车路协同自动驾驶系统 （车路云一体化系统） 协同发展框架

车路协同自动驾驶系统（车路云一体化系统）协同发展框架

发布机构：中国公路学会 中国汽车工程学会 中国通信学会
发布时间：2023 年 01 月

序言

车路云融合自动驾驶系统（车路云整合系统）作为交通、汽车与通信产业等多领域深度融合的前沿技术产物，在实现完全自动驾驶方面具有关键性地位

本次报告由中国公路学会、中国汽车工程学会与通信学会等多家单位共同参与撰写

在本次报告编制过程中得到了国内外多家机构与专家的支持

鉴于时间和知识水平的限制

1.产业背景

在当下新一轮科技革命与产业变革蓬勃兴起之际

全球三大产业——交通、汽车及信息通信实现了深度融合

有效缓解了交通事故、交通拥堵及环境污染等问题

国家通过制定一系列政策与规划方案来明确指引车路云协同自动驾驶产业的发展方向，并对相关参与者提出了具体的规范指导要求。

《第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》指出,中国将积极稳妥地推进工业互联网与车联网的发展,并首次明确提出车路云协同自动驾驶试点工作,坚定不移地采用车路云协同的技术路径。在2019年发布的《交通强国建设纲要》中,国家明确了到2035年实现交通强国目标,重点加强智能网联汽车研发,形成自主可控的产业链体系,充分满足人民群众对安全、高效、绿色和文明出行的需求。随后发布的《智能汽车创新发展战略》提出,到2035至2050年实现安全、高效、绿色与文明的智能汽车强国愿景,并强调了智能化技术在这一愿景中的重要地位。与此同时,国务院于2020年发布《新能源汽车产业发展规划（2021-2035年）》，旨在推动新能源汽车与能源系统、交通网络及信息通信技术深度融合,探索可持续发展路径。随后于2021年发布的国家综合立体交通网规划纲要明确指出,到2035年我国将实现智能网联汽车技术达到世界先进水平的目标。而国务院于同年印发的《国家综合立体交通网规划纲要》则进一步细化了这一目标的具体实施路径。随后于2021年底印发的《国家综合立体交通网规划纲要》，明确提出到"十四五"期间推动传统基础设施数字化升级改造工作;与此同时，《"十四五"现代综合交通运输体系发展规划》也明确提出要加快自动驾驶等技术创新并开展试点应用。

智慧化与网络化是交通与汽车产业的关键发展方向。基于车路云一体化的技术发展路径下,自动驾驶技术正逐渐推进,并逐渐达成行业内的广泛共识。

智能网联汽车快速推进发展,融合路径作为未来发展方向.近年来,随着产业演进,单车智能面临局限性日益显现,车路云协同自动驾驶凭借信息交互协同、协同感知与协同决策控制等技术手段,从根源上化解单车智能自动驾驶的技术瓶颈,确保自动驾驶安全运行.同时,车路云协同自动驾驶系统的建设与发展不仅整合各领域先进技术,还能有效降低对单车智能设备的依赖及整车成本投入,推动信息通信、智慧道路、信息安全等相关产业协同发展.当前,全球正持续深化智能化网联化的融合路径探索,达成共识.中国汽车工程学会牵头制定的《节能与新能源汽车技术路线图》提出车路云一体化融合的发展战略及网联化分级方法,致力于推动智能化网联化深度融合.为促进该战略落地实施,学会还制定了《智能网联汽车云控系统系列标准》等文件,为行业提供标准化指引.

1.3 车联网通信已经具备充分赋能智慧交通、智能网联汽车的技术能力。

目前实现了全球最大的4G与5G蜂窝移动通信网络建设工作，并具备世界领先的性能水平。国内相关企业如中国信科等基于C-V2X架构及技术路线参与国际3GPP标准制定工作，在技术优势与可演进性方面获得行业认可，并成功超越其他竞争性技术体系成为全球唯一适用的车联网通信标准体系。该技术体系已在芯片制造、模块封装、终端设备生产、路侧设备部署以及测试认证等多个领域形成了完整的产业链生态体系。
中国正逐步实现了智能网联汽车与智能交通模式的重大突破，在车路云协同自动驾驶系统构建上取得了关键进展。这一协同发展模式不仅支撑了汽车产业转型进程与智慧城市建设目标的实现路径，并且带动了智能化道路基础设施建设等相关产业的发展进程与新商业模式创新方向。

2. 战略意义

发展车路云协同自动驾驶技术将有效整合智能交通网络系统以及车用无线通信网络系统等关键共性技术. 这一技术的发展将助力推进复杂环境下的感知能力以及人机交互能力等相关基础前瞻性技术研发. 此外该技术还将强化产业基础支撑能力推动各领域协同发展与互融共生. 通过促进各方面的协同发展将释放市场活力与优化基础设施布局从而形成具有显著竞争力的发展新格局. 技术的应用将进一步优化能源消费结构并提高交通运输效率同时有助于实现节能减排目标. 此外该技术能够整合各类优势资源并有效提升经济发展的驱动力力推动城市交通体系及智能化水平的整体提升. 同时通过这一技术的应用能够有效降低交通事故带来的损失并切实保障人民生命财产安全进而增强社会治理效能. 最后该技术和应用将助力推动交通汽车通信产业实现高质量共同发展并加速制造强国科技强国网络强国交通强国数字中国智慧社会建设进程从而全面提升国家综合竞争力.

3. 目标愿景

基于蜂窝车联网 C-V2X 技术框架下构建以“智能车辆+智慧道路+协同云系统”为基础架构，在整合高精度地图服务、精准导航定位技术的基础上融合信息安全、大数据分析、人工智能算法以及卫星定位系统等核心技术成果

车路云协同自动驾驶阶段 I

在I阶段推进车路云协同自动驾驶技术体系

车路云协同自动驾驶阶段 II

在车路云协同自动驾驶阶段II期间,中国在技术创新、产业生态、基础设施、法规标准、产品监管以及网络安全等方面逐步健全车路云协同自动驾驶体系,至2035年已形成高度自动驾驶与完全自动驾驶汽车的网联协同决策与控制能力,这些技术已实现广泛的应用覆盖;云控平台在全国主要城市及高速公路范围开展建设,单个城市可支持百万量级规模的智能网联汽车接入,覆盖区域面积超过80%,提供协同感知与协同决策服务;在全国主要城市、高速公路以及重点国省干线基本构建完成了C-V2X网联感知定位与云控协同决策基础设施;全面实现智慧化路网建设,'两全'目标即全面普及'基础智慧'水平,重点区域全面升级为'中等智慧'水平已初具规模,部分智能高速公路上已达到国际领先水平,从而有效支撑了车路云协同感知与决策功能的实现

车路云协同自动驾驶阶段 III

在第III阶段完成构建

4. 公路、汽车、车联网通信产业与技术发展现状分析

考虑到智能网联汽车在提升行车安全方面发挥着重要作用，在改善道路交通状况方面也取得了显著成效，在推动经济发展和社会进步方面同样展现出巨大潜力。全球多个国家和地区都将它确定为汽车产业发展的战略目标，并积极制定一系列发展战略规划以营造良好的行业发展氛围。这些努力有效地引导了产业的发展方向。

4.1 国外车路协同自动驾驶的发展现状及趋势

（1）美国车路协同自动驾驶的发展现状
美国高度重视自动驾驶技术的产业化，为保持自动驾驶的全球领先地位，2014 年起，美国交通部（DOT）连续发布智能交通系统战略计划（2010-2014）、（2015-2019）、（2020-2025）等顶层规划，针对交通系统在安全性、机动性、环境友好性等方面存在的问题，提出发展目标和方向。2016 年，美国交通部发布《联邦自动驾驶汽车政策指南》（自动驾驶系统 1.0），为生产、设计、供应、测试、销售、运营或应用智能网联汽车提供具备指导意义的前期规章制度框架。2017-2020 年，美国交通部相继发布了《自动驾驶系统 2.0：安全展望》、《自动驾驶汽车 3.0；准备迎接未来交通》、《自动驾驶汽车 4.0；确保美国自动驾驶汽车技术的领先地位》，逐步放宽对智能网联汽车创新和发展的限制，持续不断优化政策产业环境、推动市场规范，加强不同部门之间的协作统一，以保持美国在该领域的技术和商业化领先优势。
同时，美国也很重视发展车路云协同自动驾驶，提出了网联自动驾驶（CAV）的概念，美国联邦公路管理局（FHWA）开发了 CARMA 平台和 CARMA 云，以支持协同驾驶自动化（CDA）的研究和开发；美国联邦通信委员会（FCC）为C-V2X 分配了 5.905GHz~5.925GHz 专用频谱，并把 5.895GHz~5.905GHz 频段的10MHz 从 DSRC 转给 C-V2X。在车辆与智能交通系统深度融合方面，由 DOT 主导的美国国家 ITS 参考架构 ARCIT 已经演进到 9.0 版本，考虑了车路云协同自动驾驶。

（2）欧洲车路协同自动驾驶的发展现状

（3）日本车路协同自动驾驶的发展现状

4.2 中国技术标准体系基本完善，有关法规体系不断出台

在国家制造强国建设领导小组车联网产业发展专委会指导下

中国持续推动完善智能网联汽车政策法规环境方面于2021年4月公开征求意见探索明确智能网联汽车测试上路合法性的道路安全法修订建议稿

表 1 车路云协同自动驾驶地方立法与政策先行区

地方	政策法规名称
深圳	深圳经济特区智能网联汽车管理条例
北京	北京市智能网联汽车政策先行区总体实施方案
上海	上海市浦东新区促进智能网联汽车创新应用规定（草案）
无锡	无锡市车联网发展促进条例（草案）
重庆	重庆市智能网联汽车政策先行区总体实施方案
武汉	武汉市智能网联汽车道路测试和示范应用管理实施细则(试行)
长沙	长沙市智能网联汽车道路测试管理实施细则(试行)
杭州	杭州市智能网联车辆道路测试管理实施细则(试行)

4.3 中国技术上整体处于国际领先

（1）道路信息化、智能化、自动化技术国际领先

（2）智能网联汽车产业发展加速,处于全球"并跑"水平

（3）C-V2X 作为全球事实车联网通信标准而被广泛采用

4.4 中国车路云协同示范项目不断深化，产业生态逐渐完善

国内车路云协同道路基础设施建设正有序推进中，在产业界共同努力下

表 2 车路云协同自动驾驶应用落地项目

落地类别	项目名称
示范公路	冬奥会延崇高速、京雄高速、山东京台高速、沪宁高速、沿江高速、济青高速、鄂州花湖机场高速、杭绍甬高速和国家智能网联汽车测试区智慧高速等。
试验示范区	17 家国家级测试示范区。
城市快速路智慧升级改造	深圳桂庙路和侨香路快速化改造，绍兴智慧快速路，苏州工业园区智能网联示范区公共测试道路等。
基于 5G 技术的“车路云协同”的公交专线智能交通体系	厦门集美 BRT 智能辅助驾驶试验段，郑州智慧岛公交自动驾驶专线，上海无人驾驶 APM（乘客自动运输系统）浦江线，深圳福田保税区 1.2km“阿尔法巴”驾驶辅助公交环线，天津滨海新区中新天津生态城 2.5km 自动驾驶公交专线，济南“特定区域低速自动驾驶公交”4.8km 测试线，长沙国家智能网联汽车 5G 公交自动驾驶测试区等。
其他应用	2017 年戴姆勒和博世联手打造的“自动代客泊车服务”，上海的“公共停车信息平台”等。长安自动驾驶车穿越秦岭终南山隧道、景驰自动驾驶车穿越广州珠江隧道、延崇高速公路隧道等。上汽“全球首次 5G+AI 智能化港区作业”。浙江首个快递行业无人驾驶应用研究载体——“德邦快递无人驾驶货运车实验基地”。

中国企业已形成由通信芯片、通信模组、终端设备、测试认证、安全服务、应用运营及整车制造全面涵盖的完整车联网产业生态。车规级C-V2X芯片的成功研制后，通信模组企业持续推出多种基于该芯片的通信模组产品；终端企业积极推动部署车载终端设备及路侧设施；各相关方致力于构建 comprehensive 安全体系；产业相关方将持续完善安全测试体系以保障产业发展需求。就当前技术应用场景而言，在提升驾驶安全性与提高道路通行效率方面重点推进智能网联辅助驾驶（L1/L2）技术和特定场景下的中低速无人驾驶（L4）应用落地。在开放道路场景如北京、无锡等城市路口以及匝道、隧道等危险路段实现了C-V2X技术的应用落地，在驾驶员安全提醒与交通信号同步显示等方面显著提升了通行效率并降低了交通事故发生率；而在工业园区等限定区域则聚焦于中低速智能网联无人驾驶（L4）技术的实际应用效果。

5. 协同发展路线

基于先进的车路感知设备以及I2X与V2X的信息交互机制，在遵循约定的通信协议体系（网络互联化的基础上），车路云协同自动驾驶系统实现了从车辆自动化驾驶等级到不同场景下的资源分配协调优化（系统集成化）。该系统从车辆自动化驱动、网络互联化支持以及整体架构集成三个维度构建起车路云协同自动驾驶的技术体系框架，在感知预测决策与控制等关键环节实现高效协同运作。最终形成了一个集成了综合智能交通平台的服务能力的新一代智能交通管理平台

图 1 车路云协同自动驾驶系统框架图

图 2 车路云协同发展路线

表 3 车路云协同发展等级划分

车路云协同等级	车辆要求	道路要求	信息通信要求	典型应用场景
等级 I：协同感知，辅助驾驶	具有 EE 架构（域集中阶段），具备环境智能感知能力和接口、人机交互功能和信息安全防护功能。	更新道路探测传感器，支持多维度信息采集，安装智能路侧设备，完成红绿灯信号机网联化改造，支持基础预测	车路、车车等短距离直通，支持行驶状态信息的近程协同；车云、路云等远程信息服务。	预警类辅助驾驶应用
等级 II：协同感知，协同决策	具有 EEI 架构（中央计算阶段），具备环境智能感知、智能决策、底盘执行能力，具备人机交互和信息安全防护功能。	升级道路探测传感器，支持高精度车辆运动检测传感功能；升级智能路侧设备，完成红绿灯信号机网联化改造，支持多模式驾驶	车路、车车等短距离直通，支持增强驾驶安全信息的近程协同；车云、路云等远程信息服务，支持自动驾驶脱困等。	常规道路控制类辅助驾驶应用、特定道路与封闭区域的无人驾驶
等级 III：协同感知，协同决策，协同控制	具有 EEI 架构（车路云一体化阶段）和线控底盘，具备环境智能感知、智能决策，具备人机交互和信息安全防护功能。	升级道路探测传感器、智能路侧设备，优化信号灯设备，支持车辆全面接管，全面建成高水平的智慧公路网	车路、车车等短距离直通增强近程信息交互，车云、路云等远程通信能力增强，车路云协同自动驾驶感知决策控制等	多车协同换道、信控优化、无信号灯协同通行和特殊事件下的紧急救援等

（1）车路云协同自动驾驶等级 I
全方位实现车车、车路、车云、路云等动态实时信息交互和共享，并对智能设备获取的部分动态实时数据进行初步处理与融合，辅助车辆实现智能驾驶，其主要体现在系统参与者对环境信息的采集与融合层面。
在该等级，车辆需要具备域集中电子电气架构，支持网联信息参与环境感知，实现对车辆感知能力的提升，同时在人机交互、信息安全等方面提供保障。该等级主要包括的技术：EE 架构技术（域集中阶段），车辆智能感知技术、人机交互技术、信息安全技术。基于关键技术，该等级主要在通信芯片模组、智能车载终端、智能路侧设备等产业链有所突破和布局，参与方包括芯片厂商、设备厂商、电信运营商、行业组织等。
在该等级，道路基础设施具备微观传感和基础预测功能，可以支持低空间和时间解析度的交通信息服务、交通管理和驾驶辅助。具体来说，道路基础设施系统通过更新道路探测传感器支持多维度信息采集，将道路基础设施的静态信息数字化并进行储存，道路基础设施感知设备能实时获取连续空间的车辆和环境等动态数据。通过安装智能路侧设备，自动处理非结构化数据，并结合历史数据实现车辆行驶的短时、微观预测。部分数据可以在车辆与车辆之间、车辆与道路基础设施之间信息共享，基本建成智慧公路网。
在该等级，需要 LTE-V2X PC5、4G/5G 蜂窝（Uu）通信技术支持，实现车车、车路间的信息共享能力，向驾驶员提供网联信息，实现开放道路的智能网联辅助驾驶；云控平台可以覆盖全国多个重点城市和高速公路，单一城市可同时支持百万量级规模智能网联汽车接入，支撑多种场景的智能交通和智慧城市管理应用。
基于上述信息通信技术，形成 C-V2X 产品体系，推动 C-V2X 网联能力对车路信息初步协同感知。通信模组初步上车实现 C-V2X 前装，辅助车辆 ADAS 功能协同感知。车载终端 C-V2X OBU 得到应用，并逐渐与其他技术融合，初步在“两客一危”、政府公务车辆、社会营运车辆等上车应用。路侧设备 RSU 在智能网联汽车测试示范区、城市示范道路及高速公路重点路段展开初步部署，形成一定覆盖。
1）典型场景：
在辅助驾驶状态下，通过 C-V2X 和 4G/5G 通信技术实现协同感知，包括交叉路口碰撞预警、前向碰撞预警、闯红灯预警、限速提醒、道路危险事件、车道偏离预警、安全车距预警等预警类辅助驾驶应用以及网联式自动紧急制动、绿波车速通行、公交优先、预测性巡航等控制类辅助驾驶应用，提升道路安全和交通效率。
2）部分典型场景解读：
限速提醒：利用通信技术、可变情报板等发布智能交通控制中心根据交通、天气及指挥调度部门的指令制定的道路限速信息，及时有效的向驾驶人员传递道路安全限速信息。
闯红灯预警：通过通信技术获取交叉口信号灯状态，根据车辆当前速度计算闯红灯概率并在事件发生前发出警报。
绿波车速通行：通过协同感知技术和智能决策技术，基于道路交通流量和主路交叉口分布分析绿波车速和主路信号灯相位方案。
公交优先：利用车路云协同和智能驾驶技术实现公交优先，通过公交车主动向交通灯发出优先通行请求，实现自适应的路权分配，缓解高峰出行拥堵，实现低碳出行。

（2）车路云协同自动驾驶等级 II

6. 发展建议

（1）坚持车路云协同发展，制定统一技术发展路线图
基于中国公路学会和汽车工程学会、通信学会已制定发布的车路云协同自动驾驶和智能网联汽车、C-V2X 车联网产业与技术发展路线图，协同车端、路端、云端系统已有的发展路径，优化车、路、云三者的角色及功能划分，确定“车路云协同自动驾驶系统”的发展目标与方向，制定“车路云协同自动驾驶系统”的统一技术发展路线图。
（2）突破具体场景，推进产业落地发展
针对干线物流、无人公交、封闭港口园区、无人配送、自主代客泊车等突破性、引领性的车路云协同自动驾驶具体场景，突破需求痛点从“小切口”向“大场景”质变的“天花板”，协同基础设施建设和车载搭载率的提升，制定具有前瞻性的智能网联道路与智能网联汽车、C-V2X 车联网产业落地发展路径。
（3）加强标准协同，支撑跨行业融合发展
加强汽车与交通基础设施、信息通信、交通管理等跨行业、跨领域的标准协同、协作，推动 C-V2X 等新一代信息通信技术标准研究、应用示范、实施效果评估及技术研究研讨等。加快推进汽车网联化等级划分以及 LTE-V2X 车载信息交互系统标准制定，有序推进基于网联技术的信息辅助系统以及交互接口规范等标准的研制，协同推动智慧城市网联基础设施相关标准制定，支撑智能网联汽车与智慧城市基础设施、智能交通系统、大数据平台等的互通互联。
（4）坚持跨部门协同，加强跨产业协同创新
搭建“车路云协同自动驾驶”跨部门沟通协调机制。由国务院领导统筹，负责组织制定产业发展规划、政策和措施，协调解决产业发展重大问题，统筹推进产业发展。从协同与一体化的角度重构车辆、交通基础设施、通信、计算服务等智能网联交通产业核心领域间的技术链与价值链，形成以车-路-云业务实时融合计算、数据安全开放和可靠共享为主要特征的统一技术方案，打通智能网联道路和智能网联汽车两大领域，促进“车路云协同自动驾驶系统”的协同发展，并最终提升道路交通的综合性能。
（5）加大政策支持力度，推动 C-V2X 路侧设备覆盖率和车端渗透率
借鉴我国新能源汽车的成功发展经验，加大政府资金在产业发展初期的推动作用。如在国家级测试示范区、车联网先导区、双智试点城市建设中，将 C-V2X路侧设备的覆盖率、覆盖质量等作为试点城市考核的重要指标，研制城市道路智慧交通指标体系要求等标准，研究城市智慧道路建设对城市交通效率、交通事故率、城市治理方面的影响，为全面推广树立样板。对整车企业前装 C-V2X 网联设备提供资金补贴，促进前装渗透率提升，在双智试点城市验证车路云协同效果。
在智慧道路建设尚不完善的区域，也可验证 C-V2X 车车通信对交通安全产生的影响。总体来说，超前提升车端 C-V2X 网联设备渗透率，优先在城市道路、主要交通干线建设 C-V2X 路侧设备，争取在 2050 年实现全域 C-V2X 车联网覆盖。