C-V2X与单车智能融合功能及应用白皮书.docx

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1、前言2一、融合现状和必要性分析4（一）单车智能发展现状4（二）C-V2X发展现状4（三）单车智能融合C-V2X价值分析5（四）国内外融合研究现状6二、融合功能应用及架构7（一）融合功能应用识别7（二）融合功能系统架构分析11三、融合功能的功能安全分析13（-）融合功能的功能安全分析原则13（二）融合功能的功能安全分析示例15（三）融合功能安全分析总结28四、总结30五、主要贡献单位31附录AC-V2X增益分析32附录B车侧子系统-模块功能需求38附录C车侧子系统-模块功能需求39附录D融合应用实践案例41一、融合现状和必要性分析我国汽车智能化水平大幅提升，在智能座舱、自动驾驶等关键技术领域实现

2、创新突破，12级别组合驾驶辅助技术成熟应用并进入市场普及期，14级别自动驾驶技术不断突破并区域性示范。单车智能功能因主要依靠车辆自身的视觉、雷达等传感器和计算平台进行环境感知、计算决策和控制执行，存在无非视距感知能力、无全局感知能力、缺乏群体协作等局限性，通过在单车智能功能基础上引入C-V2X,可以将“人-车-路-云”交通参与要素有机地联系在一起，拓展和助力单车智能自动驾驶能力升级，加速自动驾驶应用成熟。本部分内容通过分析单车智能和C-V2X的发展现状，结合C-V2X的技术特性，研究单车智能融合C-V2X的价值，探索融合功能的必要性。最后，总结了国内外融合功能的研究现状。（一）单车智能发展现状

3、单车智能市场渗透率快速提升。1O级应急辅助、11级部分驾驶辅助已广泛搭载和应用；12级组合驾驶辅助市场渗透率也逐渐提升，正在进入加速量产阶段，2023年15月份，我国具备12级组合驾驶辅助的乘用车新车渗透率达到42.2%来源：中国智能网联汽车产业创新联盟统计,正在加速推动12级组合驾驶辅助功能在营运客车、营运货车等商用车上的标配安装，年市场规模有望达到百万辆；13级有条件自动驾驶、14级高度自动驾驶在限定区域内商业落地正在加速推进，无人驾驶出租车、无人巴土、干线物流以及无人配送等多场景示范应用在有序开展，部分城市和矿区、港口等特殊场景开启了14级无人驾驶商业化试点运营。单车智能仍面临感知局限性

4、等长尾难题。在智能驾驶感知层面，单车智能局限性主要体现在无非视距感知能力、无全局感知能力、“极端情况”（如极端天气、光线骤变、相对移动速度过高等）的感知能力受限；在智能驾驶决策控制层面,单车智能需要依赖自身算法理解交通规则和交通参与者行为，难以准确获知交通参与者行为意图，难以群体协作。此外，为解决长尾场景，单车智能需要投入更高的感知和计算成本。（二）C-V2X发展现状CV2X车辆联网渗透率和量产车型数量显著增长。2023年我国乘用车前装标配车联网功能交付上险量为1338.46万辆,前装搭载率为67.15%。此外CV2X直连通信功能前装量产也实现新突破,已有20余款量产车型搭载了CV2X直连通信

5、功能,其中红旗E-HS9、高合HiPhiX、蔚来ET7等部分车型实现全系标配。CV2X产业链不断成熟，测试验证环境不断完备。C-V2X已形成了覆盖芯片模组、终端、整车、安全、测试验证、高精度定位及地图服务等环节的完整产业链。IMT-2023（5G）推进组C-V2X工作组自2018年联合相关行业组织先后举办了C-V2X“三跨”“四跨、新四跨”等应用实践活动，为产业提供互联互通测试、应用示范和协同研发公共服务平台。中国信息通信研究院、中汽中心、中国汽研等第三方机构建立了通信协议一致性、通信性能、应用功能等专业化测试验证能力，推出检测认证服务。C-V2X直连通信应用场景达成业界共识。前向碰撞预警、绿

6、波车速引导等第一阶段应用场景已在车端商业化搭载,路侧感知数据共享等第二阶段应用加速研发。C-V2X技术已获得汽车工业界认可，C-V2X技术支持的主动安全功能已被纳入C-NCAP（China-NewCarAssessmentprogram,中国新车评价规程）2024版管理规则中,该版本规则目前正在征集意见阶段,预计在2024年上半年发布。（三）单车智能融合CV2X价值分析C-V2X技术具备“非视距、全天候”、“上帝视角”、“可协同”等特点，融合C-V2X技术可以有效弥补基于单车智能的驾驶自动化功能不足，具体如表1所示：表1单车智能功能局限性和C-V2X技术价值分析分类基于单车智能的驾驶自动化功能

7、局限C-V2X技术价值感知层面无非视距感知能力非视距传输无全局感知能力RSU（路侧单元RoadSideUnit）结合路侧传感器提供上帝视角感知能力受恶劣天气、雨雾、夜晚极端温度等环境因素影响受环境因素影响小，在恶劣天气、大雾、夜晚极端温度等不良工况下也可适用获取交通参与者状态信息的准确性道路交通参与者将自身状态信息直接发送给周边其它车辆获取交通标志和交通信号的准确性路侧单元直接将信号机状态、交通标志等信息发送给周边车辆,不受标识状态和清晰度的影响，减少环境遮挡和环境色差等因素影响决策控制层面交通参与者行为的理解消息直接来自车辆，提升特种车辆、紧急车辆类型的识别率，能够及时准确获知车辆的驾驶意图

8、和轨迹预测等信息群体协作能力受限车车/车路/车云交互，可协商和仲裁路权，提升无保护左转等应用的安全性算力层面依赖单车算力资源可通过车端、路端和云端的算力协同部署，实现车端的算力卸载和高效使用根据表1分析，引入C-V2X技术后，可以对单车智能功能进行赋能，一方面，可以在单车智能定义的ODD（operationa1DesignDomain,设计运行范围）内对单车智能功能进行改进，即能力增强；另一方面，也可以拓展单车智能功能的oDD,即能力拓展。对于C-V2X对单车智能功能的赋能效果，本白皮书附录A选取了CNCAP路线图中十字路口车辆直行与横穿车辆含遮挡的主动安全场景，分别进行单车智能系统的安全边界

9、和融合C-V2X技术的车路协同系统（简称车路协同系统）安全边界的仿真对比分析，计算车路协同系统相对于单车智能系统的增益空间。根据附录A的分析可以看出，通过引入C-V2X技术，主车可以提前知晓远车的存在及速度，从而增加了提前刹车距离及判断时间，避免了由于遮挡导致的主车和远车的潜在安全性问题，同时可以提升主车刹车舒适性。车路协同系统可以使得车辆安全通过十字路口含遮挡场景，降低57.79%由于单车智能局限性导致的碰撞或不舒适制动概率。另外，考虑驾驶员反应时延等人因因素，车路协同系统可以进一步降低67.66%由于单车智能局限性导致的碰撞或不舒适制动概率。（四）国内外融合研究现状目前国内外在智能化与网联

10、化融合领域的研究刚刚起步，尚处于前期摸索阶段，研究内容各有侧重：美国是以发展自动驾驶车辆为核心，逐步开展C-V2X技术赋能的协同驾驶自动化研究。美国汽车工程师学会（SocietyofAutomotiveEngineers,SAE）成立了协同驾驶自动化委员会（CooperativeDrivingAutomation,CDA）,专门研究协同驾驶自动化的应用，通过网联对DDT（DynamiCDriVingTask,动态驾驶任务）性能和交通管理能力的影响，对CDA功能进行了分类。SAE还成立了公路自动驾驶委员会（On-ROadAUtomatedDriVing,oRAD）,重点研究1315自动驾驶系统。

11、在其发布的SAEJ3131-2023标准中，定义了1415自动驾驶系统的功能架构，其中包含了C-V2X模块。欧洲面向智能交通系统和自动驾驶两个维度开展研究。从交通角度，通过路侧网联化分级的相关研究,探索路侧对自动驾驶车辆的赋能方式,例如,世界道路协会(WorIdRoadAssociation,PIARC)和欧盟道路交通研究咨询委员会(EuropeanRoadTransportResearchAdvisoryCounci1,ERTRAC)对路侧基础设施进行了分级，研究了不同道路等级对动态驾驶任务的影响。从自动驾驶角度，通过自动驾驶关键技术的研究,探索C-V2X如何支撑自动驾驶应用，例如，5G汽车

12、协会(5GAutomativeAssociation,5GAA)和车辆间通讯联盟(Car2CarCommunicationConsortium,C2C-CC)从车侧梳理了C-V2X应用部署的路线图,并进一步研究了功能安全、定位、信息可用性等提升网联功能安全性的关键技术问题。我国从顶层设计的角度出发，针对车端网联化、智能化以及路侧网联化、智能化同步开展研究，支持智能化和网联化融合路径，并提出了车路云一体化融合的中国方案。中国公路学会、中国汽车工程学会和中国通信学会联合发布了车路协同自动驾驶一致行动宣言，共同确立了依托C-V2X技术，发展车路云一体化融合的智能网联汽车方案。中国智能网联汽车产业创新

13、联盟(China1ndUStryInnovationA11iancefortheInte11igentandConnectedVehic1es,CAICV)、IMT-2023(5G)推进组C-V2X工作组、全国汽车标准化委员会等持续开展基于C-V2X技术的智能化与网联化融合发展研究。二、融合功能应用及架构本部分从单车智能功能的角度入手，选取C-V2X对单车智能功能价值较高的融合功能,进一步分析每个融合功能的典型应用,针对不同类别的融合功能提出可能的车路协同系统架构方案，供业内参考。(一)融合功能应用识别1 .融合功能选择本白皮书基于GBT392632023和T/CSAE156-2023定义的单

14、车智能功能，进一步分析C-V2X与单车智能融合的功能。通过向车企调研，提炼形成具有较高增益价值的融合功能列表，如表2所示:表2融合功能列表单车智能功能驾驶自动化级别融合功能交通信号识别1O协同交通信号识别前向碰撞预警1O协同前向碰撞预警自动紧急制动11协同自动紧急制动自适应巡航控制11协同自适应巡航控制高速公路辅助12协同高速公路辅助交通拥堵辅助12协同交通拥堵辅助自主代客泊车14协同自主代客泊车2 .融合功能应用清单针对表2中的融合功能，进一步分析每个融合功能对应的应用，具体如表3所示:表3融合功能应用清单融合功能应用协同交通信号识别（3）绿灯起步榔8绿波车速引导十字路口闯红灯预警协同前向碰

15、撞预警（3）宓储口遮谶穿,弯遒桥梁提前预警夜晚特殊天气预警协同自动紧急制动（3）效f翊横穿伟励弯道桥梁搦端励夜晚特殊制动协同自适应巡航控制（3）异常道路通行跟车牲能物虽通过信号J璐口协同高速公路辅助（4）快速切助通过异常车辆路段通隧道前哪道路天H适应性防协同交通拥堵辅助（1）交通拥堵辅助开启提醒协同自主代客泊车（4）代客泊车时高精地图及时更新I停车场多车同时泊车跨定位车辆盲区碗3 .融合功能应用分类每个应用可以从融合增益与融合效果两个方面进行分析:1)融合增益：根据融合功能对单车智能功能性能的提升，分为安全性和舒适性增益两类；2)融合效果：根据融合功能的最终表现形式，分为提示、预警和控制三类；注:提示类不直接影响驾驶安全,只是用于信息展示;预警类则是安全性功能,存在安全或碰撞风险时,主动发出的预警;控制类对车辆进行纵向和,或横向控制,可以是安全性功能,也可以是舒适性功能。本白皮书按照上述两个维度对表3中的7个融合功能的21个应用进行了分析，如图1所示：图1融合功能应用总结4 .融合功能应用价值分析示例基于融合功能和应用分类研究，进一