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“车、路、云”一体化,C-V2X 商业化落地进入倒计时
车用无线通信技术(Vehicle to Everything, V2X),是实现车与车(V2V)、车与路(V2I)、车与人(V2P)、车与网(V2N)相连接的新一代信息通信技术。V2X 通过将人、车、路、云等交通参与要素有机地联系在一起,构建一个智慧的交通体系。整个V2X 系统可以分为云端、路侧端与车载端:
云端:V2X 云平台,实现大数据及人工智能算法智能分析、交通调度优化、高精度定位、车辆状态管理、车辆在线升级、信息服务等;
路侧端:包括路侧通信单元RSU(Road Side Unit)、路测计算单元(MEC),路侧感知单元(雷达、摄像头、交通信号灯与指示牌等环境信息);
车载端:完成BSM 消息的上报、V2X 消息的接收与解析、CAN 数据的读取与解析、消息的展示与提醒、保障信息安全。
V2X 车联网的整车协同方案
政策为车联网商业化落地的保驾护航。自2015 年以来,国务院、国家发改委、工信部、交通运输部等多部门都陆续印发了支持、规范车联网行业的发展政策。2021 年7 月,工信部联合十部门发布《5G 应用“扬帆”行动计划(2021-2023年)》,强调了5G 与车联网融合的重要性,C-V2X 技术升级和相关通信模块的部署也是未来三年国家的重要建设方向之一。各主要地区也在纷纷建设智能网联汽车测试示范区,发放自动驾驶道路测试牌照,各个省市也都提出了自己的车联网“十四五”规划。其中,江苏省提出部署RSU 车联网道路2000 公里,河北、江苏、天津、安徽和湖南省也都提出进行先导区建设和核心技术的攻克,重庆和天津均明确提出进行V2X 技术升级,C-V2X 商业化落地进入倒计时。
全球车联网通信标准主要有DSRC 和C-V2X 两条技术路线。(1)DSRC:专用短程通信技术(Dedicated Short Range Communication)由IEEE 提出,主要由欧美主导,发展自上世纪末,经过近二十年的发展,技术已经相对成熟;(2)C-V2X:蜂窝车联网(Cellular-V2X)由3GPP 提出,由中国主导,主要有LTE-V2X 和5G NR-V2X 两种。2020 年11 月美国联邦通讯委员会将5.9GHz频段划拨给C-V2X 使用,2020 年4 月,工信部批准了7 个V2X 标准, C-V2X逐渐成为车联网的主流。
DSRC 和C-V2X 两种技术路线对比
通过C-V2X 车载终端设备及智能路侧设备的多源感知融合,对道路环境实时状况进行感知、分析和决策,在可能发生危险或碰撞 的情况下,智能网联汽车进行提前告警,为车辆出行提供更可靠、安全、实时的环境信 息获取,从而减少交通事故或降低交通致伤亡率,对于汽车行驶安全有十分重要的意义。
C-V2X 产业链主要包括通信芯片、通信模组、终端设备、整车、智能道路、测试验证以及运营与服务环节,参与方包括芯片厂商、设备厂商、主机厂、方案商、电信运营商、交通运营部门和交通管理部门等。
C-V2X 产业链架构
从整个落地时间表来看,在设备方面,19 年完成LTE-V2X 相关的标准制定,完成大规模测试,20 年实现支持LTE-V2X 车载终端的量产如4G/5G+LTE-V2X多模终端。21-25 年开展5G-V2X 相关的标准制定工作,开发支持5G-V2X 通信功能的车载终端,开展相关验证测试工作。而在搭载率方面,2019 年,后装C-V2X 设备在局部示范区内应用,20-21 年开始在新车前装 C-V2X,预计到2025 年,C-V2X 的新车搭载率将达到 50%。
车载端:前装5G C-V2X 量产开启,有望成为数字座舱标配
车载终端是指在车内提供无线通信能力的电子设备,是构智能网联的关键节点。目前车载终端主要通过3G/4G/5G 蜂窝通信网络与车联网云平台连接,提供车载信息和娱乐服务,满足人们在车内的信息娱乐需求。新一代V2X 车载终端将集成C-V2X 技术,可以实现车与车、车与路、车与人、车与云平台之间的全方位连接。车载终端主要包括通信芯片、通信模组、OBU(On Board Unit)、V2X 协议栈及V2X 应用软件。行业参与者众多,以华为为例,在C-V2X 已推出了C-V2X 芯片、网关、T-box、路测单元和端到端全面解决方案。
车载终端的主要产业链
未来5G-V2X 或将成为数字座舱标配。随着芯片算力的提升,数字座舱集成度将快速提升,智能座舱进一步集成ADAS、V2X、云服务等功能。例如高通第三代和第四代骁龙汽车数字座舱平台均集成C-V2X,未来5G-V2X 或将成为数字座舱标配。V2X 可以与T-BOX 融合,也可以与ADAS 或自动驾驶平台融合,不同的Tier1、主机厂已在开发相应产品。目前量产车型大多采用V2X 与TBOX融合,集成5G+LTE-V2X+WiFi+GNSS 功能在一个模组,价格约2000 元左右,未来有望价格将进一步下降至1000-1500 元左右。具体来看,C-V2X 在硬件方面的产品形态包括:
C-V2X+T-BOX:博泰推出了5G C-V2X T-BOX,采用华为MH5000 模组,C-V2X+T-BOX 可以融合4G/5G 模块、C-V2X 模组、CAN 控制器、GNSS等;
整合智能天线:GNSS 定位模块+4G/5G+V2X,集成多合一智能天线,2020年上市的红旗E-HS9 搭载了和东软联合研发的C-V2X 智能天线;
整合ETC:“ETC+T-BOX+C-V2X”多合一终端,如千方科技在乘用车现有4G/5G T-Box 平台上集成车规级ETC 模组,C-V2X PC5 模组,打通ETC、V2X 与车载导航系统、ADAS 系统连接;
整合HUD:AR 导航和AR HUD 技术将进一步增强ADAS、V2V 和V2I通信技术的融合,将成为V2X 的重要展示界面,长城WEY 摩卡搭载了高通8155 座舱芯片、5G+V2X 和AR-HUD;
与自动驾驶域控制器融合:C-V2X 还可以与自动驾驶域控制器融合,作为自动驾驶的冗余传感器。
在终端量产落地方面,自2019 年福特宣布首款C-V2X车型量产以来,各家OEM车厂都在纷纷布局C-V2X 硬件等车联网感知产品的落地。根据佐思汽研的数据显示,2021 年1-8 月,国内乘用车新车车联网信息系统装配率达到57.1%,同比增加4.6 个百分点,其中自主品牌为59.6%,同比增加1.2 个百分点。其中,吉利领克、长城WEY、长城坦克、上汽R 汽车、东风岚图、北汽极狐等自主高端品牌车联网信息系统装配率超过98%。自2020 年开始,C-V2X 硬件开始在多个量产车型上搭载,如长城摩卡、广汽埃安、高合等,车联网感知产品的商业化进程加速。
国内C-V2X 部分量产车型的功能配置
路侧端:与单车智能相结合,朝着综合智能网联汽车发展
路侧端设施主要包括路侧通信单元、路测计算单元、路侧感知单元:
路侧通信单元:RSU(Road Side Unit)集成C-V2X 技术,实现路与车、路与人、路与云平台之间的全方位连接,为网联车辆提供交通安全、交通效率和信息服务应用,同时也为交通协同管控、交通运营服务提供有效的手段;
路测计算单元:在设备端有多种实现方式,可以融合到RSU 内,本地的MEC(Multi-acess Edge Computing,多接入边缘计算)单元、区域的计算中心,负责对本地或区域的数据进行处理、存储, 以及应用、服务的计算与发布;
路侧感知单元:由一系列路侧感知设备如雷达、摄像头、交通信号灯等与处理设备构成,实现对本地交通环境和状态的实时感知,包括信号灯信息、交通参与者信息、交通事件信息、定位信息等。路侧单元(RSU)的主要部件包括通信芯片、通信模组、单元设备、V2X 协议栈及应用软件。通信芯片、通信模组等模组的供应商与OBU 基本相同,目前的RSU 供应商主要来大唐、华为、东软、星云互联、金溢科技、千方科技、万集科技等。
路侧单元(RSU)产品图片
车联网MEC 产品图片
对一套完整的车路协同系统而言,路侧感知设备包括摄像头、毫米波雷达、激光雷达等,其利用5G RSU/CPE 进行数据收集并通过5G 网络回传。为避免发生信号干扰,通常单个点位部署1 台5G RSU,实现路口区域的PC5 通信,其余杆件设备及信号机则通过5G CPE 代替实现5G 回传功能。在十字路口,为实现对于四个方向的目标对象的全要素感知,通常部署4 套车路协同感知设备。
十字路口的典型路侧设备部署方案
十字路口场景所需的设备清单
相关公司:千方科技、移远通信、均胜电子
千方科技:智慧交通龙头,从道路网联化向车端网联化延伸
千方科技,成立于2001 年,是国内领先的交通行业数字化解决方案提供商。公司于2021 年8 月向联陆智能出资8630 万元,成为联陆智能第一大股东,联陆智能由大陆集团与联通智网合资成立,主营业务为提供智能网联、智慧交通、智能驾驶车路协同及智慧出行的相关产品及解决方案,是目前国内为数不多能够提供车、路、云整套解决方案的企业。联陆智能已批量交付几十万台前装4G T-Box 产品,获得了长城汽车、东风柳汽等多家主机厂认可。大陆集团将在5G/V2X OBU、路侧雷达、车载感知融合算法到路端的转换开发、电子地平线、UWB、自主泊车及充电服务等方面为联陆智能提供支持,公司将在ETC-OBU、V2X-RSU、电子地平线、车队管理及服务等方面与联陆智能交通进行深度融合和产品技术支持。公司作为国内的智慧交通龙头,开始从“道路网联化”向“车端网联化”延伸。
千方科技提供的RSU 和OBU 产品
移远通信:全球领先的车规级C-V2X 模组供应商
移远通信,成立于2010 年,是国际领先的物联网整体解决方案供应商。公司在车规前装提供5G、LTE、LTE-A、C-V2X、Wi-Fi 通信模组和GNSS 定位模组,面向车载前装中控娱乐系统、ADAS/DMS 等应用开发了丰富的安卓智能模组,同时提供车载天线等产品,可一站式满足不同车联网应用场景的连接需求以及汽车厂商对未来产品规划的连续性需求。公司的C-V2X 模组AG15 已支持红旗E-HS9、2021款别克GL8 Avenir 艾维亚等车型成功商用,成为全球首批支持C-V2X 技术的量产车型,公司的5G 车规级模组AG551Q-CN 顺利通过了CCC、SRRC、NAL 三项认证,率先拿下规模出货资质,为汽车客户在中国实现车辆升级奠定了坚实的技术基础。此外,公司支持5G 的车规级模组AG55xQ 已被长城、华人运通、一汽红旗、上汽通用、蔚来、理想等十几家主机厂选择,用于其最新智能网联车型,将于21-22 年陆续实现规模出货。
移远通信提供的车规级C-V2X 通信模组
均胜电子:汽车电子与汽车安全领先厂商,智能车联进展迅速
均胜电子,成立于1992 年,是全球汽车安全和汽车电子领域的顶级供应商,公司主要致力于智能座舱、智能驾驶、新能源电控、汽车安全系统和车联网核心技术等的研发与制造。均胜电子旗下均联智行作为承载智能网联与自动驾驶的业务主体,以完整的智能车联解决方案,深耕V2X 产业链。公司的5G-V2X车载终端于2021 年在华人运通高合HiPhi X 车型实现量产,公司的5G-V2X终端集成于高通-骁龙汽车5G 平台,能够实现C-V2X 直连通信,该平台还集成了高精度多频全球导航卫星系统(HP-GNSS)以及支持全球主流运营商关键频段的射频前端功能,将实现5G 赋能的车载体验,该平台是由均联智行与华人运通、高通和移远通信在车载网联和C-V2X 通信等领域联合打造。此外,公司还获得了蔚来ET7 车型的5G-V2X 平台定点,包含V2X 的5G-TBOX 和5G-VBOX,蔚来也将涉及将涉及ES6、ES8、EC6 等车型。
均胜电子提供的V2X 平台