随着汽车保有量的快速增长，交通事故、交通效率、能源消耗等问题日益突出。C-V2X作为全球主流车联网通信标准，成为赋能智能网联汽车和智慧交通的核心纽带，推动了通信、汽车、交通三大产业的融合。欧美日韩等国家和地区不断加快产业布局、制定发展规划，通过政策法规、技术标准、示范建设等全方位措施，推进C-V2X车联网产业化进程和规模应用。总体上，C-V2X车联网社会影响大、产业拉动强，已成为国际竞争热点。
在我国产业界共同努力下，C-V2X车联网已形成包括通信芯片、通信模组、车载终端、路侧设备、测试仪表、整车制造、运营服务、测试认证、高精度定位及地图服务等较为完整的产业链生态。从2018年开始，先后举车路云一体化系统C-V2X车车/车路协同典型应用场景及实施参考办“三跨”、“四跨”、“新四跨”等大型车联网互联互通测试活动，表明我国已具备C-V2X车联网大规模部署的技术和产业化基础。此外，中国新车评价规程（C-NCAP）2024年版在全球NCAP体系中首次引入C-V2X测试场景，以提升车辆主动安全。总体上，我国C-V2X车联网产业发展处于全球领先地位。
为大力推进车联网应用落地，工业和信息化部、住房和城乡建设部等部门积极协同推动，并与地方政府合作，批准建设了7个国家级车联网先导区、17个智能网联汽车测试示范区、16个智慧城市基础设施与智能网联汽车协同发展试点城市（简称“双智”城市）。涌现了大量的智慧高速、智慧交通、智慧园区、港口、矿区以及物流等车路云一体化应用场景。
2024年1月，工业和信息化部、公安部、自然资源部、住房和城乡建设部、交通运输部等五部门组织开展智能网联汽车“车路云一体化”应用试点，将采用C-V2X技术的车路云一体化试点范围扩大到城市全域，功能场景上覆盖协同预警、协同驾驶辅助、协同自动驾驶等不同等级的网联化功能应用。2024年7月，车路云一体化首批20个试点城市正式公布，标志着车路云一体化进入规模化落地发展的新阶段。
一、总述
1.1背景
随着汽车数量快速增长，交通事故、交通拥堵、环境污染等问题日益突出，汽车产业由新能源汽车向智能网联新能源汽车升级。单车智能依靠视觉、毫米波雷达、激光雷达等，存在感知能力受限、环境适应性差、缺乏全局信息、无协同能力等局限，面临看不到、看不清、看不全、看不准等挑战。我国主导的蜂窝车联网（C-V2X），以其技术先进性、可随蜂窝移动通信技术长期演进等优势，得到全球广泛采用。美国放弃其主导的、具有先发优势的DSRC（IEEE802.11p）技术，全面转向C-V2X。C-V2X已成为全球事实车联网通信标准，依托C-V2X发展智能网联汽车和智慧交通成为产业共识。
目前，国家层面已批准建设了7个国家级车联网先导区、17个智能网联汽车测试示范区、16个双智试点城市，广泛开展车路云一体化示范应用，并涌现了大量的智慧高速、智慧交通、智慧园区等车路云一体化应用场景。
2024年1月，工业和信息化部、公安部、自然资源部、住房和城乡建设部、交通运输部等五部门组织开展智能网联汽车“车路云一体化”应用试点[12]。明确部署C-V2X直连通信网络，建设智能化路侧基础设施，提升C-V2X车载终端装配率。将车路云一体化试点范围扩大到城市全域，功能场景上覆盖协同预警、协同驾驶辅助、协同自动驾驶等不同等级的网联化功能应用。此举将极大推动C-V2X车联网迎来产业规模化建设和应用，推动智能网联汽车加速从示范应用向商业化推广演进。
随着车路云一体化建设的快速发展，C-V2X车车/车路协同的应用场景将大量涌现，本文旨在选取典型应用场景进行分析并提出实施参考。分别建立对应场景的功能模块、明确不同设备之间的交互内容、适用范围、功能点说明和性能要求，加快推动智能网联汽车应用的落地，对推进智能网联汽车“车路云一体化”应用试点工作以及后续产业发展具有重要意义。
1.2车路云一体化系统
C-V2X车联网，作为智能网联汽车的交叉融合创新技术，能够依托目前4G/5G通信网络规模部署资源，实现融合组网。满足不同的通信需求，主要分为近程信息交互和远程信息服务，对应实现的不同业务如图1-2所示。
近程信息交互满足车与车（V2V）、车与路（V2I）、车与人（V2P，弱势交通参与者）间的低时延、高可靠通信，实现行驶安全与舒适。远程信息服务，即V2N，满足车与云之间的大带宽广覆盖的通信。将交通信息、交通状态、导航信息以及生活服务等信息发送给车辆，实现交通全局优化、娱乐信息、文件传输、紧急呼叫等服务。目前C-V2X直连通信网正在助力辅助驾驶（L1/L2）安全水平提升，及限定场景下自动驾驶（L4）实现，未来将长期助力全场景全天候无人驾驶（L5）实现。其对应的阶段划分如图1-3所示。
对于智能驾驶而言，单车智能是基础，C-V2X车联网是增强，二者是相互补充的赋能关系。C-V2X车联网具有超视距感知、不受天气环境影响、获取全局信息、以及相互协作的能力，因此可以大为拓展单车智能的感知能力和感知范围，提升行车安全、效率、舒适性，优化全局交通。同时，车联网可降低智能驾驶对高性能AI芯片的依赖性，从而更好地应对算力挑战，降低整体系统成本。
此外，目前智能驾驶向端到端AI大模型技术路线演进，因此对训练数据有很强的依赖性。当前训练数据主要来自于本品牌车辆数据，在数据的海量性、完备性和准确性上具有局限性。而车路云一体化可拓展端到端大模型训练数据集，通过C-V2X车联网不仅可以获取自车数据，还可以获取海量的其他车辆数据和“上帝视角”的路侧数据，因此极大提升数据类型、数据规模、数据质量，对端到端AI大模型的构建、训练与迭代均有重要价值。从而大大提升训练质量及速度，最终快速提升智能驾驶整体水平。
1.3缩略语
下列缩略语适用于本文件：
ACC自适应巡航（AdaptiveCruiseControl）
ADAS高级驾驶辅助（AdvancedDrivingAssistanceSystem）
AEB自动紧急刹车（AutonomousEmergencyBraking）
AEBS自动紧急刹车系统（AutonomousEmergencyBrakingSystem）
BSM基本安全消息（BasicSafetyMessage）
C2CSCPO在障碍物遮挡情形下，被测车在交叉路口直行与垂直角度路径穿行的目标车辆发生碰撞冲突的场景（Car-to-CarStraightCrossingPathwithObstruction）
二、系统架构设计方案
2.1架构定义
车端C-V2X协同应用系统是运行在车端的系统软件（可根据不同电子电气架构运行于不同的硬件上），根据接收到的C-V2X数据以及单车智能感知数据进行融合决策，实现车车/车路协同应用。
该系统从C-V2XRSU接收RSI/RSM/SPAT/MAP/RSC等消息、从远端车辆接收BSM等消息、从云平台接收交通规划数据/天气播报等信息。如果存在单车智能模块，则融合本车的摄像头/雷达感知数据，并基于本车的位置信息和车身/底盘等信息，输出预警消息或车辆控制信号；否则就直接输出预警消息提醒人类驾驶员。其对应的软件系统架构如图2-1所示。
根据智能化、网联化融合等级不同，车端C-V2X协同应用系统有两类：C-V2X协同预警应用系统和C-V2X网联智能驾驶系统。
C-V2X网联智能驾驶系统实现网联式智能驾驶应用，如C-AEB、CACC等。将C-V2X有效信息与雷达、摄像头等单车智能感知技术深度融合，输出内容从预警消息演进到车辆控制信号。可充分发挥车车/车路协同在超视距感知、全域视角、不易受天气环境影响、相互协作等方面的优势，显著扩展智能驾驶系统的ODD（运行设计域），提升智能网联汽车的行驶安全和舒适及通行效率。
2.2参考文献及参考标准
[1]GB∕T33577-2017智能运输系统车辆前向碰撞预警系统性能要求和测试规程；
[2]GB∕T38186-2019商用车辆自动紧急制动系统（AEBS）性能要求及试验方法；
[3]GB∕T39901-2021乘用车自动紧急制动系统（AEBS）性能要求及试验方法；
[4]GB/TXXXX-XXXX基于LTE-V2X直连通信的车载信息交互系统技术要求及试验方法；[5]YDT3709-2020基于LTE的车联网无线通信技术消息层技术要求；
[6]YD/T4770-2024车路协同路侧感知系统技术要求及测试方法；
[7]T/CSAE53-2020合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准（第一阶段）；
[8]T/CSAE157-2020合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用数据交互标准（第二阶段）；
[9]T/CSAE159-2024基于LTE的车联网无线通信技术直连通信系统路侧单元技术要求；
[10]中国新车评价规程（C-NCAP）2024版；
[11]GBXXX车载事故紧急呼叫系统；
[12]关于开展智能网联汽车“车路云一体化”应用试点工作的通知，工业和信息化部，工信部联通装〔2023〕268号；
[13]李克强等，智能网联汽车云控系统原理及其典型应用[J].汽车安全与节能学报，2020,11(03):261-275；
[14]陈山枝，蜂窝车联网（C-V2X）及其赋能智能网联汽车发展的辩思与建议，电信科学，2022年第7期；
[15]陈山枝等，蜂窝车联网（C-V2X）综述，中国科学基金，2020年第2期；
[16]车路云一体化系统建设与应用指南，国家智能网联汽车创新中心等；
[17]车路云一体化网络建设部署参考指南（V1.0版），IMT-2020（5G）推进组C-V2X工作组。
2.3车辆定义
本文中提到的车辆，如果没有特别说明，则包括L2及以下的辅助驾驶车和L3及以上的自动驾驶车辆。
三、车车/车路协同典型应用场景说明
根据智能网联汽车“车路云一体化”应用试点的规划，第一项试点内容是打造全域智能化基础设施环境。总体思路是分阶段、分场景进行建设。在国家智能网联汽车创新中心等单位编写的《“车路云一体化”系统应用与建设指南》[16]（《指南2.0》）框架下，先期是低成本、高频次、高可靠的场景。首先实现所有红绿灯路口、遮挡严重或事故高发的无信控路口、快速路匝道出入口、隧道、停车场和其他交通隐患高发区域的C-V2X直连通信网络覆盖。因此交通信号灯上车、闯红灯预警是首先需要实现的功能，也是最为迫切的应用之一。同时红绿灯信息给到ADAS系统，可提升AEB和ACC功能在红绿灯路口的可靠性，从而提升车辆智能驾驶水平。
目前国内的城市道路交通情况，其中公交专用道使用率低，早高峰仅为20%左右。经常出现多条行车道拥堵，公交专用道空空荡荡，两三分钟才有一辆公交车的情况，如果能合理利用公交专用道，可以极大缓解城市交通的拥堵情况。装有C-V2XOBU的营运或社会车辆通过与公交车V2V通信实现调度，在不影响公交车正常运行的情况下可有效借用公交专用道。因此C-V2X是提升公交专用道利用率有效手段，具有很好的社会效益。可先做专项试点验证，打造样板，然后全国推广2024年1月，中汽中心发布2024版中国新车评价规程（C-NCAP），这是自2006年首版C-NCAP起的第七次更新，新版评价规程于2024年7月1日正式实施。在该版主动安全测试项中，引入了三个基于C-V2X技术的测评场景：前方有遮挡静止（或异常）车辆（CCRH）提醒、有遮挡的十字路口交叉碰撞（C2CSCPO）预警、闯红灯预警（TSR），推动国内汽车制造商在车辆设计和生产阶段必须考虑搭载C-V2X通信技术以提升车型安全性能评级，从而激发了C-V2X产业在车路协同领域的技术创新和发展。这三个场景分别从C-V2X技术对智能驾驶的舒适性、安全性、效率性三个方面的加持表现，进行了用例设计。因此，这三个场景也需要在试点中优选推动落地。
大雾或雨雪天气时高速公路上的连环撞车，以及2024年5月2日梅大高速路塌陷导致23辆车陷落事件使我们意识到：发生紧急状况的车辆如果能通过C-V2X直连通信技术及时对外播发“突发紧急状况”信息，相当于立即在方圆数百米以内放置了虚拟的数字三角牌。凡是在这范围内的C-V2X车辆，都可以“看”到数字三角牌，从而及早刹车，避免事故、拯救生命。
此外，超视距的弱势交通参与者（行人/非机动车）、圆锥筒信息推送、紧急车辆优先通行、车辆智能编队行驶、智慧港口V2V防碰撞以及矿区车挖协同装载作业也是迫切需要解决的交通问题。
综上所述，本文中重点推动的车车/车路协同典型应用场景如表3-1所示。这些场景大多也是城市NOA难点，通过这些场景的应用，可以极大加速城市NOA的落地。
表3-1车车/车路协同典型应用场景
四、车车/车路协同典型应用场景及实施参考
本章针对第三章提到的14个车车/车路协同应用场景，分别介绍场景定义、适用范围、场景功能点、基本性能要求、数据输入/输出以及功能模块设计等内容，为业内提供参考。这些设计将充分考虑各场景的特点和需求，确保系统能够在各种复杂环境中稳定运行。
4.1交通信号灯上车场景及实施参考
4.1.1场景定义
4.1.2适用范围
该场景适用于存在信号灯的城市道路、郊区普通道路及公路等区域。
4.1.3场景功能点
4.1.4基本性能要求
1)C-V2XRSU播发SPAT消息频率≥2Hz，MAP消息频率≥1Hz，信息传输平均时延在30ms以内，传输距离≥150m；
2)本车定位信息采集频率≥10Hz，偏差1.5m之内占比95%以上；
3)满足车路传输安全要求。
4.1.5数据输入/输出
1)数据输入：信号灯相位及配时信息、高精度地图信息、导航信息（可选）、本车的车辆位置信息、姿态信息以及转向灯信息；
2)数据输出：当前道路的信号灯信息或控车信号。
4.1.6功能模块设计
1)场景功能模块交通信号灯上车场景的功能模块如图4-1所示。其中：输入系统：包括信号机、路侧设备C-V2XRSU、本车的组合定位系统以及底盘/车身系统等，用橙色模块标识；车端C-V2X协同应用系统：包括C-V2X数据处理、融合感知和决策，用绿色模块标识；输出系统：包括HMI和底盘/车身系统，用黄色模块标识。
2)系统间信息流程图
交通信号灯上车场景的系统间信息交互流程如图4-2所示，主要描述不同系统间的信息交互内容，以及车端C-V2X协同应用系统的处理流程。
3)场景功能效果图
假设一辆车从节点A驶向十字路口，根据转向灯和行驶道路属性判断出车辆的行驶轨迹为过十字路口后左转到节点B，针对这辆车给出的红绿灯信息提醒是“红灯剩余10s，其他两个转向（直行和右拐）灯是绿灯，剩余10s”，在进入路口前一定的阈值范围内显示当前红绿灯的信息。通过路口中心点后，信息显示消失。具体功能效果如图4-3所示。
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