以車用通信系統(tǒng)中的車載單元OBU為例說明該該系統(tǒng)的架構(gòu)

最近解讀了一份CSAE（Chinese Society of Automotive Engineering，中國汽車工程學(xué)會，對照SAE美國汽車工程師學(xué)會）關(guān)于V2X的標(biāo)準(zhǔn)，《合作式智能運(yùn)輸系統(tǒng) 車用通信系統(tǒng)應(yīng)用層及應(yīng)用數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)》（TCSAE 53-2017），覺得蠻有意思，類似于那種...突然之間有了靈感，特意爬上來跟大家分享下。

前言中標(biāo)準(zhǔn)的支持單位中我有注意到，最后一位是“樂視汽車（北京）有限公司”，雖然賈老板賬目做的六，至少V2X這塊還是有不少IP的。

該標(biāo)準(zhǔn)主要參考引用了美標(biāo)中《SAE J2735專用短程通信消息集字典（Dedicated Short Range Communications(DRSC) Message Set Dictionary）》以及《SAE J2945/1 V2V車載安全通信系統(tǒng)性能需求（On-Board System Requirement for V2V Safety Communications）》兩份，其他的沒了，所以...你們懂的~

標(biāo)準(zhǔn)中以車用通信系統(tǒng)中的車載單元OBU為例說明該系統(tǒng)的架構(gòu)。車載設(shè)備通常包括了以下子系統(tǒng)：

無線電通信子系統(tǒng)：接收和發(fā)送空中信號

定位系統(tǒng)：通常包含全球?qū)Ш轿⑿畔到y(tǒng)（GNSS，globalnavigationsatellitesystem）接收器，用以提供車輛的位置、方向、速度和時(shí)間等信息

車載設(shè)備處理單元：運(yùn)行程序以生成需要發(fā)送的空中信號，以及處理接收的空中信號

天線：實(shí)現(xiàn)射頻信號的接收和發(fā)送

架構(gòu)與T-BOX相差無幾，很容易理解其組成單元。

標(biāo)準(zhǔn)定義了合作市智能交通系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)基礎(chǔ)應(yīng)用及基本要求，定義了應(yīng)用層數(shù)據(jù)集字典、數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)及接口規(guī)范。注意這個(gè)地方實(shí)際說清楚了標(biāo)準(zhǔn)范圍，參考通信系統(tǒng)七層模型，示意如下：

接下來是非常重要的一張表，17個(gè)典型「一期」應(yīng)用，涵蓋安全、效率、信息服務(wù)。

其中，

V2V：車載單元之間通訊，Vehicle to Vehicle

V2I：車載單元與路側(cè)單元通訊，Vehicle to Infratructure

V2P：車載單元與行人設(shè)備通訊，Vehicle to Pedestrains

為了方便索引，列舉如下：

前向碰撞預(yù)警Forward Collision Warning/FCW

交叉路口碰撞預(yù)警Intersection Collision Warning/ICW

左轉(zhuǎn)輔助Left turning Assistant/LTA

盲區(qū)預(yù)警/變道預(yù)警Blind Spot Warning/BSW、Lane Change Warning/LCW

逆向超車預(yù)警Do Not Pass Warning/DNPW

緊急制動預(yù)警Emergency Brake Warning/EBW

異常車輛提醒Abnormal Vehicle Warning/AVW

車輛失控預(yù)警Control Loss Warning/CLW

道路危險(xiǎn)狀況提示Hazardous Location Warning/HLW

限速預(yù)警Speed Limit Warning/SLW

闖紅燈預(yù)警Red Light Violation Warning//RLVW

弱勢交通參與者碰撞預(yù)警Vulnerable Road User Collision Warning/VRUCW

綠波車速導(dǎo)引Green Light Optimal Speed Advisory/GLOSA

車內(nèi)標(biāo)牌In-Vehicle Signage/IVS

前方擁堵提醒Traffic Jam Warning/TJM

緊急車輛提醒Emergency Vehicle Warning/EVW

汽車近場支付Vehicle Near-Field Payment/VNFP

然后從應(yīng)用定義、主要場景、系統(tǒng)基本原理、通信方式、基本性能要求和數(shù)據(jù)交互需求對17個(gè)一期應(yīng)用分別進(jìn)行了描述。我們就挑選第一個(gè)，前向碰撞預(yù)警Forward Collision Warning/FCW，簡單說明下。

應(yīng)用定義不說了，對輔助駕駛了解的都應(yīng)比較清楚；主要場景可參考下述圖示。

get到了嘛？「在駕駛員還參與駕駛過程情況下，上述場景的應(yīng)用幾乎全都是雞肋」。唯一一個(gè)有想象空間的RV-1/RV-2（RV：遠(yuǎn)車，Remote Vehicle）在標(biāo)準(zhǔn)還未統(tǒng)一、理念還未普及的情況下就是一個(gè)空中樓閣啊。

中間的幾項(xiàng)跳過去我們再看下“基本性能要求”：

主車車速范圍0~130km/h;

通信距離≥300m；

數(shù)據(jù)更新頻率小于等于10Hz；

系統(tǒng)延遲≤100ms；

定位精度≤1.5m。

除了“定位精度”其他的要求可以說低到塵埃了，定位精度1.5m的要求是為了識別主車道與相鄰車道。

“數(shù)據(jù)交互需求”詳見下表：

幾乎都是對新增定位系統(tǒng)以及慣導(dǎo)單元的要求，當(dāng)前的汽車架構(gòu)能滿足個(gè)50%頂天了（時(shí)刻、尺寸、速度、兩軸加速度、橫擺角速度）。

接下來標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)用層交互數(shù)據(jù)集進(jìn)行了定義。需要注意的是，V2X中的數(shù)據(jù)通訊大多采用廣播的方式（少部分事件觸發(fā)），所以這塊并未按照17個(gè)場景進(jìn)行劃分而是直接針對5個(gè)最基本的消息體進(jìn)行了定義：

Msg_BSM，Basic Safety Message/車輛基本安全消息；車輛之間交換安全狀態(tài)數(shù)據(jù)；

Msg_MAP，地圖消息，由路側(cè)單元廣播，向車輛傳遞局部區(qū)域的地圖信息。包括局部區(qū)域的路口信息、路段信息、車道信息，道路之間的連接關(guān)系等；

Msg_RSI，由路側(cè)單元項(xiàng)周圍車載單元發(fā)布的交通時(shí)間消息以及交通標(biāo)志牌信息；

Msg_RSM，路側(cè)安全消息。路側(cè)單元通過路側(cè)本身擁有的相應(yīng)檢測手段，得到其周邊交通參與者的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息（包括路側(cè)單元本身、周圍車輛、非機(jī)動車、行人等），并將這些信息整理成本消息體所定義的格式，作為這些交通參與者的基本安全狀態(tài)信息，廣播給周邊車輛，支持這些車輛的相關(guān)應(yīng)用；

Msg_SPAT，信號燈消息。包含一個(gè)或多個(gè)路口信號燈的當(dāng)前狀態(tài)信息。結(jié)合MAP消息，為車輛提供實(shí)時(shí)的前方信號燈相位信息。

同樣，我們拿第一個(gè)消息體Msg_BSM按照“消息集-數(shù)據(jù)幀-數(shù)據(jù)元素”的形式展開，其數(shù)據(jù)幀構(gòu)成如下（我關(guān)心應(yīng)用層，具體格式做了舍棄處理）：

MsgCount

vehicle ID

Reserved for Electronic Vehicle Identification（OPTIONAL）

DSecond

PositionED

PositionConfidenceSet

TranmissionState

Speed

Heading

SteeringWheelAngle（OPTIONAL）

MotionConfidenceSet（OPTIONAL）

AccelerationSet4Way

BrakeSystemStatus

VehicleSize

VehicleClassification

VehicleExtensions（OPTIONAL）

取其中BrakeSystemStatus為例，其數(shù)據(jù)元素構(gòu)成如下：

brakePadel：剎車踏板踩下情況；

wheelBrakes：車輛車輪制動情況；

traction：牽引力控制系統(tǒng)作用情況；

abs：制動防抱死系統(tǒng)作用情況；

scs：車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)作用情況；

brakeBoost：剎車助力系統(tǒng)作用情況；

auxBrakes：輔助制動系統(tǒng)（一般指手剎）情況。

然后針對數(shù)據(jù)元素DE_BrakePadelStatus進(jìn)行了信號級別的定義，

0x00:UNAVAILABLE--vehicle brake padel detector is unavailable

0x01:OFF--vehicle's brake padel is not pressed

0x02:ON--vehicle's brake padel is pressed

至此，則完成了“應(yīng)用層交互數(shù)據(jù)集”的定義。事實(shí)上，與傳統(tǒng)車載總線的信號矩陣框架類似，對車載總線了解的朋友應(yīng)該很容易理解。

完成解讀之后，我個(gè)人的感覺如下：

當(dāng)前來看，應(yīng)用場景太雞肋；

國內(nèi)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)不健全，普及道路漫長。

后來與業(yè)內(nèi)朋友溝通，也將他們的觀點(diǎn)列舉如下（認(rèn)同部分觀點(diǎn)）：

國內(nèi)目前沒有統(tǒng)一、成體系的標(biāo)準(zhǔn)或者協(xié)議，美國有全套DSRC相關(guān)的，這也是為什么2017年凱迪拉克在量產(chǎn)車型CTS上配備V2X；

目前通信距離能夠做到300m~1000m，時(shí)延能夠做到十幾毫秒內(nèi)；

兩個(gè)典型的V2X使用案例，一個(gè)是交叉路口遮擋的情況，一個(gè)是連環(huán)相撞的情況。

對了，這位朋友在一家聚焦無人貨運(yùn)的公司搞V2X。