【導(dǎo)讀】汽車正變得越來(lái)越自動(dòng)化，未來(lái)的汽車不僅能檢測(cè)道路上的障礙物和其他車輛，還能與它們進(jìn)行通信，此時(shí)，就要用到”車輛對(duì)一切（V2X）”這一技術(shù)了。
汽車正變得越來(lái)越自動(dòng)化，未來(lái)的汽車不僅能檢測(cè)道路上的障礙物和其他車輛，還能與它們進(jìn)行通信，此時(shí)，就要用到”車輛對(duì)一切（V2X）”這一技術(shù)了。
作為一種通信技術(shù)，V2X使得車輛能夠與環(huán)境中的各種元素包括其他車輛、行人、基礎(chǔ)設(shè)施以及網(wǎng)絡(luò)等交換數(shù)據(jù)。通過(guò)共享信息，V2X可大幅提高交通效率，提升車輛的安全性，減少碳排放，同時(shí)非常有助于啟用高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動(dòng)駕駛。
V2X：具有超視距能力的“傳感器”
ADAS和自動(dòng)駕駛技術(shù)通常依靠攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá)等傳感器來(lái)檢測(cè)車輛周圍的情況,來(lái)自這些傳感器的數(shù)據(jù)被發(fā)送到車載系統(tǒng)后，車載系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并立即做出響應(yīng)。此時(shí)，車輛可以實(shí)現(xiàn)比人類駕駛員更快地自動(dòng)觸發(fā)響應(yīng)，例如加速或制動(dòng)。雖然傳統(tǒng)的感知傳感器可以提供車輛周圍360°視圖，但仍然有局限性。 V2X是目前唯一一個(gè)具有“超視距”能力的“傳感器”，它不僅可以“看到”障礙物后面，還可以在任何天氣或照明條件下“看到”和操作。通過(guò)使用專用無(wú)線頻譜，V2X使得汽車能夠與環(huán)境中任何其他啟用V2X的物體通信，其中包括車輛到基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）、車輛到行人（V2P）、車輛對(duì)車輛（V2V）、車輛到設(shè)備（V2D）、車輛到網(wǎng)絡(luò)（V2N）和V2G（車輛到電網(wǎng)）。交換的信息如周圍車輛的速度和位置數(shù)據(jù)，可幫助避免撞車事故的發(fā)生，緩解交通擁堵，甚至改善我們的生活環(huán)境。在本質(zhì)上，C-V2X解決了基于感知傳感器系統(tǒng)的缺點(diǎn)，為駕駛體驗(yàn)帶來(lái)了第六感。 美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局（NHTSA）的預(yù)估數(shù)據(jù)是，V2X啟用的安全應(yīng)用程序可以消除或減輕高達(dá)80%的未受損車禍的嚴(yán)重程度，包括十字路口或變道時(shí)的車禍。因此，V2X技術(shù)每年可防止61.5萬(wàn)起車禍，挽救1,366人的生命。 V2X系統(tǒng)中極重要的部件是V2V和V2I。其中用于車輛之間數(shù)據(jù)交換的V2V通信允許車輛共享速度、位置和方向等信息，通過(guò)在車輛之間建立實(shí)時(shí)連接增強(qiáng)了態(tài)勢(shì)感知，使它們能夠檢測(cè)潛在的碰撞，有助于預(yù)防事故、保持彼此的安全距離，同時(shí)有效改善交通流量和優(yōu)化油耗。V2V還是ADAS和自動(dòng)駕駛的重要組成部分，有了它，車輛能夠做出明智的決策并積極應(yīng)對(duì)路況。 V2I通信實(shí)現(xiàn)了車輛與各種基礎(chǔ)設(shè)施元素之間的信息交互，如交通信號(hào)、路燈、嵌入道路的傳感器、建筑物甚至行人或騎自行車的人。這種連接使得車輛能夠及時(shí)接收重要信息，如紅綠燈狀態(tài)、速度限制、道路狀況以及道路危險(xiǎn)或施工區(qū)域的存在。通過(guò)整合這些數(shù)據(jù)，V2I可幫助減少擁堵，優(yōu)化交通信號(hào)時(shí)間，提高整體交通效率。此外，V2I通信可以為ADAS和自動(dòng)駕駛汽車提供有價(jià)值的輸入，有助于更安全、更有效的導(dǎo)航。
V2X如何賦能智能出行？
V2X系統(tǒng)為車輛提供了整個(gè)城市環(huán)境的實(shí)時(shí)信息，包括基礎(chǔ)設(shè)施、其他車輛、運(yùn)輸管理系統(tǒng)、導(dǎo)航源等，意味著駕駛員將被告知附近其他車輛的位置、速度和方向等實(shí)時(shí)信息，可隨時(shí)收到有關(guān)交通事故或接近應(yīng)急車輛的信息。配備了V2X系統(tǒng)的車輛，相當(dāng)于為其創(chuàng)建了一個(gè)周圍環(huán)境的實(shí)時(shí)地圖。 在智能交通管理系統(tǒng)中，V2X技術(shù)非常有助于提高運(yùn)輸管理效率，減少擁堵。通過(guò)車輛與紅綠燈、路標(biāo)或其他智能交通系統(tǒng)之間的通信，V2X系統(tǒng)會(huì)通知駕駛員即將發(fā)生的交通堵塞，并為他們提供替代路線。這種環(huán)保駕駛還能有效減少燃油消耗和空氣污染。如果發(fā)生道路交通事故，V2V通信系統(tǒng)將及時(shí)通知接近的車輛，提高了整體智能移動(dòng)的質(zhì)量和效率。 智能停車管理是智慧城市建設(shè)中的關(guān)鍵一環(huán)。V2X尤其是V2I對(duì)智能城市的智能停車管理具有重要意義，該技術(shù)將車輛和停車場(chǎng)連接起來(lái)，使停車場(chǎng)所有者和運(yùn)營(yíng)商更容易跟蹤停車占用情況，駕駛員因此能實(shí)時(shí)了解有哪些停車位可用。 如今，V2X技術(shù)為我們展現(xiàn)了很多應(yīng)用機(jī)會(huì)，其中包括乘客的車輛安全和弱勢(shì)道路用戶（VRU）（包括行人和騎自行車人）安全、地圖、車輛定位以及支持自動(dòng)駕駛汽車中人工智能的應(yīng)用。在智能和互聯(lián)汽車的單車感知中，不可避免地存在盲點(diǎn)或漏檢，C-V2X路側(cè)單元（RSU）提供的彎道、路口等車輛感知盲點(diǎn)的狀態(tài)信息可有效擴(kuò)展車輛的感知范圍，提高了安全冗余度，增強(qiáng)了自動(dòng)駕駛的決策能力。
V2X對(duì)ADAS和自動(dòng)駕駛有何影響？
V2X技術(shù)將打開(kāi)未來(lái)涉及公共安全和基礎(chǔ)設(shè)施的許多應(yīng)用之門，但V2X非常令人興奮的應(yīng)用當(dāng)屬ADAS。這兩種技術(shù)均旨在通過(guò)降低碰撞的可能性和平滑交通流來(lái)提高道路安全和交通效率，只不過(guò)它們使用了不同的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。ADAS是基于使用攝像頭、雷達(dá)和LiDAR來(lái)改善車輛對(duì)周圍環(huán)境的感知，V2X則是基于通過(guò)車載單元（OBU）和路邊單元（RSU）實(shí)時(shí)交換信息讓車輛對(duì)環(huán)境有更細(xì)致和實(shí)時(shí)的了解。 自動(dòng)駕駛是V2X可能產(chǎn)生較大影響的另一個(gè)領(lǐng)域。自動(dòng)駕駛汽車中傳感器的數(shù)量和復(fù)雜程度將隨著自動(dòng)駕駛水平的提高而不斷增加。V2X作為一個(gè)額外的傳感器，在所有天氣條件下都能正常工作，獲取新鮮的周邊信息，甚至還可以穿過(guò)墻壁和障礙物，有效地解決了車輛的視線問(wèn)題。目前，一些企業(yè)已經(jīng)將V2X視為在車載單車智能中實(shí)現(xiàn)ADAS和自動(dòng)駕駛有效的補(bǔ)充技術(shù)。
DSRC與C-V2X的技術(shù)路線之爭(zhēng)
自車聯(lián)網(wǎng)誕生以來(lái)，市場(chǎng)上一直存在兩條技術(shù)路線之爭(zhēng)，分別是基于無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）的和基于蜂窩的V2X技術(shù)。基于WLAN的V2X系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（Wi-Fi）連接車輛和基礎(chǔ)設(shè)施，該技術(shù)就是DSRC（專用短程通信），也稱為ITS-G5/8.11p、WLANp和Wi-Fi-p，于2010年獲得批準(zhǔn)。DSRC也是業(yè)界第一個(gè)可用的V2X技術(shù)，它目前在奧地利和德國(guó)的道路上有著廣泛的部署。
C-V2X是由基于蜂窩調(diào)制解調(diào)器技術(shù)的3GPP標(biāo)準(zhǔn)定義的，該技術(shù)使用5.9GHz頻帶中的PC5接口在車輛、摩托車和路邊單元（RSU）之間發(fā)送和接收消息。第一代C-V2X（版本14/15）稱為L(zhǎng)TE-V2X，第二代（版本16及更高版本）稱為5G-V2X。隨著2017年3GPP release 14規(guī)范中C-V2X的發(fā)布，基于蜂窩技術(shù)的V2X競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)開(kāi)始顯現(xiàn)。
C-V2X展現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)在于它提供了從4G LTE到5G NR的清晰演進(jìn)路徑：3GPP Release 14中包含的初始C-V2X標(biāo)準(zhǔn)專注于V2V通信和PC5的基本修改。進(jìn)一步的3GPP版本可提供一系列的增強(qiáng)，用以支持更多的V2X操作場(chǎng)景，其中包括全套5G標(biāo)準(zhǔn)、多媒體優(yōu)先服務(wù)、V2X應(yīng)用層服務(wù)、5G衛(wèi)星接入、5G中的局域網(wǎng)支持、5G的無(wú)線和有線融合、終端定位和定位等，以及支持弱勢(shì)道路用戶（VRU）攜帶的UE設(shè)備的更高功率效率。
在實(shí)際應(yīng)用中，基于Wi-Fi的DSRC標(biāo)準(zhǔn)目前只有很少幾家歐洲OEM的車型配備了有限數(shù)量的V2X模塊。C-V2X明顯獲得了中國(guó)和美國(guó)的強(qiáng)有力支持，5G-V2X也有望在未來(lái)進(jìn)入歐洲汽車市場(chǎng)，并逐漸成為DSRC的替代方案。
V2X商用離我們還有多遠(yuǎn)？
在過(guò)去的幾年里，這個(gè)問(wèn)題很難回答。截至2023年，理論上V2X技術(shù)已完全準(zhǔn)備好實(shí)施和商業(yè)使用。該技術(shù)的可靠性和安全性在跨行業(yè)互操作性測(cè)試中得到了反復(fù)驗(yàn)證，很多路邊設(shè)備現(xiàn)在都支持V2X，許多OEM已經(jīng)為他們的車輛配備了V2X OBU。
歐洲經(jīng)常被視為V2X技術(shù)和合作智能交通系統(tǒng)（C-ITS）的優(yōu)秀試驗(yàn)平臺(tái)，這不僅是因?yàn)闅W洲大陸擁有世界上一些發(fā)達(dá)、維護(hù)完善的道路網(wǎng)絡(luò)，還因?yàn)樗鼈儞碛袛?shù)十家道路運(yùn)輸運(yùn)營(yíng)商，并且擁有集中的大批汽車OEM。在目前的歐洲市場(chǎng)，DSRC是事實(shí)上的V2X技術(shù)，市場(chǎng)活動(dòng)也大多基于此。
目前，歐洲正在進(jìn)入商用V2X部署的早期階段，要想大規(guī)模運(yùn)營(yíng)V2X服務(wù)，還需要部署更多的OBU和RSU，這可能需要長(zhǎng)達(dá)十余年的時(shí)間。很重要的一個(gè)原因是市場(chǎng)上的舊車保有量太大，這些車幾乎沒(méi)有升級(jí)到V2X的可能。此外，道路運(yùn)營(yíng)商也需要時(shí)間將RSU安裝到路邊設(shè)備中。
好消息是，歐洲新車評(píng)估計(jì)劃Euro NCAP在其2025年發(fā)展路線圖中宣布，從2024年開(kāi)始，所有新車都必須配備V2X連接才能獲得五星級(jí)安全評(píng)級(jí)，此舉將有效激勵(lì)OEM在其車輛中大規(guī)模部署V2X。作為早期采用者之一，大眾汽車在高爾夫和歐洲銷售的電動(dòng)汽車系列等車型中加入了DSRC，每輛車均配備了V2X OBU。寶馬近期宣布計(jì)劃在其車輛中部署V2X技術(shù)，用于車輛到電網(wǎng)（V2G）雙向充電。
C-V2X是中國(guó)、美國(guó)和歐洲未來(lái)極可能使用的V2X通信技術(shù)。FCC選擇LTE-V2X在美國(guó)進(jìn)行了大規(guī)模部署。
中國(guó)正在廣泛部署LTE-V2X，根據(jù)政府發(fā)布的戰(zhàn)略要求，專門為L(zhǎng)TE-V2X分配了頻譜，中國(guó)部分汽車制造商承諾在2022/2023年開(kāi)始部署并準(zhǔn)備大規(guī)模推出C-V2X，預(yù)計(jì)到2025年將實(shí)現(xiàn)大規(guī)模V2X覆蓋。
另?yè)?jù)新消息，2024年6月4日，工信部、公安部、住房城鄉(xiāng)建設(shè)部、交通運(yùn)輸部等四部門聯(lián)合發(fā)布公告稱，將有序開(kāi)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車準(zhǔn)入和上路通行試點(diǎn)，由長(zhǎng)安汽車、比亞迪、廣汽等汽車生產(chǎn)企業(yè)和使用主體組成的9家企業(yè)此次進(jìn)入試點(diǎn)的聯(lián)合體，工作目標(biāo)是：
一方面引導(dǎo)智能網(wǎng)聯(lián)汽車企業(yè)加強(qiáng)能力建設(shè)，在保障安全的前提下，促進(jìn)產(chǎn)品的功能、性能提升和產(chǎn)業(yè)生態(tài)的迭代優(yōu)化；
另一方面，基于試點(diǎn)實(shí)證積累的管理經(jīng)驗(yàn)，加快健全完善智能網(wǎng)聯(lián)汽車生產(chǎn)準(zhǔn)入和道路交通安全管理體系，推動(dòng)智能網(wǎng)聯(lián)新能源汽車產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
在產(chǎn)品方面，支持DSRC和C-V2X的解決方案均基本就緒。作為V2X早期的推動(dòng)者之一，NXP V2X系統(tǒng)平臺(tái)在5.9GHz和760MHz頻段中運(yùn)行，與所有優(yōu)秀供應(yīng)商的全球軟件協(xié)議兼容，可在全球使用。
其中，RoadLINK SAF5400是通過(guò)汽車應(yīng)用認(rèn)證的、適用于V2X應(yīng)用的單芯片DSRC調(diào)制解調(diào)器，能夠在芯片上每秒中繼多達(dá)2000條基本安全消息（BMS）驗(yàn)證，從而為發(fā)送和接收的消息提供更好的范圍。同時(shí)還可以利用NXP的i.MX應(yīng)用處理器得到進(jìn)一步增強(qiáng)，該處理器現(xiàn)已包含在其V2X系統(tǒng)解決方案中。此外，SAF5400還集成了NXP的高性能安全元件技術(shù)，以便滿足V2X無(wú)線安全要求。
圖1：?jiǎn)涡酒珼SRC調(diào)制解調(diào)器RoadLINK SAF5400系統(tǒng)框圖（圖源：NXP）
DSRC和C-V2X源于不同的技術(shù)，導(dǎo)致了根本不同的操作方法。Autotalks是一家專門致力于為人工駕駛和自動(dòng)駕駛車輛提供V2X通信的半導(dǎo)體公司，同時(shí)也是唯一一家提供可兼容兩種V2X技術(shù)的V2X解決方案企業(yè)。 它的第三代設(shè)備TEKTON3和SECTON3還增加了5G-V2X功能，這些設(shè)備可同時(shí)操作5G-V2X信道和額外的LTE-V2X（或DSRC）信道。 其中，TEKTON3是一款完全集成的V2X SoC芯片，專門用于支持基于車聯(lián)網(wǎng)的駕駛操作。在與TEKTON3芯片搭配組建的參考設(shè)計(jì)中，由英飛凌提供的車規(guī)級(jí)HYPERRAM 3.0存儲(chǔ)芯片具有16位HYPERBUS接口，可實(shí)現(xiàn)800MBps的傳輸速率，滿足外部存儲(chǔ)器對(duì)成本、功率密度和數(shù)據(jù)處理性能等各項(xiàng)要求，從而幫助OEM廠商創(chuàng)建有針對(duì)性的新一代汽車V2X解決方案。
圖2：英飛凌車規(guī)級(jí)HYPERRAM 3.0存儲(chǔ)芯片與TEKTON3搭配可組建支持雙標(biāo)準(zhǔn)的第三代V2X參考設(shè)計(jì)（圖源：Infineon）
結(jié)語(yǔ)
目前，全球約有100萬(wàn)輛V2X聯(lián)網(wǎng)汽車在路上行駛，大部分集中在歐洲和中國(guó)。其中約一半的市場(chǎng)使用了基于DSRC的技術(shù)，另一半市場(chǎng)使用C-V2X技術(shù)，這部分的大多數(shù)車輛在中國(guó)。 根據(jù)IDTechEx的報(bào)告《2024-2034年聯(lián)網(wǎng)和軟件定義汽車：市場(chǎng)、預(yù)測(cè)和技術(shù)》，全球的V2X市場(chǎng)將主要向C-V2X技術(shù)轉(zhuǎn)變，預(yù)計(jì)90%以上的市場(chǎng)將使用基于5G的C-V2X，這一轉(zhuǎn)變的主要貢獻(xiàn)者將來(lái)自美國(guó)和中國(guó)。到2034年，中國(guó)每年將新增3,000萬(wàn)輛V2X汽車，V2X將成為大多數(shù)車輛的標(biāo)配。歐盟是一個(gè)官方技術(shù)中立的地區(qū)，現(xiàn)在擁有強(qiáng)大的DSRC/ITS-G5基礎(chǔ)，一些C-V2X模塊提供商正在向該地區(qū)提供支持C-V2X和基于Wi-Fi的V2X技術(shù)的雙系統(tǒng)。
V2X技術(shù)和產(chǎn)品碎片化問(wèn)題是當(dāng)前行業(yè)發(fā)展的重大挑戰(zhàn)，除非使用同一型號(hào)的產(chǎn)品，路上配備V2X的車輛幾乎沒(méi)有相互發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的能力。像LTE和5G這樣的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)，將有效地彌合車輛、基礎(chǔ)設(shè)施和行人之間的數(shù)字鴻溝，使它們能夠真正進(jìn)行相互通信。不過(guò)，該技術(shù)尚未在汽車行業(yè)獲得完全采用，市場(chǎng)推廣力度亟需加強(qiáng)。 從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，V2X技術(shù)是提高道路安全和實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)駕駛的一種頗有前途的解決方案。Zion market research的研究數(shù)據(jù)表明，2023年全球汽車V2X技術(shù)市場(chǎng)規(guī)模約為5.4億美元，預(yù)計(jì)到2032年將達(dá)到約189億美元，2024年至2032年的復(fù)合年增長(zhǎng)率高達(dá)48.50%。歸納起來(lái)，V2X技術(shù)有望改變現(xiàn)有的交通格局和人們的出行方式，使我們的道路變得更安全、更高效、更互聯(lián)。 要使這一愿景成為現(xiàn)實(shí)，需要包括汽車制造商、監(jiān)管機(jī)構(gòu)和消費(fèi)者在內(nèi)的所有利益相關(guān)者共同努力，克服未來(lái)的各種挑戰(zhàn)，比如建立一個(gè)功能性和可互操作的V2X生態(tài)系統(tǒng)，讓所有利益相關(guān)者站在同一立場(chǎng)，工作在同一平臺(tái)。只有這樣，V2X才能更快地從愿景走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。 文章來(lái)源：貿(mào)澤電子
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