【導讀】隨著自動駕駛技術的快速發展，車輛之間的協同通信變得越來越重要。車聯網（V2X）技術作為一種新型的車輛通信技術，通過車車（V2V）和車路協同（V2I）等方式，實現了車輛與車輛、車輛與基礎設施之間的信息交換，有效提升了道路交通安全性和效率。在 V2X 技術中，基于蜂窩網絡的車聯網（Cellular-V2X，簡稱C-V2X）憑借其廣域覆蓋和低延遲的特點，成為實現車與車、車與路側基礎設施之間通信的首選技術。
隨著自動駕駛技術的快速發展，車輛之間的協同通信變得越來越重要。車聯網（V2X）技術作為一種新型的車輛通信技術，通過車車（V2V）和車路協同（V2I）等方式，實現了車輛與車輛、車輛與基礎設施之間的信息交換，有效提升了道路交通安全性和效率。在 V2X 技術中，基于蜂窩網絡的車聯網（Cellular-V2X，簡稱C-V2X）憑借其廣域覆蓋和低延遲的特點，成為實現車與車、車與路側基礎設施之間通信的首選技術。
V2X 技術加速普及，發展前景廣闊
作為智能網聯汽車的關鍵技術，V2X 技術的發展經歷了幾個關鍵階段。
圖片引用自：5GAA white paper “C-V2X Use Cases and Service Level Requirements”
V2X 的第一波熱潮是在 2018-2020 年，伴隨著 3GPP Release 15 和 Release 16 的發布，V2X 技術在市場上開始落地。
自 2022 年寶馬宣布未來車型將全面標配 V2X 以來，V2X 技術的關注度和應用有所增加，迎來第二波熱潮。5G 的不斷演進，尤其是 Release 17 和 Release 18 的發布，為 V2X 應用提供了更高速率、更低時延、更可靠的通信基礎，推動了 V2X 技術的快速發展和應用場景的拓展，特別是在交通效率和安全相關的應用方面，如交通信息的收集與共享、緊急電子剎車燈、左轉輔助等。
值得一提的是，中國在 V2X 領域的發展相對領先。據統計，2023 年，整個國內新車的5G 標配率為 7.5％，V2X 的裝配率僅為 1％。這些量產車輛大規模部署的 V2X 應用，主要包括基本的安全應用（如前向碰撞警告、緊急電子剎車燈、左轉輔助等）以及本地危險和交通信息的共享。
近兩年來，國家陸續出臺了一些 V2X 的利好政策。例如，2023 年 9 月 27 日，中國新車評價規程（C-NCAP）2024 版草案在中國汽車技術研究中心官網發布，首次將 V2X納入評估范圍。2024 版 C-NCAP 的 V2X 部分已被添加到 ADAS 部分，測試項目中對目標車輛（GVT）的描述包括“C-V2X 網絡通信能力”。因此，理論上，所有主動安全測試都可以使用 V2X 實現。此外，五大部聯合發布的 20 個試點城市開始“車路云一體化”的部署，也將進一步推動 V2X 的上車。
盡管目前 V2X 技術主要提供預警和提醒功能，但隨著技術的成熟和政策的支持，V2X 的功能將越來越豐富，并與單車智能的融合更加緊密，逐步參與到決策過程，成為單車智能的“拐杖”。
在技術發展上，V2X 將在今年以后與高精度地圖（HD Map）和車對行人（VRU）感知等新技術相結合，到 2026 年以后，預計 C-V2X 將在更復雜和高級的自動駕駛應用中大規模部署，如傳感器共享、合作駕駛（Cooperative Maneuvers）以及動態交叉口管理等。
V2X 技術助推高階自動駕駛
在城市復雜的交通環境中，自動駕駛車輛的攝像頭識別雖然可以提供實時信息，但在有遮擋或復雜路況下（例如十字路口）存在盲區，無法確保準確性。相比之下，V2X 通信具有高實時性和不受遮擋影響的優勢，能夠彌補前者的不足，對于 L3 及以上級別的高等級自動駕駛，V2X 提供的高質量信號至關重要。至于中低端車型，V2X 則可以提供更基礎的輔助駕駛功能，如導航和碰撞預警，從而提升駕駛安全性。
因而，V2X 通信技術已成為解決單車傳感器能見范圍局限的重要手段，也是實現高度自動駕駛的重要一環。
不過在現有的智能駕駛軟件上增加 V2X 功能時，開發者面臨著在場景搭建、紅綠燈設置和無法從高精地圖自動生成 V2X 消息的局限性。這是由于現有的自動駕駛測試場景仿真工具缺少某些關鍵功能，只能依賴臨時性和不夠自動化的解決方案。
隨著 V2X 技術不斷發展，車、路、云三者之間的緊密協同將變得尤為重要。單憑任何一方都難以獨立完成 V2X 系統的構建，產業界的合作成為推動這一技術落地的關鍵力量。
正如在 V2X 量產車端應用領域扮演著創新者和先行者的零束科技，正通過 V2X 技術增強自動駕駛車輛的環境感知與決策能力，利用車與車（V2V）、車與基礎設施（V2I）、車與網絡（V2N）之間的實時數據交換，實現超視距的交通信息獲取，從而克服傳統傳感器在惡劣天氣或視線受阻情況下的局限。通過集成 V2X 通信模塊，自動駕駛系統能夠預測并防范潛在的交通風險，通過車輛間以及車輛與交通信號系統間的協同決策，優化行車策略，提高道路安全性與交通效率。
利用 V2X 通信優化城市交叉路口碰撞預警
在增強和加速自動駕駛的進程中，受益于 MathWorks 公司的產品和技術服務支持，零束科技高效實現了針對交叉路口的車輛碰撞預警仿真場景的開發。交叉路口是非常典型的智駕盲區場景，可以很好的發揮 V2X 補盲的功能。零束科技通過使用 MathWorks 的 Simulink 試驗臺模型與 RoadRunner 場景進行仿真，能夠模擬實際交通環境中包含 V2X 系統的復雜情況，測試自動駕駛系統中的各個模塊，確保功能的充分驗證，減少實際應用中的風險。
圖片引用自：MathWorks 2024 中國汽車年會，使用 Simulink 試驗臺和 RoadRunner Scenario 聯合仿真交叉路口預警
RoadRunner 作為 V2X 功能在自動駕駛融合場景中的設計、測試和仿真工具，主要用于創建靜態和動態場景，如復雜路網、交通信號、車輛和行人等其他環境元素，RoadRunner 本身能夠支持不同高精度地圖的導入導出。在這一基礎之上，MathWorks 與零束科技基于 V2X 標準的智能網聯汽車應用，開發了多項新功能，包括基于高清地圖信息的自動化處理、交通燈時序信號的配置和交互等。RoadRunner 提供了一個有用的工具，可以從高清地圖自動生成 MAP 和 SPaT 消息，從而大幅提升了 SIL（軟件在環）測試的效率。安裝了 RoadRunner SIL 測試環境的工控機連接上與測試儀表后，可以實現自動化的 HIL 測試。
在這個系統中，Simulink 負責實現智能駕駛功能的計算和控制，并根據輸入產生輸出結果。Simulink 和 RoadRunner 之間通過信息交換，使得仿真環境能夠與實際算法交互，模擬出車輛的動態行為和決策過程。
圖片引用自：MathWorks 2024 中國汽車年會
此外，雙方還重點開發了與交通信號燈相關的功能，特別是針對 V2X 通信如何與交通燈的時序信號進行交互。通過這些開發，車輛可以提前獲知前方路口的紅綠燈狀態，從而及時采取相應措施。
零束科技與 MathWorks 的合作帶來了以下幾方面的技術創新和行業優點：
- 仿真與測試的精確性：使用 MATLAB 和 Simulink 進行 V2X 平臺的開發，使得模擬和測試過程更加精準。
- 高效的功能開發：RoadRunner 提供了高精度地圖信息的提取和處理功能，支持 V2X 應用中的地圖消息自動化生成。這種仿真能力幫助開發團隊在虛擬環境中測試 V2X 系統的性能和安全性，從而提高了開發效率，減少了物理測試所需的時間和成本。
- 降低成本和提高安全性：V2X 技術通過實時通信增強了車輛與基礎設施之間的互動，提供了更高的安全保障。例如，通過 V2X 技術，車輛可以提前獲得路口信號的狀態，從而優化決策，減少事故發生的概率。同時，V2X 技術的集成使得在低成本硬件上也能實現有效的輔助駕駛功能，使得高階功能的普及變得更為經濟。
- 促進技術迭代和應用普及：MATLAB 和 Simulink 等仿真和建模工具幫助開發團隊更好地理解和實現復雜的 V2X 功能，如交通燈控制和車與車之間的即時通信，這些都提升了整個行業的技術水平。
結語
MathWorks 與零束科技的合作，充分發揮了各自的優勢，共同打造了一個高效、可靠的交叉路口碰撞預測的 V2X 仿真平臺。該平臺不僅為 V2X 技術的發展和實施提供了重要支持，而且為智能駕駛的普及奠定了堅實的基礎。展望未來，隨著硬件成本的下降和政策支持的增強，V2X 技術的市場滲透率將在 2025 年及之后的三到五年內顯著提高，讓我們拭目以待。
關于 MathWorks
MathWorks 是數學計算軟件領域世界領先的開發商。來自該公司的 MATLAB 被稱為“科學家和工程師的語言”，是一個集算法開發、數據分析、可視化和數值計算于一體的編程環境。Simulink 則是一個模塊化建模環境，面向多域和嵌入式工程系統的仿真和基于模型的設計。這些產品服務于全球工程師和科學家，幫助他們加快步伐，在汽車、航空航天、通信、電子、工業自動化及其他各行各業更快地實現發明、創新和開發。MATLAB 和 Simulink 產品是全球眾多頂級大學和學術機構的基本教研工具。MathWorks 創建于 1984 年，總部位于美國馬薩諸塞州的內蒂克市（Natick, Massachusetts），在全球擁有 34 個分支機構，共有 6,000 多名員工。
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