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一场“交通进化”将至: 5G带给车联网与自动驾驶哪些升级?宝牛E配

作者:admin      发布日期:2019-04-15   点击:

编者按:5G时代已经来临,宝牛E配走向商用的步骤也在逐渐加快。腾讯科技联合优质科技CP以及行业专家推出“5G局中局”专题,为你解读5G在通讯、物联网、车联网、工业联网、边沿计算、云处事等各行业的应用,深度分解5G技术将对行业竞争格式发生什么影响。

今天是车联网篇,主要讲述的是5G在自动驾驶以及车联网范围的应用与打破。本文作者是美国高通公司技术尺度高级总监李俨著有《5G和车联网》。

以下为全文内容:

2019年被视为全球“5G元年”,中国5G成长也进入冲刺阶段。作为新一代移动通信技术,5G将成为支撑未来创新的统一连接架构,赋予经济增长新动能。

随着5G商用的到来,人们都等候这项革新技术将给很多传统范围带来全新的面貌。好比对付百年汽车行业而言,这将意味着给自动驾驶、车联网技术带来更多加速和打破,甚至给整个财富打开更多想象的空间。

5G与车联网:将改变财富投资偏向

首先,让我们一起了解下“车联网”的观点,车联网也称作V2X(Vehicle toEverything),是汽车与万物互联,包罗车与车(V2V),车与基础设施(V2I)、车与行人(V2P)以及与网络(V2N)之间的通信。

车联网就仿佛是一个包括有车、交通信号灯等路边设施、行人和云端加入的微信群,群里的每一个加入者都可以将自身的信息与其他加入者即时分享,实现相互间位置和驾驶意图的识别,对信号灯等交通信息的奉告等,协助群内的车辆对门路的感知,支撑车辆自动化。

传统V2X技术发生已久,它作为早期802.11a技术的衍生技术,孕育于21世纪的头几年。但是,传统V2X技术具有明显的局限性。主要有以下几点:

o首先,它缺乏恒久的无线技术演进路线图。随着车辆间互联性越来越高,汽车财富已经拥抱4GLTE技术并向着5G未来不绝迈进,该传统技术已经脱离汽车财富的未来愿景及成长偏向。

o其次,对付传统V2X技术的投资缺乏动力。对付汽车厂商而言,进行一次性的投资并不合算,随着时间推移传统技术将难以为继;就门路基础设施而言,传统V2X技术不能和其他广泛陈设并不绝创新进步的无线技术发生协同效应,资金紧张的各级交通部分很难对其进行投资并敦促基础设施的升级。

o最后,传统的V2X技术并没有预见到2019-2020年全球5G转型的加速,而正是由于全球5G技术成长的加速,博财配资改变了汽车厂商和门路基础设施打点者的投资偏向

鉴于传统V2X技术的不敷,并充实操作蜂窝移动通信的财富规模优势,全球移动通信尺度化组织3GPP在R14尺度版本中界说了C-V2X(蜂窝车联网)技术。自从2016年C-V2X技术诞生以来,汽车财富的大大都加入方都采纳了C-V2X这一能够全面解决安详和效率问题的技术,它是既适用于未来成长又切合全球厘革路径的最佳技术。

基于3GPP无线尺度的C-V2X全球无线陈设切合5G演进路线,将从终端和基础设施层面充实发挥规模效应。C-V2X能集成于车内信息处理惩罚无线模组中,所以汽车厂商的增量本钱问题也得到了解决。门路基础设施陈设能与5G规模陈设发生协同效应,这为各级当局节省了大量支出。相对付传统技术,C-V2X还具有技术优越性,能够提供2倍以上的通信范畴及可靠性。

5G带给自动驾驶的打破:低时延、高可靠、高速率

目前,自动驾驶技术在中国和美国得到高速成长。截止到2018年底,美国加州当局已经向60家企业发放了自动驾驶测试牌照,中国各地当局也先后向24家企业发放了测试牌照。

在由著名研究机构Navigant research 公布的最新一年自动驾驶竞争力排行榜中,处于领先位置的公司多是接纳单车智能的方法,即车辆对环境的感知和对行驶的决策都是通过车载的传感器和计算处理惩罚单位来完成,这在交通设施相对完善的都市内门路或者工作条件相对简单的高速公路场景上短时间内可以取得较快的进展。

但仅仅依靠单车智能会有比力大的局限性,例如对付交通设施缺损比力严重、陈设不很规范的门路,或者是交通流量比力大且车速较快的高速公路等庞大场景,单车智能还很难完成庞大门路环境的感知和实时决策。但是随着5G的成长和应用,为自动驾驶汽车冲破了这些局限性。

得益于中国汽车财富链在5G技术和应用上的不绝深化推进,业界自动驾驶研究范围普遍认为,自动驾驶不只需要智能的车,还需要聪明的路相配合。操作5G技术低时延、高可靠、高速率和大容量的能力,车联网不只可以辅佐车辆间进行位置、速度、行驶偏向和行驶意图的沟通,更可以操作路边设施帮助车辆对环境进行感知。好比车辆操作自身的摄像头可能无法担保对交通信号灯进行准确的判断,进而可能会产生闯红灯的违章行为,但是操作车联网的V2I技术,交通信号灯把灯光信号以无线信号的方法发给周边的车辆,确保自动驾驶汽车准确了解交通信号灯的状态。

不只如此,交通信号灯还可以广播下次信号改变的时间,甚至其他相邻路口未来一段时间内的信号状态,自动驾驶车辆可以据此精确的优化行进速度和路线,选择一条红灯最少、行驶最快的路线,即优化了交通,恒乐股资又可以减少碳排放。

另一个例子是交叉路口的通行优化和横穿行人告警。今天门路上常常产生横穿路口的行人/自行车与车辆间的碰撞变乱,尤其是左转车辆,由于视线受阻,司机和车载传感器常常无法调查到路口内横穿的行人,一个解决步伐就是通过在路口上安装雷达和摄像机对路口内行人进行监视,如果检测到斑马线上和路口内有行人,而且行人在车辆的行进路线上,路边设施(RSU)可以将检测到的情况即时通知即将转弯或直行的车辆注意避让,规避变乱的产生。

5G和车联网技术是自动驾驶所必需的技术保障。通过选择“智能的车+聪明的路”这一正确的技术路线,充实发挥5G的技术优势,我们有理由相信5G技术将在自动驾驶范围发挥其巨大感化。

5G加强自动驾驶的感知、决策和执行

汽车的自动驾驶包罗感知/认知、决策和执行共三个层面,而这三个层面都能够操作5G移动通信技术得到增强。

首先来看感知/认知层面。感知/认识就是让汽车和驾驶者知道“我在哪里,我周围有什么,我是否有危险”。因而首先需要高精度的定位,对付自动驾驶来说,甚至需要亚米级的定位。传统的卫星定位(GNSS)无法满足车辆自动化所需的定位精度,因而需要使用基于网络帮助的差分定位技术,而且结合航迹推演技术来提升定位精度。

以高通公司推出的视觉增强精确定位(VEPP)技术为例,其融合多个汽车传感器,包括全球导航卫星系统(GNSS)、摄影机、惯性丈量单位(IMU)和车轮传感器,以提供更准确的全球车辆定位。

VEPP是车载通讯系统(telematics)控制单位和高阶定位装置之间的组合,实现了车道品级准确度,精确度小于1米。在精确地把握了自身位置之后,我们还需要一张支持自动驾驶的车道级此外高精舆图,从而知道车辆在门路中的位置,而操作5G移动通信大带宽的优势,车辆可以实时获取最新的高精舆图。

其次,车辆需要了解周边的门路加入者和障碍物。自动驾驶车辆往往安装多个先进传感器,包罗摄像机、雷达,甚至激光雷达来感知周边的物体。但是这些价值不菲的传感器只能检测到视距范畴内的物体,而且对气候条件也比力敏感,好比雾霾天气摄像机和激光雷达就会失效。而操作V2V车车通信技术,可以把车辆感知范畴扩大到视距之外,好比前后若干车辆的位置,甚至它们告急刹车的状态信息,进而可以提前对门路状况进行判断,及早采纳规避法子制止追尾变乱的产生。同时,操作V2I通信,车辆还可以从门路基础设施那里获得诸如信号灯和路口内行人等信息,形成完整的对门路环境的感知。

5G技术不只可以提高自动驾驶车辆的环境感知能力,还可以操作车辆间无线连接,让多个车辆进行协作式决策,合理规划动作方案。好比,在高速公路内侧车道上车辆,在其需要驶离高速公路时,可以通过车车通信与周边车辆协商,要求周边车辆避让以便其能够向外侧车道变线并驶离高速。

如前所述,仅依靠单车智能,L4/L5只是存在理论上的可行性。让机器学会准确识别门路上的所有标识、信号和门路加入者是一件几乎无法完成的任务,让机器学会处理惩罚所有可能的偶发事件也需要支付难以蒙受的代价。只有通过基于5G技术的车车/车路协同,充实发挥基础设施的能力,才气以较低的代价和本钱让自动驾驶车辆实现对驾驶环境的感知和行驶的决策。

另外,从人工智能的角度来看,机器无法完全替代人类的决策,在一些偶发的庞大场景需要人类加入决策,即“man in the loop”。但是对付自动驾驶车辆来讲,车内的乘员可能并不会驾驶汽车,也无法参与决策。

但有了5G技术,我们就可以让远端处事中心的人员加入到决策中来。好比在一些非凡的场景,机器无法完成驾驶而造成脱离(disgagement),就像今天车辆产生故障时我们呼叫救援中心一样,车辆可以操作5G网络呼叫远端的处事中心,操作5G的低时延大带宽,将现场的实时图像和传感器信息传送给处事中心的专业人员,由专业人员在虚拟现实的场景下,远端控制车辆驶离庞大路况,直到驾驶系统能够再次接管车辆。

固然我们并不是说只有L4/L5这样的高度自动化才需要5G技术,实际上车联网技术对以人类驾驶为中心的初级别自动化也有极大的辅佐。例如前面提及的多项感知技术都可以应用到当前的车辆中,为驾驶员提供驾驶帮助(ADAS),例如基于车载雷达和V2V技术融合的前撞预警和告急自动刹车等。

5G应用车联网,有两大问题亟待解决

目前,在工信部和交通部的大力大举敦促下,基于3GPP R14版本的车联网已经基本完成量产前的技术筹备,固然在大规模商用前还有一些政策和技术上的问题急需解决。

首先,是信息安详和隐私方面。对付大众消费者来讲,除了关注车联网带给我们的诸多便利和门路安详,也更加关心车联网所设计的信息安详和隐私问题。为掩护车主的隐私,提高网络的安详系数,C-V2X设计了匿名密钥体制,周期性改观标识和信息签名,为此需要在车辆中安装几百甚至几千个证书。由于涉及到信息安详问题,迫切需要国家多个相关部分的彼此协作,制定出题套适合我国国情的证书打点和分发体制。

别的,在C-V2X信息安详方面要求使用我国自行开发的SM2/3加密算法,该算法已广泛应用于银行等系统,具有必然的财富基础。但是,国内现有支持SM2/3算法的芯片在处理惩罚能力上尚且无法满足C-V2X所需的每秒上千次的签名和验签的要求,而且大都从事安详芯片开发的国内企业还缺乏开发车规级产物的经验。而国外芯片厂商尽管已经从国标体系获取了SM2/3算法,但由于不完全了解国密算法所涉及的认证环节以及相关的认证风险,故而迟迟未能给出支持C-V2X安详规范的产物规划。因此,需要进一步从政策和资金长进行敦促,期望国内外从事安详芯片设计开发的公司尽快拿出支持国密SM2/3算法的高处理惩罚能力的车规级芯片。

基于3GPP R14版本的C-V2X可以增强自动驾驶车辆对环境的感知,为初级别自动驾驶提供更加准确的驾驶帮助信息。L4/L5高级自动驾驶所需的协作式决策,将对V2X通信提出更高的要求,需要V2X提高更高的带宽,更短的时延,最重要的是需要提供更高的可靠性(>99%)。

2019年3月,3GPP通过了尺度立项,打算在R16版本中开发基于5G新空口的5G V2X技术,操作5G新空口所具有的高带宽,低时延和高可靠能力,进一步提升C-V2X技术的能力,支撑高级别自动驾驶技术。R16版本C-V2X尺度打算于2019年底完成,相信在尺度完成后芯片厂商也会尽快推出切合R16版本的芯片,配合车企进行L4/L5高级别自动驾驶车辆的开发和测试。

自动驾驶技术可以将我们从沉重的驾驶任务中解放出来,使我们的旅程更加安详、更加环保。5G车联网将大大增强自动驾驶车辆的感知能力,促进自动驾驶车辆的尽早量产。更高级的自主驾驶需要车车/车路的广泛协同,而5G技术更是自主驾驶不行替代的须要手段。

5G应用车联网,落地可期

虽然5G应用车联网到目前还没有真正的实现,但也已经走在实现的路上。2017年6月3GPP公布R14版本的C-V2X尺度之后,财富界迅速展开C-V2X产物的开发和相关测试验证工作。当年9月,高通公司公布了基于3GPP R14版本的9150 C-V2X芯片组,并基于该芯片组在全球范畴内开展广泛测试。

2018年11月,工业和信息化部印发了《车联网(智能网联汽车5905-5925MHz)直连通信使用5905-5925MHz频段打点规定(暂行)》,规划了频段共20MHz带宽的专用频率资源,用于C-V2X(车与车、车与人、车与路之间的直连通信)智能网联汽车的直连通信技术,同时,对相关频率、台站、设备、滋扰协调的打点作出了规定,这使我国成为全球范畴内首个明确为C-V2X技术分派专用频率的国家。该频段的划分,彻底扫清了车联网推广中政策上的不确定性,将极大促进车企投入到C-V2X技术的量产车辆开发。

今年消费电子展(CES)期间,福特汽车宣布自2022年起,福特将在美国销售的每一辆新车和卡车上都内置C-V2X技术;而近期又宣布将于2021年在中国量产首款搭载C-V2X技术的车型。

在今年2月世界移动通信大会期间,吉利宣布打算在2021年公布其首批支持5G和C-V2X的量产车型。部门国内车企也都积极跟进,考虑在两年内量产的部门车型中率先支持C-V2X技术。

3月28日,工信部苗圩部长出席博鳌亚洲论坛2019年年会时暗示,以无人驾驶为代表的车联网将是5G的一项重要应用,工信部正在与交通运输部合作,积极敦促中国公路系统的数字化、智能化改革,操作5G技术发挥车路协同优势。

我们有理由相信,在未来两年内,与5G网络建设同步展开,我国大都都市和高速公路会接纳C-V2X技术对交通基础设施进行升级改革。2020起量产的具备C-V2X功能的车辆,将能够率先感觉到C-V2X技术带来的便利的交通、安详的驾驶提示和更加优化的节能减排。5G和AI等新兴技术的结合必将激发汽车行业的创新浪潮,赋能整个汽车生态的进化。



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