东南大学物联网交通应用研究中心
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2021车联网产业十大趋势(上篇):市场扬帆起航,实践和探索并行
2021-01-15 17:18   作者:   来源:5G行业应用 推荐人:周坤   浏览:201   我要评论

展望2021年,车联网产业将扬帆起航,在十大领域持续发力。

实践方面,车联网规模建设时代来临,“两率提升”是关键;5G+V2X逐步落地,“量产”是关键;从安全类和效率类业务到协同类业务演进,“协同”是关键;车联网技术进一步验证和完善,“安全”是关键;车联网跨城市区域合作发展,“开放”是关键。

探索方面,车联网赋能自动驾驶典型场景落地,“商用车”是关键;车联网赋能智能交通实现深度融合创新,“融合”是关键;车联网赋能智慧出行探索杀手级应用,“有效感知”是关键;车联网创新商业和运营模式探索,“闭环”是关键;车联网数据开放模式探索,“规则”是关键

本文作为上篇将介绍车联网实践方面的2021年五大趋势。


全文4500字,预计阅读13分钟
文 | 吴冬升


01


车联网规模建设时代来临,“两率提升”是关键


即无锡、天津、长沙之后,重庆在2021年1月获批第四个国家级车联网先导区。国家级先导区的主要任务和目标包括在重点高速公路、城市道路规模部署C-V2X网络,结合5G和智慧城市建设,完成重点区域交通设施车联网功能改造和核心系统能力提升,带动全路网规模部署,在此基础上实现车联网项目商用的成功落地。

规模化即包括路端建设面积和长度的“覆盖率”,从局部路口和特定路段,到城市区域级,直至城市全面覆盖;也包括车端装载量的“渗透率”,从各类商用车(客车、货车)和特种车辆等到乘用车进行安装,从后装到前装。

路端:城市道路和城际道路在2021年会迈入车联网规模化部署时代,围绕道路的通信、感知、计算、定位、高精地图等核心能力进行道路智慧化建设,一方面赋能智能交通转型升级,另一方面赋能自动驾驶产业和智慧出行产业。依托于“协同感知、协同决策、协同控制”的网联自动驾驶是中国自动驾驶产业高速发展的必由路径。

车端:前装5G+V2X量产车型将在2021年陆续推出。后装V2X产品形态更加丰富,中国移动发布V2X高中低配三种形态后装车载终端方案,用于提升用户渗透率。低配车载终端以无线充电手机支架作为切入点,中配车载终端为行车记录仪,高配车载终端为智能后视镜。除了V2X后装产品外,在消费端直接通过APP、小程序、导航地图等体验车联网业务也是未来发展的必由之路。

路端“覆盖率”和车端“渗透率”二者相辅相成:

①先在商用车型,如出租车、公交车、自动接驳车、物流车、矿卡、港口车辆等,和部分乘用车型,部署V2X车载终端,实现V2V业务场景,如前向碰撞预警、盲区预警/变道辅助、车辆编队行驶等;

②其次在特定商用场景先行先试,如特定封闭园区和社区、矿山、港口、停车场、高速公路路段、城市公交固定线路和公交站场等部署5G+V2X网络,实现I2V业务场景,如闯红灯预警、绿波车速引导等;

③进一步在高速公路和城市交叉路口等场景规模部署5G+V2X网络。路端“覆盖率”提升将带动车端“渗透率”提升。而当车端“渗透率”达到30%临界值时,又会进一步拉动路端“覆盖率”提升。

5GAA给出C-V2X规模部署路线图,从2021年开始C-V2X开始进入安全类业务规模部署阶段。

02


5G+V2X逐步落地,“量产”是关键



中国5G基站在2020年累计建成71.8万个,预计2021年有望新建5G基站超过100万个。5G车规级芯片支持-40°C到85°C工作温度,并且通过抗电磁、抗脉冲、抗辐射三重考验。

未来车联网业务的主流方式是通过5G和C-V2X网络融合提供。其中5G网络可以提供大带宽和时延不敏感的业务应用场景,比如信息娱乐类业务、全局交通优化类业务。而C-V2X网络将提供时延敏感的安全类、局部交通效率类业务应用。

2020年12月,广汽AION V量产5G车型正式下线交付。AION V开启了“好玩”的世界,比如搭载一键遥控泊车系统;全球最新一代AR实景导航;最新一代飞鱼2.0自然语音系统。2021年,广汽将推出第二款5G车型AION Y,车主可以通过车内语音控制拍摄视频,然后通过5G秒传视频发布,使AION Y化身工作室、直播间、KTV,令AION Y成为年轻人的“智能娱乐大客厅”。

2020年12月,长城汽车第三代哈弗H6搭载5G车载无线终端,提供行车数据采集、行驶安全保障、车辆故障监控、车辆远程控制(开闭锁、空调控制、车窗控制、发动机启停)、驾驶行为分析、无线热点分享等服务。首先,整车可以完成更加庞大的数据处理与数据交互,实现更高级别自动驾驶;其次,在自动驾驶场景下,5G可以为高精地图发布提供通道,提升高精地图整体实时性和准确性;最后,产生高精3D地图信息,提高车载导航功能,车辆检测、记录和共享有关道路颠簸、坑洼、危险弯道等障碍物的路况讯息,进而建立网络化危险地图系统,提升智能出行安全性。

2020年12月,上汽MARVEL R获得SRRC认证,通过车载车规级5G/C-V2X终端产品认证。如在行驶中,MARVEL R将可超前获得道路环境、红绿灯变化等信息,完成车速引导、5G智能路口通过辅助,让汽车具备“预知能力”。

美国福特和德国宝马将在2021年和2022年量产5G汽车。

产业链角度,2021年将推出支持5G+V2X双模同时运行的芯片,车载终端可以同时工作在5G蜂窝网络和C-V2X直连通信两种模式,车辆能同时享受5G信息娱乐类业务、全局交通优化类业务和C-V2X安全类、局部交通效率类业务。


03


从安全类和效率类业务到协同类业务演进,“协同”是关键



协同体现在环境感知环节、计算决策环节和控制执行环节。在环境感知环节进行协同,支持车辆获得比单车智能感知更多信息,例如超视距感知或解决容易受恶劣环境影响等问题;在计算决策环节进行协同,增加车与车、车与路之间的系统性决策,例如优先车辆通行管理、交叉口通行控制等情况;在控制执行环节进行协同,对车辆驾驶行为进行干预,例如远程遥控车辆脱困等。

LTE-V2X可以提供的业务场景在《合作式智能运输系统 车用通信系统应用层及应用数据交互标准》DAY-I和DAY-II中给出。DAY-I应用场景,是基于车车、车路间的状态共享,通过自身的算法判断来提前消减冲突或获知交通信息。而DAY-II应用场景,则升级为车、路、人之间的意图和感知共享,并实现了主体之间的引导和协作,真正体现了 “协同”理念。DAY-II相比DAY-I,更加强调协同类业务,例如协作式变道、协作式车辆汇入、协作式交叉口通行、协作式优先车辆通行、协作式车辆编队管理等。

例如,协作式优先车辆通行是指智能交通系统调度交通资源针对优先车辆采取提前预留车道、封闭道路或切换信号灯等方式,为优先车辆提供安全高效到达目的地的绿色通道。优先车辆包括警车、消防车、救护车、工程抢险车、事故勘查车等,未来也可以基于该场景提供差异化行车服务[1]。


C-V2X标准演进路径比较清晰,LTE-V2X(R14,R15)可以支持安全出行类业务和局部交通效率类业务,NR-V2X(R16,R17)可以支持自动驾驶类业务。需要厘清的是LTE-V2X会向NR-V2X平滑演进,双方为互补关系而并非替代关系。NR-V2X因为标准、频谱、芯片等原因,尚需一定的时间周期才能实现产业化落地。


04


车联网技术仍需验证和完善,“安全”是关键



2020年11月,《智能网联汽车技术路线图2.0》中将技术架构划分为“三横两纵”。“三横”指车辆关键技术、信息交互关键技术与基础支撑关键技术。“两纵”指支撑智能网联汽车发展的车载平台与基础设施。基础设施包括交通设施、通信网络、大数据平台、定位基站等,将逐步向数字化、智能化、网联化和软件化方向升级,支撑智能网联汽车发展。


其中安全是2021年车联网技术重点关注的方向,功能安全与信息安全协同考虑。功能安全ISO 26262标准和预期功能安全SOTIF最终解决的问题,将涉及汽车供应链的所有部分。SOTIF是在自动驾驶技术发展背景下出现的,也是自动驾驶从L2到L3跨越的必然需求。

车联网终端需要实现系统隔离机制,以芯片/硬件/固件安全为基础,采用硬件隔离和安全域隔离方式,将具有高安全要求特征的核心驾驶系统和驾驶辅助应用,与具有低安全要求特征的车载娱乐系统和娱乐应用进行隔离,以保护敏感数据和操作。车联网车规级安全芯片满足车联网安全需求的验签性能和SM2算法需求。

为了防止数据在车联网内容和外部遭受攻击者非法窃听、篡改、伪造等威胁,车联网系统采用密码技术对数据在传输、存储、使用过程中进行加密保护;建立基于公钥基础设施(PKI)的车联网通信安全身份认证机制,为各类C-V2X通信设备和系统颁发数字证书,综合采用安全证书、数字签名、匿名化等技术手段保障OBU、RSU等C-V2X通信节点的身份合法性、通信消息完整性和隐私保护。


05


车联网跨城市区域合作发展,“开放”是关键



各地在积极推进网联自动驾驶产业发展,从政策层面予以保驾护航。不完全统计,全国有30多个省市区出台了智能网联汽车测试管理规范或实施细则,其中北京、上海、天津、重庆、江苏、浙江、湖南、河南、广东、海南等出台了省(直辖市)级法规。

政策方面允许“可载人/载货”、“去安全员”、“可收费”是三个关键开放步骤。另外,除了城市自动驾驶测试政策外,需要开放城际高速公路自动驾驶测试政策。2020年11月,北京市在《北京市自动驾驶车辆道路测试管理实施细则(试行)》基础上进行修改完善,增加了高速公路测试申请章节,明确了高速公路测试定义和高速公路测试关键性要求。

2020年10月,中共中央办公厅和国务院办公厅印发《深圳建设中国特色社会主义先行示范区综合改革试点实施方案(2020-2025年)》,支持深圳扩宽经济特区立法空间,在新兴领域加强立法探索,依法制定经济特区法规规章。2021年1月,深圳支持在无人驾驶等领域开展立法先行先试,市人大常委会将该立法列入2021年立法计划中。

跨城市区域合作方面,2019年9月,上海、江苏、浙江、安徽出台了跨省市的《长江三角洲区域智能网联汽车道路测试互认合作协议》;北京与天津、河北共同签署《京津冀区域智能网联汽车道路测试互认合作协议》;在2019世界智能网联大会期间,16家测试区(场)共同签署《智能网联汽车测试示范区(场)共享互认倡议》;2020年7月,国务院办公厅发布《关于进一步优化营商环境更好服务市场主体的实施意见》,指出统一智能网联汽车自动驾驶功能测试标准,推动实现封闭场地测试结果全国通用互认,督促封闭场地向社会公开测试服务项目及收费标准,简化测试通知书申领及异地换发手续,对测试通知书到期但车辆状态未改变的无需重复测试、直接延长期限;2020年10月,长沙、株洲、湘潭、岳阳共同签署了《城市级大规模智能网联汽车道路测试及示范应用共建倡议书》。

2021年,跨城市智能网联汽车产业发展的合作力度将进一步加强,开放的态度和政策是达成这一目标的前提条件。

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