【導讀】汽車(chē)正變得越來(lái)越自動(dòng)化，未來(lái)的汽車(chē)不僅能檢測道路上的障礙物和其他車(chē)輛，還能與它們進(jìn)行通信，此時(shí)，就要用到”車(chē)輛對一切（V2X）”這一技術(shù)了。
汽車(chē)正變得越來(lái)越自動(dòng)化，未來(lái)的汽車(chē)不僅能檢測道路上的障礙物和其他車(chē)輛，還能與它們進(jìn)行通信，此時(shí)，就要用到”車(chē)輛對一切（V2X）”這一技術(shù)了。
作為一種通信技術(shù)，V2X使得車(chē)輛能夠與環(huán)境中的各種元素包括其他車(chē)輛、行人、基礎設施以及網(wǎng)絡(luò )等交換數據。通過(guò)共享信息，V2X可大幅提高交通效率，提升車(chē)輛的安全性，減少碳排放，同時(shí)非常有助于啟用高級駕駛員輔助系統（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、雷達和激光雷達等傳感器來(lái)檢測車(chē)輛周?chē)那闆r,來(lái)自這些傳感器的數據被發(fā)送到車(chē)載系統后，車(chē)載系統對數據進(jìn)行處理并立即做出響應。此時(shí)，車(chē)輛可以實(shí)現比人類(lèi)駕駛員更快地自動(dòng)觸發(fā)響應，例如加速或制動(dòng)。雖然傳統的感知傳感器可以提供車(chē)輛周?chē)?60°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(zhuān)用無(wú)線(xiàn)頻譜，V2X使得汽車(chē)能夠與環(huán)境中任何其他啟用V2X的物體通信，其中包括車(chē)輛到基礎設施（V2I）、車(chē)輛到行人（V2P）、車(chē)輛對車(chē)輛（V2V）、車(chē)輛到設備（V2D）、車(chē)輛到網(wǎng)絡(luò )（V2N）和V2G（車(chē)輛到電網(wǎng)）。交換的信息如周?chē)?chē)輛的速度和位置數據，可幫助避免撞車(chē)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的缺點(diǎn)，為駕駛體驗帶來(lái)了第六感。 美國國家公路交通安全管理局（NHTSA）的預估數據是，V2X啟用的安全應用程序可以消除或減輕高達80%的未受損車(chē)禍的嚴重程度，包括十字路口或變道時(shí)的車(chē)禍。因此，V2X技術(shù)每年可防止61.5萬(wàn)起車(chē)禍，挽救1,366人的生命。 V2X系統中極重要的部件是V2V和V2I。其中用于車(chē)輛之間數據交換的V2V通信允許車(chē)輛共享速度、位置和方向等信息，通過(guò)在車(chē)輛之間建立實(shí)時(shí)連接增強了態(tài)勢感知，使它們能夠檢測潛在的碰撞，有助于預防事故、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(chē)輛能夠做出明智的決策并積極應對路況。 V2I通信實(shí)現了車(chē)輛與各種基礎設施元素之間的信息交互，如交通信號、路燈、嵌入道路的傳感器、建筑物甚至行人或騎自行車(chē)的人。這種連接使得車(chē)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或施工區域的存在。通過(guò)整合這些數據，V2I可幫助減少擁堵，優(yōu)化交通信號時(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(chē)提供有價(jià)值的輸入，有助于更安全、更有效的導航。
V2X如何賦能智能出行？
V2X系統為車(chē)輛提供了整個(gè)城市環(huán)境的實(shí)時(shí)信息，包括基礎設施、其他車(chē)輛、運輸管理系統、導航源等，意味著(zhù)駕駛員將被告知附近其他車(chē)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)交通事故或接近應急車(chē)輛的信息。配備了V2X系統的車(chē)輛，相當于為其創(chuàng )建了一個(gè)周?chē)h(huán)境的實(shí)時(shí)地圖。 在智能交通管理系統中，V2X技術(shù)非常有助于提高運輸管理效率，減少擁堵。通過(guò)車(chē)輛與紅綠燈、路標或其他智能交通系統之間的通信，V2X系統會(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(xiàn)。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通信系統將及時(shí)通知接近的車(chē)輛，提高了整體智能移動(dòng)的質(zhì)量和效率。 智能停車(chē)管理是智慧城市建設中的關(guān)鍵一環(huán)。V2X尤其是V2I對智能城市的智能停車(chē)管理具有重要意義，該技術(shù)將車(chē)輛和停車(chē)場(chǎng)連接起來(lái)，使停車(chē)場(chǎng)所有者和運營(yíng)商更容易跟蹤停車(chē)占用情況，駕駛員因此能實(shí)時(shí)了解有哪些停車(chē)位可用。 如今，V2X技術(shù)為我們展現了很多應用機會(huì )，其中包括乘客的車(chē)輛安全和弱勢道路用戶(hù)（VRU）（包括行人和騎自行車(chē)人）安全、地圖、車(chē)輛定位以及支持自動(dòng)駕駛汽車(chē)中人工智能的應用。在智能和互聯(lián)汽車(chē)的單車(chē)感知中，不可避免地存在盲點(diǎn)或漏檢，C-V2X路側單元（RSU）提供的彎道、路口等車(chē)輛感知盲點(diǎn)的狀態(tài)信息可有效擴展車(chē)輛的感知范圍，提高了安全冗余度，增強了自動(dòng)駕駛的決策能力。
V2X對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設施的許多應用之門(mén)，但V2X非常令人興奮的應用當屬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)現目標。ADAS是基于使用攝像頭、雷達和LiDAR來(lái)改善車(chē)輛對周?chē)h(huán)境的感知，V2X則是基于通過(guò)車(chē)載單元（OBU）和路邊單元（RSU）實(shí)時(shí)交換信息讓車(chē)輛對環(huán)境有更細致和實(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(chē)中傳感器的數量和復雜程度將隨著(zhù)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(chē)輛的視線(xiàn)問(wèn)題。目前，一些企業(yè)已經(jīng)將V2X視為在車(chē)載單車(chē)智能中實(shí)現ADAS和自動(dòng)駕駛有效的補充技術(shù)。
DSRC與C-V2X的技術(shù)路線(xiàn)之爭
自車(chē)聯(lián)網(wǎng)誕生以來(lái)，市場(chǎng)上一直存在兩條技術(shù)路線(xiàn)之爭，分別是基于無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)（WLAN）的和基于蜂窩的V2X技術(shù)?；赪LAN的V2X系統通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )（Wi-Fi）連接車(chē)輛和基礎設施，該技術(shù)就是DSRC（專(zhuān)用短程通信），也稱(chēng)為ITS-G5/8.11p、WLANp和Wi-Fi-p，于2010年獲得批準。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的道路上有著(zhù)廣泛的部署。
C-V2X是由基于蜂窩調制解調器技術(shù)的3GPP標準定義的，該技術(shù)使用5.9GHz頻帶中的PC5接口在車(chē)輛、摩托車(chē)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(chēng)為L(cháng)TE-V2X，第二代（版本16及更高版本）稱(chēng)為5G-V2X。隨著(zhù)2017年3GPP release 14規范中C-V2X的發(fā)布，基于蜂窩技術(shù)的V2X競爭優(yōu)勢開(kāi)始顯現。
C-V2X展現出的優(yōu)勢在于它提供了從4G LTE到5G NR的清晰演進(jìn)路徑：3GPP Release 14中包含的初始C-V2X標準專(zhuān)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，用以支持更多的V2X操作場(chǎng)景，其中包括全套5G標準、多媒體優(yōu)先服務(wù)、V2X應用層服務(wù)、5G衛星接入、5G中的局域網(wǎng)支持、5G的無(wú)線(xiàn)和有線(xiàn)融合、終端定位和定位等，以及支持弱勢道路用戶(hù)（VRU）攜帶的UE設備的更高功率效率。
在實(shí)際應用中，基于Wi-Fi的DSRC標準目前只有很少幾家歐洲OEM的車(chē)型配備了有限數量的V2X模塊。C-V2X明顯獲得了中國和美國的強有力支持，5G-V2X也有望在未來(lái)進(jìn)入歐洲汽車(chē)市場(chǎng)，并逐漸成為DSRC的替代方案。
V2X商用離我們還有多遠？
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)互操作性測試中得到了反復驗證，很多路邊設備現在都支持V2X，許多OEM已經(jīng)為他們的車(chē)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（C-ITS）的優(yōu)秀試驗平臺，這不僅是因為歐洲大陸擁有世界上一些發(fā)達、維護完善的道路網(wǎng)絡(luò )，還因為它們擁有數十家道路運輸運營(yíng)商，并且擁有集中的大批汽車(chē)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，要想大規模運營(yíng)V2X服務(wù)，還需要部署更多的OBU和RSU，這可能需要長(cháng)達十余年的時(shí)間。很重要的一個(gè)原因是市場(chǎng)上的舊車(chē)保有量太大，這些車(chē)幾乎沒(méi)有升級到V2X的可能。此外，道路運營(yíng)商也需要時(shí)間將RSU安裝到路邊設備中。
好消息是，歐洲新車(chē)評估計劃Euro NCAP在其2025年發(fā)展路線(xiàn)圖中宣布，從2024年開(kāi)始，所有新車(chē)都必須配備V2X連接才能獲得五星級安全評級，此舉將有效激勵OEM在其車(chē)輛中大規模部署V2X。作為早期采用者之一，大眾汽車(chē)在高爾夫和歐洲銷(xiāo)售的電動(dòng)汽車(chē)系列等車(chē)型中加入了DSRC，每輛車(chē)均配備了V2X OBU。寶馬近期宣布計劃在其車(chē)輛中部署V2X技術(shù)，用于車(chē)輛到電網(wǎng)（V2G）雙向充電。
C-V2X是中國、美國和歐洲未來(lái)極可能使用的V2X通信技術(shù)。FCC選擇LTE-V2X在美國進(jìn)行了大規模部署。
中國正在廣泛部署LTE-V2X，根據政府發(fā)布的戰略要求，專(zhuān)門(mén)為L(cháng)TE-V2X分配了頻譜，中國部分汽車(chē)制造商承諾在2022/2023年開(kāi)始部署并準備大規模推出C-V2X，預計到2025年將實(shí)現大規模V2X覆蓋。
另?yè)孪ⅲ?024年6月4日，工信部、公安部、住房城鄉建設部、交通運輸部等四部門(mén)聯(lián)合發(fā)布公告稱(chēng)，將有序開(kāi)展智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)準入和上路通行試點(diǎn)，由長(cháng)安汽車(chē)、比亞迪、廣汽等汽車(chē)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，工作目標是：
一方面引導智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)企業(yè)加強能力建設，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，加快健全完善智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)生產(chǎn)準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(chē)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系統平臺在5.9GHz和760MHz頻段中運行，與所有優(yōu)秀供應商的全球軟件協(xié)議兼容，可在全球使用。
其中，RoadLINK SAF5400是通過(guò)汽車(chē)應用認證的、適用于V2X應用的單芯片DSRC調制解調器，能夠在芯片上每秒中繼多達2000條基本安全消息（BMS）驗證，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應用處理器得到進(jìn)一步增強，該處理器現已包含在其V2X系統解決方案中。此外，SAF5400還集成了NXP的高性能安全元件技術(shù)，以便滿(mǎn)足V2X無(wú)線(xiàn)安全要求。
圖1：?jiǎn)涡酒珼SRC調制解調器RoadLINK SAF5400系統框圖（圖源：NXP）
DSRC和C-V2X源于不同的技術(shù)，導致了根本不同的操作方法。Autotalks是一家專(zhuān)門(mén)致力于為人工駕駛和自動(dòng)駕駛車(chē)輛提供V2X通信的半導體公司，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)。 它的第三代設備TEKTON3和SECTON3還增加了5G-V2X功能，這些設備可同時(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(zhuān)門(mén)用于支持基于車(chē)聯(lián)網(wǎng)的駕駛操作。在與TEKTON3芯片搭配組建的參考設計中，由英飛凌提供的車(chē)規級HYPERRAM 3.0存儲芯片具有16位HYPERBUS接口，可實(shí)現800MBps的傳輸速率，滿(mǎn)足外部存儲器對成本、功率密度和數據處理性能等各項要求，從而幫助OEM廠(chǎng)商創(chuàng )建有針對性的新一代汽車(chē)V2X解決方案。
圖2：英飛凌車(chē)規級HYPERRAM 3.0存儲芯片與TEKTON3搭配可組建支持雙標準的第三代V2X參考設計（圖源：Infineon）
結語(yǔ)
目前，全球約有100萬(wàn)輛V2X聯(lián)網(wǎng)汽車(chē)在路上行駛，大部分集中在歐洲和中國。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)，這部分的大多數車(chē)輛在中國。 根據IDTechEx的報告《2024-2034年聯(lián)網(wǎng)和軟件定義汽車(chē)：市場(chǎng)、預測和技術(shù)》，全球的V2X市場(chǎng)將主要向C-V2X技術(shù)轉變，預計90%以上的市場(chǎng)將使用基于5G的C-V2X，這一轉變的主要貢獻者將來(lái)自美國和中國。到2034年，中國每年將新增3,000萬(wàn)輛V2X汽車(chē)，V2X將成為大多數車(chē)輛的標配。歐盟是一個(gè)官方技術(shù)中立的地區，現在擁有強大的DSRC/ITS-G5基礎，一些C-V2X模塊提供商正在向該地區提供支持C-V2X和基于Wi-Fi的V2X技術(shù)的雙系統。
V2X技術(shù)和產(chǎn)品碎片化問(wèn)題是當前行業(yè)發(fā)展的重大挑戰，除非使用同一型號的產(chǎn)品，路上配備V2X的車(chē)輛幾乎沒(méi)有相互發(fā)送和接收數據的能力。像LTE和5G這樣的大規模網(wǎng)絡(luò )，將有效地彌合車(chē)輛、基礎設施和行人之間的數字?zhù)櫆?，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(chē)行業(yè)獲得完全采用，市場(chǎng)推廣力度亟需加強。 從長(cháng)遠來(lái)看，V2X技術(shù)是提高道路安全和實(shí)現全自動(dòng)駕駛的一種頗有前途的解決方案。Zion market research的研究數據表明，2023年全球汽車(chē)V2X技術(shù)市場(chǎng)規模約為5.4億美元，預計到2032年將達到約189億美元，2024年至2032年的復合年增長(cháng)率高達48.50%。歸納起來(lái)，V2X技術(shù)有望改變現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實(shí)，需要包括汽車(chē)制造商、監管機構和消費者在內的所有利益相關(guān)者共同努力，克服未來(lái)的各種挑戰，比如建立一個(gè)功能性和可互操作的V2X生態(tài)系統，讓所有利益相關(guān)者站在同一立場(chǎng)，工作在同一平臺。只有這樣，V2X才能更快地從愿景走進(jìn)現實(shí)。 文章來(lái)源：貿澤電子
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