隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的快速發(fā)展,，車輛之間的協(xié)同通信變得越來(lái)越重要,。車聯(lián)網(wǎng)（V2X）技術(shù)作為一種新型的車輛通信技術(shù),，通過(guò)車車（V2V）和車路協(xié)同（V2I）等方式，實(shí)現(xiàn)了車輛與車輛,、車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間的信息交換,，有效提升了道路交通安全性和效率。在 V2X 技術(shù)中,，基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的車聯(lián)網(wǎng)（Cellular-V2X,，簡(jiǎn)稱C-V2X）憑借其廣域覆蓋和低延遲的特點(diǎn)，成為實(shí)現(xiàn)車與車,、車與路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施之間通信的首選技術(shù),。
V2X 技術(shù)加速普及，發(fā)展前景廣闊
作為智能網(wǎng)聯(lián)汽車的關(guān)鍵技術(shù),，V2X 技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了幾個(gè)關(guān)鍵階段,。
圖片引用自：5GAA white paper “C-V2X Use Cases and Service Level Requirements”
V2X 的第一波熱潮是在 2018-2020 年，伴隨著 3GPP Release 15 和 Release 16 的發(fā)布,，V2X 技術(shù)在市場(chǎng)上開(kāi)始落地,。
自 2022 年寶馬宣布未來(lái)車型將全面標(biāo)配 V2X 以來(lái)，V2X 技術(shù)的關(guān)注度和應(yīng)用有所增加,，迎來(lái)第二波熱潮,。5G 的不斷演進(jìn)，尤其是 Release 17 和 Release 18 的發(fā)布,，為 V2X 應(yīng)用提供了更高速率,、更低時(shí)延、更可靠的通信基礎(chǔ),，推動(dòng)了 V2X 技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用場(chǎng)景的拓展，特別是在交通效率和安全相關(guān)的應(yīng)用方面,，如交通信息的收集與共享,、緊急電子剎車燈、左轉(zhuǎn)輔助等,。
值得一提的是,，中國(guó)在 V2X 領(lǐng)域的發(fā)展相對(duì)領(lǐng)先,。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2023 年,，整個(gè)國(guó)內(nèi)新車的5G 標(biāo)配率為 7.5％,，V2X 的裝配率僅為 1％。這些量產(chǎn)車輛大規(guī)模部署的 V2X 應(yīng)用,，主要包括基本的安全應(yīng)用（如前向碰撞警告,、緊急電子剎車燈、左轉(zhuǎn)輔助等）以及本地危險(xiǎn)和交通信息的共享,。
近兩年來(lái),，國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)了一些 V2X 的利好政策。例如,，2023 年 9 月 27 日,，中國(guó)新車評(píng)價(jià)規(guī)程（C-NCAP）2024 版草案在中國(guó)汽車技術(shù)研究中心官網(wǎng)發(fā)布，首次將 V2X納入評(píng)估范圍,。2024 版 C-NCAP 的 V2X 部分已被添加到 ADAS 部分,，測(cè)試項(xiàng)目中對(duì)目標(biāo)車輛（GVT）的描述包括“C-V2X 網(wǎng)絡(luò)通信能力”。因此,，理論上,，所有主動(dòng)安全測(cè)試都可以使用 V2X 實(shí)現(xiàn)。此外,，五大部聯(lián)合發(fā)布的 20 個(gè)試點(diǎn)城市開(kāi)始“車路云一體化”的部署,，也將進(jìn)一步推動(dòng) V2X 的上車。
盡管目前 V2X 技術(shù)主要提供預(yù)警和提醒功能,，但隨著技術(shù)的成熟和政策的支持,，V2X 的功能將越來(lái)越豐富，并與單車智能的融合更加緊密,，逐步參與到?jīng)Q策過(guò)程,，成為單車智能的“拐杖”。
在技術(shù)發(fā)展上,，V2X 將在今年以后與高精度地圖（HD Map）和車對(duì)行人（VRU）感知等新技術(shù)相結(jié)合,，到 2026 年以后，預(yù)計(jì) C-V2X 將在更復(fù)雜和高級(jí)的自動(dòng)駕駛應(yīng)用中大規(guī)模部署,，如傳感器共享,、合作駕駛（Cooperative Maneuvers）以及動(dòng)態(tài)交叉口管理等。
V2X 技術(shù)助推高階自動(dòng)駕駛
在城市復(fù)雜的交通環(huán)境中,，自動(dòng)駕駛車輛的攝像頭識(shí)別雖然可以提供實(shí)時(shí)信息,，但在有遮擋或復(fù)雜路況下（例如十字路口）存在盲區(qū)，無(wú)法確保準(zhǔn)確性,。相比之下,，V2X 通信具有高實(shí)時(shí)性和不受遮擋影響的優(yōu)勢(shì),，能夠彌補(bǔ)前者的不足，對(duì)于 L3 及以上級(jí)別的高等級(jí)自動(dòng)駕駛,，V2X 提供的高質(zhì)量信號(hào)至關(guān)重要,。至于中低端車型，V2X 則可以提供更基礎(chǔ)的輔助駕駛功能,，如導(dǎo)航和碰撞預(yù)警,，從而提升駕駛安全性。
因而,，V2X 通信技術(shù)已成為解決單車傳感器能見(jiàn)范圍局限的重要手段,，也是實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)駕駛的重要一環(huán)。
不過(guò)在現(xiàn)有的智能駕駛軟件上增加 V2X 功能時(shí),，開(kāi)發(fā)者面臨著在場(chǎng)景搭建,、紅綠燈設(shè)置和無(wú)法從高精地圖自動(dòng)生成 V2X 消息的局限性。這是由于現(xiàn)有的自動(dòng)駕駛測(cè)試場(chǎng)景仿真工具缺少某些關(guān)鍵功能,，只能依賴臨時(shí)性和不夠自動(dòng)化的解決方案,。
隨著 V2X 技術(shù)不斷發(fā)展，車,、路,、云三者之間的緊密協(xié)同將變得尤為重要。單憑任何一方都難以獨(dú)立完成 V2X 系統(tǒng)的構(gòu)建,，產(chǎn)業(yè)界的合作成為推動(dòng)這一技術(shù)落地的關(guān)鍵力量,。
正如在 V2X 量產(chǎn)車端應(yīng)用領(lǐng)域扮演著創(chuàng)新者和先行者的零束科技，正通過(guò) V2X 技術(shù)增強(qiáng)自動(dòng)駕駛車輛的環(huán)境感知與決策能力,，利用車與車（V2V）,、車與基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）、車與網(wǎng)絡(luò)（V2N）之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換,，實(shí)現(xiàn)超視距的交通信息獲取,，從而克服傳統(tǒng)傳感器在惡劣天氣或視線受阻情況下的局限。通過(guò)集成 V2X 通信模塊,，自動(dòng)駕駛系統(tǒng)能夠預(yù)測(cè)并防范潛在的交通風(fēng)險(xiǎn),，通過(guò)車輛間以及車輛與交通信號(hào)系統(tǒng)間的協(xié)同決策，優(yōu)化行車策略,，提高道路安全性與交通效率,。
利用 V2X 通信優(yōu)化城市交叉路口碰撞預(yù)警
在增強(qiáng)和加速自動(dòng)駕駛的進(jìn)程中，受益于 MathWorks 公司的產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)支持,，零束科技高效實(shí)現(xiàn)了針對(duì)交叉路口的車輛碰撞預(yù)警仿真場(chǎng)景的開(kāi)發(fā),。交叉路口是非常典型的智駕盲區(qū)場(chǎng)景，可以很好的發(fā)揮 V2X 補(bǔ)盲的功能,。零束科技通過(guò)使用 MathWorks 的 Simulink 試驗(yàn)臺(tái)模型與 RoadRunner 場(chǎng)景進(jìn)行仿真,，能夠模擬實(shí)際交通環(huán)境中包含 V2X 系統(tǒng)的復(fù)雜情況，測(cè)試自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中的各個(gè)模塊,，確保功能的充分驗(yàn)證,，減少實(shí)際應(yīng)用中的風(fēng)險(xiǎn)。
圖片引用自：MathWorks 2024 中國(guó)汽車年會(huì),，使用 Simulink 試驗(yàn)臺(tái)和 RoadRunner Scenario 聯(lián)合仿真交叉路口預(yù)警
RoadRunner 作為 V2X 功能在自動(dòng)駕駛?cè)诤蠄?chǎng)景中的設(shè)計(jì),、測(cè)試和仿真工具，主要用于創(chuàng)建靜態(tài)和動(dòng)態(tài)場(chǎng)景,，如復(fù)雜路網(wǎng),、交通信號(hào)、車輛和行人等其他環(huán)境元素,，RoadRunner 本身能夠支持不同高精度地圖的導(dǎo)入導(dǎo)出,。在這一基礎(chǔ)之上，MathWorks 與零束科技基于 V2X 標(biāo)準(zhǔn)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車應(yīng)用,，開(kāi)發(fā)了多項(xiàng)新功能,，包括基于高清地圖信息的自動(dòng)化處理、交通燈時(shí)序信號(hào)的配置和交互等,。RoadRunner 提供了一個(gè)有用的工具,，可以從高清地圖自動(dòng)生成 MAP 和 SPaT 消息，從而大幅提升了 SIL（軟件在環(huán)）測(cè)試的效率,。安裝了 RoadRunner SIL 測(cè)試環(huán)境的工控機(jī)連接上與測(cè)試儀表后,，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的 HIL 測(cè)試。
在這個(gè)系統(tǒng)中,，Simulink 負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)智能駕駛功能的計(jì)算和控制,，并根據(jù)輸入產(chǎn)生輸出結(jié)果。Simulink 和 RoadRunner 之間通過(guò)信息交換,，使得仿真環(huán)境能夠與實(shí)際算法交互,，模擬出車輛的動(dòng)態(tài)行為和決策過(guò)程。
圖片引用自：MathWorks 2024 中國(guó)汽車年會(huì)
此外,，雙方還重點(diǎn)開(kāi)發(fā)了與交通信號(hào)燈相關(guān)的功能,，特別是針對(duì) V2X 通信如何與交通燈的時(shí)序信號(hào)進(jìn)行交互。通過(guò)這些開(kāi)發(fā),，車輛可以提前獲知前方路口的紅綠燈狀態(tài),，從而及時(shí)采取相應(yīng)措施。
零束科技與 MathWorks 的合作帶來(lái)了以下幾方面的技術(shù)創(chuàng)新和行業(yè)優(yōu)點(diǎn)：
-仿真與測(cè)試的精確性：使用 MATLAB 和 Simulink 進(jìn)行 V2X 平臺(tái)的開(kāi)發(fā),，使得模擬和測(cè)試過(guò)程更加精準(zhǔn),。
-高效的功能開(kāi)發(fā)：RoadRunner 提供了高精度地圖信息的提取和處理功能，支持 V2X 應(yīng)用中的地圖消息自動(dòng)化生成。這種仿真能力幫助開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)在虛擬環(huán)境中測(cè)試 V2X 系統(tǒng)的性能和安全性,，從而提高了開(kāi)發(fā)效率,，減少了物理測(cè)試所需的時(shí)間和成本。
-降低成本和提高安全性：V2X 技術(shù)通過(guò)實(shí)時(shí)通信增強(qiáng)了車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間的互動(dòng),，提供了更高的安全保障,。例如，通過(guò) V2X 技術(shù),，車輛可以提前獲得路口信號(hào)的狀態(tài),，從而優(yōu)化決策，減少事故發(fā)生的概率,。同時(shí),，V2X 技術(shù)的集成使得在低成本硬件上也能實(shí)現(xiàn)有效的輔助駕駛功能，使得高階功能的普及變得更為經(jīng)濟(jì),。
-促進(jìn)技術(shù)迭代和應(yīng)用普及：MATLAB 和 Simulink 等仿真和建模工具幫助開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)更好地理解和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的 V2X 功能,，如交通燈控制和車與車之間的即時(shí)通信，這些都提升了整個(gè)行業(yè)的技術(shù)水平,。
結(jié)語(yǔ)
MathWorks 與零束科技的合作,，充分發(fā)揮了各自的優(yōu)勢(shì)，共同打造了一個(gè)高效,、可靠的交叉路口碰撞預(yù)測(cè)的 V2X 仿真平臺(tái),。該平臺(tái)不僅為 V2X 技術(shù)的發(fā)展和實(shí)施提供了重要支持，而且為智能駕駛的普及奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),。展望未來(lái),，隨著硬件成本的下降和政策支持的增強(qiáng)，V2X 技術(shù)的市場(chǎng)滲透率將在 2025 年及之后的三到五年內(nèi)顯著提高,，讓我們拭目以待,。
更多精彩內(nèi)容歡迎點(diǎn)擊==>>電子技術(shù)應(yīng)用-AET<<
