车联网及大数据分析报告

目录车联网及大数据提纲Overview车联网定义

主流做法MainStream专用短程通信DSCR移动车联网C-V2X子系统的影响theinfluenceofsubsystemADAS系统的影响ImpactonADASsystem信息娱乐系统系统和无钥匙系统的变化INFOandPEPSupdates车联网大数据

V2XBigDataADAS车辆数据处理ADASwithvehicledata后台大数据处理Backendwithbigdata车载网络架构EEArchitectureUpdate外部支持hardwareorsoftwaresupport DSCR组成DSCRBuildingBlocksC-V2X组成C-V2X

BuildingBlocks

功能定义及特点介绍functiondefinition功能及特点FeatureandFunctions技术挑战TechnicalChallenges

V2Xuseswirelessconnectivitytoenableconnectedvehiclestoachieve“CooperativeAwareness”andallowroadvehiclestocommunicatewithothervehicles,withpedestriansandroadsideinfrastructureaswellaswithotherroadusers.ThesesystemsareknownasVehicle-to-Everything(V2X)communicationsandcontainseveraldifferenttypes:Vehicle-to-Vehicle(V2V)Vehicle-to-Infrastructure(V2I)Vehicle-to-Pedestrian(V2P)Vehicle-to-Cloud(V2C)Vehicle-to-Home

(V2H)Fortherealizationof“BasicSetofITSApplications”asdefinedbyETSIDrivingAssistance–Co‐operativeAwareness(4)Driving

Assistance–Road

HazardWarning(13)SpeedManagement(2)Co‐operativeNavigation(4)Location

BasedServices(4)CommunitiesServices(3)ITSStationLifeCycleManagement(2)ETSIBasicSetofITS

Applications(32Use

Cases)23Safety

RelatedUses

Cases车联网V2XTelematicsV2X车联网V2XTelematicsV2X车联网V2X，指车与一切互联（V2X），包括其他车辆、行人、道路设施等等，使汽车拥有更大范围的感知能力，发现潜在风险，优化路径规划。车与云平台互联还能及时更新车内系统，为消费者提供信息娱乐服务。V2X（Vehiclestoeverything）包括：V2V（toVehicles）：车车互联；V2I（toInfrastructure）：车与道路设施互联；V2P（toPedestrian）：车与行人互联；V2C（toCloud）：车与云端互联；V2H（toHome）：车与家互联；·······国家对汽车网联化的等级划分界定等级名称等级定义控制典型信息传输需求1网联辅助信息交互基于车-路、车-后台通信，实现导航等辅助信息的获取以及车辆行驶与驾驶员操作等数据的上传人地图、交通流量、交通标志、油耗、里程等信息传输实时性、可靠性要求较低2网联协同感知基于车-车、车-路、车-人、车-后台通信，实时获取车辆周边交通环境信息，与车载传感器的感知信息融合，作为自车决策与控制系统的输入人与系统周边车辆/行人/非机动车位置、信号灯相位、道路预警等信息

传输实时性、可靠性要求较高

3网联协同决策与控制基于车-车、车-路、车-人、车-后台通信，实时并可靠获取车辆周边交通环境信息及车辆决策信息，车-车、车-路等各交通参与者之间信息进行交互融合，形成车-车、车-路等各交通参与者之间的协同决策与控制人与系统

车-车、车-路间的协同控制信息

传输实时性、可靠性要求最高主流做法mainstreammethod1.DedicatedShortRangeCommunications(DSRC)TheFederalCommunicationsCommission

setaside

75MHzofspectrumaroundthe5.9GHzband(5.850-5.925GHz)bandin1999tobeusedforvehicle-relatedsafetyandmobilitysystems.(FoundationsofDSRC)1999年，FCC规定5.850GHz-5.925GHz用于移动车辆安全。ForthelastdecadeautomakersalongwithotherstakeholdershaveinvestedinV2Xtechnologytodemonstrateitsvalueforsafety过去20年，汽车生产企业已经对V2X技术做了大量研究。USDOThasbeenactivelysponsoringconnectedvehicleinnovationculminatingwiththepilotprogramsinFlorida,NewYork,andWyomingthataredeployingV2xtechnologiesinrealworldsettingsUSDOT资助了V2X技术，并且进行了演示和部署。NHTSA’sNoticeofProposedRulemakingaimedatmandatingV2VtechnologyonalllightvehiclesandstandardizingtheformatofV2VtransmissionsNHTSA的目标是在所有轻型车辆上标准化V2V技术。主流做法mainstreammethod1.DedicatedShortRangeCommunications(DSRC)Bi-directionalwirelesscommunicationspermittingsecureandfastmessagingneededforsafetyapplications.双向无线传输保证安全快速的数据传输。Thesecommunicationsoccurina75MHzbandofthe5.9GHzspectrum,whichhasbeenallocatedbytheFCCforusebyIntelligentTransportationsSystems(ITS)vehiclesafetyandmobilityapplications.75MHz的带宽用于移动智能交通系统。V2XprovidessafetybeyondthelineofsightwithzerolatencybroadcastingtechnologyV2X提供视野范围之外的无延迟的传输技术。Radar

(<200m)Camera (<80m)Ultrasonic(<4m)V2X(<1000m)NLOS1(IEEE802.11p,DSRC))WWAN(>1000mNLOS1)(UMTS,HSPA,LTE)NLOS=NonLineofSightDSRC与其他技术的超视野范围比较主流做法mainstreammethod1.DedicatedShortRangeCommunications(DSRC)Divide5.9GHzbandinto7ten-MHzchannels–OnecontrolandSixservice划分为7个10Mhz带宽的通道，1个控制通道和6个服务通道。172–PublicSafetyvehicletovehicle(V2V/V2I)174,176,180,182:PublicSafetyprivate184–HighPowerPublicSafetyandNon-publicsafetyChannel178isthecontrolchannel–establishcommunicationlinkbetweentheRoadsideUnit(RSU)andOnBoardUnit(OBU)控制通道178用以建立RSU和OBU的连接。Source:FCCreportandOrderFCC03-324主流做法mainstreammethod1.DedicatedShortRangeCommunications(DSRC)Vehiclescommunicatewitheachotherbypassingandinterpretingmessages车辆之间相互传递信息。VehiclesdisseminateBasicSafetyMessages(BSM)10xasecondbasedontheSAEJ2735StandardAvehiclethatreceivesthemessageprocessesthedataandassessescollisionthreatthatinturnandtriggerseitheranautomaticresponseordriverwarningWAVE(WirelessAccessinVehicularEnvironments)isthecoredesignaspectofDSRC–itisasuiteofIEEEP1609.xstandardsWAVE是DSRC的核心设计部分。主流做法mainstreammethod1.DedicatedShortRangeCommunications(DSRC)NPRMsince3rdFeb2014

(USDOT)自2014年2月发布了法规制定通知AllnewpassengercarmustinstallV2V,i.e.

DSRC所有乘用车必须配备V2V系统Legislationprocessisexpectedtostartafter2017/07相应的立法程序在2017年7月启动。GMclaimsinDetroitat7thSep2014thatall「CadillacCTS」after2017willprovideV2VcapabilityU.S.DOTSecretaryAnthonyFoxxannouncedthatwillbegintakingstepstoenableV2Vcommunicationtechnologyforlight

vehiclesGMCEOMaryBarraannouncedthe

2017CadillacCTSwillbeenabledwithvehicle-to-vehicle(V2V)

technology主流做法mainstreammethod2.CellularV2X(C-V2X)C-V2Xcommunicationsisanemergingtechnologythatworkson

LTE(Long-TermEvolution)featuresandcellularnetworkstoprovideV2XcapabilitiesC-V2X技术是建立在LTE技术及移动通讯网络之上，提供V2X的支持。Partofthe3GPPprocesstoadvancecellularsystemsfrom4Gto5Gtechnologies属于3GPP的一部分，是4G升级到5G移动技术。SupportsDirectCommunications(V2I/V2V/V2P)–independentofcellularnetworksbasedonPC5interfaceusing5.9GHz支持V2I/V2V/V2P的直接通讯。AlsosupportsVehicletoNetwork(V2N)applicationsforlonger-rangeinteractions同时支持长距离的V2N应用。ObjectiveistosupportallusecasesandV2VsafetyapplicationslikeDSRC目标是支持所有V2V定义的用户工况，与DSCR支持的安全项目一致。主流做法mainstreammethod2.CellularV2X(C-V2X)Buildsuponexistingstandards建立在现有标准基础之上。ReuseexistingsecurityandtransportlayersdefinedbyIEEE1609使用现有IEEE1609定义的安全和传输层。Backwardscompatiblewithcurrentcellularbasedservices向后兼容现有移动通讯提供的服务。Source:Qualcomm–ThePathto5GC-V2X主流做法mainstreammethod2.CellularV2X(C-V2X)Rel-13Rel-14Rel-15Rel-16Rel-1720152020LTE-V(4GC-V2X)willbestandardizedinRelease14

(2016/06)V2I&

V2N:LTE-UubasedC-V2X(hundredsofms->100ms/lowjitter)V2V:PC5basedC-V2X

(~100ms)Release15/16(5GC-V2XURLLC)will

adaptIn-coverage(Mobileoperator，

Range↑)Out-of-coverage(enforcedby

government)2016201720182019Radioaccess:LTE-APro&NewRadio

(NR)Architecture:optimizedforapplicationrequirementin5GeV2X(≤

10ms)主流做法mainstreammethod5Gnetworksexpectedtoprovidemorecapacitythanwhatisavailabletoday5G网路将提供更多的支持。Morereliableathigherspeedsandlongerranges覆盖范围大，高速可靠。Canbeintegratedintoexistingvehicletechnologyplatforms–compatiblewithvehiclemodems与现有通讯技术兼容。Willleveragefull5.9GHzbandinsteadoflimited10MHzbandforsafetymessages带宽可根据需要调整。Source:5GAA主流做法mainstreammethod5G

C-V2XURLLCLow

LatencyHigh

ReliabilityHigh

Availability‒ High

MobilityDSRCUSASystemmaturity

↑IEEE(US)/

ETSI(EU)IEEE802.11p

(PHY)4G

C-V2XChina,EU

(Operator)Infrastructure↑3gppCellularbased

systemDSRCandC-V2Xwillsplitthe

market>75million

unitsV2V/V2Imodulesperyearby

2021MarketTrend子系统的影响theinfluenceofsubsystemV2X对子系统的影响可划分为对ADAS系统的影响、对信息娱乐系统的影响和对无钥匙系统的影响。对ADAS系统的影响主要体现在V2V，V2I及V2P。ADAS的实现有4个阶段–对应于C-V2X发展路线：（1）路边交通显示；（2）以2G/3G/4G为基础的智能交通管理（3）以4.5G为基础的V2X通讯，基于智能连接的驾驶辅助。（4）以5G为基础的自动驾驶。子系统的影响theinfluenceofsubsystemADAS与5G通讯结合实现V2X的智能网联化。智能网联化的目的为：（1）达到更高安全级别的自动驾驶。（2）基于5G的通讯，及基于车身ADAS各个传感器和执行器的大数据传输和车辆交通控制。子系统的影响theinfluenceofsubsystemEthernetPowertrainCAN/FlexRay

(HSCAN/FlexRay)BodyCAN

(HSCAN/FTCAN)NosecurityIVN

securitySecureMCUSecure

Element………DoorControlFrontRightHVACControllerParkheatingtop

columnmoduleparkingsensorsrear

powermodulelevelsensorgarageopenerHeaterfanfront

powermodule

leftfrontpowermodule

rightwipercontrolsteeringsensorsenginecontroldrive-by-wireanti-lockbraketransmissioncontrol(adaptive)

cruisecontrolheadlightcontrolsteer-by-wirestabilitycontrolrain

lightsensorimmobilizerlightingswitchflapper

1flapper

7startstopkeyantennaroofmoduleinteriorlightingcar

accessmoduleAFSAFSenergymanagerseatcontrolLEDAmbientLEDAmbientinfotainmentunitspowersteeringairbagcontroldata

recorder(EDR,

tacho)airbagairbagNFCmPOSV2XdashboardGateway(s)/

BCM(s)ADAScloudservices3G

/4GBTLE,NFC,WPCLIN(LIN

1.3/2.x)DiagnosisCANor

EthernetADAS与车身EE架构的结合是V2X在车载设备上的实现基础。ADAS控制器通过网络获取车辆数据，通过V2X与相邻车辆及基站进行数据交互。交互的数据经过后台处理后通过ADAS控制器形成控制指令指导相关车辆完成驾驶操作。基于安全驾驶的目的，车内ECU必须实现安全防护保护机制。因此，EE架构将升级以适应ADAS及自动驾驶功能要求：EEarchitectureupgradetoadaptADASfunctionandADASapplication.子系统的影响theinfluenceofsubsystem子系统的影响theinfluenceofsubsystemEthernetPowertrainCAN/FlexRay

(HSCAN/FlexRay)BodyCAN

(HSCAN/FTCAN)NosecurityIVN

securitySecureMCUSecure

Element………DoorControlFrontRightHVACControllerParkheatingtop

columnmoduleparkingsensorsrear

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powermodule

leftfrontpowermodule

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cruisecontrolheadlightcontrolsteer-by-wirestabilitycontrolrain

lightsensorimmobilizerlightingswitchflapper

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accessmoduleAFSAFSenergymanagerseatcontrolLEDAmbientLEDAmbientinfotainmentunitspowersteeringairbagcontroldata

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tacho)airbagairbagNFCmPOSV2XdashboardGateway(s)/

BCM(s)ADAScloudservices3G

/4GBTLE,NFC,WPCLIN(LIN

1.3/2.x)DiagnosisCANor

EthernetV2X对信息娱乐系统系统和无钥匙系统的影响主要体现在V2P，V2C及V2H。TheinfluenceforinfotainmentandPEPSfocusesonV2P,V2CandV2H.V2P（toPedestrian）：车与行人互联V2C（toCloud）：车与云端互联；V2H（toHome）：车与家互联；信息娱乐系统系统和无钥匙系统相应V2X的变化ThechangepointsofinfotainmentandPEPSsystemregardingV2X子系统的影响theinfluenceofsubsystemFeature现状未来开发程度对EE架构的影响细节Radio已有沿用成熟无FM,AM,RDS,DAB,SatelliteRadioUSB,Bluetooth已有更新较成熟子系统支持USB及蓝牙协议用以接入onboard设备如手机以和云端建立V2P，V2C及V2H连接NFC新开发新开发不成熟支持NFC协议信息娱乐和无钥匙系统均会采用NFC协议建立V2P连接Navigation,Livetraffic,CarplayandCarlife,YunOSandAndroidAuto已有更新较成熟子系统支持Carplay等互联功能实现动态导航、CarPlay、CarLife、YunOs、AndroidAuto等功能，建立V2P，V2C及V2H的连接WiFihotspot已有更新较成熟支持WiFi功能建立V2P或者V2H连接Appsforend-user,FleetManagement,CallCenter,Webportal已有更新较成熟子系统包括手机应用支持及后台支持通过移动设备包括手机应用，门户网站建立V2P，V2C及V2H的连接OTAUpdates,CyberSecurity已有更新不成熟支持无线升级及网络安全架构需要另外搭建软件发布网络，并且独立于车联网日常管理网络。网络安全实现需要从ECU到网络基础建设考虑主要通过V2C完成软件更新及安全AAA认证。CANInterface已有沿用成熟无支持V2X的车载本地网络架构LVDS,HDMI,FPDandEthernetInterface已有更新不成熟EE网络架构升级支持V2X的车载本地网络新架构，以域为基础的网络架构V2X大数据来源V2XBigDataSource来自ADAS系统的传感器数据

DatafromADASsystem来自导航的地图数据Navigationandmapdata来自车辆的识别信息，车况信息和诊断数据Vehicledata基于用户使用习惯的数据UserData安全防护及保护数据SecurityData基于车辆获得的不同数据，部署大数据处理系统，可分为车内ADAS平台，及后台大数据处理中心。Basedonbigdata,theADASplatformandbackendservicecenterwillbedeployed.车内ADAS平台主要用以存储、处理车辆相关数据，以实现智能或者辅助驾驶功能。ADASplatformisusedforstoreandprocessvehicledatainordertoimplementdrivingassistancefunction.后台大数据处理中心使用以上所有数据，结合车况和使用者驾驶习惯，提供各类相关服务。Backendservicecenterwillanalyzealldatatoprovideservicesforenduser.子系统的影响theinfluenceofsubsystem子系统的影响theinfluenceofsubsystemADAS作为智能驾驶系统，在数据收集，集中处理及通讯方面带来大数据及高带宽。Smart

Systems智能驾驶系统Sensors,Actuators,andCognitive

Systems

(ADAS)

→

Big

Data传感器，执行器和认知系统带来大数据SystemsIntegration→

Calculating

/

Processing,

Efficiency,Function

Safety…系统功能集成带来了数据计算和处理、效率及功能安全……CommunicationSystem→

High-Bandwidth通讯系统带来了数据带宽子系统的影响theinfluenceofsubsystemRadarVisionSecure

V2XSENSE感知ProcessingSensor

FusionSecurityTHINK思考PowertrainChassisBrakingACT行动Digital

NetworkingInfrastructureSecuritySecureNetworkSecureNetworkBlind

SpotDetectionPark

AssistRearCollisionWarningParkAssistanceSurroundViewSurroundViewPark

AssistCrossTrafficAlertTrafficSignRecognitionLane

DepartureWarningEmergencyBrakingPedestrianDetectionCollisionAvoidanceAdaptiveCruise

Control…includingBig

DataInfrastructureSurroundViewBIGDATA大数据ADAS在实施安全防护及保护策略时，也带来大数据。后台大数据处理中心可以提供的服务:UseCasessupportedbybackendservicecenter车辆的诊断，远程控制等Diagnosticsandremotecontrol道路救援E-Call车队管理FleetManagement软件远程升级OTA智能防护CyberSecurity辅助驾驶ADAS其他Others子系统的影响theinfluenceofsubsystemAnalyze&

LearnDynamically

ApplyBig

DataStorageBackendDataRepositoryAnalyze&

LearnDynamically

ApplyUseCase

1Analyze&

LearnDynamically

ApplyContinualLearning&

OptimizationNon-­‐VehicleDataProcessMashEnhancedInformationVehicleDataUseCase

2UseCase

3电子电器架构对于V2X的发展，主要体现在（1）ADAS架构必须能够支持自动驾驶功能及V2X的通讯能力；（3）信息娱乐网络需要支持ADAS的终端功能及与云端的通讯能力；（3）动力操控网络高速，并且有安全冗余；（4）骨干网需要有大数据承载能力；BodyDomainSurroundViewHead

UnitRear

Seat

AudioEntertainmentDisplayDisplayAmplifierDVDDriver

AssistanceCAM1CAM2CAM3CAM4CamerasRadarFlexRayCAN

1DiagnosisEthernet

BackbonePowertrain&

ChassisCAN

2…...LINNextGen.In-VehicleArchitecturewillbe„Domain-Based“,andbackboneisEthernet.下一代的电子电器架构将以域为基础，以太网将会成为骨干网络架构。EthernetBackboneNetworkOnBoardNetworkLegacyControlEthernetforExistingApplicationsand

AdditionsofNewerApplicationsEthernetV2X子系统的影响theinfluenceofsubsystem外部支持hardwareorsoftwaresupportDedicatedShortRangeCommunications(DSRC)V2XSoftwareStackIn-VehicleDevice(OBU)RoadsideUnits(RSU)V2XApplicationsV2XServices外部支持hardwareorsoftwaresupportCellularV2X(C-V2X)V2X通讯包括基于移动网络的通讯和V2V，V2P的通讯V2Xoperatesoverboth:network‐basedcommunicationsoncommercialcellularnetwork,anddirectcommunicationsoverthe5.9GHzband.3GPPBasedCellular-V2X(C-V2X)technologyincludesLTE-V2Xandfuture5G-V2XNotesRSU:RoadSide

UnitVRU:VulnerableRoad

User26功能定义及特点介绍functiondefinitionV2X主要支持以下几个方面的新功能：NewFunctionsandFeatures(1)环境感知功能通过传感器及外界车车交互数据，经过车载ADAS平台的计算，以声光的形式通知驾驶者，进行辅助驾驶。Sensordata,V2Xinteractivedatawillbeprocessedbyin-vehicleADASplatformtosupportdrivingassistance.(2)自动驾驶辅助主动安全的应用使驾驶者对车的操控在减少，从自动泊车，自适应巡航，道路偏航报警到障碍物识别，在自动驾驶辅助过程中，车辆收集大量道路信息，车身周围人与物体的位置信息，经过计算处理，再实时将控制参数传递给车辆驾驶控制系统，随着车车通信、车路通信的发展，车辆收集、计算和处理的信息量将进一步增加.这就要求整个系统具有足够的计算能力和实时性。Fromautoparking,ACC,LDWtoobstacledetection,ADASsystemgathersallinformationfromsensors,afterprocesstheBIGDATA,thecontrolparameterarepassedtodrivingsystem.V2Xapplicationwillpassinmoredatawhichwillaskmorelatencyfromsystemformorecalculationandreal-timeprocessing.功能定义及特点介绍functiondefinitionV2X主要支持以下几个方面的新功能：NewFunctionsandFeatures(3)车辆信息收集:VehicleDiagnostics车辆信息包括车辆识别信息和车况信息，车辆识别信息有包括车辆本身的识别码，各模块的识别码，以及其他属于车辆的专有的，固定的信息。车况信息包括胎压、油量、水箱温度以及车外温度等参数。新兴的电动汽车还包括电量信息。VINcode,ModulecodeandotherOEMspecifiedinformationarebelongtovehicleID.Thevehiclestatusincludetirepressure,oillevel,temperatureandallotherparametersareavailableviadiagnostics.(4)远程操作包括远程开锁、远程发动车辆、远程开启空调等应用。这些应用通常在车联网接入互联网后，使用者通过手机APP或者提供相应服务的Web页面，远程对车辆进行操作。RemoteControl,RemoteStart/Stopandotherremotecontrolfeaturesareappliedintotelematics.AssistedbymobileAPPorwebapplication,usercanremoteoperatethecar.功能定义及特点介绍functiondefinition车联网主要支持以下几个方面的新功能：NewFunctionsandFeatures(5)基于位置（LBS）的服务对LBS来说，最初的服务很多体现在求助与远程救援方面。结合车辆信息提供的功能将车辆各模块中存储的状态系统上传到远程控制平台，在出现事故时推送报警。维护人员也通过远程控制平台完成诊断、定位车辆等多项任务。随着车联网接入互联网以后，基于位置的服务也已经超越远程控制平台，表现的越来越互联网化了.Locationbasedservicesareimportantasknownasemergencyassistance,antitheft,tracking,ADASandsoon.Theservicewillbedividedintoseveraltasks,viatelematicsservicesplatform,theoperatorandserviceproviderwillfollowtheprocesstocompletethetasksoneafteranother.

(6)基于社区的扩展功能如社交互动，信息分享，将车辆接入社区等。这类扩展功能在表现方式上是最为灵活的，如语音微博，语音群聊，位置分享乃至在线任务奖励，在线游戏等功能。ThesocialfeaturesuchasBBS,Socialnetwork

community,Blog,UBI,on-linegames,advertisement,evenwebminar.功能定义及特点介绍functiondefinitionV2X及车联网发展的特点：V2X及车联网发展使智能网联达到了一个新的层次，不仅在传统娱乐领域、在互联网社交活动领域、尤其是在车辆安全，车辆控制方面已经具备了任意时刻，任意地点的网联互动。但目前应用较低等级的网联化技术，实现了汽车与后台的互联，通过OTA（空中下载技术）升级，汽车可自动及时地更新系统和辅助信息，并将用户的操作数据上传到后台。但更高级别的网联协同感知、决策和控制，以实现V2X的信息互联