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文档简介
《合作式智能运输系统应用层交互技术要求
第1部分:意图共享与协作》编制说明
一、工作简况
1.1任务来源
《合作式智能运输系统应用层交互技术要求第1部分:意图共享与协作》团
体标准是由中国汽车工程学会批准立项。文件号中汽学函【2022】023号,任务号
为2022-08。本标准由中国智能网联汽车产业创新联盟提出,大唐高鸿智联科技
(重庆)有限公司、信通院车联网创新中心(成都)有限公司联合牵头,蘑菇车联
信息科技有限公司、易图通科技(北京)有限公司、清华大学、高新兴科技集团股
份有限公司、中兴通讯股份有限公司、东软集团股份有限公司、北京星云互联科技
有限公司等31家单位起草。
1.2编制背景与目标
T/CSAE157-2020《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(第二阶段)》(后文简称二阶段)团标中对消息集进行了清晰的定义,但是没
有定义场景的交互流程,在互联互通时存在问题,本标准希望通过交互流程的梳理,
促进产业的互联互通。
二阶段的12个场景中,使用到的消息集如图1所示:
图1二阶段消息集与应用场景对应关系
根据使用到的消息集,以及场景的工作原理可以划分为五大类,由此形成系列
标准的五部分,具体如图2所示:
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图2本系列标准与二阶段团标场景的关系
其中,场站路径引导服务、道路收费服务和协作式车辆编队管理场景已有其它
标准讨论,在本系列标准中不包含。
本标准为系列标准的第一部分,包含协作式变道、协作式汇入、协作式交叉口
通行和协作式优先车辆通行四个场景,四个场景中都需要车辆发送意图,其它车辆
或者路侧设备提供协同。其中,T/CSAE157-2020中的协作式优先车辆通行场景包
括三个子场景:车道预留场景、车道禁行/封闭场景、协作式信号灯优先通行场
景,三个子场景中的协作式信号灯优先通行场景包含在第一部分,车道预留场景和
车道禁行/封闭场景包含在第三部分。将协作式优先车辆通行场景拆分到两个部分
的原因,主要是考虑到车道预留场景和车道禁行/封闭场景与动态车道管理场景类
似,RSU接收到的调整指令可能是来自于交管部门,而不是单纯根据VIR消息实
现。因此,根据有无信号灯,可将协作式交叉口通行和协作式信号灯优先通行场景
合并并重新划分为无信号灯交叉口通行场景和有信号灯交叉口通行场景,信号灯优
先通行主要体现在有信号灯交叉口通行场景中。本标准的具体目标包括:
1)梳理意图协作类场景的场景要求
2)规范意图协作类场景的主要流程和通信过程
3)规范意图协作类场景交互的数据内容
4)规定意图协作类场景在互联互通过程中需要澄清或定义的问题。
1.3主要工作过程
本标准于2021年12月完成立项工作后,由牵头单位牵头成立了起草组,并主
要进行了如下工作:
2
2022年1月,组建标准编制团队,通过收集资料与调研,结合国内外研究现状,
制定详细工作计划,确立了起草组月度交流的会议制度。
2022年3月,召开标准启动会,讨论标准框架及主要内容,完成标准研究范围
的限定条件等。
2022年4月,召开标准第二次会议,讨论标准框架,先后多次组织起草组小范
围会议讨论,就本标准的主要技术内容进行研究,确定标准主题方向,并分成4个
专题小组针对每个应用场景展开讨论。
2022年4月~6月,先后组织10+次专题小组讨论会,及起草组小范围讨论会,
就各个应用场景的内容进行研究,并初步形成了各专题小组的讨论稿。
2022年6月~9月,先后组织4次起草组讨论会,以及多次起草组小范围讨论
会,并针对各专题小组发现的共性问题进行了专项研究,包括道路合流、业务应用
标识、协作方选择、车辆优先级、异常情况等,并将上述研究成果补充到标准的附
录中,形成了标准的初稿。
2022年10月~11月,由中国汽车工程学会组织,于2022年10月挂网公开征求
意见,同时按照标准制订程序要求向行业内相关单位广泛征求意见,截至2022年xx
月xx日,收到xx家单位共xx条有效意见。
2022年11月,组织起草组会议,针对xx家单位反馈的意见,进一步修改完善
标准内容。
二、标准编制原则和主要内容
2.1标准制定原则
在充分总结和比较了国内外意图协作相关标准、调研了国内外对意图协作类场
景研究的基础上,参考了T/CSAE157-2020《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(第二阶段)》、YDT3709-2020《基于LTE的车联网
无线通信技术消息层技术要求》、GAT1743-2020《道路交通信号控制机信息发布
接口规范》。本标准规定了意图共享与意图协作类业务应用层交互的技术要求,包
括通用要求、意图共享和意图协作功能的场景要求、流程要求、数据交互要求和消
息集技术要求等内容,适用于支持意图共享与意图协作类功能的智能网联汽车和路
侧基础设施等实体。
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2.1.1通用性原则
本标准提出的车车与车路之间的数据交互标准,适用于各种搭载有车载通信设
备,支持意图共享与协作类功能的车辆和路侧基础设施等实体。
2.1.2指导性原则
本标准提出的通信过程及数据交互要求等可以为其它二阶段交互类场景或功能
提供指导作用。
2.1.3协调性原则
本标准提出的消息集格式及内容基于目前行业内使用的消息集,与其它同期进
行的对二阶段标准进行扩展的标准保证了内容的协调统一。
2.1.4兼容性原则
本标准提出的数据交互方式及消息集充分考虑了不同车辆类型和不同优先级车
辆的灵活的可扩展性,接纳未来可能出现的新领域和新对象,具有普遍适用性。
2.2标准主要技术内容
本标准共分为7章,规定了意图共享与意图协作类业务应用层交互的技术要求,
内容包括范围、规范性引用文件、术语定义和缩略语、通用要求、意图共享、意图
协作、消息层技术要求,与T/CSAE157-2020应用场景对应关系、协作方选择、道
路合流区确定、车辆优先级确定、意图协作异常情况处理等资料性附录,以及系统
配置要求和业务应用标识等规范性附录。
其中,将本标准中的场景分为两大类:
类别1:意图共享类,所有车辆在有意图变化时,应将自身的意图发送出去,采
用广播的方式,告知周围的所有车辆,不需要其它交通参与者反馈信息;包括变道
意图共享、汇入意图共享、交叉口意图共享三个场景;
类别2:意图协作类,车辆可根据不同的场景需要向特定的车辆或路侧设备请
求协作,帮助其完成当前的意图;包括协作式变道、协作式车辆汇入、无信号灯交
叉口协作式通行和有信号灯交叉口协作式通行。
意图共享和意图协作类功能包括场景要求、流程要求和数据交互要求三部分。
场景要求按照场景名称、应用定义、预期效果、功能描述、功能参与方、前提条件、
触发条件、通信方式、结束条件等方面对场景进行详细说明。流程要求梳理了意图
意图共享类和意图协作类功能的主车、远车或路侧基础设施的状态转换过程和通信
过程的要求。数据交互要求确定了在上述通信过程中需要交互的数据内容。
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2.3关键技术问题说明
(1)标准功能分类
根据两类功能的设计初衷,意图共享类功能是为了在一阶段基础状态信息共享
的基础上,增加意图信息共享,丰富应用场景;而意图协作类功能是为了与周围环
境进行协商,帮助车辆完成意图。因此,意图协作类功能触发的前提条件之一是,
意图共享类功能已触发。
(2)车辆自动驾驶等级与支持功能的关系
针对意图协作类功能,在自动驾驶车辆和人工驾驶车辆混行的交通环境下,可
能会存在车辆“言行不一”的情况,即车辆发送同意让行,但是自车的行为不做任
何调整,由于这种情况可能会发生在任一自动驾驶等级的车辆上,因此,本标准通
过交互时序和数据填充要求来保证通信过程的正常进行,不再通过自动驾驶等级或
者控制权归属来作为车辆能否“言行一致”的依据。据此,支持本类业务的车辆需
至少满足如下限定:
a)车辆应能发出与自己当前意图请求相关的数据
b)车辆在做协作交互时,应保证自车行为与自车发送的消息内容是一致的
c)车辆接收到协作策略或建议后,仍应保持对周围环境的安全监测,保证自身
安全。
(3)路侧设备在协作过程中的角色
路侧设备在本标准中的角色是可以提供“上帝视角”,仅给出建议,决策权在车
端。车辆可通过V2I的交互,获取安全执行当前意图的时机,可选地,路侧设备也
可以与协作方进行交互,确定其协作意愿,并将该意愿反映到发送给请求车的引导
建议中。在V2I协作过程中,路侧设备与请求方和协作方的交互过程是独立的,由
各家自行组合实现,本标准中不做限定。
(4)意图协作类功能的前提条件
本标准中,意图协作类功能分为车车协作和车路协作两种。对于车车协作,请求
方与协作方交互实现,对于车路协作,请求方与路侧引导方交互实现,路侧引导方
提供引导建议,该引导建议可以是路侧引导方基于当前的实时交通信息给出的,也
可以是在与协作方交互的基础上给出的。因此,车路协作过程中,路侧引导方与协
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作方的交互过程是可选过程,请求方不与协作方直接交互。
此外,意图协作类功能有两个基本假设前提:
a)意图协作功能应基于稳定、可靠的端到端连接;
b)交互过程中,请求方、协作方的车辆临时ID应保持不变。
对于上述两个假设前提,具体的实现方式不在本标准中规定。
(5)意图协作类功能通信过程的设计
意图协作类功能的通信过程包括发现过程、协商过程、执行过程,以及取消过
程。
发现过程主要是请求方发现协作方/路侧引导方的存在,或者路侧引导方发现协
作方的存在,可通过协作方/路侧引导方发送业务能力公告的方式实现,该公告可以
是通过应用层发送SAM消息(ServiceAnnouncementMessage),也可以是通过网
络层发送DSA公告实现,本标准中仅提供SAM消息的方案描述。
协商过程是请求方与协作方/路侧引导方商定是否协作的主要过程,可选包含路
侧引导方与协作方的交互过程。考虑到过于复杂的交互过程会阻碍应用的落地实施,
因此,本标准在协商过程仅保留了必要的交互消息。
执行过程结束后,请求方还应发送消息5:意图完成消息,通知所有的协作方
可以正常行驶。
在协作方/路侧引导方同意配合协作后,请求方、协作方和路侧引导方都可以再
取消该过程。考虑到简化通信过程,本标准中所有的取消过程都采用取消通知的方
式实现。
(6)数据交互要求和消息集
消息体主要包括用于消息实现意图共享功能数据交互的ISM消息;用于实现意
图协作功能协商过程、取消过程和执行过程数据交互的VIR和RSC消息;用于实现
意图协作功能发现过程中数据交互的SAM消息。其中,发现过程的SAM消息为推荐
解决方案,也可使用网络层DSA实现,需要等待行业进一步验证。
2.4标准主要内容的论据
(1)标准功能分类
本标准将功能划分为意图共享类与意图协作类两类功能,是在调研了国内外网
联等级路线图的基础上,充分考虑到当前不同网联等级、自动驾驶等级车辆对于网
6
联信息的需求不同,为了能最大限度的挖掘通信能力对数据共享效果的加持,形成
了当前分类。
(2)车辆自动驾驶等级与支持功能的关系
不同自动驾驶等级由于控制权不同以及能发出的数据也不同,可进行的应用不
同,但是目前国内外不同的自动驾驶等级能够进行的功能限定没有达成一致,因此,
本标准没有对自动驾驶等级进行限定,仅通过数据交互的具体内容来隐含了对车辆
能力的要求,而没有直接将功能与自动驾驶等级耦合在一起。
(3)路侧设备在协作过程中的角色
在标准制定过程中,讨论最多的有两个问题,一个是V2V和V2I的优先级问题,
另一个是车辆是否必须按照路侧引导方的指令行驶的问题。考虑到现阶段各地路侧
部署条件不一致,且不同环境下,路侧设备给出的信息的准确度并不一定高于车辆
直接给出的信息,本标准针对第一个问题,将优先级的决策权交给了各家自行实现,
不在行业发展初期进行限定。针对第二个问题,考虑到道路交通安全中的“权责”
问题,以及当前路侧部署的阶段,将路侧引导方的指令定位为引导建议,即车辆在
接收到路侧的引导建议后,可自行决策是否按照路侧的引导建议行驶。
(4)意图协作类功能的前提条件
为了保证标准的通用性,本标准将应用层的技术要求与底层技术进行了解耦,
所以要求交互双方需要能够保证端到端的可靠连接,具体实现方式本标准不做限定。
另外,由于在交互过程中,车辆和路侧设施还是通过临时ID来进行身份识别,
因此,要求在交互过程中,临时ID不能发生变化,否则将会导致交互双方无法识别
彼此的身份。
(5)意图协作类功能通信过程的设计
由于车辆在道路行驶的车速较快,周围的环境变化也较大,能够用来协作的时
间窗口比较短,因此,本标准简化了通信过程中不必要的交互过程,例如取消过程
主要为取消通知的形式,协商过程也是减去了在应用层进行确认的步骤。
(6)数据交互要求和消息集
考虑到未来意图共享类信息可能会与基础状态类信息合并,即意图共享的相关
信息可扩展到BSM消息中,本标准将意图共享类的信息单独使用ISM消息来承载,
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意图协作类的信息使用VIR消息来承载,减少后续承载消息变化时所带来的不必要
的改动。另外,发现过程由于当前二阶段增强应用场景尚未完善,因此,本标准仅
建议通过消息层来实现发现过程,并提供了SAM消息来支撑这一功能,但是也保留
了其它实现方式,例如,通过网络层DSA实现。
(7)场景要求的具体规定
在进行场景的前提条件定义时,为了不对实现方式进行过多的限制,进行了概
括性的要求,例如,在变道意图共享场景中,前提条件设定为:
•HV、RV/RSU具备C-V2X通信能力
•HV能识别出所在车道
•HV能识别出自车的变道意图
此处,要求HV能识别出所在车道,而没有定义成HV具备车道级MAP地图,就
是考虑未来车辆可以依赖V2XMAP消息获得车道级的地图信息,也可以通过车载地
图获取,而两种获取方式只要能保证路口的信息是唯一且相同的,那都可以使用本
功能。
由于现阶段技术条件所限,也没有对实现方式进行限定,例如变道意图共享场
景中的前提条件中“HV能识别出自车的变道意图”,实现方式有多种,包括转向灯、
导航地图、轨迹预测、HMI输入等等,不同的方式的精度不同,但是现阶段产业还处
于试验阶段,因此,标准不适于强制规定具体的实现方式,仅通过消息集中设计了
几种识别方式的选项,由接收方来决策是否采信。
在进行场景的触发条件定义时,也给企业留出较高的自由度,不具体规定场景
的触发条件,而是由企业根据自家方案和道路实际情况进行触发。
2.5标准工作基础
本标准的主要起草单位为大唐高鸿智联科技(重庆)有限公司、信通院车联网
创新中心(成都)有限公司联合牵头,蘑菇车联信息科技有限公司、易图通科技
(北京)有限公司、清华大学、高新兴科技集团股份有限公司、中兴通讯股份有限
公司、东软集团股份有限公司、北京星云互联科技有限公司,都是行业认可的一阶
段和二阶段标准的核心制定者,也在近几年的“四跨”等产业示范活动中对本标准
的场景进行了测试验证,为本标准的研究和制定提供了重要的技术基础和宝贵经
验。本标准具有一定的先进性、通用性、科学性和可操作性。
三、主要试验(或验证)情况分析
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作为标准制定的重要环节,全面的验证实验工作,将有效提升标准科学性、合
理性及适用性,对完善标准内容,提升标准质量具有重要意义。
标准编制的部分单位参与了2021和2022年度C-V2X“四跨”等先导应用实践
活动,活动中对协作式变道、协作式汇入、协作式优先车辆通行等二阶段应用场景
进行了重点展示。
协作式变道时,本车在行驶过程中需要变道时,主动将行驶意图发送给相关车
道的其他相关车辆或路侧设备,相关车辆收到本车的驾驶意图信息或路侧设备的调
度信息后调整其驾驶行为,使得本车能够安全高效的完成变道或延迟变道。
协作式车辆汇入时,在高速公路或快速道路入口匝道处,路侧设备获取周围车
辆运行信息和行驶意图,通过发送车辆引导信息,协调匝道和主路汇入车道车辆,
辅助匝道车辆安全高效的汇入主路。
协作式优先车辆通行时,优先车辆会根据自身的行驶路径,提前请求获取路权
及预留车道。其他社会车辆在收到请求信息后,会提醒驾驶员让行,为优先车辆提
供安全高效到达目的地的绿色通道。
通过“四跨”等产业示范活动,系统性、标准化的验证方案,针对此标准中的
场景涉及到的通信过程、交互数据内容进行了充分验证。确认此标准主要的通信过
程和数据交互内容可满足应用需求。
四、标准中涉及专利的情况
本标准不涉及专利问题。
五、预期达到的社会效益、对产业发展的作用的情况
本标准涉及的通用要求、数据交互要求、消息层数据集的制定,结合国内外意
图共享与协作类应用的充分调研的基础上,考虑了系统的有效性、先进性、前瞻
性、安全性、稳定性、可扩展性以及与现有标准的兼容性等方面的要求,通过结合
二阶段增强应用场景的试验经验得到意图共享类功能和意图协作类功能需要传输的
数据内容、发送的数据频率需求等,为数据交互要求和消息层数据集的定义提供了
依据。
本标准的发布将进一步规范该行业的发展,增加二阶段增强应用厂家在应用层
的互通性,扩大相关企业对意图协作类系统的直接投资,带动上、下游产业链的发
展。在推广与普及二阶段增强应用系统方面,本标准的制定将进一步规范该系统的
设计与生产,不同厂家之间的交互,进一步提高相关企业对意图协作类系统的重
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视,从而增加系统在市场车辆的应用率。同时本标准将打破原先意图协作类系统装
备各运营单位分别投资、各自建设的模式,整合优势资源扩大对该领域的投资于建
设,建立起规模化、成熟化、标准化的产业。
本标准制定以前,对相关应用缺乏一个公认的交互流程和内容的认知,本标准
的发布将为企业对相关产品的设计与制造指明方向,从而缩短各个企业对相关产品
设备的研发周期,节约社会资源,带动相关行业的发展从而创造更多的经济效益。
六、采用国际标准和国外先进标准情况,与国际、国外同类标准水平的对比情况,国内外关键
指标对比分析或与测试的国外样品、样机的相关数据对比情况
未采用国际标准。
七、在标准体系中的位置,与现行相关法律、法规、规章及相关标准,特别是强制性标准的协
调性
本标准符合国家有关法律、法规和相关强制性标准的要求,与现行的国家标
准、行业标准相协调。
八、重大分歧意见的处理经过和依据
尚无。
九、标准性质的建议说明
本标准为中国汽车工程学会标准,属于团体标准,供学会会员和社会自愿使用。
十、贯彻标准的要求和措施建议
严格按照本标准提出的通信过程和数据交互要求来实现意图共享与意图协作类
功能,能够保证行业的互联互通和促进C-V2X技术的落地应用。
十一、废止现行相关标准的建议
无。
十二、其他应予说明的事项
无。
标准起草工作组
2022年10月17日
(注:具体内容可以结合项目本身撰写,如不涉及的可填写无)
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《合作式智能运输系统应用层交互技术要求
第1部分:意图共享与协作》编制说明
一、工作简况
1.1任务来源
《合作式智能运输系统应用层交互技术要求第1部分:意图共享与协作》团
体标准是由中国汽车工程学会批准立项。文件号中汽学函【2022】023号,任务号
为2022-08。本标准由中国智能网联汽车产业创新联盟提出,大唐高鸿智联科技
(重庆)有限公司、信通院车联网创新中心(成都)有限公司联合牵头,蘑菇车联
信息科技有限公司、易图通科技(北京)有限公司、清华大学、高新兴科技集团股
份有限公司、中兴通讯股份有限公司、东软集团股份有限公司、北京星云互联科技
有限公司等31家单位起草。
1.2编制背景与目标
T/CSAE157-2020《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(第二阶段)》(后文简称二阶段)团标中对消息集进行了清晰的定义,但是没
有定义场景的交互流程,在互联互通时存在问题,本标准希望通过交互流程的梳理,
促进产业的互联互通。
二阶段的12个场景中,使用到的消息集如图1所示:
图1二阶段消息集与应用场景对应关系
根据使用到的消息集,以及场景的工作原理可以划分为五大类,由此形成系列
标准的五部分,具体如图2所示:
1
图2回正力矩随侧偏角变化的曲线
数据处理,计算指标。
图3数据处理后侧向力随侧偏角变化的曲线
6
图4数据处理后回正力矩随侧偏角变化的曲线
图5轮胎侧向力载荷敏感度与侧偏角关系的曲线
表2试验指标计算
规格①0°侧倾角Fz%=50Fz%=100Fz%=150
侧偏刚度(N/deg)-624.496-870.758-795.700
侧偏刚度系数-0.364
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