1概述
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一代汽车。
车路协同平台综合感知、通信、计算、控制等技术,基于标准化通信协议,实现物理空间与信息空间中包括“车、交通、环境”等要素的相互映射,标准化交互与高效协同、利用云计算大数据能力,解决系统性的资源优化与配置问题。
平台为智能汽车及其用户、管理及服务机构等提供车辆运行、基础设施、交通环境、交通管理等动态基础数据,具有高性能信息共享、高实时性云计算、大数据分析、信息安全等基础服务机制,支持智能网联汽车实际应用需求的基础支撑平台。主要包含标准化互联互通和共性基础支持两方面。其中标准化互联互通包括统一交互标准化语言,减少多领域协同时在理解和认识上的差异化;针对车辆与各类资源互联互通的实际应用需求,设计标准化基础设施体系部署与分段实施路径。共性技术支持包括提供针对智能网联具体应用需求的基础、共性技术服务,包括数据的安全性管理,存储,运维,大数据计算、仿真与测试评价技术等;为解决异构集成、互操作等实际业务需求提供一系列标准化开发接口与工具集。
平台包含了面向效率和面向安全两个方面。其中面向效率包括基于车路协同信息的交叉口智能控制技术、基于车路协同信息的集诱导技术、交通控制与交通诱导协同优化技术、动态协同专用车道技术、精准停车控制技术。面向安全包括智能车速预警与控制,弯道测速/侧翻事故预警、无分隔带玩到安全会车、车间距离预警与控制、临时性障碍预警。
平台面向产业链应用,面向全行业提供体系化的安全,高效,节能等在内的汽车智能网联驾驶应用,以及包括共享汽车,电子支付等一系列新型汽车应
用形态;为测试开发体系,公共服务体系,保险体系,医疗体系等提供协同化
的实际业务应用。
2需求与应用场景分析
根据中国汽车工程学会标准《合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准》(T/CSAE 53-2017),车联网基础功能涵盖安全、效率和信息服务三大类17个应用。
表1 一期应用列表
车路协同服务的需求可以从政府、企业和个人三方面的需求分析。政府监管部门通过车路协同服务平台实现对交通进行实时监管、交通行业管理和交通规划管理。
企业包括智能汽车研发企业和运营企业两大类。智能汽车研发企业可以通过车路协同提供的超视距信息服务、地图服务等为无人驾驶汽车提供更完备的服务。运营企业可以通过车路协同服务提高运营效率和安全性。
图2-1 车路协同需求与应用场景分析图
个人服务现实阶段可以得到车路协同的安全和交通诱导信息服务,远期当车路系统完善后可以实现车辆远程遥控和自动控制。
3总体方案
3.1 V2X分级体系架构
当网络具备边缘计算能力后,许多核心层和终端层的计算负荷都可以整合到边缘层进行,极大地降低网络传输的数据量,也为低时延赋能。
(1)终端层
汽车测速器车辆终端层决策的最大优势为时延小,主要进行与车辆安全性紧密相关的决策,如紧急刹车制动等。
(2)边缘云
该层配备的MEC平台具有强大的计算能力和虚拟化能力,能够承载多种自动驾驶应用。并且能够对数据进行匹配分流,在移动网络边缘完成对自动驾驶车辆数据分析处理。
(3)核心层
覆盖范围极广,计算能力最为强大,但由于距离机动车较远,传输时延相对较大,主要进行对时延要求不是特别敏感的初始规划、道路级规划、宏观交通调度、车辆大数据监管、全局路径规划和全局高精度地图管理。如实时完成每个自动驾驶车辆的道路级规划,优化整个道路交通网的车流。
图3-1 车路协同分级体系架构
3.2 总体架构
本次建设主要应用都部署在云上。参考云计算分层模型,本方案云计算数据中心在横向上分为数据源层、基础设施服务(IaaS)层、平台服务(PaaS)层、行业应用层(SaaS)。总体架构如下图。
图3-2 车路协同运控平台架构
感知设备层通过采集视频监控数据、交通流检测、违章监测数据、事件监测数据、GPS数据、互联网大数据、手机信令数据、以及热线或的事件报告数据等,汇聚接入到云计算平台,为云计算平台提供基础数据支撑。
IaaS基础设施服务层对政务云的服务器、存储、网络等资源,进行统一的、集中的运维和管理。利用虚拟化技术按照用户或者业务的需求,从池化资源层中选择资源并打包,形成不同规模的计算资源。根据本方案的特点,基础设施层还包括边缘云计算资源,主要用于路口和小区级别的车路协同感知信息处理和实时信息发布。
PaaS平台服务层依托基础设施服务层,通过开放的架构,提供共享云计算的有效机制。构建在虚拟服务器集之上,把端到端的分布式软件开发、部属、运行环境以及复杂的应用程序托管当作服务提供给用户。PaaS平台服务层依托基础设施服务层,建立系统应用所必须的基础数据库、业务数据库和主题数据库,为系统提供共享数据服务。
SaaS应用层包括协同感知系统、交通管控协调系统、驾驶安全信息服务系统、