车路协同系统装调与测试 课件 任务 1.1：车联网技术绪论

主讲老师：李茂沛车联网技术绪论项目一：通信终端的功能验证任务1.1《车联网技术与应用》破冰活动车联网知识竞赛接下来有5~7个与车联网技术相关的问题。

同学们分为两队。两队轮流从列表中选择一个问题回答。如果回答正确，所在团队获得一分。如果回答错误，另一队有机会抢答。鼓励大家对答案进行讨论和解释，解释清晰的团队由老师酌情加分。最终得分更多的团队将赢得小奖品或分数。

小奖品游戏规则破冰活动车联网技术中的“联网”代表什么？判断对与错：车联网技术允许车辆之间相互通信以及与周围基础设施通信。车辆可以通过车联网通信共享哪些信息？请描述一个车联网技术可以帮助预防道路事故的场景。请说出车联网技术有助于减少交通拥堵的一种方式。车联网知识竞赛问题列表车联网目录任务导入Assignment

INTRO学习目标Learning

ObjectivesCONTENTS0102知识准备Background

knowledge03课堂总结Summary04PART01任务导入Assignment

INTRO任务导入某品牌智能网联汽车的车机APP界面如下图所示。车内乘客可以收听音乐、广播，获取导航、天气信息，也能像智能手机一样通过在线商店下载新的APP应用。智能手机是通过移动互联网技术来实现这些功能的，那么智能网联汽车是通过什么技术来实现这些功能的呢？

车机系统APP界面PART02学习目标Learning

Objectives学习目标素质目标培养学生精益求精，严谨认真的工匠精神；引导学生形成科学的思维方式和积极的求知态度；培养学生的逻辑思维能力。能力目标能画出车联网的系统架构和组成[A01]。知识目标能阐述车联网的基本概念与内涵[K01]；能解释智能网联汽车的网联化分级[K02]；能说明车联网与物联网的关系[K03]。PART03知识准备Background

knowledge知识点1：车联网发展背景一、车联网发展背景19世纪末的共同课题如何打破地理限制，实现人和信息的远距离转移？communi-cation交通/通信物理本体的转移

通过汽车等交通工具把人们快速地从A地送到B地信息的转移在物理上人不移动的情况下把信息传输出去一、车联网发展背景世界上第一辆汽车1885年，德国工程师卡尔•本茨制造成一辆装有0.85马力汽油机的三轮车。

T型车和汽车生产线1908年，福特汽车公司生产出世界上第一辆普通百姓能消费得起的汽车——T型车；1913年，福特汽车公司开发出世界上第一条汽车生产流水线。世界上第一辆汽车福特T型车福特汽车流水线汽车的发明和广泛应用极大地提高了人类的生产力和生活质量。

1.汽车和无线电一、车联网发展背景现代通信的序幕1837年，美国人莫尔斯发明了莫尔斯电码，通过电报机收发电报。

无线通信的新时代1864年麦克斯韦从理论上预见了电磁波的存在，1876年赫兹用实验证实了电磁波的存在；1896年马可尼第一次用电磁波进行了长距离无线通信实验。求救信息的摩尔斯电码马可尼无线电传输测试现代无线移动通信极大地改变了人们的生活方式摩尔斯电码发送装置1.汽车和无线电一、车联网发展背景无线电通信最早在汽车中的应用是收音机，它通过在车内接收无线电广播信号，为驾驶员和乘客提供交通、天气、娱乐等信息。车载收音机1.汽车和无线电汽车和无线电的结合一、车联网发展背景

1G

2G

3G

4G 5G

1980s

1990s

2000s

2010s

2020s模拟信号数字信号

SMS短信约100

kb/s移动互联网视频通话约10

Mb/s时延约100

ms社交网络多媒体移动支付约100

Mb/s时延约10

ms物联网/V2XAI/自动驾驶

AR/VR＞1

Gb/s时延约1

ms2.远程信息服务蜂窝移动通信的飞跃发展一、车联网发展背景随着移动互联网的普及，车载信息服务开始实现类似于智能手机的移动互联网应用实现导航和地理信息服务、实时路况等交通信息服务、多媒体娱乐服务（如音乐播放器）和语音通信、车内语音声控操作等功能，远程信息服务（Telematics）示意图2.远程信息服务Telematics一、车联网发展背景2005年，在汽车具备了2G蜂窝通信能力之后，欧洲人第一个想到的如何解决车辆事故的紧急报警问题。

问题提出2008年，欧洲制定了关于eCall系统的标准，确立了紧急报警装置的基本框架和功能要求。标准制定2011至2013年间，经过大量测试后确认了eCall技术的可用性，为全面推广奠定了基础。技术测试2015年，欧盟正式以法律的形式规定：从2018年3月31日开始，欧洲所有的车辆都必须安装eCall。法律实施3.紧急救援欧洲eCall系统的发展历程一、车联网发展背景通信能力的应用eCall系统利用移动电话和卫星定位功能，在发生交通事故后，与最近的救援中心建立电话连接。紧急救援（eCall）示意图eCall系统的工作原理自动报警与数据传输除语音连接外，车载eCall系统还自动上报传输有关事故地点、事故类型和车辆的信息。提高救援效率eCall系统通过缩短报警时间和救援人员到达现场的时间，显著提高了救援效率。3.紧急救援一、车联网发展背景中国紧急救援系统的现状专家共识与实验验证2014年，国内专家对紧急救援系统结构达成共识，并进行了实验验证，为标准化工作奠定了基础。标准化进程基于实验结果，中国正在推进紧急自动报警装置的标准化工作。认识问题2010年，中国车载信息服务产业应用联盟（TLAA）成立，目标就是解决紧急教援问题。3.紧急救援一、车联网发展背景4.辅助驾驶单车智能的局限性计算能力有限所有复杂的计算任务都在车载计算平台上执行，对算力要求高，成本很高，而且处理能力有限。通信能力有限仅使用4G蜂窝通信无法满足各种道路安全应用的低时延和高可靠性能要求，并且无法实现车车和车路间实时协同感知感知能力有限车载设备仅能进行视距范围的感知，并且在恶劣天气情况下难以进行稳健的感知，且时间和空间同步困难。一、车联网发展背景传统辅助驾驶自动泊车辅助系统自动紧急制动系统车道保持辅助系统4.辅助驾驶一、车联网发展背景V2X辅助驾驶应用在车联网（V2X）通信能力的支持下，车辆可通过车联网（V2X）通信收集获取前后与相邻车辆信息（如行驶方向、速度、刹车等）及道路交通信息。V2V安全类应用场景示例超越了单车智能的限制4.辅助驾驶一、车联网发展背景5.自动驾驶自动驾驶的技术挑战自动驾驶技术发展到今天，基本解决了感知、决策、执行等核心技术问题，但仍然面临诸多挑战。真实应用场景的长尾挑战包括各种极端场景、无法预测的人类行为等，靠单车智能的自动驾驶系统对此无法穷尽解决。道路状况和极端场景覆盖不同道路类型（城市、高速、山区、乡村）和极端场景对自动驾驶技术的影响较大。商用成本高昂若通过单车集成各种高端传感器来提高感知精度，应对所有极端状况，进而实现自动驾驶，则成本十分高昂，面临商用困境。自动驾驶的技术挑战一、车联网发展背景智能化+网联化车联网技术与ADAS等传感器技术是“互补”关系，二者促进形成“网联化+智能化”，实现从“单车智能”到“智能网联”的演进V2X通过车路、车车协同可快速处理汽车的转弯、变道

；V2X

通过人-车协同可轻松地识别人群等目标；V2X

通过车路协同可轻松地处理复杂路口

；V2X

可以在非视距情况下（如高速公路弯道上有车突发故障抛锚、前方大车遮挡等）发挥作用。5.自动驾驶知识点2：车联网的概念与内涵二、车联网的概念与内涵1.车联网的基本概念车联网定义借助新一代信息和通信技术，实现车内、车与车、车与路、车与人、车与服务平台的全方位网络连接，提升汽车智能化水平和自动驾驶能力，构建汽车和交通服务新业态，从而提高交通效率，改善汽车驾乘感受，为用户提供智能、舒适、安全、节能、高效的综合服务。

——车联网白皮书（2017）车联网（汽车移动互联网）是利用先进传感技术、网络技术、计算技术、控制技术和智能技术，对道路交通进行全面感知，对每部汽车进行交通全程控制，对每条通路进行交通全时空控制，实现道路交通“零堵塞”“零伤亡”和“极限通行能力”的专门控制网络。

——世界电动车协会该定义主要侧重于车联网涉及到的技术；该定义侧重于车联网实现的功能；二、车联网的概念与内涵车联网定义车联网是以

、

和

为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在车与X（车、路、行人、互联网）之间进行无线通信和信息交换的大系统网络。

——中国智能网联汽车产业创新联盟该定义侧重于车联网的网络层次车内网车际网车云网车联网的网络层次1.车联网的基本概念二、车联网的概念与内涵2.车联网与V2X车内网广义的车联网包含车内网、车际网和车云网。而狭义的车联网则专指“V2X”，C-V2X技术提出后，车云网和车际网都可以通过C-V2X

实现。车内网是实现单车智能网联的基础技术。车内网也称为车载局域网，通过应用成熟的总线技术建立的一个标准化的整车网络，以CAN/LIN/以太网网络为主，负责车内传感器、控制单元和执行器之间的信号传递，使车辆能够实现状态感知、故障诊断和智能控制等功能。车内网示意图二、车联网的概念与内涵2.车联网与V2X车际网车际网示意图车际网基于专用短距离通信技术（

）和蜂窝网的车联网技术（

）构建的实现车与车、车与路侧基础设施之间中短程距离通信的动态网络。车际网是智能交通系统未来发展的通信基础，也是智能网联汽车安全行驶的保障。DSRC技术C-V2X技术二、车联网的概念与内涵2.车联网与V2X车云网车云网示意图车云网也称车载移动互联网，是指车载终端通过4G/5G等通信技术与Internet和云端进行远程无线连接的网络，实现车与服务信息在车载移动互联网上传输。二、车联网的概念与内涵3.车联网与车路协同系统车路协同系统的定义车路协同系统示意图车路协同系统（CooperativeVehicleInfrastructureSystem，简称CVIS）：指基于车际网、传感探测等技术获取车辆和道路信息，并通过车车、车路信息交互和共享，实现车辆和交通基础设施之间的智能协同感知与配合，达到优化利用交通系统资源、提高道路交通安全、缓解交通拥堵的目标。二、车联网的概念与内涵3.车联网与车路协同系统车路协同系统的关键设备车路协同系统中包括3类关键设备：边缘计算单元（MEC）车载单元（OBU）路侧单元（RSU）二、车联网的概念与内涵3.车联网与车路协同系统车联网与车路协同系统的区别广义的车联网概念比车路协同更宽些，车路协同只是车联网应用之一。车路协同关注的是车与路间的信息交互与交通流量的疏导，侧重交通角度；车联网还关注车与车间的信息交互，支持驾驶安全和高效驾驶，以及信息娱乐等，结合了汽车和交通两个角度。车联网思政专栏思政专栏深圳联友科技有限公司总经理助理，兼汽车技术事业部副总经理——文军红。带领团队完成多项前后装产品预研和项目实践，实现联友科技汽车技术事业部从无到有的跨越发展，其中“启辰智慧车管家”荣获第十九届中国国际软件博览会创新奖、2015年车联网十大新闻事件，“IVI车联网娱乐系统”荣获第十四届中国软件和信息服务业最具竞争力产品奖。文军红思政专栏共筑“人·车·生活”在文军红和团队共同努力下，联友科技始终以打造多元化车联产品为基础，通过构建开放、安全、移动的一体化启辰车联服务平台，与东风日产携手共筑经济、便捷、安全、有趣的“人·车·生活”。打造“多元化”车联产品，共筑“人·车·生活”思政专栏风起潮涌，自当扬帆破浪；任重道远，更需策马扬鞭。作为智能车联的“践行者”，文军红将带领联友车联网建设团队，发扬“成就客户质量为本创新驱动追求卓越”的联友精神，以“打造智能移动车联，创建极致用户体验”为目标，以用户诉求为核心找到用户痛点，以技术驱动创新发展，在政府的支持下，整合东风日产、东风南方及各方资源，助力两化融合，共同合力打造开放、融合的智能车联生态圈。车辆智能运营平台知识点3：智能网联汽车的网联化分级三、智能网联汽车的网联化分级1.智能化与网联化汽车智能化搭载先进传感器、控制器、执行器等装置运用人工智能、大数据、云计算、边缘计算、通信等新技术使得汽车具有部分或完全自动驾驶功能由单纯交通运输工具逐步向智能移动空间设备转变SAE或GB/T40429：汽车驾驶自动化分级对应有“智能汽车（Intelligent

Vehicle）”的概念强调具有感知、决策和控制能力的汽车。汽车网联化通过车联网技术实现车与车、车与路等的通信连接《智能网联汽车技术路线图》：按照网联通信内容及实现的功能不同，可划分为3个网联化等级。对应有“网联汽车（ConnectedVehicle）”的概念强调被联网的汽车。三、智能网联汽车的网联化分级2.

汽车网联化分级网联化等级等级名称等级定义控制典型信息典型工况1网联辅助信息交互基于车-路、车-后台通信，实现导航等辅助信息的获取，以及车辆行驶数据与驾驶员操作等数据的上传人地图、交通流量、交通标志、油耗、里程等信息传输实时性、可靠性要求较低2网联协同感知基于车-车、车-路、车-人、车-后台通信，实时获取车辆周边交通环境信息，与车载传感器的感知信息融合，作为自车决策与控制系统的输入人与系统周边车辆、行人、非机动车位置，信号灯相位，道路预警等信息传输实时性、可靠性要求较高3网联协同决策与控制基于车-车、车-路、车-人、车-后台实时通信，实时并可靠获取车辆周边交通环境信息及车辆决策信息。车-车、车-路等各交通参与者之间的信息进行交互融合，形成车-车、车-路等各交通参与者之间的协同决策与控制系统车-车、车-路间的协同控制信息传输实时性、可靠性要求最高三、智能网联汽车的网联化分级3.智能化与网联化的关系纵轴为网联化分级，横轴为智能化分级“智能”和“网联”是不可分割、互为补充和相互促进的

智能化与网联化的分级映射智能化与网联化互为补充知识点4：车联网的系统架构四、车联网的系统架构1.通信和应用视角下的车联网系统架构通信和应用视角下的车联网系统架构着重从通信能力和应用支撑的角度描述车联网系统构成

通信和应用视角下的车联网系统架构整体系统架构可划分为端、管和云共3个层次

从协议层划分，系统架构可分为设备层、网络层、平台层与应用层

端（设备层）车载终端车载无线通信终端是实现V2X通信的基础，它们能够收发车辆信息，实现与其他车辆或基础设施的交互。基础设施终端包括路侧感知设备等，它们能够收集交通状态信息，并与车辆或云平台共享。个人便携式通信终端如智能手机等，可通过V2P通信方式参与到车联网中。四、车联网的系统架构1.通信和应用视角下的车联网系统架构个人便携式通信终端车载终端基础设施终端设备设施包括4G/5G基站、C-V2X路侧设备（RSU）、移动边缘计算设施等，它们是网络连接和信息交互的关键节点。安全与可靠性网络支持根据业务需求的灵活配置，同时保障通信的安全可靠。通信技术利用V2X和蜂窝网络技术（如4G/5G），实现车与车、车与路、车与平台等全方位连接与信息交互。管（网络层）四、车联网的系统架构1.通信和应用视角下的车联网系统架构平台层实现数据汇集、计算、分析、决策，支持对开放业务的管理功能，安全管理、运维管理等功能。云（平台层和应用层）四、车联网的系统架构1.通信和应用视角下的车联网系统架构应用层面向各种车联网产业的应用以及应用支撑系统，提供多样化的车联网公共服务和行业应用。四、车联网的系统架构2.车路协同视角下的车联网系统架构车联网侧重从车的角度阐述车与车、车与路间通信

都强调车路协同侧重从道路和交通的角度阐述车与车、车与路间通信

汽车通过通信接收道路环境信息，提高驾驶安全性和道路通行效率

区域大规模联网联控交通管控中心对采集的海量数据进行分析提取，实现全局管控。利用多模式网络和信息交互确保即使在不同的环境和条件下，车路协同系统的高效信息交换和共享。人-车-路系统协同要求所有交通要素的状态信息实施数字化采集，并通过通信技术进行快速交换共享。车路协同的技术内涵四、车联网的系统架构2.车路