《2024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报告》钛祺智库报告分享

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。

我国在国家和相关部委规划中，已明确 C-V2X 车联网、智能网联汽车、 智慧交通协同发展的战略定位。《中华人民共和国国民经济和社会发展第 十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》、《智能汽车创新发展战略》、《交通强国建设纲要》等明确提出大力发展车联网、智能网联汽车、智慧交通。如今，随着 C-V2X 车联网产业发展进入新阶段，规模应用与商业部 署将成为行业主旋律，赋能我国汽车产业从新能源汽车向智能网联新能源 汽车快速发展，并在全球竞争中胜出。我国C-V2X 车路协同应用发展阶段 可以分近期和中远期。近期通过车车协同、车路协同实现智能网联辅助驾驶，提高驾驶安全、降低事故率、提升交通效率；以及通过特定场景的中低速智能网联无人驾驶，解决行业应用痛点。中远期将结合人工智能、大数据和融合感知等技术，通过车联网助力单车智能实现车路云协同和网联 智能，最终实现全天候、全场景的智能网联无人驾驶。

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。

随着车路云一体化建设的推进，C-V2X车车/车路协同的应用场景将大 量涌现，本文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》（《指南2.0》）框架下，针对相关C-V2X车车 /车路协同典型应用场景进行分析并提出实施参考，加快推动智能网联汽 车应用落地以及后续产业发展。本文内容涉及面广，不仅可以为车企及供 应商打造智能网联汽车提供车端实现参考，也为智能网联路侧设施建设、 高校及研究机构技术研究、以及政府部门政策制定提供参考。

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（IEEE 802.11p）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

车路云一体化系统通过新一代信息与通信技术将人、车、路、云的物 理空间、信息空间融合为一体，基于系统融合感知、协同决策与控制，实 现智能网联汽车交通系统的安全、节能、舒适[13]。车路云一体化系统是由 车辆及其他交通参与者、路侧基础设施、云平台、相关支撑平台、C-V2X 直连通信网和4G/5G通信网等部分组成的一个复杂系统。在车路云一体化 架构下的车车/车路协同组网如图 1-1所示。

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（Adaptive Cruise Control）

ADAS 高级驾驶辅助（Advanced Driving Assistance System）

AEB 自动紧急刹车（Autonomous Emergency Braking）

AEBS 自 动 紧 急 刹 车 系 统 （ Autonomous Emergency Braking System）

BSM 基本安全消息（Basic Safety Message）

C2C SCPO 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-Car Straight Crossing Path with Obstruction）

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-V2X RSU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。

其中，C-V2X协同预警应用系统实现预警应用，如闯红灯预警、前方 有遮挡的静止（或异常）车辆提醒（CCRH）等。基于输入消息完成相关 协同应用处理，直接在HMI输出预警消息，提醒人类驾驶员。

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∕T 33577-2017 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∕T 38186-2019 商用车辆自动紧急制动系统（AEBS）性能要求及试验方法；

[3] GB∕T 39901-2021乘用车自动紧急制动系统（AEBS）性能要求及试验方法；

[4] GB/T XXXX-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] YDT 3709-2020 基于LTE的车联网无线通信技术 消息层技术要求；

[6] YD/T 4770-2024 车路协同 路侧感知系统技术要求及测试方法；

[7] T/CSAE 53-2020 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/CSAE 157-2020 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/CSAE 159-2024 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-V2X OBU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（C2C SCPO）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

辆行驶至路口一定范围内，由于前车或其他障碍物遮挡、雨雾天气、 强逆光或者异形信号灯等原因，导致其无法准确获取信号灯类型、状态、 持续时间、倒计时信息。采用大数据推算技术，红绿灯信号误差通常在秒 级以上，无法满足车辆控制需求。通过路侧C-V2X RSU直连信号机，推送 信号灯状态信息，车端C-V2X协同应用系统能及时获取信号灯的实时信息。

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

路侧C-V2X RSU播发路口信号灯的相位及配时信息，包括状态、持续 时间、倒计时等。车端C-V2X协同应用系统接收后根据本车行驶位置和转 向信息，与地图信息进行匹配，结合导航信息（如果存在的话），判断本 车当前所在车道和过路口的行驶方向，识别当前方向的红绿灯信息，在 HMI显示提醒人类驾驶员，或者输出控车信号。具体的规则建议如下：1) 车辆行驶至有信控灯的前方路口与停止线距离小于设定阈值（譬如 300 m）时，综合车辆行驶车道、转向信息或者导航信息判断车辆过路 口的行驶意图，并提供匹配的前方信号灯灯态、持续时间、倒计时等 信息；2) 车辆行驶至前方路口与停止线距离小于设定阈值，当车辆对应相位为 红灯，且倒计时小于阈值时，提示红灯即将变绿；3) 车辆越过路口中心点（交叉路口地图节点的参考位置），停止服务， 即不再显示路口的红绿灯信息；4) 如果存在“融合感知与决策” 模块，则将根据当前红绿灯信息，向底 盘/车身系统发送控车信号。

4.1.4 基本性能要求

1) C-V2X RSU播发SPAT消息频率≥2 Hz，MAP消息频率≥1 Hz，信息传输 平均时延在30 ms以内，传输距离≥150 m；

2) 本车定位信息采集频率≥10 Hz，偏差1.5 m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-V2X RSU、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10 s，其他两个转向（直行和右拐）灯是绿灯， 剩余10 s”，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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