5G 将对主动驾驶系统产生何种影响

来源 | 智车Robot

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ADAS/主动驾驶可进步交通平安，庇护人身平安

每年约有 120 万人死于车祸，在那些严重变乱中，90% 以上是报酬过错形成的（例如醒驾、超速、漠视交通信号和开车时看手机等）。每年因车祸灭亡 120 万人，相当于天天有 7 架载有 500 名乘客的客机坠毁。

为了尽量削减车祸数量，汽车造造商、赐与商、政府机构、学术界、以至非汽车手艺供给商正在结合开发先辈的驾驶辅助系统（ADAS）和主动驾驶汽车。

那个全新的汽车生态系统合成了来自各个范畴的大量先辈手艺，例如：传感器合成了无线探测和测距（RADAR）、激光探测和测距（LIDAR）以及光学传感器（摄像头）。

高速信息系统合成了汽车以太网、强大的信号处置功用、具有高精度导航功用的高清（HD）地图，以及人工智能（AI）。

汽车通信则包罗车辆到车辆（V2V）、车辆到收集（V2N）、车辆到根底设备（V2I）、车辆到行人（V2P）、车辆到公用事业（V2U）以及车联网（V2X）之间的通信。

传感手艺和人工智能为平安、可靠的主动驾驶系统供给了更先进的 360 度全景影像。同样，无线通信将在连结车辆、根底设备和行人构成的整个生态系统同步方面发扬关键感化。通过共享和领受关键平安信息、其他车辆和行人的挪动信息、交通信息和道路情况，那些手艺降低了行车风险。那些数据还有助于主动驾驶汽车和 ADAS 系统连结更佳运行形态。

无线通信若何感化于主动驾驶

无线通信手艺具有三大优势：更平安的道路、更高效的交通道路规划，以及更多的车内便当性。具有无线功用的车辆能够与其他车辆和/或路边根底设备共享道路信息和交通情况，并更好地揣测潜在风险或道路耽搁。

为了表现那些优势，无线通信手艺利用多种通信办法，例如车辆到车辆（V2V）、车辆到收集（V2N）、车辆到根底设备（V2I）、车辆到行人（V2P）、车辆到电网（V2G）、以及最末的车联网（V2X）。

车辆到车辆（V2V）

车辆间接彼此通信，能够共享碰碰前和碰碰后警告、接近实时的道路情况、盲点警告，以及进步能见度。V2V 还能够毗连车队中的两辆或多辆车，也称为队列。

以下是利用 V2V 的示例：领头的汽车通过道路上的结冰部门，其防抱死造动系统（ABS） 和/或电子不变掌握（ESC）系统停止了介进。无线通信系统立即向跟从车辆发出警告信号，它们能够减速，或绕行避开那条结冰道路。另一个例子是领头车辆遭遇变乱， 其平安气囊系统弹出。跟从车辆立即收到了无线信号，它们能够减速或做好预备，避免连环逃尾。要施行好那一重要的 V2V 使命，无线通信的时延必需十分低。

车辆到收集（V2N）

车辆与由基站和长途无线前端（RRH）构成的 无线收集根底设备停止通信，以共享实时交通信息（例如工做区警告）。V2N 还用于唤喊 SOS 办事（例如 eCall 和 ERA-GLONASS）、停止长途诊断和维修。与 V2V 差别，对 V2N 而言，时延特殊低其实不那么重要，至关重要的是可靠性。假设利用 V2N 的 eCall 或 ERA-GLONASS 唤喊无法毗连到告急办事（例如美国的 911、欧洲的 112 和韩国的 119），那么对需要搀扶帮助的人形成的后果可能是灾难性的。

车辆到根底设备（V2I）

车辆与路边根底设备元件（例如交通信号灯、道路标记、穿插路口和路灯）通信以共享交通信号改变通知、道路情况警告、穿插路口碰碰警告和行人横穿马路等信息。为了使那种 V2I 通信无缝跟尾，必需在路边根底设备中摆设十分多的接进点，那一成本非常昂扬。一家欧洲汽车造造商于 2016 年在美国拉斯维加斯推出了首个 V2I 通信试点项目，但更支流的 V2I 摆设可能还需要时间。

车辆到行人（V2P）

车辆与行人通信，即便在乌黑的夜晚、大雾或雨天等能见度较低的前提下，也能获取有人行横道或行人靠近的警告，从而庇护行人。行人照顾的挪动设备或可穿戴设备可用于 V2P 通信。

车辆到电网（V2G）

车辆与电网通信，使电动车辆或混合动力车辆在更具成本效益的非顶峰时段停止充电， 或者向电网中输出电能转售给电力公司。

当前 V2X 手艺的优势和局限

DSRC 与 4G 蜂窝收集

在讨论汽车连通性中 5G 无线通信的优势之前，有需要回忆一下目前汽车行业中利用的无线通信手艺：802.11p DSRC 和基于 LTE 的蜂窝收集 V2X。两种手艺都撑持 V2X 通信，但各有利弊，并且目前它们都无法实现完全的 V2X 体验。下表比照了每种手艺的优势和局限。

DSRC 以 IEEE 802.11p 物理层原则为根底，在美国还要遵守 1609 车载无线接进 情况（WAVE）协议，在欧洲则要契合欧洲电信原则协会（ETSI）的 TC-ITS 欧洲原则。802.11p DSRC 的 两大次要长处：可立即用于汽车行业；时延极低，仅约 5 毫秒（ms）。基于成熟的 Wi-Fi 802.11a 手艺，IEEE 于 2010 年批准了 802.11p 标准。许多想要摆设 V2X（特殊是 V2V 和 V2I）通信的汽车造造商如今更喜爱 802.11p 的可用性。DSRC 是基于自组网的通信手艺，不依靠于收集根底设备办事。

但是，802.11p 需要安拆许多新的接进点（AP）和网关，那增加了完全数署的时间和成本。因为它基于免费的 Wi-Fi 手艺，因而很难找到情愿付出 AP 摆设成本的运营商，因为当前还没有明白的贸易形式。手艺开展也没有明白的标的目的。

蜂窝收集 V2X（C-V2X）是汽车行业的新手艺。最新的 3GPP 第 14 版定义了一些基于 LTE 手艺的 C-V2X 标准（也称为用于车辆的 LTE-V）。LTE-V 撑持汽车与收集的无线通信（V2N），以及 V2V 和 V2P 的器件到器件（D2D）通信。C-V2X 的一大优势在于它利用现有的蜂窝收集根底设备，能够供给更好的平安性、更大的通信范畴以及从 4G 到 5G 及更高代的手艺演进途径。然而，当前 4G LTE 收集上的 LTE-V 不克不及供给关键 V2V 通信所需的低时延，如今的时延在 30ms 到 100ms 之间。假设领头的汽车发出了告急信号，V2V 通信却未能及时通知后续车辆，那么求助紧急情状可能会敏捷恶化。

5G 将若何改进 V2X 和主动驾驶系统

5G 将蜂窝收集从一种消费类手艺转向高风险的汽车利用

结合国负责信息和通信手艺的专门机构 — 国际电信联盟（ITU-R）的无线通信部分确定了 5G 的三种次要利用场景：加强挪动多千兆比特宽带、大规模高密度机器类毗连以及超高可靠性低时延（99.999％）通信。

那些场景中的手艺目标供给了主动驾驶系统所需的峰值数据速度、时延、频谱效率和毗连密度，为革新驾驶体验带来了浩荡优势。

速度高达 500 km/h（310 mph）时仅有 1 ms 的超低时延

速度高达 500 km/h（310 mph）时具有 20 Gbps 的顶峰值速度

更高可毗连 1,000,000 辆汽车和器件的极高密度

结论

5G 将为主动驾驶系统供给超低时延，庇护人身平安

5G 的超低时延将在汽车连通性中发扬关键感化。例如，在突然刹车场景中，主动驾驶系统和 ADAS 的平安功用应立即向后续车辆发出警告，以避免连环逃尾。只要当领头车的动静可以及时传到达跟从车辆以便其摘取躲避动作时，才气实现那一目标。此外，低时延的 5G 手艺可以更好地预防变乱；特殊是在非视距（NLOS）情状下， 因为基于摄像机、激光雷达或常规雷达的大大都当前传感器合成手艺只能探测到视线（LOS）内的目标。研究表白，大大都驾驶员至少需要颠末 700 ms 的时间，才气对求助紧急情状做出反响，做出躲避或预防动作。凭仗 1 ms 的低时延，基于 5G 的主动驾驶汽车和 ADAS 将使变乱的数量大大削减，从而降低交通风险并庇护人身平安。

5G 还将以十分快的速度向主动驾驶导航系统供给数据

凭仗高达 20 Gbps 的峰值数据速度，5G 将搀扶帮助主动驾驶汽车实现实时的视频和音频娱乐。但更重要的是，5G 快速可靠的数据毗连能够近乎实时地下载复杂的 3D 地图。除了传感器合成手艺之外，主动驾驶汽车还十分依靠于切确且极为详尽的 3D 地图导航。但是，将全州或全国的大型地图数据聚集存储在车辆中将是一项挑战。人们天然想到的处理计划是利用 5G 数据毗连下载四周地域的最新 3D 地图。人们也期看 5G 能在拥挤不胜的市区某人烟稀少的农村可靠运行，无论用户身在何处，都能始末在线。无论您的主动驾驶汽车是停在泊车场中仍是在德国的高速公路上奔驰，即便速度高达 500 km/h（310 mph），5G 都能确保所有关键使命无线办事无缝运行。

5G 将为主动驾驶系统带来强大助力

DSRC 和 4G C-V2X（LTE-V）都不克不及零丁称心关键使命主动驾驶和 ADAS 系统的严厉要求。唯有 5G 能够供给实打实的 20 Gbps 毗连和超高可靠性，到达主动驾驶汽车和 ADAS 的要求。