智能網(wǎng)聯(lián)汽車云控系統(tǒng) 第1部分：系統(tǒng)組成及基礎平臺架構

1智能網(wǎng)聯(lián)汽車云控系統(tǒng)第1部分：系統(tǒng)組成及基礎平臺架構本文件規(guī)定了智能網(wǎng)聯(lián)汽車云控系統(tǒng)定義、系統(tǒng)組成及基礎平臺架構。本文件適用于智能網(wǎng)聯(lián)領域的開發(fā)、應用和實施，以及參與提供智能網(wǎng)聯(lián)汽車云控系統(tǒng)的任何其他參與者，在該系統(tǒng)框架內，可以使用任何的通信和硬件技術。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T40429-2021汽車駕駛自動化分級GB/T智能網(wǎng)聯(lián)汽車自動駕駛功能場地試驗方法及要求GB/T30882.1-2014信息技術應用軟件系統(tǒng)技術要求GB/T11457-2006信息技術軟件工程術語T/CSAE101-2018智能網(wǎng)聯(lián)汽車車載端信息安全技術要求3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1智能網(wǎng)聯(lián)汽車云控系統(tǒng)intelligentandconnectedvehiclescloudcontrolsystem車路云一體化融合控制系統(tǒng)，簡稱“云控系統(tǒng)”。利用新一代信息與通信技術，將人、車、路、云的物理層、信息層、應用層連為一體，進行融合感知、決策與控制，實現(xiàn)車輛行駛和交通運行安全、效率等性能綜合提升的一種信息物理系統(tǒng)。3.2云控基礎平臺cloudcontrolbasicplatform云控基礎平臺由邊緣云、區(qū)域云與中心云三級云組成，形成邏輯協(xié)同、物理分散的云計算中心。云控基礎平臺以車輛、道路、環(huán)境等實時動態(tài)數(shù)據(jù)為核心，結合支撐云控應用的已有交通相關系統(tǒng)與設施的數(shù)據(jù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車與產業(yè)相關部門和企業(yè)提供標準化共性基礎服務。3.3邊緣云edgecloud邊緣云靠近車輛及道路端，采集高頻度、細粒度動態(tài)交通相關數(shù)據(jù)，實現(xiàn)高可靠、低時延的融合感知、協(xié)同決策、協(xié)同控制，面向車輛及其他交通參與者提供增強出行安全的實時性與弱實時性云控應用基礎服務。23.4區(qū)域云regionalcloud區(qū)域云獲取來自邊緣云的動態(tài)交通相關數(shù)據(jù)，實現(xiàn)交通融合感知、協(xié)同決策、協(xié)同控制、交通管控，主要面向交通運輸和交通管理、城市規(guī)劃和建設管理等部門提供弱實時性或非實時性交通監(jiān)管、執(zhí)法等云控應用服務，面向網(wǎng)聯(lián)汽車提供改善行車效率和提升行車安全的弱實時性服務。3.5中心云centralcloud中心云匯聚各區(qū)域云的交通相關數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行匯聚、存儲與管理，利用云計算和分布式架構設計實現(xiàn)業(yè)務數(shù)據(jù)高效交互、共性基礎能力分級共享，主要面向交通決策部門、車輛設計與生產企業(yè)、交通相關企業(yè)及科研單位等全產業(yè)鏈提供宏觀交通數(shù)據(jù)分析與基礎數(shù)據(jù)增值服務。3.6云控應用cloudcontrolapplication云控應用是指由云控基礎平臺提供的基礎服務所支撐的所有應用，主要滿足網(wǎng)聯(lián)汽車、交通管控職能部門及產業(yè)鏈其他用戶的業(yè)務需求。3.7云控平臺cloudcontrolplatform云控平臺由云控基礎平臺以及云控應用組成。云控基礎平臺結合地圖、交管、氣象和定位等平臺的相關數(shù)據(jù)，對匯聚于云控基礎平臺的車輛和道路交通動態(tài)信息按需進行綜合處理后，以標準化分級共享的方式支撐不同時延要求下的云控應用需求，從而形成面向智能網(wǎng)聯(lián)汽車產業(yè)實際應用的云控平臺，為車輛增強安全、節(jié)約能耗以及提升區(qū)域交通效率提供服務。4縮略語下列縮略語適用于本文件。API應用程序接口(ApplicationProgrammingInterface)ICV智能網(wǎng)聯(lián)汽車（IntelligentandConnectedVehicles）OBU車載單元(OnboardUnit)RSU路側單元(RoadSideUnit)V2X車用無線通訊技術（VehicletoEverything）5系統(tǒng)組成及總體架構5.1云控系統(tǒng)組成云控系統(tǒng)應包括：車輛與其他交通參與者、路側基礎設施、云控基礎平臺、云控應用、相關支撐平臺以及通信網(wǎng)六大部分。其中路側基礎設施包括路側感知設備（攝像機、毫米波雷達、激光雷達、氣象傳感器等)、路側單元（RSU）、交通信息化設備（信號燈、情報板等）和路側計算單元（RCU）等；3云控基礎平臺包括標準化分級共享接口，特定領域標準件，云網(wǎng)一體化底座，全流程工具庫等；相關支撐平臺包括地圖平臺、交管平臺、定位平臺、氣象平臺等；通信網(wǎng)包括C-V2X網(wǎng)絡、固網(wǎng)光纖、4G/5G蜂窩網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)以及其他專有網(wǎng)絡。云控系統(tǒng)組成如圖1所示。圖1云控系統(tǒng)組成示意圖注：本系統(tǒng)組成圖旨在為閱讀理解本文件提5.2云控系統(tǒng)功能云控系統(tǒng)中各個要素所承擔功能應按照表1所示進行分配。表1云控系統(tǒng)各要素功能邊緣云：為網(wǎng)聯(lián)汽車提供增強行車安全的實時性和弱表1云控系統(tǒng)各要素功能（續(xù)）通信網(wǎng)包括C-V2X網(wǎng)絡、固網(wǎng)光纖、4G/5G蜂窩網(wǎng)絡、互聯(lián)網(wǎng)以及其他專有網(wǎng)絡，用于支撐車路、車云、路云以及云云之間信息的安全、高效互通。其的車路云通訊環(huán)境由其自身保障車云、路云、云云之車輛：需要通過車載終端或移動終端向路側和/或云控基礎平臺發(fā)送行駛動態(tài)信息，接收來自路側感知設備進行感知，并及時利用RSU進行廣播，以及提供高精地圖、地基增強定位、氣象預警、交通路網(wǎng)監(jiān)測與運行監(jiān)管5.3云控應用5.3.1面向網(wǎng)聯(lián)汽車基于應用服務方式，面向網(wǎng)聯(lián)汽車的云控應用應分為4個類別。a）云控應用類別1僅實現(xiàn)對車輛感知性能的增強，提示與預警，決策或規(guī)劃建議。車輛控制由駕駛人或自動駕駛系統(tǒng)負責。車輛在運行設計域內實現(xiàn)自動駕駛與云控應用的配合，本功能要求車輛網(wǎng)聯(lián)化等級至少為2級;若車輛由駕駛人控制，對車輛駕駛自動化等級無要求；若車輛由自動駕駛系統(tǒng)控制，自動駕駛等級至少為3級；b）云控應用類別2實現(xiàn)單車的網(wǎng)聯(lián)決策、規(guī)劃或控制，以及利用單車控制能力實現(xiàn)混合交通（含非自動駕駛車輛）的優(yōu)化調節(jié)。車輛控制由駕駛人或自動駕駛系統(tǒng)負責。在云控應用輸出信息的基礎上，車輛進行自主控制。本功能要求車輛網(wǎng)聯(lián)化等級達3級，網(wǎng)聯(lián)化與路側基礎設施的實時性等性能須滿足網(wǎng)聯(lián)自動駕駛的要求；c）云控應用類別3實現(xiàn)多車協(xié)同決策、規(guī)劃或控制，以及多車協(xié)同下有限場景的混合交通優(yōu)化控制，云控應用需要考慮多車協(xié)同與交通運行的性能：.如超越了單車自動駕駛的能力范圍，車輛決策與運動規(guī)劃由云控應用負責，車輛負責對自車行駛安全進行監(jiān)控；.如云控應用的指令與自車安全與任務等目標不沖突，按云控應用要求進行控制車輛；.如出現(xiàn)沖突，按保證自車行駛安全的方式進行控制車輛，并與云控應用進行協(xié)商。本類應用可以服務于自動駕駛車輛、人駕駛車輛組成的混合車隊。因此如果車輛由駕駛人控制，對車輛駕駛自動化等級無要求，車輛底盤具備線控能力；如果車輛由自動駕駛系統(tǒng)控制，自動駕駛等級至少為3級。d）云控應用類別4實現(xiàn)全域車輛與交通統(tǒng)一的融合控制。云控應用完全負責車輛與交通控制。車輛由駕駛人控制，對車輛駕駛自動化等級無要求，車輛底盤具備線控能力；如果車輛由自動駕駛系統(tǒng)控制，自動駕駛等級至少為3級。注：云控應用類別從技術角度上明確了控制主體的選擇思路，但上述設計并不是唯一的景下，考慮業(yè)務與用戶需求，在滿足性能要求條件下，可對5.43.2面向交通管控職能部門5a）基于車端、路端以及其它動態(tài)交通數(shù)據(jù)，協(xié)同分析區(qū)域道路交通系統(tǒng)實時及未來狀態(tài)，典型應用如交通態(tài)勢分析、交通事故評估、流量統(tǒng)計等；b）基于區(qū)域交通態(tài)勢感知結果，協(xié)同交通管控職能部門對道路交通進行區(qū)域級管控，典型應用如交通信息發(fā)布、信號燈綠波協(xié)調控制、區(qū)域信號協(xié)同優(yōu)化、可變車道控制等。5.3.3面向產業(yè)鏈其他用戶面向產業(yè)鏈其他用戶的典型應用有車輛設計優(yōu)化、車輛故障分析、道路設計與規(guī)劃、遠期交通規(guī)劃等?；趯煌ù髷?shù)據(jù)的深度挖掘、價值重構，典型應用有車輛畫像、駕駛行為畫像、車輛質量分析、車險動態(tài)定價等。6云控基礎平臺架構6.1云控基礎平臺組成云控基礎平臺應由邊緣云、區(qū)域云與中心云三級云組成，形成邏輯協(xié)同、物理分散的云計算中心，三者服務實時性要求逐漸降低，服務范圍逐步擴大。如圖2所示。圖2云控基礎平臺架構圖6.2邊緣云組成及功能邊緣云從組成結構上包括邊緣云接入網(wǎng)關、邊緣云領域特定標準件和標準化分級共享接口等組成部分。其功能框架如圖3所示。圖3邊緣云功能框架圖6邊緣云包含：a）邊緣云接入網(wǎng)關：包括車–云、路–云、云–云網(wǎng)關，支撐車-云數(shù)據(jù)互通、路-云數(shù)據(jù)互通和云-云數(shù)據(jù)互通；b）邊緣云領域特定標準件：支持車道級路網(wǎng)、定位、動態(tài)地圖等多個圖層展示路網(wǎng)信息，支持智能網(wǎng)聯(lián)汽車實現(xiàn)路徑規(guī)劃、地圖匹配和輔助環(huán)境感知。包含如下標準件：.融合感知標準件：基于云網(wǎng)一體化底座，以同步采集的路側多源異構傳感器數(shù)據(jù)為輸入，通過智能化數(shù)據(jù)融合，將道路交通環(huán)境感知結果以包括標準化API等形式對外提供道路交通預見性感知服務；.協(xié)同決策標準件：基于云網(wǎng)一體化底座，以融合感知標準件的輸出和車輛及道路實時路況數(shù)據(jù)為輸入，通過云端集中決策將決策結果以標準化API等形式對外提供車速、變道等決策建議服務；.協(xié)同控制標準件：基于云網(wǎng)一體化底座，以車輛及道路實時路況數(shù)據(jù)為輸入，通過車輛狀態(tài)估計和車輛專用控制，將協(xié)同規(guī)劃策略/控制指令以標準化API等形式為車端提供行車控制服務。c）標準化分級共享接口：實現(xiàn)多級云架構下的數(shù)據(jù)標準化轉換，包括標準化數(shù)據(jù)交互規(guī)范和分級共享接口，支持遠程駕駛、輔助駕駛和安全預警等云控應用。6.3區(qū)域云組成及功能區(qū)域云從組成結構上，主要包括區(qū)域云接入網(wǎng)關、區(qū)域云領域特定標準件和標準化分級共享接口等組成部分。其功能框架如圖4所示。圖4區(qū)域云功能框架圖區(qū)域云包含：a）區(qū)域云接入網(wǎng)關：包括車–云、路–云、和云–云網(wǎng)關，支撐車-云數(shù)據(jù)互通、路-云數(shù)據(jù)互通和云-云數(shù)據(jù)互通；b）區(qū)域云領域特定標準件：支持車道級路網(wǎng)、定位、動態(tài)地圖等多個圖層展示路網(wǎng)信息，支持智能網(wǎng)聯(lián)汽車實現(xiàn)路徑規(guī)劃、地圖匹配和輔助環(huán)境感知。包含如下標準件：.融合感知標準件：基于云網(wǎng)一體化底座，以區(qū)域范圍內的車輛及道路實時路況數(shù)據(jù)為輸入，以標準化API等形式提供區(qū)域交通態(tài)勢感知、交通數(shù)據(jù)孿生、短/長時的交通預測等服務；.協(xié)同決策標準件：基于云網(wǎng)一體化底座，以區(qū)域范圍內的車輛及道路實時路況數(shù)據(jù)為輸入，通過云端集中決策將決策/規(guī)劃結果以標準化API等形式面向外部應用平臺和車輛提供決策建議服務；.協(xié)同控制標準件：基于云網(wǎng)一體化底座，以區(qū)域范圍內的車輛及道路實時路況數(shù)據(jù)為輸入，通過云端能效分析將協(xié)同控制指令以標準化API等形式為外部交通應用平臺及車輛提供協(xié)同控制服務；7.交通動態(tài)管控標準件：基于云網(wǎng)一體化底座，以區(qū)域范圍內的車輛及道路實時路況數(shù)據(jù)為輸入，通過數(shù)據(jù)分析與預測、能效計算和專用遠程控制方法，實現(xiàn)精確路網(wǎng)級交通狀態(tài)推送、突發(fā)事件與異常天氣提醒等基礎功能，將路網(wǎng)動態(tài)管控信息以標準化API等形式為智能交通運輸和管理部門提供區(qū)域路網(wǎng)實時態(tài)勢感知、路網(wǎng)交通智能管控、路側智能設施管控等基礎服務；利用車輛及道路實時路況歷史數(shù)據(jù)實現(xiàn)交通事件回溯服務。c）標準化分級共享接口：實現(xiàn)多級云架構下的數(shù)據(jù)標準化轉換，包括標準化數(shù)據(jù)交互規(guī)范和分級共享接口，支持車輛編隊行駛、道路監(jiān)控預警、路徑引導和路側設施遠程控制等廣域范圍云控應用。6.4中心云組成及功能在組成結構上，中心云主要包括中心云接入網(wǎng)關、中心云的領域特定標準件和標準化分級共享接口等組成部分。其功能框架如圖5所示。圖5中心云功能框架圖中心云包含：a）中心云接入網(wǎng)關：云–云網(wǎng)關，支撐云-云數(shù)據(jù)互通；b）中心云領域特定標準件：基于云網(wǎng)一體化底座，支持車道級路網(wǎng)、定位、動態(tài)地圖等多個圖層展示路網(wǎng)信息?？商峁┒说蕉巳鯇崟r/非實時數(shù)據(jù)分析服務，能處理多種弱實時/非實時