自动驾驶实现前,零拥堵有可能先行实现吗?通用决定从参与中国V2X标准制定开始

通用汽车去年在全球提出了“零事故、零排放、零拥堵”的公司愿景,在实现公司愿景的道路上,通用汽车认为V2X车联网通信技术是构建 “零拥堵”未来的关键。

文丨AutoR智驾 明阳

在美系汽车品牌中,对于智能网联与智能驾驶,通过一直是那个默默做事的人。

在通向未来的道路上,通用有自己独到的认知与研发路径,日前智驾君走入通用中国总部,探寻通用的智能驾驶之路。

自动驾驶汽车实现之前,通用汽车认为V2X车联网通信技术是构建 “零拥堵”未来的关键。

自动驾驶汽车的实现需经历三个阶段,即感知、决策和控制,而实现这三个阶段的途径可通过“自主式”(Autonomous)和“网联式”(Connected)两种方式实现。

自主式驾驶主要依靠传感器技术,其核心在于通过传感器来实现对周围环境信息的感知。传感器在类别上主要包括摄像头、毫米波雷达、超声波传感器、激光雷达等。

网联式驾驶,是指利用 LTE V2X 或 5G NR V2X 等通信、网联技术与其他车辆、行人以及路侧交通设施进行通信,将信息通过云端进行信息融合和整体决策后再下发到车辆上,或是直接连接,从而实现车-车、车-人、车-路边单元的协同控制驾驶模式。

实现自动驾驶汽车的落地与量产,自主式驾驶与网联式驾驶必需联合发展,“自主式”与“网联式”融合重组是自动驾驶的必然形态。

当大多数车企向着自主式驾驶一条路发展,通用汽车已经开始了“自主式”与“网联式”融合之路。

去年通用汽车在全球提出了“零事故、零排放、零拥堵”的公司愿景,在中国,通用汽车中国科学研究院正在积极参与V2X标准的制定与联合测试。

其实参与V2X标准的制定与联合测试很好理解,在没有统一V2X标准出现之前对于车企所有的测试几乎是无用的,同时,不进行联合测试真正实现V2X也是难的一件事。

通用汽车看的很清晰。

2005年通用汽车率先向世界展示了V2V技术,2016年,在上海展示了V2X的八项应用场景,成为首家在中国展示V2X应用的跨国车厂。

在这里简单的介绍一下V2X技术,V2X车联网通信技术为车辆建立了专属的高速通信通道,可实现车辆与车辆通信(V2V)、车辆与基础设施通信(V2I)、车辆与行人通信(V2P)以及车辆与自行车(V2B)通信等。

最早,V2X通信技术有DSRC与LTE V2X两大路线,DSRC(专用短程通讯)是IEEE 802.11p底层通信协议与IEEE 1609系列标准所构成的技术,采用5.9GHz频段,具备低传输延迟特性,以提供车用环境中短距离通讯服务。

从全球来看,DSRC是智能交通系统研究中的一个重要课题,广泛地应用在不停车收费、出入控制、车队管理、信息服务等领域,我们熟知的ETC系统便是基于该技术。

LTE V2X基于蜂窝移动通信技术(3G/4G网络)的LTE-V2X标准发布时间虽晚于IEEE 802.11P标准,但在容量、时延、可管理性以及抗干扰算法等方面相对更为成熟,目前已经形成了可运营的整套网络体系。

LTE-V2X技术以LTE蜂窝移动通信网络作为V2X通信的基础,主要解决交通实体之间的“共享传感”问题,可将车载探测系统(如雷达、摄像头)从数十米、视距范围扩展到数百米以上、非视距范围,成倍提高车载AI的效能,实现在相对简单的交通场景下的辅助驾驶。

针对车辆应用定义了两种通信方式:集中式(LTE-V-Cell)和分布式(LTE-V-Direct)。

集中式也称为蜂窝式,需要基站作为控制中心,集中式定义车辆与路侧通信单元以及基站设备的通信方式。分布式也称为直通式,无需基站作为支撑。

而未来趋势是5G NR V2X,不过智驾君认为5G NR V2X将与 LTE-V2X 共存,并针对不同的用例。LTE-V2X 将提供基本的安全服务,而基于 5G NR V2X 将提供先进应用支持自动驾驶。

2017年9月,通用汽车参与由中国智能网联汽车产业创新联盟牵头清华大学等单位共同制定的《合作式智能交通系统 车用通信系统应用层及应用数据交互标准》,该标准是中国汽车工程学会的团体标准,填补了国内V2X应用层标准的空白。

该标准是我国第一部V2X应用层团体标准,为国内各车企及后装V2X产品提供了一个独立于底层通信技术的、面向V2X应用的数据交换标准及接口,以便在统一的规范下进行V2X应用的开发、测试,对于V2X大规模路试和产业化具有良好的推动效应。

该标准基于不同品牌车辆及后装V2X系统要求数据交换标准及接口统一的需求,在17种DAY1应用的基础上,对数据集和数据交互接口进行规范。

同时,标准中给出了车辆基本安全消息、地图消息、信号灯消息、制动系统状态、车道属性等一系列数据集的代码,可直接载入到V2X系统中应用。

通用汽车中国科学研究院杜江凌称,“通用汽车能够参与到V2X应用层标准工作组,为中国V2X技术的发展提供一个灵活的应用层标准技术体系。该标准支持多种通信技术,具有极佳的兼容性和可拓展性,即使移动通信网络升级至5G,V2X应用层标准仍将适用。”

今年11月工业和信息化部印发了《车联网(智能网联汽车)直连通信使用5905-5925MHz频段管理规定(暂行)》,规划了5905-5925MHz频段共20MHz带宽的专用频率资源,用于基于LTE(第四代移动通信技术)演进形成的V2X(车与车、车与人、车与路之间的直连通信)智能网联汽车的直连通信技术,同时,对相关频率、台站、设备、干扰协调的管理作出了规定。

在《合作式智能交通系统 车用通信系统应用层及应用数据交互标准》和《车联网(智能网联汽车)直连通信使用5905-5925MHz频段管理规定(暂行)》基础上,通用汽车完成了跨通信模组、跨终端提供商、跨整车厂商的“三跨”互联互通应用展示。

这是首例跨行业的C-V2X互联互通应用展示,也是基于中国车联网通信(V2X)网络层和应用层标准的首次展示。

杜江凌说:“V2X技术的大规模应用部署将有效提升道路安全和交通效率。本次‘三跨’展示是跨行业合作向前迈出的关键一步,这将助力通用汽车实现‘零事故、零拥堵’的公司愿景。”

而在V2X应用场景方面,通用汽车已经测试了四个V2V(车辆盲区与变道预警、交叉路口碰撞预警、前向碰撞预警、紧急制动预警)和三个V2I(道路湿滑预警、前方急转弯预警、车速引导)应用场景。

在上海通用汽车中国总部,智驾君体验了基于直连通信20MHz带宽支持下通用汽车演示的七个应用场景。

通用汽车演示的V2X是基于专用通信技术以及定位技术,V2V技术的有效通信范围可达300米。

这七个应用场景通过两辆凯迪拉克进行演示,其中车速引导与道路湿滑预警智驾君印象最深。

当车辆即将通过有安装红绿灯的路口时,此时车内中控会显示到达该路口的最佳车速,车辆以此速度前进便可以在绿灯状态下通过路口。

通用汽车工程师告诉智驾君,“车速引导可以帮助司机避免由于视线被前方大型车辆遮挡而无法获知红绿灯消息导致的紧急刹车情况,或者通过更好地控制车速顺利通过交叉路口,从而提供更为舒适的驾驶体验以及更高的效率。”

测试当天上海阴雨天气,道路湿滑预警这一应用场景可以说得到了一次没有预设的真正验证。

在车辆通过红绿灯后,在接近湿滑路面时(通用汽车定义当车辆驶入潜在危险路段如桥下存在较深积水、路面深坑、道路湿滑、前方急转弯等),此时将向驾驶员发出相应的预警提示信息。

在直道部分主要演示了车道盲区以及变道预警,当前车进行变道时,若探测到后车盲区内的目标车道上存在同向行驶的其他车辆,凯迪拉克CT6演示车辆会向驾驶员发出一定的预警声音,同时中控屏幕有会图像提示。

前向碰撞预警,当判定车辆与前车存在碰撞风险时,同样凯迪拉克CT6演示车辆会向驾驶员发出一定的预警声音,同时中控屏幕有会图像提示。

整个体验过程而言,通用汽车演示的V2X针对不同的场景都可以快速、有效的做出提示,并且不突兀,也无误报。

当前,大多数都是依靠车辆搭载的雷达或者摄像头来进行预警,而通过V2X进行预警的优势在于,前车车速过快或者驾驶员视线范围外的预警。

可以看出,通过应用V2X技术后车辆可获知前方交叉路口是否有车辆,前方车辆是否制动等信息,以方便驾驶员及时采取应对措施,预防交通事故的发生。

相较于摄像头或雷达等传感器设备,搭载V2V技术的车辆不仅通信距离更远而且还能通过同样搭载V2V技术的车辆获取远处的路况信息,从而更加迅速地发现潜在危险并对驾驶员发出预警。

不同于传感器、摄像头或激光雷达,V2V技术不易受天气、光线或清洁度,以及地形、遮挡物等影响或干扰。

在这一范围内,车辆可获知前方交叉路口是否有车辆,前方车辆是否制动等信息,以方便驾驶员及时采取应对措施,预防交通事故的发生。

相较于摄像头或雷达等传感器设备,搭载V2V技术的车辆不仅通信距离更远而且还能通过同样搭载V2V技术的车辆获取远处的路况信息,从而更加迅速地发现潜在危险并对驾驶员发出预警。

杜江凌告诉智驾君,“20MHz带宽可以完全满足当前测试的应用场景。”

不过,要实现零拥堵愿景,还需要整个社会、政府、产业链的相互支持与协作,其中硬件设备是整个车路协同的产业的基础,只有在充足、可靠的硬件设备条件下,车路协同才可以落地。

不过,当前,通用汽车基于规划 5905-5925MHz 频段作为基于 LTE-V2X 技术的车联网(智能网联汽车)直连通信的工作频段,只能满足“基本安全应用”频谱。

针对支持先进汽车应用也就是自动驾驶汽车还需要新的5G NR V2X 直连通信。

自动驾驶5G NR V2X直连通信频谱需白皮书显示,结合目前 5G NR V2X PC5 用例假设、系统参数假设、业务参数假设和可靠性要求对未来频谱需求进行评估。

根据目前研究,可以得出结论:至少需要 40~400 MHz 频谱来支持不同传感器融合或路径规划算法的自动驾驶。

并且提出以下结果供汽车行业和交通行业等相关行业参考,5.9GHz 作为 ITU-R 全球范围以及区域性融合的 ITS 频谱,可以为 C-V2X 和相关ITS 业务发展带来规模经济效益,在 5.9GHz 中除了分配用于 LTE-V2X 提供基本安全业务的 20MHz 频率,应额外至少预留 40MHz,用于支持近期部署的采用基于 5G NR V2X 直连通信的传感器信息共享的自动驾驶技术。

准备在 ITU-R WP5A 会议中,研究新的候选频率范围,适时更新 ITU-R ITS 频率,以支持中远期采用 5N NR V2X 直连通信的高数据速率以及超高数据速率信息共享的自动驾驶技术。

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