车联网技术应用场景研究

车联网技术应用场景研究

杨益起

高新兴智联科技股份有限公司

单位省市：天津市

单位邮编：300308

摘要：近年来，车联网（V2X）技术借助无线通信等技术实现了车辆与周围万物的互联互通，极大提升了城市智能管理水平，为行车安全和交通效率的优化提供了保障，也进一步推进了自动驾驶技术的发展。简要介绍了车联网技术，并对其实际应用场景进行了讨论。

关键词：车联网技术；应用场景；测试评价

车联网(V2X)是实现车辆与周围的车、人、交通基础设施和网络等全方位连接和通信的新一代信息通信技术。车联网通信包括车与车之间、车与路之间、车与人之间、车与网络之间等，具有低时延、高可靠等特殊严苛的通信要求。

1基于蜂窝车联网技术的优势

目前，蜂窝车联网技术（C-V2X），指车与外界的信息交换，它是基于蜂窝网络的车联网技术专为高速移动应用设计的一种通信技术，对汽车应用进行了专门的优化，同时包含了802.11p的实际应用经验和无线通信的基础进展内容,利用全球无线生态系统实现的一套全新的汽车应用，可以给用户带来更高的安全性和自动驾驶性能。

C-V2X主要包括了两种互补的传输模式，分别是基于网络的通讯模式，即车对网络V2N的通信方式，以及直接通讯模式，涵盖了车对车V2V、车对基础设施V2I以及车对人V2P（的直接通信，能够很好地适应不同的应用场景。C-V2X技术通过引入5.9GHzITS频段进行通讯，采用了设备和设备之间的直接连接，在不依赖蜂窝运营网络的情况下完成通讯，从而将时延降到最低。

未来车联网逐步由目前的单车信息服务逐步向V2X、ITS业务演进，将车、路、网及周边环境数据紧密结合，提高交通资源利用效率，提供更安全、更经济、更便利的出行服务。车联网对网络的要求主要体现在时延、带宽及可靠性三个方面，车联网要求时延控制在5~10ms，能提供稳定的10M~100M带宽，可靠性要大于99.99%，而目前4G网络普遍时延在25ms~100ms,且无法提供超稳定的链接。5G网络的理论值将达到5Gbps甚至是10Gbps，将会是4G网络的50~100倍，而时延均值也降至10毫秒以内，单小区可提供万级连接数，且5G传输网络可采用切片网络技术，可实现对不同优先级的网络数据进行灵活切片管理。因此5G大带宽、低时延、切片网络等关键技术完全可以满足未来车联网的需求，这无疑将加速自动驾驶的应用进程，而单就车联网而言，5G可为V2X通信提供强大支撑，基于5G高速率、高可靠性、大容量和低时延特性，可支持3D高精度地图数据以及车辆、行驶环境数据的传输，可支持实现汽车自主性AI，可实现大规模机器间的相互通信。由于C-V2X的基础设施是在蜂窝技术上发展起来的，通过改造现有基站，就可以将其集成进去，所以网络部署成本低是其一大优势。在终端部署方面，厂商可以充分利用LTE和5G的生态系统，在一个通信Tbox中把LTE、V2X集成在一起，通过一个统一的连接性解决方案达到成本最优。

另外，V2X另外一个重要优势——明确的技术演进路线。在2017年3GPP发布的Rel-14版本中，明确了C-V2X的技术规范，而且在2018年6月份通过的Rel-16新项目中，将继续研究在5G框架下如何支持V2X演进到5G新空口C-V2X。随着5G商用的大跨步向前，为基于蜂窝的车联网技术带来更多的新用例，特别是在高数据量信息共享方面也提供了充分的技术支持，包括宽带载波支持、超低延迟和高可靠性等，并且所有的功能都可以基于新车已经内置的蜂窝调制解调器来实现，网络将拥有更高的吞吐量和更低时延，提供更高的可靠性，进一步完善C-V2X的应用场景。正是基于以上优点，C-V2X被认为是自动驾驶的关键推动因素之一。

2 V2X应用场景分析

2.1紧急自动刹车预警

在车辆运行过程中，当前车出现紧急制动时，该车会自动向周围车辆广播制动信息。周边车辆在获取相关信息数据和即时性指令后，判定车辆是否存在碰撞的风险，并及时向驾驶员发出前车急刹警告，为驾驶员有效地完成避险提供保障。

2.2前车预警

车辆会定期向周围车辆广播本车的实际车速及位置、变道等基础数据内容。周边车辆在接收到相关信息后，依据信息判定是否存在车辆剐蹭的危险，为驾驶员开展变道、减速等操作处理提供支持，也能及时向驾驶员发出前车碰撞警告指令。

2.3超车预警

车辆会定期向周围车辆广播本车实时速度和位置参数，尤其是车道变更信息。一旦后车开始加速或者需要采取超车变道等情况，前车就能依据收到的后车信息及时预警，避免车辆碰撞。

2.4交叉路口预警

在车辆经过交叉路口位置时，车辆结合对应的智能信号指令接收模式，可以有效判定周围车辆的实时性数据。该车辆结合周围车辆的速度和位置参数能评估碰撞的风险，并向车辆驾驶员发送相应的驾驶警告信息。

2.5车辆失控预警

车辆在特殊气候环境下行驶，会存在车辆失控的危险。车辆失控预警信息处理机制能在车辆运行突然出现紧急故障失控情况下，对周围车辆发出相应的警告信息，周边车辆接收信息后，结合警告内容采取及时避险措施，避免发生严重的交通事故，造成道路拥堵和人员伤亡。

2.6特殊车辆优先预警

车辆行驶过程中若遭遇特殊车辆时，车辆会建立相应的联动模式。如特殊车辆属于正在执行任务的救护车、消防车、警车等类型时，系统会直接向周围车辆传送相应的信息，并发布对应特殊指令，一旦周围车辆接收到具体信息后，所有车辆需要采取主动避让处理，为特殊车辆提供便捷的行车通道，确保特殊车辆优先通过。

3 V2X测试评价

3.1开放道路实测

在封闭试验场，基于５G通信技术，选取适当的网联设备，包括无线网络、监控球机、智能红绿灯、微波雷达检测器、智能路测单元（RSU）及视频检测器等设备。在实际测量过程中，按照道路类型结构完成相应的测评工作。较为常见的道路类型包括Ｙ路口、道路出入口、断头路、十字路口、环岛、Ｔ字路口、交叉口、特殊道路、公交站等特殊道路场景。按照V2X场景设备集成处理、通信设备集成处理、高精度地图／高精度定位、数据中心处理的应用模块完成相应的实测分析工作，可以全面了解V2X的实际应用效果。例如，高精度地图与高精度定位处理中，要将车载设备作为关键，配合差分增强定位系统、V2X设备高精度地图集成等，有效连接数据中心，建立实时性数据汇总模式。

3.2暗室整车仿真测试

该测试主要是实现智能网联整车测试微波暗室环境的分析工作。测试项目包括V2X功能内容、射频性能、车载定位性能、蓝牙性能、无钥匙进入功能、紧急呼叫功能、信息安全等内容，建立有效的仿真控制模拟分析结构。在办公自动化（OA）暗室中分析相关参数内容，并评估车辆的具体信息数据，为后续开展良好的车辆引导提供保障。

结语：

目前国内5G和LTE-V2X技术进展顺利，中国车联网产业呈加速发展的态势。车载通信芯片、定位芯片、通信模组等将进一步实现国产化，市场前景广阔。2018年，国际国内多家车联网企业均加大在该领域的投入，提升自身实力、抢占市场空间、拓展市场规模。车联网技术已经成为汽车产业的必然趋势，必将改善人们的生活。

参考文献

[1]丁启枫，杜昊，吕玉琦．5G－V2X应用场景和通信需求研究[J]．数字通信世界，2019（2）：24－25．

[2]陈永康．一种V2X应用数据交互服务的设计方案[J]．长江信息通信，2021，34（3）：105－108．

[3]董馨，南洋，陈博，等．C－V2X应用场景的算法建模及评价模型综述[J]．汽车文摘，2020（5）：13－17．