车、智慧交通。如今，随着C-V2X车联网产业发展进入新阶段，规模应用与商业部署将成为行业主旋律，赋能我国汽车产业从新能源汽车向智能网联新能源汽车快速发展，并在全球竞争中胜出。我国C-V2X车路协同应用发展阶段可以分近期和中远期。近期通过车车协同、车路协同实现智能网联辅助驾驶，提高驾驶安全、降低事故率、提升交通效率；以及通过特定场景的中低速智能网联无人驾驶，解决行业应用痛点。中远期将结合人工智能、大数据和融合感知等技术，通过车联网助力单车智能实现车路云协同和网联智能，最终实现全天候、全场景的智能网联无人驾驶。 在我国产业界共同努力下，C-V2X车联网已形成包括通信芯片、通信模组、车载终端、路侧设备、测试仪表、整车制造、运营服务、测试认证、高精度定位及地图服务等较为完整的产业链生态。从2018年开始，先后举 办“三跨”、“四跨”、“新四跨”等大型车联网互联互通测试活动，表明我国已具备C-V2X车联网大规模部署的技术和产业化基础。此外，中国新车评价规程（C-NCAP）2024年版在全球NCAP体系中首次引入C-V2X测试场景，以提升车辆主动安全。总体上，我国C-V2X车联网产业发展处于全球领先地位。 为大力推进车联网应用落地，工业和信息化部、住房和城乡建设部等部门积极协同推动，并与地方政府合作，批准建设了7个国家级车联网先导区、17个智能网联汽车测试示范区、16个智慧城市基础设施与智能网联汽车协同发展试点城市（简称“双智”城市）。涌现了大量的智慧高速、智慧交通、智慧园区、港口、矿区以及物流等车路云一体化应用场景。 2024年1月，工业和信息化部、公安部、自然资源部、住房和城乡建设部、交通运输部等五部门组织开展智能网联汽车“车路云一体化”应用试点，将采用C-V2X技术的车路云一体化试点范围扩大到城市全域，功能场景上覆盖协同预警、协同驾驶辅助、协同自动驾驶等不同等级的网联化功能应用。2024年7月，车路云一体化首批20个试点城市正式公布，标志着车路云一体化进入规模化落地发展的新阶段。 随着车路云一体化建设的推进，C-V2X车车/车路协同的应用场景将大量涌现，本文在国家智能网联汽车创新中心等单位编写的《“车路云一体化”系统应用与建设指南》（《指南2.0》）框架下，针对相关C-V2X车车 /车路协同典型应用场景进行分析并提出实施参考，加快推动智能网联汽车应用落地以及后续产业发展。本文内容涉及面广，不仅可以为车企及供 目录 编写组名单1 前言4 1总述1 1.1背景1 1.2车路云一体化系统2 1.3缩略语4 2系统架构设计方案6 2.1架构定义6 2.2参考文献及参考标准7 2.3车辆定义9 3车车/车路协同典型应用场景说明9 4车车/车路协同典型应用场景及实施参考11 4.1交通信号灯上车场景及实施参考11 4.1.1场景定义11 4.1.2适用范围11 4.1.3场景功能点12 4.1.4基本性能要求12 4.1.5数据输入/输出13 4.1.6功能模块设计13 4.2闯红灯预警场景及实施参考15 4.2.1场景定义15 4.2.2适用范围15 4.2.3场景功能点15 4.2.4基本性能要求16 4.2.5数据输入/输出16 4.2.6功能模块设计16 4.3前方有遮挡异常车辆场景及实施参考19 4.3.1场景定义19 4.3.2适用范围19 4.3.3场景功能点19 4.3.4基本性能要求20 4.3.5数据输入/输出20 4.3.6功能模块设计20 4.4有遮挡的十字路口交叉碰撞场景及实施参考23 4.4.1场景定义23 4.4.2适用范围23 4.4.3场景功能点23 4.4.4基本性能要求24 4.4.5数据输入/输出24 4.4.6功能模块设计24 4.5超视距弱势交通参与者场景及实施参考27 4.5.1场景定义27 4.5.2适用范围27 4.5.3场景功能点27 4.5.4基本性能要求28 4.5.5数据输入/输出28 4.5.6功能模块设计28 4.6圆锥筒信息推送场景及实施参考31 4.6.1场景定义31 4.6.2适用范围31 4.6.3场景功能点32 4.6.4基本性能要求32 4.6.5数据输入/输出32 4.6.6功能模块设计32 4.7公交车道共享场景及实施参考35 4.7.1场景定义35 4.7.2适用范围35 4.7.3场景功能点35 4.7.4基本性能要求36 4.7.5数据输入/输出36 4.7.6功能模块设计37 4.8紧急车辆优先通行场景及实施参考39 4.8.1场景定义39 4.8.2适用范围40 4.8.3场景功能点40 4.8.4基本性能要求40 4.8.5数据输入/输出41 4.8.6功能模块设计41 4.9前方车辆突发紧急状况（“数字三角牌”）场景及实施参考43 4.9.1场景定义43 4.9.2适用范围43 4.9.3场景功能点43 4.9.4基本性能要求44 4.9.5数据输入/输出44 4.9.6功能模块设计44 4.10C-AEB场景及实施参考47 4.10.1场景定义47 4.10.2适用范围47 4.10.3场景功能点47 4.10.4基本性能要求48 4.10.5数据输入/输出48 4.10.6功能模块设计49 4.11C-ACC场景及实施参考51 4.11.1场景定义51 4.11.2适用范围51 4.11.3场景功能点51 4.11.4基本性能要求52 4.11.5数据输入/输出53 4.11.6功能模块设计53 4.12车辆智能编队行驶场景及实施参考56 4.12.1场景定义56 4.12.2适用范围56 4.12.3场景功能点56 4.12.4基本性能要求57 4.12.5数据输入/输出58 4.12.6功能模块设计58 4.13智慧港口V2V防碰撞场景及实施参考61 4.13.1场景定义61 4.13.2适用范围61 4.13.3场景功能点61 4.13.4基本性能要求62 4.13.5数据输入/输出62 4.13.6功能模块设计62 4.14矿区车挖协同装载作业场景及实施参考65 4.14.1场景定义65 4.14.2适用范围65 4.14.3场景功能点66 4.14.4基本性能要求66 4.14.5数据输入/输出66 4.14.6功能模块设计67 5总结70 版权声明71 引用格式71 1总述 1.1背景 随着汽车数量快速增长，交通事故、交通拥堵、环境污染等问题日益突出，汽车产业由新能源汽车向智能网联新能源汽车升级。单车智能依靠视觉、毫米波雷达、激光雷达等，存在感知能力受限、环境适应性差、缺乏全局信息、无协同能力等局限，面临看不到、看不清、看不全、看不准等挑战。我国主导的蜂窝车联网（C-V2X），以其技术先进性、可随蜂窝移动通信技术长期演进等优势，得到全球广泛采用。美国放弃其主导的、具有先发优势的DSRC（IEEE802.11p）技术，全面转向C-V2X。C-V2X已成为全球事实车联网通信标准，依托C-V2X发展智能网联汽车和智慧交通成为产业共识。 目前，国家层面已批准建设了7个国家级车联网先导区、17个智能网联汽车测试示范区、16个双智试点城市，广泛开展车路云一体化示范应用，并涌现了大量的智慧高速、智慧交通、智慧园区等车路云一体化应用场景。 2024年1月，工业和信息化部、公安部、自然资源部、住房和城乡建设部、交通运输部等五部门组织开展智能网联汽车“车路云一体化”应用试点[12]。明确部署C-V2X直连通信网络，建设智能化路侧基础设施，提升C-V2X车载终端装配率。将车路云一体化试点范围扩大到城市全域，功能场景上覆盖协同预警、协同驾驶辅助、协同自动驾驶等不同等级的网联化功能应用。此举将极大推动C-V2X车联网迎来产业规模化建设和应用，推动智能网联汽车加速从示范应用向商业化推广演进。 随着车路云一体化建设的快速发展，C-V2X车车/车路协同的应用场景将大量涌现，本文旨在选取典型应用场景进行分析并提出实施参考。分别建立对应场景的功能模块、明确不同设备之间的交互内容、适用范围、功 能点说明和性能要求，加快推动智能网联汽车应用的落地，对推进智能网联汽车“车路云一体化”应用试点工作以及后续产业发展具有重要意义。 1.2车路云一体化系统 车路云一体化系统通过新一代信息与通信技术将人、车、路、云的物理空间、信息空间融合为一体，基于系统融合感知、协同决策与控制，实现智能网联汽车交通系统的安全、节能、舒适[13]。车路云一体化系统是由车辆及其他交通参与者、路侧基础设施、云平台、相关支撑平台、C-V2X直连通信网和4G/5G通信网等部分组成的一个复杂系统。在车路云一体化架构下的车车/车路协同组网如图1-1所示。 图1-1车车/车路协同组网图[17] C-V2X车联网，作为智能网联汽车的交叉融合创新技术，能够依托目前4G/5G通信网络规模部署资源，实现融合组网。满足不同的通信需求，主要分为近程信息交互和远程信息服务，对应实现的不同业务如图1-2所示。 图1-2近程信息交互和远程信息服务[14] 近程信息交互满足车与车（V2V）、车与路（V2I）、车与人（V2P，弱势交通参与者）间的低时延、高可靠通信，实现行驶安全与舒适。