车路协同应用场景分析

车路协同应用场景分析

【摘要】伴随我国智能网联汽车发展的是一系列全新的概念，车联网、智能汽

车、无人驾驶汽车、自动驾驶汽车、车路协同等等，让人们目不暇接。本文试

图对这些概念进行一下梳理，同时提出车路协同应用的主要场景。

随着新一代信息技术与汽车产业的深度融合，智能网联汽车正逐渐成为全球

汽车产业发展的战略制高点。我国高度重视智能网联汽车发展，智能网联汽车成

为关联众多重点领域协同创新、构建新型交通运输体系的重要载体，并在塑造产

业生态、推动国家创新、提高交通安全、实现节能减排等方面具有重大战略意义，

已经上升到国家战略高度。

1几个定义

(1)车联网(IOV,InternetofVehicles)

车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，按照约定的通信协议

和数据交互标准，在车■车、车辆与互联网之间，进行无线通讯和信息交换，以实

现智能交通管理控制、车辆智能化控制和智能动态信息服务的一体化网络，它是

物联网技术在智能交通系统领域的延伸。

早期的车联网叫做Telematics。Telematics是远距离通信的电信

(Telecommunications)与信息科学(Informatics)的合成词，按字面可定义为通

过内置在汽车、航空、船舶、火车等运输工具上的计算机系统、无线通信技术、

卫星导航装置、交换文字、语音等信息的互联网技术而提供信息的服务系统。简

单的说就通过无线网络将车辆接入互联网，为车主提供驾驶、生活所必需的各种

信息。

(2)智能汽车(IntelligentVehicles)

就是在普通车辆的基础上增加了先进的传感器(雷达、摄像)、控制器、执

行器等装置，通过车载传感系统和信息终端实现与人、车、路等的智能信息交换，

使车辆具备智能的环境感知能力，能够自动分析车辆行驶的安全及危险状态，并

使车辆按照人的意愿到达目的地，最终实现替代人来操作的目的。

美国汽车工程师协会(SAE)根据系统对于车辆操控任务的把控程度，将自

动驾驶技术分为L0-L5,系统在L1〜L3级主要起辅助功能；当到达L4级，车辆驾

驶将全部交给系统，而L4、L5的区别在于特定场景和全场景应用。

SAE定义鲍藉器雕柳感知.色场景

名标

级别

主要由人类驾驶员负贞对行车环境进行监3

力白井沙由驾驶员全程负责执行动态驾驶任务，可

L0(NoAction)篇系车辆系统警告或其他干预系统的驾驶员无

驾

在特定驾驶模式下，单项驾驶辅助系统通

驾驶人辅助

过获取车辆行车环境信息对车辆横向或纵

L1(DriverAssistance驾驶员和系统

向驾驶动作进行操控，但驾驶员需要负责驶驾

)对除此以外的动态驾驶任务进行操作

在特定驾驶模式下，多项驾驶辅助系统通

部分自动化驶

过获取车辆行车环境信息对车辆横向和纵员

L2系统特

(Partial向驾驶动作同时进行操控，但驾驶员需要

Automation)

负责对除此以外的动态驾驶任务进行操作员定

主要由自动驾驶系统负责对行车环境进行监测

在特定驾驶模式卜，系统负责执行车辆全场

有条件自动化

部动态驾驶任务，驾驶员需要在特殊情况

L3系统系统

(Conditional发笠时，适时对系统提出的干预请求进行景

Automation)

回应

在特定驾驶模式下，系统负责执行车辆全

高度自动化

部动态驾驶任务，即使驾驶员在特殊情况

(HighAutomation系统系统系统

发笠时未能对系统提出的干预请求做出回

)应

全自动化系统负责完成全天候全路况的动态驾驶任

系统系统系统全部场景

(FullAutomation)务,系统可由驾驶员进行管理

图1自动驾驶技术分级

自动驾驶汽车(Autonomousvehicles；Self-pilotingautomobile)又称无人驾

驶汽车(无人车)、电脑驾驶汽车、或轮式移动机器人，是一种通过电脑系统自

动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。

(3)智能网联车(ICV,IntelligentConnectedVehicle)

智能网联汽车是指车联网与智能车的有机联合，是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。

(4)车路协同系统(CVIS,CooperativeVehicleInfrastructureSystem)

2

车路协同系统是基于无线通信、传感探测等技术获取车辆和道路信息，通过

车车、车路通讯实现信息交互和共享，从而实现车辆和路侧设施之间智能协同与

协调，实现优化使用道路资源、提高交通安全、缓解拥堵的目标。车路协同是ITS

的重要子系统，也是欧美日等交通发达国家的研究热点。

(5)车路协同通信(V2X,VehicletoEverything)

作为物联网面向应用的一个概念延伸，V2X车联网是对D2D(Deviceto

Device)技术的深入研究过程。它指的是车辆之间，或者汽车与行人、骑行者以

及基础设施之间的通信系统。

V2X车联网通信主要分为三大类：V2V、V2I和V2P。运输实体，如车辆、路

侧基础设施和行人，可以收集处理当地环境的信息(如从其它车辆或传感器设备

接收到的信息)，以提供更多的智能服务，如碰撞警告或自主驾驶.

车路协同需要有高速、稳定、低时延的通信技术作为保障，而基于当前成熟

的LTE技术的LTE-V2X能够让路侧单元(RSU)与车载单元(OBU)的信息进行

有效交互。同时，这项技术也在演进之中，在5G时代，更是能够凭借5G技术的

优秀通信能力让自动驾驶成为可能，让人们获得更优良、安全、高效的出行体验。

图2车路协同服务

3

车路协同体系

令

V2为通信

车的角度

车联网

智能网联;气车

（OBU）

智能汽车0

（无人车或路的角度

自动驾驶车）车路协同

RSU

图3车联网与车路协同的关系

（2）智能网联车的智能程度可以有所不同

目前智能汽车能够达到的最好水平是L4,即在特定的场景卜可以实现完全

自动驾驶。虽然这与L5的全天候、全场景自动驾驶水平似乎只有一步之遥，但这

一步却是量变到质变的一步，短时间内不可能达到。

在很长一段时间，智能汽车的自主自动化驾驶水平都会在L4以下徘徊。发展

车路协同技术是另辟蹊径，智能汽车借助车路协同网联技术，可以突破环境感知、

边缘计算等方面的瓶颈，提高车辆的感知范围和驾驶智能。

在车路协同的环境下，智能网联车可以在不同的自动化水平上发展，而且这

正是车路协同和智能汽车发展最现实的道路。先期建设车路协同的框架和服务系

统，为配置车载终端OBU的车辆提供驾驶信息、远程遥控驾驶等服务。待到车路

协同技术发展到一定阶段，智能汽车将本身自主驾驶和车路协同辅助驾驶统一协

同后，才有望最终达成的L5级全自动化驾驶。

（3）车路协同项目应该在特定的场景下开展

车路协同项目需要投入一定费用进行基础设施建设，包括建设路侧单元RSU,

当然作为5G最主要的应用，RSU可以随着我国城市大规模进行5G试验网络建设

一同建设，但毕竟前期建设的回报是有限的。因此项目建设需要找到特定的应用

场景，如公共交通、货运车、特种车辆（救护车、消防车、公务车等）等的车路

协同。待取得安全和效益上的明显效果后，私家车和汽车厂商就会自动跟进。

5

3车路协同的主要功能

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/CSAE53-2017),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

序号类别通信方式应用名称

1V2V前向碰撞预警

2V2VN2I交叉路口碰撞预警

3V2VN2I左转辅助

4V2V盲区预警/变道辅助

5V2V逆向超车预警

6V2V-Event紧急制动预警

安全

7V2V-Event异常车辆提醒

8V2V-Event车辆失控预警

9V2I道路危险状况提示

10V2I限速预警

11V2I阁红灯预警

12V2P/V2I弱势交通参与者碰撞预警

13V2I绿波车速引导

14V2I车内标牌

效率

15V2I前方拥堵提醒

16V2V紧急车辆提醒

17信息服务V2I汽车近场支付

此外，根据同一份文件所作的应用评选，可以看出许多其他应用也得到较高

的分数，是今后应该重点关注的应用内容。

6

类别序号应用名称票数备注

1交叉路口碰撞预警20一期

2左转辅助13一期

3紧急制动预警19一期

4逆向超车碰撞预警11一期

5逆向行驶告警8

6斤区预警/变道辅助17一期

7前方静止/慢速车辆告警13

8异常车辆预警12一期

9车辆失控预警10一期

安全10弱势交通参与者预警10一期

11摩托车预警5

12道路危险状况提示19一期

13限速预警9一期

14闯红灯预警12一期

15路11设施辅助紧急车辆预警2

16基于环境物体感知的安全封驶辅助提示5

17前向碰撞预警5一期

18侧向碰撞预警5

19后方碰撞预警5

图4一期应用征集和投票结果

类别序号应用名称票数备注

2()基于信号灯的车速引导16一期

21交通灯控制动态规划6

22紧急车辆信号优先权12

一期

23高优先级车辆让行9

24协作式车队0

25协作式自动巡航控制5

效率

26车内标牌9一期

27前方拥堵提醒9一期

28增强的路线指引和导航7

29专用道路管理1

30限行管理4

31动态潮汐车道行驶3

32服务信息公告3

33车辆诊断2

34商用及货用车在一定箍围内的传输信息0

35V2V数据传输4

信息服务36两奇数据收集2

37本地电子支付2

38智能汽车近场支付4一期

39智能汽车远程支付1

40智能汽车手机互联支付1

图5一期应用征集和投票结具（续）

7

4应用场景

车路协同重点应用可以从政府监管、企业运营和个人服务三方面，按着安全、

效率和信息三个维度进行分析。

交通管理交通运输管理

•交通状态监管•公路运行状态监管

•交通控制优化•公交监管

•特种车辆优先•货运监管

•安全管理•停车监管

智能公交

信息服务•车辆运营监控

・车辆安全第

•近场支付

•车辆失控处置

・车内路牌

•车内安全服务

•导航

智能停车

智能物流园区

效率服务安全服务•共享汽车服务•车辆运营监控

•车内信号灯•安全警告•柞锻沸•车辆安全警告

•车速引导•违章提醒•车路办同大数・车辆远程遥控

据交易•货车车队服务

图6车路协同主要应用工景

4.1车路协同测试示范区

我国积极推进智能网联汽车测试示范区建设工作，初步形成了“5+2”的建

设格局。各地区结合智能网联汽车发展状况，依托地区优势、特色资源，积极探

索和建设示范区。北京-河北、上海、重庆、浙江、长春、武汉、无锡等地已建设

智能网联汽车测试示范区，积极推动半封闭、开放道路的测试验证。

8

表2中国智能网联汽车示范区概况

名称场景功能特色分析参与机构

封闭测试（高速+城市千方科技、亦庄国

国家智能汽车与智分为高速公路试验

交通+乡村交通）与实投、百度、北汽、大

慧交通（京冀）示区、城市交通试验区

际道路测试结合，京唐、中兴、长坂汽车

范区及乡村交通试验区

冀地区联动等15家

国家智能网联汽车设有模拟隧道、林荫GPS/北斗；DSRC、

上海国际汽车坂、上

（上海）A道、加油站、室内停LTE-V,城市化道路

汽集团、同济大学等

NICECITY示范区车场等场景网、新产业协同发展

杭州云栖设有小微站、宏站、LTE-V、5G车联网指挥浙江移动、华为、上

浙江

小镇车联网指挥中心等中心、互玦网汽车汽、西湖电子笔

示范

智能停车、紧急避让中电海康、诺基亚、

区桐乡乌镇智能停车功能测试

等多种场景上海贝尔等

GPS/GL0NASS/北斗、

设有直道、弯道、隧

重庆i-VISTA智能4G/5G通信网络、

道、桥梁、淋雨道、中国汽研、长安、

汽车集成系统试验DSRC/LTE-V.中国西

林荫道、ABS低附路汽、易华录等

区部地形特征和气候环

等

境

封闭测试区+智慧小

DSRC/LTE-V.通信网+武汉•中国光谷汽车

武汉“智慧小镇”镇进行新能源+智能

物联网+智慧网三网、电子产业技术仓J新战

示范区网联轿车/客车/专用

无人驾驶示范小镇略联盟（CEC0V）牵头

车自动驾驶测试

车载信息服务产业应

智能驾驶、智慧交通

长春智能网联示范专注LTE-V/5G高速试用联盟（TIAA）理事

技术，拥有冰雪天气

测试基地验网络功能测试单位一汽、启明信息

条件

主导推动

智能交通管理技术综

构建实际道路测试场

合测试平台、交通警

国家智能交通综合景和管理平台推动解公安部交通管理科学

察实训平台、智能网

测试基地（无锡）决智慧交通、车联网研究所（无锡所）

联汽车运行安全测试

等交通问题

平台

无锡车联网（LTE-V2X）城市级应用示范项目基于工业和信息化部、公安部

和江苏省在无锡共同建设的国家智能交通综合测试基地开展，由公安部交通管理

科学研究所、无锡市公安局交通警察支队、中国信息通信研究院、无锡市组织中

国移动、华为、江苏天安智联等6家核心单位实施，一汽、奥迪、上汽、福特等

车企以及中国交通频道、高德、江苏航天大为等23家单位共同参与标准制定、研

发推进、开放道路实测、演示的系列活动。

截止目前.，无锡己建设完成了现阶段全球最大规模的城市级车联网LTE-

V2X网络，覆盖无锡市主城区、新城主要道路240个信号灯控路口，共170平方公

里的规模。项目以“人■车一路■云''系统协同为基础，开放40余项交通管控信息，实

现V2I/V2V/V2P信息服务，覆盖车速引导、救护车优先通行提醒、道路事件情况

9

提醒、潮汐车道、电单车出没预警等27个典型应月场景，未来，LTE-V2X技术将

能支持实现高级自动驾驶、人车路协同感知和控制，让道路更智慧，让开车更简

单。

在智能网联汽车测试示范区建设路侧单元，形成无线覆盖的测试示范区，可

推荐测试内测试无人驾驶车辆安装车载单元，形成车联网。可全方位掌握测试车

辆位置、速度、驾驶操作信息，可与无人驾驶车辆传感器信息互相印证，提高无

人驾驶汽车的安全性。

4.2车路协同交通走廊

北汽集团2018年发布智能网联汽车五年行动计划“海豚+”战略。北汽集团

将与博世、松下、百度、科大讯飞、京东方等企业合作，整合优质资源。智能交

通方面，结合2022年北京冬奥会、京雄高速、雄安新区和北京智慧城市需求，开

展自动驾驶和车路协同良好的示范应用；面向冬奥会示范运营或量产应用商用车

队列自动驾驶技术，建设北汽车辆队列自动驾驶技术平台；加快建设顺义智能网

联汽车试验场等项目。

北京智能网联汽车产业白皮书（2018年）提出业提出了加快建设智能路网设

施的行动计划。加快开展智能路网改造。提出“部署智能路网试点改造工程，规

10

划建设卫星地面增强站、LTE-V、5G-V2X路侧单元，实现交通道路通信设施、

视频监控设施、交通信号、交通标识标线智能互联，具备路网全域感知能力，满

足复杂的车路协同需要。”

在特定的高速公路或高等级公路路侧设置路侧单元，与使用道路的网联汽车

一起形成车联网。为网联汽车提供驾驶辅助和实时交通信息。国内目前有多家业

内企业己经发布了车路协同高速公路应用。

4.3车路协同交叉口应用

交叉口控制的本质是依据实时交通状况对交叉口中冲突点的通行时空资源

进行合理分配，最终实现减少车辆在交叉口的等待时间，提高交叉口的通行效率

的目的。

在路口布设路侧单元，路侧单元接收附近智能联网汽车的信息和从云端收数

据中心的数据，并不断向附近的所有联网车辆广播有关其间发生的事情的信息,

从而提前警告他们潜在的安全问题并同时在驾驶员本身对道路观察的基础上提

供进一步的信息。

智能联网汽车接收到路侧单元发出的信息后对驾驶进行调整，同时将自己的

数据发送给路侧单元。

RSU发布信号灯OBU车辆获取OBU车辆驾驶

RSU获取OBU

08U车辆抵近配时、行人、车RSU发布的信员自主调整行

车辆到达及周

路口辆位省、路况等号灯配时和速驶速度通过路

边环境信息

信息度建议□

图8车辆通过交叉口车路协同示意图

路侧单元与车载单元建立连接后，车载单元向路侧单元发送包括车辆速度、

11

车辆位置的车辆状态消息。路侧单元收到车辆状态消息后进行解析处理，实现对

车辆运行参数的实时监测，然后根据监测数据判定交叉口当前安全等级，并将判

定结果与当前交叉口动态信息（当前信号灯状态、信号保持时间等）打包为交叉

口状态消息或预警消息后实时向处于其通信队列的车载单元发送，其中预警消息

定向发布至潜在事故车辆，提醒其调整驾驶行为，避免事故发生；状态消息以广

播方式发布，接收到消息的非事故车辆根据状态消息调整驾驶行为。

4.4智慧公交应用

利用车路协同技术提升智能公交管理水平，沿公交专用道部署路侧单元RSU,

可以实现公交专用道沿线的网络覆盖，形成智能公交车联网。公交车辆安装车