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1、車聯網車聯網白皮書白皮書 中國信息通信研究院 中國信息通信研究院 2022021 1年年1 12 2月月 No.202128 前前 言言 我國車聯網產業在政策規劃、標準體系建設、關鍵技術研發、應用示范和基礎設施建設等多個方面取得了積極進展, 在促進汽車、交通等傳統產業轉型升級,以及促進形成數字經濟發展的新產業集聚方面也起到積極作用。車聯網的內涵與外延也在不斷發展演進,依托快速落地的新型基礎設施建設,不僅廣泛服務于智能網聯汽車輔助駕駛、自動駕駛等不同等級應用,還拓展服務于智慧礦山、智慧港口等企業生產環節以及智慧交通、智慧城市等社會治理領域。 邁入“十四五” ,車聯網將進入大規模部署應用的新時期。
2、本白皮書從技術、產業、應用和模式四個方面,總結當前發展現狀,分析提煉發展趨勢,并對下一階段重點工作予以展望。在技術與產業方面,對“車-路-云-網-圖”產業鏈的各個環節進行關鍵技術剖析和產業發展趨勢研判。在應用與模式方面,從服務于城市道路、高速公路、特定區域三類環境,服務于個人、企業和政府三類用戶,凝練典型應用場景, 分析功能實現視圖和商業價值鏈條。 在此基礎上,從技術創新、基礎設施建設、應用推廣、安全體系構建多個方面進行展望,提出跨行業在頂層規劃、標準體系、應用實踐和部署建設等方面的協同合作,堅持智能與網聯協同發展戰略,推動車聯網產業高質量發展。 目目 錄錄 一、 車聯網發展總體態勢 . 1
3、(一) 全球車聯網產業生態不斷豐富完善 . 1 (二) 車聯網成為全球新型基礎設施建設焦點 . 2 (三) 車聯網安全工作力度顯著加大 . 4 二、 車聯網技術與產業發展趨勢 . 6 (一) 汽車網聯化與智能化協同發展 . 7 (二) 路側感知與計算融合推進 . 9 (三) 邊緣-區域-中心多級平臺協同部署 . 12 (四) 無線與有線組網技術融合共存 . 15 (五) 高精度地圖與定位基礎作用凸顯 . 18 (六) 網絡安全與數據安全關注度提升 . 20 三、 車聯網應用場景與模式 . 23 (一) 跨行業融合帶動應用部署模式向縱深發展 . 23 (二) 城市道路環境下車聯網應用創新活躍 .
4、 24 (三) 高速公路環境下車聯網應用推廣路徑逐步清晰 . 29 (四) 特定區域工況環境下規模商用加快 . 32 四、 車聯網發展展望 . 35 (一) 持續推進核心技術攻關,加強標準和實施路徑協同 . 35 (二) 加快標準化基礎設施建設,加強跨行業跨區域協同 . 36 (三) 加快典型應用規?;茝V,注重價值空間挖掘 . 37 (四) 完善網絡與數據安全發展體系構建,注重功能安全 . 38 圖圖 目目 錄錄 圖 1 車聯網應用服務體系 . 24 圖 2 城市道路環境下的車聯網應用功能視圖 . 27 圖 3 城市道路環境下的車聯網應用價值鏈條 . 28 圖 4 高速公路環境下的車聯網應用
5、功能視圖 . 30 圖 5 高速公路環境下的車聯網應用價值鏈條 . 31 圖 6 特定區域工況環境下的車聯網應用價值鏈條 . 34 車聯網白皮書 1 一、車聯網發展總體態勢 (一)全球車聯網產業生態不斷豐富完善(一)全球車聯網產業生態不斷豐富完善 當前,全球數字經濟快速發展,新一代信息通信技術與各行各業融合滲透,車聯網、工業互聯網、物聯網等新型產業生態不斷壯大,有力推動了汽車、交通等傳統產業的數字化、網絡化、智能化發展,也逐步衍生出智慧出行、交通數字化治理等數字經濟發展的新產業集聚,越來越受到全球主要國家和地區政府的高度重視。 先進駕駛輔助系統(ADAS)成為大量新車標配,汽車智能化水平逐步提
6、高。ADAS 在過去的十多年發展中取得了巨大突破,以自動緊急制動 (AEB) 、 車道偏離警告 (LDW) 、 車道保持輔助 (LKA)等為代表的輔助駕駛功能已非常成熟,大眾、豐田、福特、吉利、廣汽等諸多車企實現了全系標配;隨著智能化能力的不斷提升,自主泊車 (AVP) 等更高級自動駕駛功能正逐步商用, 特斯拉、 蔚來、威馬、奔馳等車企紛紛發布量產車型。同時,ADAS 與網聯化融合成為發展趨勢,LTE-V2X 功能正受到汽車廠商的高度關注。廣汽、上汽、一汽紅旗、蔚來等國內汽車廠商陸續發布搭載 LTE-V2X 的量產車型,并基于車聯網實現前方碰撞預警、盲區/變道預警、逆向超車預警、 左轉輔助等功
7、能。 奧迪在 2021 年世界物聯網博覽會期間展示了融合 LTE-V2X 的 13 個高等級自動駕駛應用,實現了盲區行人及非機動車感知及自動減速、緊急車輛自動變道讓行等功能。全球研究咨詢機構埃信華邁(HIS Markit)發布中國智能網聯市場車聯網白皮書 2 發展趨勢報告 ,2020 年全球市場搭載智能網聯功能的新車滲透率約為 45%,預計至 2025 年可達到接近 60%的市場規模。 車聯網應用場景和服務能力不斷演進提升。網聯自動駕駛出租車、遠程遙控駕駛等應用場景不斷涌現。車聯網有助于提升自動駕駛的感知能力,解決單車感知能力容易受到遮擋、惡劣天氣等環境條件影響,協助解決自動駕駛算力和功耗之間
8、的矛盾,并提升自動駕駛的決策“博弈”效率與執行能力。谷歌 Waymo、百度 Apollo等自動駕駛出租車已逐步實現商業化運營,部分支持通過車聯網與紅綠燈等路側基礎設施實現信息交互,并支持通過遠程遙控駕駛實現“無人化” 。與此同時,車聯網賦能智能網聯汽車與智慧城市協同發展, 促進新模式變革。 車聯網通過向車輛實時推送道路狀態信息,助力車輛選擇更安全高效的出行路徑;車聯網通過對實時交通流量的監測來進行智能規劃,增強道路交通管控能力;車聯網通過增強路側基礎設施的感知計算能力,并與車輛感知信息進行融合,提升交通治理的數字化水平。車聯網將進一步促進汽車、道路建設、交通管理、物流等多行業領域的融合應用,推
9、動共享、合作等新模式不斷演進。 (二)車聯網成為全球新型基礎設施建設焦點(二)車聯網成為全球新型基礎設施建設焦點 我國車聯網新型基礎設施快速落地并初見成效。中共中央、國務院印發 國家綜合立體交通網規劃綱要 , 明確加強交通基礎設施與信息基礎設施統籌布局、協同建設,推動車聯網部署和應用。國車聯網白皮書 3 務院印發新能源汽車產業發展規劃(2021-2035) ,要求促進新能源汽車與能源、交通、信息通信深度融合,協調推動智能路網設施建設,推進交通標志標識等道路基礎設施數字化改造和互聯。工信部印發關于推動 5G 加快發展的通知 ,提出促進“5G+車聯網”協同發展,推動將車聯網納入國家新型信息基礎設施
10、建設工程,促進 LTE-V2X 規模部署,建設國家級車聯網先導區。交通運輸部出臺關于推動交通運輸領域新型基礎設施建設的指導意見提出協同建設車聯網等要求。 2019 年至今, 工信部先后批復江蘇 (無錫) 、天津(西青) 、湖南(長沙) 、重慶(兩江新區)四個國家級車聯網先導區,積極推進車聯網基礎設施建設、互聯互通驗證、規?;瘧猛茝V等, 形成了廣泛布局、 重點突破、 具有地方特色的發展格局。同時,推動京滬“1 號”高速公路車聯網升級,打造車聯網先導性應用示范高速公路,賦能干線物流。2021 年,住建部和工信部確定北京、上海、廣州、武漢、長沙、無錫、重慶、深圳、廈門、南京、濟南、成都、合肥、滄州
11、、蕪湖、淄博 16 個城市為智慧城市基礎設施與智能網聯汽車協同發展試點城市,不斷提升智慧城市基礎設施智能化水平、 實現不同等級智能網聯汽車在特定場景下的示范應用。車聯網基礎設施部署有序推進, 已有 3500 多公里的道路實現智能化升級,20 余個城市和多條高速公路完成了 4000 余臺路側通信單元的部署。 歐美各有側重,均布局推進車聯網新型基礎設施建設。美國以車聯網白皮書 4 引領自動駕駛發展為驅動力。2020 年 4 月,美國發布智能交通系統(ITS)戰略規劃 2020-2025 ,提出關注 5G 等創新技術的快速發展和應用。2021 年 3 月,美國聯邦公路局發布了自動駕駛對公路基礎設施的
12、影響 報告, 詳細分析了自動駕駛對公路物理基礎設施、交通控制設備、運輸管理和運營系統、多式聯運基礎設施的影響。美國已經在加利福尼亞州圣迭戈和密西根州底特律進行 C-V2X 試驗, 并且也在積極推動 C-V2X 基礎設施建設。 密歇根州成立了未來出行辦公室, 負責所有出行相關舉措 (包括基礎設施) 的戰略協調,同時跨行業合作伙伴一起制定關于實體和數字基礎設施的標準,以將網聯自動駕駛車輛從試點項目拓展到美國的高速公路和城市道路上。 歐洲以智能交通系統為核心。 歐盟大力發展出行即服務 (MaaS) ,極大地促進了車聯網應用推廣,推動發展交互式智能交通。歐盟道路交通研究咨詢委員會發布 網聯自動駕駛路線
13、圖 , 突出智能化與網聯化的協同,強調自動駕駛車輛與道路交通設施的協同互聯。 (三)車聯網安全工作力度顯著加大(三)車聯網安全工作力度顯著加大 車聯網支持實現了“人-車-路-云”各參與要素的連接,同樣會使得汽車、路側設施等在網絡中留下“行蹤” ,面臨網絡攻擊等安全風險。國內外高度關注汽車智能化、網聯化發展的潛在安全隱患,多個國家和地區加快推進網絡安全、數據安全等相關工作。 聯合國世界車輛法規協調論壇(UN/ECE/WP29)于 2020 年 6 月通過汽車網絡安全和網絡安全管理法規,明確車輛制造商需要車聯網白皮書 5 滿足汽車網絡安全強制認證要求,認證內容包括制造商網絡安全管理體系(CSMS)
14、認證和車輛形式認證(VTA)中的網絡安全檢測認證,該法規將在德國、法國、日本等 WP 291958 年協定書締約國生效。2022 年 6 月后,在歐盟申請準入的新車型必須完成網絡安全強制認證。同時,歐盟依據一般數據保護條例 (GDPR)法規,對汽車企業使用個人信息和數據跨境傳輸進行監管。美國采用“自我認證”制度,要求企業制定信息安全方案,向監管部門提交車輛安全評估證明,政府實施事后監督。美國還先后出臺了聯邦自動駕駛汽車政策 自動駕駛系統:安全愿景 2.0 自動駕駛汽車綜合計劃 確保美國自動駕駛汽車技術的領導地位:自動駕駛汽車4.0 ,提出采取防護措施應對自動駕駛汽車的網絡威脅和漏洞、隱私和數據
15、保護風險等具體要求。在標準研制方面,國際標準化組織道路車輛技術委員會(ISO/TC22)信息安全工作組組織開展道路車輛-網絡安全工程標準(ISO/SAE 21434)等汽車信息安全國際標準制定工作,相關標準作為 UN/ECE/WP29 法規要求的執行依據;美國汽車工程師學會(SAE)發布車輛網絡安全標準 SAE J3061,提出了覆蓋整個汽車開發生命周期的網絡安全管理框架和流程設計指南。 我國管理規定加速出臺,配套標準積極推進。國家網絡安全法 數據安全法 個人信息保護法等頂層法律相繼出臺,為汽車、交通、通信等車聯網相關主體的網絡安全工作提供根本遵循。車聯網白皮書 6 工信部、網信辦、公安部等部
16、門先后出臺了關于加強車聯網網絡安全和數據安全工作的通知關于加強智能網聯汽車生產企業及產品準入管理的意見 汽車數據安全管理若干規定(試行) 網絡產品安全漏洞管理規定等管理規定,旨在加強車聯網和智能網聯汽車網絡安全、數據安全管理力度,統籌發展和安全。支撐相關管理規定執行,國內多個相關標準化機構積極推進汽車網絡、信息安全標準制定。全國汽車標準化委員會針對整車及零部件信息安全開展標準制定工作,包括汽車信息安全通用技術要求 汽車軟件升級 通用技術要求信息 汽車整車信息安全技術要求等。中國通信標準化協會重點針對車聯網網絡安全開展標準制定工作,包括基于LTE 的車聯網無線通信技術 安全證書管理系統技術要求
17、車聯網信息服務數據安全技術要求 等。 全國信息安全標準化技術委員會、全國智能運輸系統標準化技術委員會也在積極推進汽車及道路運輸相關的網絡和信息安全標準制定。 二、車聯網技術與產業發展趨勢 在 2020 年的車聯網白皮書(網聯自動駕駛分冊) 中,按照“終端” “連接” “計算與服務”三個維度對車聯網技術架構進行了解構,其中“終端”又進一步包含了智能網聯汽車和路側系統??梢钥闯?,雖然車聯網技術與產業在過去幾年內出現了跨越式發展,但車、路、云、網一直都是業界關注的重點。此外,由于車聯網應用對定位精度的高要求,高精度地圖和定位也作為一個相對獨立的車聯網白皮書 7 領域受到更多關注。本章節就沿著“車-路
18、-云-網-圖”的分解方式,對車聯網系統中涉及到的各項關鍵技術以及產業發展情況進行闡述。 (一)汽車網聯化與智能化協同發展(一)汽車網聯化與智能化協同發展 新型電子電氣信息架構是使能汽車智能化、 網聯化的關鍵環節。汽車數字化、網聯化與智能化發展趨勢要求智能網聯汽車具有在長生命周期內功能可升級、服務可增值、網絡和硬件可拓展、車路云一體化并以用戶體驗為中心可進行生態運營的新特性,這將直接導致汽車電子電氣架構從面向信號的架構快速向面向服務的架構(SOA)轉換。作為當前具有代表性的 SOA 中間件,由 OMG 聯盟標準化的數據分發服務(DDS) ,以數據驅動為中心,采用發布-訂閱的體系架構,可提供豐富的
19、 QoS 策略,能夠保障車內各類數據以實時、高效、靈活的方式分發,得到了國內多家主機廠的關注和量產應用。而汽車以太網、TCP/IP 等分層網絡協議是實現 SOA 的重要網絡基礎。隨著車載網絡帶寬需求快速提升,作為車載骨干網絡重要承載技術的千兆或多 G(2.5G/5G/10Gbps)汽車以太網,作為邊緣接入手段的 CAN/CAN FD/CAN XL/LIN/FlexRay/10BASE-T1S及上下行非對稱速率的車載有線萬兆媒體傳輸技術,成為當前研究的重點方向。雖然汽車以太網可為車內傳輸提供大帶寬,但其盡力而為的傳輸特點尚無法為自動駕駛等應用提供更高的 QoS 保證, 基于以太網的車用時間敏感網
20、絡(TSN)協議族將有助于解決這一問題, 可為自動駕駛、 關鍵控制應用及關鍵流量提供高可靠、 冗余性、車聯網白皮書 8 低時延和高 QoS 保證。 “軟件定義汽車”逐步形成共識,操作系統及中間件是智能網聯演進的核心關鍵基礎。類比移動智能終端的發展軌跡,汽車軟件逐步成為體現設計差異性、滿足用戶新體驗需求的主要手段。輔助駕駛和自動駕駛功能、智能座艙及遠程在線更新等應用,不斷拉升整車代碼量,也促進大眾、豐田、上汽等傳統汽車企業紛紛組建軟件部門。例如,上汽零束的整車全域及全生命周期 OTA 解決方案(XOTA) ,包含底盤域、動力域、車身域、智駕域、娛樂域等多達40 多個控制器的升級刷寫, 提供整車軟
21、件版本管理以及全生命周期覆蓋,有利于形成研發、制造、售后的全生命周期閉環。同時,作為系統軟件的核心,操作系統及中間件獲得多方關注。智能網聯汽車推進組(ICV-2035)成立操作系統工作組,旨在突破操作系統核心關鍵技術,培育應用生態體系。全國汽車標準化技術委員會等行業組織,將操作系統納入標準化工作重點。搭載華為操作系統的北汽極狐、 賽力斯等車型在 2021 年內陸續發布, 基于英偉達自動駕駛平臺的首款車型將于 2022 年下半年正式量產。 當前, 我國操作系統還未形成較為成熟完善的主流標準架構,不同中間件軟件接口仍存在差異性。面向汽車智能化、網聯化發展變革,在車路云一體化架構體系下, 研究突破操
22、作系統核心關鍵技術、 把握中間件標準制定,將有助于提升我國在操作系統領域的國際話語權。 智能座艙成為汽車“第三空間”數字化革命的重要載體。隨著車聯網白皮書 9 車載屏幕的大屏/異形化,傳統消費電子應用逐漸向車端遷移,智能座艙可通過各種數字化、網聯化、智能化的手段,更加人性地洞察并滿足駕駛員在車內的各類不同需求。 觸屏、 語音交互、 手勢識別、增強現實型抬頭顯示(AR HUD)等多模式交互不斷發展演進。其中語音交互是最自然、最便捷的人機互動方式,車載語音系統發展前期關注于“自然語言處理+自然語言理解” ,后期則更加關注“數據計算能力+汽車資源整合能力” ;手勢識別是車內交互方式的新趨勢,技術仍未
23、成熟,手勢識別對內可實現電話接聽、音量調節、切歌、導航控制、座椅調節、天窗調節等,對外可實現交警、行人的手勢識別或結合駕駛員手勢對建筑和環境的識別應用;駕駛員檢測系統(DMS)早期以安全監測為主,并逐漸向著探索 ADAS、人車互動等個性化服務與應用方向發展;隨著成本和硬件尺寸等因素的提升,以 AR 技術為基礎的抬頭顯示將結合傳感器信息在 ADAS、導航、信息娛樂內容等方面發揮越來多的作用。 (二)路側感知與計算融合推進(二)路側感知與計算融合推進 以感知、計算為核心的路側融合系統,向硬件功能集成化、建設部署敏捷化的方向演進。一方面,路側傳感器不斷向感知與計算功能一體化的形態升級。已有攝像頭、毫
24、米波雷達、激光雷達等企業,通過自研或與人工智能公司合作的方式,推出了具備結構化感知能力的傳感器,如智能球機融合了傳統攝像機與邊緣側感知識別算法、雷視融合系統實現毫米波雷達與攝像頭的集成與融合,均已車聯網白皮書 10 在道路感知、環境監控等領域推廣部署。另一方面,路側融合系統向軟硬件解耦發展的趨勢初現。近兩年來,車聯網路側項目的建設需求主要來自行業用戶和政府用戶,定制化程度相對較高,導致路側融合系統的算法設計與前端傳感器耦合緊密。但不同項目中,路側融合系統的場景部署工況、傳感器選型配臵均不盡相同,逐個案例的定制化開發不利于企業攤薄研發成本。 因此, 今年以來, 速騰、萬集、亮道智能、華錄易云等路
25、側系統供應商、算法提供商、整體解決方案商等陸續自發的開展了相關探索工作,IMT-2020(5G)推進組 C-V2X 工作組在“MEC 與 C-V2X 融合”體系下開展路側智能化設備及路側系統相關研究,推動將設備、算法、平臺間接口標準化,打造開放的、軟硬件解耦的“試驗田” ,逐步形成跨區域、跨層級的敏捷化部署新環境。 路側融合系統的功能需求呈現分級趨勢,行業內已構建系統級測試驗證的公共服務能力。當前各類車聯網應用場景對路側融合系統的需求可提煉為開放網聯、基礎感知、增強感知、協同決策控制四級基本能力要求,分級體系逐步建立。在開放網聯級別中,紅綠燈狀態提醒、 近場支付等信息類應用, 只依賴路側設施提
26、供數據 “透傳”和外部信源接入的能力。在基礎感知級別中,違章抓拍、車流量統計、以及部分基礎預警類應用,可通過規?;渴鸪杀镜土膫鹘y交通檢測器, 實現部分交通事件及交通流統計的基礎感知功能。在增強感知級別中,交叉口碰撞預警、弱勢交通參與者碰撞預警車聯網白皮書 11 (VRU) 、車輛駕駛行為識別等精細化感知場景,需依賴路側引入高性能的感知設備,對感知范圍、系統時延、目標識別、定位精度等性能指標進行量化約束。在協同決策控制級別中,協作式匯入、基于路側協同的遠程接管等復雜車路協同場景,要求路側融合感知系統具備全天候、無盲區、全量數據的感知能力,且滿足苛刻的性能指標要求,以匹配車輛功能安全、預期功能
27、安全等標準要求,目前仍處于探索驗證階段。在此基礎上,路側融合感知系統相關的測試驗證標準與能力初步構建。中國通信標準化協會立項車路協同 路側感知系統技術要求及測試方法行業標準,初步形成了包含系統基礎性能、交通參與者感知、交通事件及交通流檢測的多維度指標體系。中國信通院基于路側真值系統和車載真值系統“雙真值”的方法,構建面向真實環境的路側融合感知系統測試驗證環境,為提升產品及技術成熟度、支撐系統與設備選型提供了方法和依據。 當前路側融合系統產業鏈處于“百花爭鳴”的快速發展階段,但現有技術與產品成熟度有待提升,核心關鍵技術亟需攻關。車聯網先導區、智慧高速、測試示范區等建設項目,從需求側逐步放大牽引作
28、用,各地逐步形成地方產業特征強、基建與應用結合度高、參與主體多樣化的建設格局。G2 京滬高速、重慶 G5021 石渝高速等高速公路車聯網先導應用示范項目,通過規?;?、連續性的部署路側基礎設施,支撐高速公路車路協同場景驗證。交通部自動駕駛封閉場地測試基地 (重慶) , 基于路側融合感知與數據拼接技術提高車聯網白皮書 12 全息感知能力, 構筑可支撐復雜場景驗證的測試環境。 在此過程中,以算法為核心的整體解決方案商有機會贏得市場先機。從各地投資方、業主的需求導向看,從需求分析到規劃設計,從建設交付到后期運營的端到端服務提供商更受“青睞” 。隨著產業不斷成熟,算法及系統級集成能力將成為供給側參與主體
29、的核心競爭壁壘。另一方面,當前路側融合系統尚不能滿足全部車路協同場景的需求,產品及技術成熟度有待提升。從中國信通院前期組織的車聯網路側融合系統評測結果看,受到硬件性能瓶頸、標定調試、融合算法設計等多方面因素的影響,當前主流產品在真實工況下的系統性能、穩定性以及與場景需求的匹配度仍有提升空間。同時,路側融合系統上游供應鏈仍面臨較高技術壁壘, 例如毫米波雷達 MMIC 芯片和天線PCB 板受國外廠商壟斷、固態激光雷達產品尚未成熟、融合感知算法的泛化能力(面向新場景的適應能力)不足等,芯片、傳感器、算法等共性支撐領域亟需重點布局。 (三)邊緣(三)邊緣-區域區域-中心多級平臺協同部署中心多級平臺協同
30、部署 車聯網多層級平臺體系架構基本形成共識, 核心業務逐步明晰,部分關鍵技術有待進一步測試驗證。車聯網多層級平臺在橫向維度上可按照“邊緣” “區域”“中心”三個維度進行解構。其中,邊緣MEC 平臺構筑在邊緣機房, 通過蜂窩通信模式, 提供小區級微觀交通服務。區域 MEC 平臺部署在邊緣 MEC 平臺之上,可與一個或多個邊緣 MEC 平臺聯動,提供大區級宏觀交通服務,實現更上層、車聯網白皮書 13 更全局的用戶管理、數據匯聚和業務調度。中心平臺構筑于區域MEC 平臺之上,作為業務應用頂層,提供廣域級宏觀交通服務。在縱向維度上可按照 “業務面”與 “管理面”進行分解,在業務面上,各層級平臺聯合承載
31、車聯網綜合數據底座、車路協同事件與消息服務等業務類功能, 支撐車路協同輔助/自動駕駛應用、 公共交通出行、交通管理管制等服務。在管理面上,各層級平臺協同負責路側基礎設施運維管理、車聯網用戶管理、平臺安全管理等管理類功能,為產業可持續化運營提供基礎支撐。 平臺的業務面與管理面聯動配合,支撐實現車路協同場景。前期,中國通信標準化協會立項了面向C-V2X 業務的 MEC系列標準,從需求與架構、服務能力與開放接口、功能與性能評測、跨域協同等方面開展標準化工作。下一階段,多廠家路側設備的統一接入能力、多層級平臺的功能協同、跨平臺數據互聯互通與應用服務一致性等關鍵技術將成為行業內測試與驗證的重點。 多方角
32、色協同推進,產業成熟度持續提升。車聯網平臺供應商主要包括基礎云服務供應商、平臺集成商、應用服務商等。其中,基礎云服務供應商包括華為、 聯想等提供云平臺軟硬件的 ICT企業,騰訊、阿里、百度以及電信運營商等,主要提供 IaaS、PaaS 等基礎云平臺底座服務; 平臺集成商既有海信、 易華錄等傳統交通集成商,也有天安智聯、云控智行等新興企業,百度、阿里、騰訊、京東等互聯網巨頭也從提供車聯網應用服務切入并向集成商角色延伸。此車聯網白皮書 14 外,由于車聯網跨行業應用特點凸顯,車聯網平臺建設時呈現多主體協作承擔的趨勢。例如,天安智聯、騰訊、華為與天津極客網聯合作,在天津(西青)車聯網先導區打造車路協
33、同運營支撐平臺,包括車路協同基礎平臺、應用平臺、運營平臺、引擎平臺的“四平臺” ,以及車路協同運維管理體系和安全保障體系的“兩體系” ,支持與現有交通管理平臺進行數據交互,支撐車路協同豐富的應用場景。此外,無錫、長沙、重慶、北京、武漢等地在車聯網平臺建設與運營方面也取得了顯著成果。在多方角色助推下,平臺產業成熟度目前呈現以下特點:一是互聯網企業、智能交通集成商等依托其在城市大腦、傳統智能交通平臺等方面的積累,快速開發出車聯網與智慧交通融合的平臺產品并不斷迭代。此類平臺的成熟度、可用性、展示度較強,通??刹渴鹪趨^域平臺或中心平臺,服務于提升區域交通的調度管理能力及整體通行效率;二是面向車聯網行駛
34、安全、大數據流量等業務的邊緣平臺仍處于驗證階段,電信運營商、設備商等積極聯合汽車與交通行業企業在各地方建設 MEC 與C-V2X 融合測試床,對網絡架構、端到端時延、應用場景可靠性等關鍵技術指標進行研究與驗證。 各地方圍繞平臺積極探索建設與運營模式,但分散化、碎片化建設的問題逐漸凸顯。各地方陸續明確本地承擔智慧城市平臺建設的國有平臺公司作為車聯網平臺投資建設主體,以促進車聯網與智慧交通、智慧城市的數據互通業務融合。不再單一追求短期收入,車聯網白皮書 15 也考慮推動綠波通行、超視距感知、特殊車輛優先通行等重點場景以提升平臺的社會價值。同時積極擁抱電信運營商、交通與汽車行業企業、互聯網公司等主體
35、參與平臺的聯合運營。例如,天安智聯在無錫、天津積極參與業務運營,百度在廣州、重慶等落地運營公司開展自動駕駛示范業務。但另一方面,由于各地平臺建設時缺乏統一的頂層規劃,不同省、市、區的車聯網平臺隸屬于不同主體,數據服務于不同政府部門或行業企業,在推進車聯網規?;逃眠M程中形成了信息孤島, 導致跨平臺、 跨區域的業務不一致、 不連續。下一階段,亟需推動產業形成統一的車聯網平臺基礎業務底座,建立邏輯統一的管理與運營的頂層機制,完善平臺標準體系,探索形成基礎設施運營、數據運營、應用服務運營相互耦合的模式閉環。 (四)無線與有線組網技術融合共存(四)無線與有線組網技術融合共存 無線通信網絡包含了服務于車
36、與車、 車與路的 C-V2X 直連通信,以及服務于車與云、人與云、以及部分路與云的 5G 蜂窩通信。有線通信網絡主要指路側系統內部以及部分路與云的回傳網絡,實現路側系統與多級平臺之間的信息交互。 C-V2X 直連通信方面, LTE-V2X 已形成較為完善的技術標準體系和產業鏈;NR-V2X 技術標準有待驗證,未分配頻譜資源,相關產品尚未成熟。在技術與標準方面,國內 LTE-V2X 技術主要聚焦于進一步深化和優化 LTE-V2X 應用, 3GPP NR-V2X 標準仍在不斷演進過程中。中國聯通牽頭進行了車聯網無線場景評估相關研究工車聯網白皮書 16 作,進一步研究了基于 LTE-V2X 通信的信
37、道特征,為相關通信系統設計和網絡部署驗證提供參考;中國信通院、大唐高鴻、星云互聯、華為等多家 C-V2X 通信龍頭企業主導進行了 C-V2X 應用消息的兼容性設計研究,旨在車聯網應用消息不斷豐富完善的過程中,明確商用規?;渴鸬?C-V2X 應用消息基線版本,支持多版本C-V2X 應用消息互聯互通,保證應用連續穩定迭代。國際標準組織3GPP 于 2020 年 7 月完成了 Rel-16 版本的 NR-V2X 標準,并在Rel-17 版本中進一步優化功率控制、資源調度等相關技術,但Rel-17 版本的完成計劃有所放緩, 推遲至 2022 年 6 月。 產業發展方面,我國 LTE-V2X 產業蓬勃
38、發展,國際影響力不斷加大,與 DSRC的技術路線之爭取得重大進展。國內方面,我國已建成基于LTE-V2X 技術的完備產業鏈,芯片、模組、OBU、RSU 等都已成熟且經過“三跨”“四跨”“新四跨”以及大規模測試, 滿足了商用部署條件。國際上,大陸、博世、哈曼、德爾福、LG 等傳統零部件廠商紛紛加大 LTE-V2X 車載終端的研發投入。2020 年 11 月 18 日,美國FCC正式投票決定將5.9GHz頻段劃撥給Wi-Fi和C-V2X使用,其中 30MHz 帶寬 (5.895-5.925GHz) 分配給 C-V2X; 2021 年 8 月, 美國 SAE 正式關閉了 DSRC 技術委員會,并成立
39、 C-V2X 技術委員會,這一系列舉措標志著美國正式轉向 C-V2X,也是 C-V2X 陣營在全球化道路上取得的重要進展。 蜂窩通信方面,隨著 5G 關鍵性能指標的顯著提升,5G 網絡從車聯網白皮書 17 支持車載 AR/VR 等多元化信息服務,逐步向支撐車路協同應用、遠程遙控駕駛等方向演進。 技術研究方面, 國際 5G 汽車聯盟 (5GAA)和歐洲5G CroCo項目, 均開展了遠程遙控駕駛相關應用場景研究,并對通信系統能力提出相應需求;國內 IMT-2020(5G)推進組 C-V2X 工作組展開了 基于 5G 的遠程遙控駕駛 業務分析和系統需求 面向移動智能終端的車路協同應用研究 基于 5
40、G 的車聯網通信技術需求研究等課題研究,探索基于 5G 網絡的車聯網應用相關技術架構和性能指標。 中國通信標準化協會同期開展 基于 5G的遠程遙控駕駛 信息交互要求 基于移動互聯網的車路協同應用場景及技術要求等標準研制工作。產業發展方面,手機 APP、小程序、 智能后視鏡等具備5G通信能力的后裝設備及應用不斷涌現,正積極進行城市和高速公路環境下的車聯網服務探索。港口、礦山等特殊區域,開展了大量 5G 遠程遙控駕駛部署實踐,取得了顯著成效??偟膩碚f,LTE-V2X 與 5G 融合,成為車聯網應用提高用戶觸達率和業務服務范圍的新方式,采用不同通信方式提供不同的應用服務,是車聯網應用探索的新方向。
41、路側回傳網絡從以有線網絡為主的承載架構, 不斷向有線/無線網絡并存的回傳架構演進。目前車聯網路側系統具有接入設備種類多、數據異構性強、融合傳輸量大的回傳需求,光纖網絡的鏈路穩定性高、傳輸速率大、抗干擾能力強,是作為數據回傳的關鍵支撐網絡。但光纖網絡回傳也伴隨著配套建設成本高、部署不靈活、IP車聯網白皮書 18 段隔離導致的設備無法溯源等問題。例如,為避免大量路側設備引起的廣播風暴,采用兩個私有 IP 段隔離云端和路側設備,會引入設備無法互訪,設備無法溯源等問題;高速公路的大型橋隧、高架樞紐等特定場景, 鋪設光纖網絡的施工難度大、 部署成本高昂。 因此,在滿足業務場景需求的前提下,部分城市探索疊
42、加 5G 網絡回傳方案。例如武漢、重慶等地建設或正在建設面向車聯網的 5G 行業專網,研究并驗證通過 5G 網絡將路側感知數據傳輸至車聯網服務平臺,并探索基于 5G 網絡實現限速預警、匝道匯入提醒、闖紅燈預警等安全效率類輔助駕駛應用。 (五)高精度地圖與定位基礎作用凸顯(五)高精度地圖與定位基礎作用凸顯 高精度地圖及定位技術呈現多元化發展趨勢,在車聯網領域應用廣泛。高精度地圖作為車聯網、自動駕駛、智慧交通應用中的數字底座,在傳統導航電子地圖的基礎上,新增高精度、高鮮度、多要素等特點。由于其不受天氣、障礙物等因素的影響,高精度地圖將起到環境感知增強的效用,為車輛提供車道級定位、規劃、決策等功能,
43、但同時也面臨著覆蓋率不足、生產成本高以及法律法規等多方面挑戰。高精度定位方面,為保障定位結果的連續性、可靠性和穩定性,考慮到目前單一的定位技術方案尚存在局限性,面向車聯網應用的高精度定位方案通常采用相對定位與絕對定位相結合的多種技術方案。其中,以北斗導航定位系統為代表的 GNSS 作為目前車聯網定位的基本方式,具備覆蓋范圍廣、成本低等優勢,但因車聯網白皮書 19 為衛星信號遮擋或者多徑的影響,在城市樓宇、高架橋下、地下停車場、隧道等場景會存在定位質量“降級”的現象??紤]到慣性測量單元 (IMU) 更新頻率高以及不受環境影響的優點, 通常將 GNSS與 IMU 結合構成主流的融合定位方案; 同時
44、亦可進一步融合攝像頭、激光雷達、毫米波雷達等傳感器以及高精度地圖等技術實現高精度定位。多種技術融合的定位方案將有效彌補單一定位方案的缺點,以實現全天候環境下高精度定位結果的穩定輸出,以滿足車聯網及自動駕駛的應用需求。 高精度地圖及定位產業鏈條豐富,覆蓋終端芯片、運營服務等多個方面。終端芯片方面,匯聚北斗星通、司南導航、華大北斗等龍頭骨干企業積極開展芯片自主設計、終端產品研發工作并為主機廠提供面向智能座艙、智能駕駛等產品解決方案;運營服務方面,千尋位臵、中國移動、六分科技、騰訊等企業在全國建設高精度定位網絡,為未來車聯網的全域普及提供良好的應用環境;高精度地圖方面,除百度、高德、四維圖新等傳統圖
45、商以外, 中海庭、華為、寬凳科技等企業也積極布局,為行業提供高精度地圖服務。在示范應用方面,不少車聯網先導區或示范區已把高精度定位網絡及高精度地圖作為規劃建設基礎設施的重要組成,為車輛提供城市級的高精度地圖和高精度時空服務,助力智慧出行、城市治理等應用更好地落地實現。 車聯網及自動駕駛應用的不斷演進,也給高精度地圖及定位提車聯網白皮書 20 出更高的性能要求。在全域范圍保證服務質量的一致性和連續性成為需要解決的核心問題。目前技術方案上存在多種方案,企業將結合城市道路、礦山、港口等工況環境以及安全類、效率類、高級別自動駕駛等應用場景需求進行融合方案選擇。同時,面向下一階段的車輛商用量產,成本與定
46、位性能之間的平衡是企業亟需解決的另一個問題,路側輔助的定位方式也成為產業關注的重點。 (六)網絡安全與數據安全關注度提升(六)網絡安全與數據安全關注度提升 伴隨聯網車輛的加速滲透和連接能力的持續升級、以及全國各地路側網絡和設施平臺的加速擴展,車聯網網絡安全和數據安全風險亟需關注。 從落實車聯網網絡和數據安全保障工作的責任主體看,主要包括汽車生產企業、路側設施建設運營企業和第三方應用服務商。在車企視角下,風險主要來自三個方面,一是汽車自身網絡安全,車載聯網終端(T-BOX) 、車載信息娛樂系統(IVI) 、軟件在線升級系統(OTA)等設備和系統是網絡攻擊的重點對象,攻擊者往往利用聯網設備的系統漏
47、洞進行跳板式攻擊,進而干擾車內部件功能。二是汽車通信安全,車內通過 CAN 總線、車載以太網等技術實現車內部系統和設備間通信,車外通過車載診斷接口(OBD) 、無線通信技術(WiFi、藍牙、4G/5G、C-V2X 等)與外部實體和平臺進行信息交互,攻擊者通常利用身份認證或數據加密缺陷發起攻擊, 產生偽造、 篡改、 竊取等安全風險。 三是車聯網服務平臺安全,汽車與相關車聯網平臺連接獲取服務,面臨傳統信息服務平臺安全車聯網白皮書 21 威脅,攻擊者可以遠程發起拒絕服務、暴力破解、惡意腳本注入等攻擊。 在路側視角下, 風險主要來自兩個方面, 一是路側設施安全,包含攝像機、雷達、信號機、通信設備等,攻
48、擊者可以利用設備漏洞入侵并篡改信息,擾亂交通秩序。二是業務服務系統平臺安全,包括相關車聯網云控平臺、邊緣計算平臺等,攻擊者可以通過其他終端設備的漏洞入侵平臺,獲取相關敏感信息。在第三方應用服務視角下,風險主要存在于車端應用(APP)與第三方應用服務系統后臺連接過程中,面臨網絡攻擊、通信協議破解、代碼反編譯、用戶數據竊取等安全威脅,如果第三方應用還涉及到車輛控制功能,甚至可能存在車輛遠程惡意控制風險。 近年來,產學研用各方主體高度關注車聯網安全技術研發和應用,部分風險已經能夠有效應對,針對車聯網特有安全問題,身份認證、安全防護等技術逐漸得到創新應用。身份認證技術是解決車聯網通信安全的核心手段,車
49、與云、車與車、車與路、車與設備四類通信場景均需要以可信數字身份為基礎保障業務安全開展?;诠€基礎設施(PKI)和商用密碼的數字身份認證技術得到產業共識,通過為車輛、路側設備等賦予可信的“數字身份” ,確保各類主體的身份鑒別,抵御非法主體的偽造、篡改等安全攻擊。工信部高度重視, 于 2021 年組織開展車聯網身份認證和安全信任試點項目工作,61 個試點項目入選,鼓勵汽車、地方建設完善身份認證基礎設施,并通過接入相關車聯網安全信任根和工業和信息化部車聯網安車聯網白皮書 22 全信任根管理平臺,實現跨企業、跨行業、跨地區互信互任和互聯互通。衛士通、信大捷安、吉大正元、格爾軟件、數字認證、晟安信息等
50、企業陸續推出商用化解決方案,拉動安全芯片、軟件算法等企業推進身份認證產業鏈加速成熟。車內網絡安全防護是保障車輛自身安全的核心,當前系統級防護能力仍處于不斷摸索階段,核心技術產品仍需加強攻關。車端入侵檢測與防御系統(IDPS)技術產品不斷成熟,東軟集團、奇虎 360 等眾多企業產品已經能夠實現對車輛內部 CAN 網絡、車載以太網以及關鍵 ECU 的監視和保護,可以在車企安全運維人員協助下,建立對車輛網絡安全狀態的監視和響應處理能力。為滿足車內海量數據安全通信的認證和加密處理,車規級安全芯片需求顯著爆發,上海芯鈦、信大捷安、紫光國微、華大電子等企業陸續完成車規級高性能安全芯片研發,但處理性能和穩定
51、性仍需不斷驗證,產品價格和車企需求尚未有效平衡,仍需相關政策資源加大支持。此外,車載 APP、軟件在線升級 OTA 等新業態,對車企產品的持續性安全運維帶來挑戰。 車聯網數據是實現各類應用業務的基礎資源,盡管法規體系日趨完善,但針對性數據保護技術和產品仍處于探索起步階段。各類車聯網設備、應用數據采集規模持續擴張(車內外視頻/音頻數據、車輛行駛數據、用戶個人數據、地理信息數據等) ,現階段主要采用數據加密、訪問控制、安全審計等技術,實現對車聯網數據的安全存儲、安全傳輸、分級訪問控制,但針對數據脫敏和數據共享尚未車聯網白皮書 23 建立有效防護機制。近年來,相關企業陸續提出利用區塊鏈、隱私計算等技
52、術,實現車聯網數據隱私保護與安全共享,安恒信息、啟明星辰、天融信、奇安信等傳統安全企業已經能夠提供數據脫敏、數據泄露防護等產品,積極研究隱私計算和零信任安全,布局車聯網數據安全防護領域。百度、奇虎 360、天融信、國汽智聯等企業積極構建智能汽車和云平臺等數據安全態勢監控平臺,但仍需進一步在驗證實效基礎上推廣應用。 三、車聯網應用場景與模式 (一)跨行業融合帶動應用部署模式向縱深發展(一)跨行業融合帶動應用部署模式向縱深發展 當前,車聯網應用服務體系日益豐富,并且與汽車、交通等行業加速融合。從應用場景角度出發,車聯網應用服務體系可以分為城市道路、高速公路、特定區域(礦區、港口等)道路三大類,不同
53、類別場景下車聯網應用在部署規模、技術難易程度等方面體現出了較為明顯的差別,如圖 1 所示。 車聯網白皮書 24 來源:中國信息通信研究院 圖 1 車聯網應用服務體系 車聯網正處于基礎設施建設與應用推廣齊頭并進的重要窗口期,應用服務體系逐漸成為帶動產業技術體系、產品功能、服務模式發展的重要牽引。在此過程中,產業各方在前期基本已經驗證了技術與標準的可行性基礎之上,逐步推動車聯網與汽車、交通等行業的深度融合,驗證各種實際場景下車聯網功能的可用性、易用性。更進一步地,各方在平臺、數據、公共服務等維度重點挖掘,旨在實現產業價值和社會價值的雙驅動。 (二)城市道路環境下車聯網應用創新活躍(二)城市道路環境
54、下車聯網應用創新活躍 1. 場景概述 城市路網復雜、 交通對象多元、 出行需求龐大, 交通效率提升、交通安全保障、新型交通服務是車聯網在城市場景應用中的主要價值目標, 而針對交通運行數據的挖掘運用亦成為當下熱門方向之一。車聯網白皮書 25 當前,信息服務類應用基本普及,且在網聯技術賦能下實現創新發展。定位導航、車載娛樂等應用已較為成熟,紅綠燈狀態提醒、綠波通行等應用逐步驗證,車載軟件 OTA 升級、AR 導航等應用不斷涌現。智能駕駛類應用加速滲透,且與網聯系統逐步耦合。我國ADAS 新車前裝率日益提升,2021 年 1-8 月份國內新車累計滲透率接近 10%。1同時,我國自動駕駛測試里程數也不
55、斷攀升,以北京市為例,自動駕駛車輛道路測試安全行駛總里程突破 300 萬公里2(截至 2021 年 5 月) 。部分企業開展了融合 LTE-V2X 的智能駕駛應用驗證。例如,奧迪在無錫先導區開展協作自適應巡航控制、基于信號燈的車速控制等融合應用的驗證與推廣;輕舟智航在蘇州部署網聯式自動駕駛公交示范運行。智慧交通類應用不斷深化。面向管理部門的交通治理、行業企業的運輸效率優化等應用不斷深化,且在新型技術支撐下催生出新型場景。例如,長沙車聯網先導區開展的基于 LTE-V2X 的公交車輛優先通行應用,有效縮短了高峰期公交運行周期;襄陽開展的基于路側感知數據的信號燈配時策略優化應用,提升了路口通行效率。
56、 2. 功能視圖 面向交通主管部門,車聯網通過信號燈配時優化、綠波通行等應用場景,有效提高城市交通效率;通過超速預警、闖紅燈預警、 1 https:/ 2 https:/ 車聯網白皮書 26 盲區預警等應用場景,提升交通安全;通過事故識別、異常行為上報、特殊車輛優先通行等應用場景,提升交通管理精度。面向交通規劃部門, 車聯網匯聚的道路運行數據、 車輛軌跡數據等數據資源,能為城市交通規劃決策提供大數據支撐,進而科學地開展道路改擴建、車道管理、新建道路規劃。面向城市公交運輸企業,車聯網通過信號燈配時策略建議,實現公交優先,提升公交車的運行效率;通過共享感知、 盲區預警等提升公交車運行安全性; 通過
57、平臺優化,精準調度公交車輛,動態優化調整發車頻率甚至運行路線,實現交通運輸資源的靈活配臵, 打造精準公交、 定制公交。 面向個人用戶,車聯網通過信號燈信息下發、 路徑建議等應用場景, 支撐綠波通行、自適應巡航控制等功能; 通過感知信息共享、 盲區預警等應用場景,支撐碰撞預警、自動緊急制動等功能;通過高精度定位、高精地圖下發等應用場景, 支撐自動駕駛等功能; 通過近場支付等場景應用,支撐停車無感支付等功能。城市道路場景下的車聯網應用功能視圖如圖 2。 車聯網白皮書 27 來源:中國信息通信研究院 圖 2 城市道路場景下的車聯網應用功能視圖 3. 價值鏈條 在商業模式方面,城市道路環境下的車聯網生
58、態包括供應端、運營端和用戶端,價值鏈條順次展開。其中,供應端方面,企業圍繞城市車聯網建設,提供路側設施、云控平臺、高精定位、高清地圖、車載終端等設備和服務,獲取商業回報。運營端方面,城市車聯網基礎設施運營主體,為各類用戶提供多形態服務,獲取服務回報;停車場等關聯主體通過平臺引流,獲取收益。用戶端方面,主機廠通過車聯網功能獲取車輛溢價;公交企業通過提升運行效率,提升服務水平。 車聯網白皮書 28 來源:中國信息通信研究院 圖 3 城市道路環境下的車聯網應用價值鏈條 4. 典型案例 各車聯網先導區、示范區在面向行業企業、政府部門、個人用戶等多種需求的應用驗證與推廣方面均取得了顯著進展。長沙車聯網先
59、導區打造了基于 LTE-V2X 的智慧公交應用,在智慧公交 315號、3 號、9 號線上實現了商用運營,日均服務乘客約 3 萬人,實現了公交信號優先、交通燈穿透等多項功能。在優先通行功能中,公交車主動向路側設備發送包含車輛位臵、速度、乘客數、準點狀態等數據, 路側計算設備據此生成公交信號優先策略, 通過紅燈縮短、綠燈延長等方式實現公交優先通行;在交通燈透傳功能中,公交可將與路側設備通信得到的交通燈信息通過車尾標識牌顯示出來,以避免對后車的遮擋。經統計,315 號線平均行程時間優化 12.6%,平均行程車速提升14%。 無錫車聯網先導區大力推廣智慧出行服務,車聯網白皮書 29 在 600 余個點
60、位上建設了車聯網路側基礎設施,打造車聯網大數據應用服務平臺,實現車聯網用戶位臵、交通信號燈狀態、交通事件等信息在平臺匯聚,并開發了面向個人用戶的“智行無錫”App。既可通過終端 App 為用戶提供車內標牌、綠波車速引導等服務,同時也與圖商等第三方合作為用戶提供智慧出行服務。 (三)高速公路環境下車聯網應用推廣路徑逐步清晰(三)高速公路環境下車聯網應用推廣路徑逐步清晰 1. 場景概述 以提升通行效率、降低事故發生率為價值導向,安全預警及交通管控成為當前車聯網在高速公路環境下的主要應用目標,而數據價值互通將助力構建信息服務應用新業態。在高速公路環境下,新型信息服務類應用或比城市道路更快推廣。由于高
61、速公路有更為明確的建設運營主體,且匝道口、隧道等場景下應用需求強烈,新型信息服務推廣速度或快于城市。例如,京滬高速智能化改造等工程重點部署了匝道分合流安全預警及誘導、 準全天候輔助通行等應用。智能駕駛類應用需求或比城市道路更為明確。高速公路場景下行駛速度快,安全風險更高,AEB、LKA 等 ADAS 功能效益更為明顯。同時高速場景下,網聯技術也可以提升車輛在匝道口實現異常車輛提醒、自適應匯入匯出等應用效果。智慧交通類應用比城市道路更容易形成全路網協同。高速公路運營管理單位可以基于全路網的動態感知信息,通過部署車道級精準管控、區域級網聯云控等業務,實現整體交通流量的動態聯動調控,提升整體通行效率
62、。 車聯網白皮書 30 2. 功能視圖 面向政府部門,一方面通過全線感知信息整合,支撐交通態勢分析預測以及跨區域事件精準調度,提升調度效率;另一方面通過服務平臺,實現用戶側終端統一發行認證和監管,保障安全運行。面向高速公路運營企業,一方面,通過車道級精準管控、準全天候輔助通行、區域級網聯云控等應用,并通過與圖商平臺等交換交通數據,擴大觸及范圍,實現整體交通流量的動態聯動調控,提升運營收益;另一方面通過安全信息提示、道路實時養護、應急救援等應用,服務安全運營。面向個人用戶,除享受安全與效率服務外,還可通過不同通行時段動態費率等應用,降低出行成本。高速公路環境下的車聯網應用功能視圖詳見圖 4。 來
63、源:中國信息通信研究院 圖 4 高速公路環境下的車聯網應用功能視圖 車聯網白皮書 31 3. 價值鏈條 在高速公路環境下,面向個人用戶,業主單位一方面通過減少交通事故、優化通行效率,提升面向乘用車的整體運營效益;另一方面探索通過與其他商業模式、主體的結合,擴展增值服務,包括與圖商平臺合作將實時交通信息推送給終端用戶,提供更精準的導航服務,以及將高速周邊旅游服務生態與通行服務結合,向車主提供綜合信息服務以及動態計價的商業模式。面向運輸企業用戶,業主單位通過將車、路、云融合的大數據信息服務提供給道路運輸企業,服務于車隊智能化管理以及未來的編隊自動駕駛,獲得商業回報。高速公路環境下的車聯網應用價值鏈
64、條詳見圖 5。 來源:中國信息通信研究院 圖 5 高速公路環境下的車聯網應用價值鏈條 4. 典型案例 智慧高速車聯網應用推廣加速,逐步呈現出規?;瘧脩B勢。車聯網白皮書 32 重慶 G5021 石渝高速涪豐段所處區域地質、氣象條件復雜,包含隧道群、特大橋、急彎、急下坡、多霧等多種影響交通安全的不利因素,其中橋隧比高達 47%以上,交通場景復雜。該路段通過智慧高速建設,基于路側融合感知和計算實現道路動態風險的快速發現;基于 LTE-V2X 車路通信實現了公路異常感知;基于空口同步和定位實現了隧道定位不丟失,進而實現了重點車輛全程監控?;浉郯拇鬄硡^智慧高速云控項目通過開展區域級高速公路網聯云控,實
65、現區域高速公路網的信息融合共享、智能決策、協同管控,協同跨珠江通道和灣區兩岸區域高速網,實時監測跨珠江通道等運行狀況,通過上游信息牌等方式,動態誘導車輛跨珠江路徑選擇,保障各跨江通道流量合理分布;協同多條平行深圳機場通道路網,基于平行大通道運行狀態實時在線監測仿真,動態誘導車輛通道選擇,保障平行通道高效運行,保障各跨江通道流量合理分布。 (四)特定區域工況環境下規模商用加快(四)特定區域工況環境下規模商用加快 1. 場景概述 在特定區域道路環境下,車聯網主要服務于智能駕駛,或將比城市、高速更早成熟。礦區、港口等工況環境相對封閉,且存在明確的機器換人需求,商業模式清晰。自動駕駛在此類環境下落地發
66、展較快。 例如, 天津港的自動駕駛車輛已經接近 80 輛規模3。 其中, 3 https:/ 車聯網白皮書 33 基于網聯的車輛集群智能調度、遠程監控等應用較為成熟,遙控駕駛等應用也不斷得到驗證。 2. 功能視角 在礦山工況環境下,單車智能與調度平臺的路徑規劃、監控應用深度融合。通過在礦卡車輛上搭載 5G/V2X 終端、傳感器、高精度定位等設備,結合平臺端的統一規劃及管理,完成無人礦卡的裝載、運輸、卸載的協同作業等功能,在保障礦卡車輛最優工作狀態的同時,降低人員成本并降低安全事故的發生。 在港口環境下,車聯網應用主要包括自動駕駛集卡的協作式運輸以及港機設備的遠程控制。就自動駕駛集卡而言,車端完
67、成數據的采集、傳輸及決策等功能,通過與港區設備、平臺之間的信息交互, 實現自動化運輸, 并在調度系統的路徑規劃之下, 實現在狹窄、直彎的港區道路中的運輸路徑最優化,進一步實現作業效率的提升和能源消耗的降低。 就港機設備的遠程控制而言, 5G 網絡成為控制中心平臺與港機終端之間信息回傳與指令下發的重要支撐手段之一。 3. 價值鏈條 特定區域工況環境涉及主體包括礦區/港口運營主體、解決方案集成商以及其他設備商、零部件廠商等。目前主要存在兩種商業模式,一是由礦區/港口業主單位負責項目的整體規劃,并獲得“車-路-云”資產的歸屬權,解決方案集成商需要根據業主單位需求完成車聯網白皮書 34 基礎設施建設和
68、車輛改裝工作;二是礦區/港口業主單位“輕資產”管理,解決方案商與運輸服務商合作,提供自動駕駛車端改造、網絡環境建設、平臺搭建等整體方案,以運輸服務的形式提供給業主單位。特定區域工況環境下的車聯網應用價值鏈條詳見圖 6。 來源:中國信息通信研究院 圖 6 特定區域工況環境下的車聯網應用價值鏈條 4. 典型案例 無論是礦區還是港口,車聯網應用普及速度不斷加快,并逐步實現商用。國家能源集團寶日希勒露天煤礦自動駕駛礦卡應用,基于與中心平臺的調度交互,實現了礦區內自動駕駛循環作業應用。礦卡、 挖掘設備、 云平臺通過 5G 網絡溝通明確整個裝載協作流程,礦卡根據云平臺路徑規劃和對周圍環境的感知, 自動行駛
69、至裝載區,同時將自車的實時狀態信息和任務信息實時發送至裝載設備,裝載設備也將自身的位臵、朝向等信息同步發送至礦卡,實現多車協同車聯網白皮書 35 作業。目前,該礦區自動駕駛系統可動率大于 96.7%,截至 2021 年8 月已累計編組運行 5 萬余千米,土方運輸量達 60 余萬立方米,運輸綜合效率不低于有人駕駛。天津港自動駕駛集卡應用打通了集卡與生產作業系統(TOS) 、岸橋、軌道橋、智能解鎖站間的“信息通道” , 集卡與中控端進行 TOS 作業任務或者場端其他系統進行交互,完成作業任務及其他命令需求。 同時, 集卡結合港內作業實際情況,基于車隊調度管理系統,采用智能化的任務調度和路徑規劃方法
70、,提高作業效率, 減小能源消耗。 目前天津港已投入使用近 80 臺自動駕駛車輛,實現了規?;\營。 四、車聯網發展展望 “十四五”規劃明確提出積極穩妥發展車聯網。我國將堅持智能與網聯協同發展的戰略規劃,加強汽車、信息通信、交通等跨行業各方合作,深化“車-路-云-網-圖”技術攻關、加大基礎設施新建與升級、加快應用推廣與價值空間挖掘、筑牢安全發展體系,推進車聯網產業邁入規模應用部署的新時代。 (一)持續推進核心技術攻關, 加強標準和實施路徑協同(一)持續推進核心技術攻關, 加強標準和實施路徑協同 一是核心技術攻關。加大操作系統以及中間件的研發與應用,力爭在車載計算芯片、微控制器芯片等方面實現突破,
71、在車路協同核心傳感器、融合算法、多級計算等方面強化產學研用聯動,并強化數據加密、安全身份認證、車載安全設備等技術和產品的研發能車聯網白皮書 36 力。 二是測試驗證與應用實踐。 依托推進組、 產業聯盟等行業組織,持續組織開展互聯互通、大規模測試等應用實踐活動,促進技術逐步演進和突破,促進產業鏈上下游協同研發和產業化。三是標準協同。落實國家車聯網標準體系建設指南各分冊文件要求,做好跨行業標準之間的協調溝通,并做好“國家-行業-團體-地方”不同類型標準之間的協調溝通,不斷完善車聯網產業標準體系,及時制定各環節發展的亟需標準。四是實施路徑協同。制定跨行業協同的產業發展規劃和技術路線圖,增強跨行業各方
72、的理解與共識,促進交叉融合技術的協同創新, 加快 C-V2X 等具有中國優勢的技術領域應用與落地。編制發布車聯網基礎設施建設指南和參考性技術手冊等指導性文件,解決跨區域互聯互通、服務能力互認等問題。 (二)加快標準化基礎設施建設, 加強跨行業跨區域協同(二)加快標準化基礎設施建設, 加強跨行業跨區域協同 一是逐步擴大規模。在城市道路加快開展紅綠燈等交通控制系統的規?;W聯升級改造,在高速公路出入匝道口、隧道口和團霧等危險路段優先推進車聯網感知與通信基礎設施的部署建設,支持車聯網應用從路口級、線路級向城市級、路網級邁進。二是堅持采用標準化的建設方案。確保采購部署的設備、系統通過相應標準的測試認證
73、,避免出現“已有技術標準卻不使用”或者“宣稱使用標準卻不檢測” 等現象。 明確建設全生命周期的方案審查、 流程管理、成果評估等機制,避免出現煙囪式建設,效果良莠不齊,影響用戶體驗和產業規?;l展。三是協同建設。促進車聯網平臺與交通管車聯網白皮書 37 理等平臺的數據和業務打通,建立跨行業協同的身份認證和安全信任體系,在車聯網、5G 網絡、高精度北斗定位系統、智慧城市基礎設施協同建設等方面形成統一共識,促進平臺互通、數據共享和基礎設施共建。四是建設與運營相結合。避免“重建設、輕運營” ,地方車聯網建設運營主體和高速公路業主等盡快建立技術把控、網絡運行維護和安全體系建設等能力。五是充分發揮示范區、
74、先導區的先試先行重要作用。行業主管部門應加強車聯網、智能網聯汽車等示范區、先導區的合作交流,對建設中遇到的共性問題要梳理形成問題清單,加強日常督導和定期評估,快速迭代,總結可復制推廣的經驗案例。地方政府應把車聯網基礎設施建設作為“一把手”工程來推動,切實解決地方跨部門之間的協同問題,并加強與車聯網基礎設施監測平臺等的對接工作。 (三)加快典型應用規?;茝V,注重價值空間挖掘(三)加快典型應用規?;茝V,注重價值空間挖掘 一是提煉典型應用場景。 充分結合各地方發展需求, 因地制宜、因時制宜,加快推動紅綠燈提醒、綠波通行、超視距感知、高速公路安全輔助等典型應用場景的成熟落地,并利用“揭榜掛帥”等機
75、制打造應用推廣標桿。二是提升車聯網終端滲透率。以應用場景為牽引,打破“網等車、車等路、路等網”的局面,建立汽車、交通與車聯網領域的政策銜接,支持汽車前裝車聯網終端設備,并通過電信運營商、 互聯網企業等推廣后裝市場, 逐步培養用戶使用習慣。三是拓展應用價值空間。面向個人、企業、行業、政府等不同用戶車聯網白皮書 38 主體,從降低成本、提升效率、保障安全、促進管理等多個維度,深度挖掘車聯網的價值空間。充分認識到車聯網應用不僅服務于輔助駕駛、高等級自動駕駛,還能夠有效解決交通效率、城市管理等系統性工程痛點問題。 四是探索可持續發展模式。 鼓勵電信運營商、行業企業、互聯網公司深度參與各示范區、先導區的
76、業務運營,探索形成基礎設施運營、數據運營、應用服務運營相互耦合的建設運營模式閉環,逐步形成可復制、可推廣的可持續發展模式,并有機會打造一批新的產業主導力量。 (四)完善網絡與數據安全發展體系構建, 注重功能安全(四)完善網絡與數據安全發展體系構建, 注重功能安全 一是研究加強車聯網網絡安全與數據安全監管。針對車聯網信息收集使用等行為建立監管機制,完善檢測評估等監管能力建設。加快構建車聯網網絡數據安全綜合保障體系。面向產業發展和行業管理需求,協同推進車聯網身份認證和安全信任、車聯網數據安全檢測等公共服務平臺建設,提供安全保障技術能力。二是加強功能安全與預期功能安全研究。在車聯網應用、自動駕駛功能逐步走向成熟的過程中, 重點關注單車智能與 C-V2X 網聯通信功能、 路側感知計算功能以及高精度定位功能融合條件下的功能安全與預期功能安全,研究基于網聯通信的可靠性與可信性、基于多技術融合的高精度定位、感知計算等質量問題。