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自动驾驶技术-环境感知篇:V2X技术的介绍

V2X技术概述

 

在前面的几篇文章分别介绍了自动驾驶在环境感知领域的相关技术点,主要介绍了如何通过雷达配合视觉技术实现车辆自身的智能。其实在环境感知方面,除了利用车辆自身的智能,还可以借助外部环境实现信息的获取,这一类技术统称为V2X技术。

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V2X(Vehicle to Everything)技术又称为车用无线通信技术,本质上是一种物联网技术,V代表的是车辆,X代表的是道路、人、车、设备等一切可以连接的设备。

V2X的本质就是通过道路、行人、车辆间的协调实现整个道路运输的智能化。比如前面有车要并线了,前车可以发一个指令给基站,基站再通知后方的车辆。比如有个人过马路了,可以提前通过手机发指令,要求即将同行的车辆注意避让。诸如此类的协同需要车辆生产商、通信设备厂商、运营服务商的通力配合,是一个庞大的产业链协调分工,需要国家有相关标准推动。

中国在V2X领域的投入很早,从17年开始有相关文件发出到最近的IMT-2020(5G)工作组推动的V2X白皮书可以看出来,中国在相关领域的野心。另外中国也是少数在全领域可以构建完整产业链的国家,整个V2X的分工协作如下图所示:

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完成如此复杂的全产业链协同,需要一个很强的政府和监管能力,所以在这方面博主个人看好中国可以在整个世界范围内率先实现V2X技术的落地。

V2X场景细分

接下来详细介绍下V2X的各个场景包括:车与车之间(Vehicle to Vehicle,V2V)、车与路之间(Vehicle toInfrastructure,V2I)、车与人之间(Vehicle toPedestrian, V2P)、车与网络之间(Vehicle toNetwork, V2N)的交互。

(1)V2V

V2V是最经典的场景,指的是道路上车辆之间的通信。典型的就是前方车辆并道,后方车辆避让。

(2)V2I

V2I是指车载设备与路侧基础设施(如红绿灯、交通摄像头、路侧单元等)进行通信,路侧基础设施也可以获取附近区域车辆的信息并发布各种实时信息。V2I通信主要应用于实时信息服务、车辆监控管理、不停车收费等。

(3)V2P

V2P是指弱势交通群体(包括行人、骑行者等)使用用户设备(如手机、笔记本电脑等)与车载设备进行通信。V2P通信主要应用于避免或减少交通事故、信息服务等。

(4)V2N

V2N是指车载设备通过接入网/核心网与云平台连接,云平台与车辆之间进行数据交互,并对获取的数据进行存储和处理,提供车辆所需要的各类应用服务。V2N通信主要应用于车辆导航、车辆远程监控、紧急救援、信息娱乐服务等。

V2X通信关键技术

说明下C-V2X中的C指的不是China哈,指的是指蜂窝(Cellular)。是负责解决设备间通信的技术,目前在国内主推的是我国主导的LTE-V2X和5G-V2X,从技术角度讲,LTE-V2X可以支持向5G-V2X平滑迁移。

 

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从技术角度讲,V2X比较核心的技术是如何解决通信问题。试想一下,如果两台时速200公里每小时的车背向行驶,如果想有效解决这两台车之间的通信问题,需要解决高多普勒频率扩展问题以及信道时变问题(非通信专业同学可以查下--!还好我是学通信的)。

目前来看,V2X问题的关键是需要一个标准,比如上下行数据传输的性能标准是什么、可靠性标准是什么、如何构建业务仿真环境。目前国内大概有一个初步意见,就是消息发送的频率为10Hz,通信的时延为100ms,通信的距离为150米或300米。

国家已经计划分配5.9GHz频段的专用频谱用于V2X技术。并且在各个标准的细分领域也出台了大量标准:

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我国V2X技术时间和展望

从目前的时间节奏来看,基本上在2021年,也就是今年达到部分V2X能力基本商业化应用的程度,会在一些区域开始做试点。

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目前已经在上海、无锡、京津冀、杭州等区域的路口、高架桥等地铺设设备,构建示范区。在示范区对已经拟定的标准进行进一步的验证。早期的V2X技术可能会偏向于一些道路信息的采集,随着产业链的不断成熟,未来V2X技术一定是推动自动驾驶技术落地的一个极为关键的因素。

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