车路云⼀体化融合控制系统⽩⽪书
车路云⼀体化融合控制系统⽩⽪书
1. 车路云⼀体化融合控制系统
1.1 系统定位
车 路 云 ⼀ 体 化 融 合 控 制 系 统 （ System of Coordinated Control by Vehicle-Road-Cloud Integration，SCCVRCI），是利⽤新⼀代信息与通信技术， 将⼈、车、路、云的物理层、信息层、应⽤层连为⼀体，进⾏融合感知、决策与 控制，可实现车辆⾏驶和交通运⾏安全、效率等性能综合提升的⼀种信息物理系 统，也可称为“智能⽹联汽车云控系统”，或简称“云控系统”。 1.2 系统架构及组成
1.2.1 系统架构
云控系统是⼀个复杂的信息物理系统，该系统由⽹联式智能汽车与其他交通 参与者、路侧基础设施、云控基础平台、云控应⽤平台、保证系统发挥作⽤的相 关⽀撑平台以及贯穿整个系统各个部分的通信⽹等六个部分组成，其系统架构及 组成如图 1 所⽰ 图 1 同时也展⽰了六个组成部分之间的关系。
车辆及其他交通参与者的信息既可以由路侧基础设施采集和处理后上传云控基础平台，也可以由⽆线通信⽹直接上传云控基础平台；云控基础平台结合地图、交管、⽓象和定位等平台的相关数据，对汇聚于云控基础平台的车辆和道路交通动态信息按需进⾏综合处理后， 以标准化分级共享的⽅式⽀撑不同时延要求下的云控应⽤需求，从⽽形成⾯向智能⽹联汽车产业实际应⽤的云控平台，为车辆增强安全、节约能耗以及提升区域 交通效率提供服务；企业、机构及政府相关部门已有交通/智能⽹联汽车服务平台，通过云控基础平台⽆需追加基础设施建设，即可便捷地获得更为全⾯的交通 基础数据以提升其服务。在整个云控系统架构中，通信⽹根据各个部分之间标准化信息传输与交互的要求，将各个组成部分以安全、⾼效和可靠的⽅式有机联系 在⼀起，保障云控系统成为逻辑协同、物理分散、可⽀撑智能⽹联汽车产业发展的信息物理系统。 1.2.2 云控基础平台
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云控基础平台由边缘云、区域云与中⼼云三级云组成，形成逻辑协同、物理分散的云计算中⼼。云控基础平台以车辆、道路、环境等实时动态数据为核⼼，结合⽀撑云控应⽤的已有交通相关系统与设施的数据，为智能⽹联汽车与产业相关部门和企业提供标准化共性基础服务。
其中，边缘云主要⾯向⽹联汽车提供增强⾏车安全的实时性与弱实时性云控应⽤基础服务；区域云主
要⾯向交通运输和交通管理部门提供弱实时性或⾮实时性交通监管、执法等云控应⽤的基础服务，并⾯向⽹联汽车提供提升⾏车效率和节能性的弱实时性服务；中⼼云主要⾯向交通决策部门、车辆设计与⽣产企业、交通相关企业及科研单位，提供宏观交通数据分析与基础数据增值服务。三者服务范围依次扩⼤，后⼀级统筹前⼀级，服务实时性要求逐渐降低，但服务范围逐步扩⼤。三级分层架构有利于满⾜⽹联应⽤对实时性与服务范围的各级要求。云控基础平台总体框架如图 2 所⽰。
1.2.2.1 边缘云组成及功能
边缘云是云控基础平台中最接近车辆及道路等端侧的运⾏环境。从组成结构上，主要包括轻量级基础设施和虚拟化管理平台、边缘云接⼊⽹关、计算引擎和⾼速缓存、边缘云领域特定标准件和标准化分级共享接⼝等组成部分。其总体框架如图 3 所⽰。
轻量级基础设施和虚拟化管理平台：底层为轻量级云计算基础设施，如内存计算和⽹络接⼊资源；上层为轻量级云虚拟化管理平台，实现基础设施的虚拟化和有效管理。
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**边缘云接⼊⽹关：**包括路–云、车–云和云–云⽹关。其中路–云⽹关主要负责将路侧雷达和摄像头等路侧感知设备的初步感知数据接⼊边缘云；车–云⽹关主要负责将车端可上传总线数据和车端感知数据接⼊边缘云；云–云⽹关，负责第三⽅平台接⼊融合感知所需的相关数据，如实时⽓象信息、⾼精度地图和交通信
号信息等，并负责边缘云之间和边缘云与区域云之间的数据交互。
⾼速缓存和计算引擎：⾼速缓存⽤以实现对获取的车路动态信息进⾏缓存，并由计算引擎进⾏预处理完成基础计算；两者可以为实时性和弱实时性的云控应⽤提供底层数据缓存与处理。
边缘云领域特定标准件：边缘云主要功能体现为⼀组领域特定标准件，通过道路交通预见性感知和决策建议等基础服务，⽤于⽀撑盲区与超视距危险预警、协同换道规划等云控应⽤功能建设。具体包括：
融合感知标准件
融合感知标准件基于云⽹⼀体化底座，以同步采集的路侧多源异构传感器数据为输⼊，为增强⾏车安全，通过智能化数据融合，将道路交通环境感知结果以标准化 API 的形式对外提供道路交通预见性感知服务。
协同决策标准件
协同决策标准件基于云⽹⼀体化底座，以融合感知标准件的输出和车辆及道路实时路况数据为输⼊，为增强每辆联⽹车辆的⾏车安全，通过云端集中决策将决策结果以标准化 API 的形式对外提供车速、变道等决策建议服务。
发光模组协同控制标准件
协同控制标准件基于云⽹⼀体化底座，以车辆及道路实时路况数据为输⼊，为增强每辆联⽹车辆的⾏车安全和提升⾏车效率和节能性，通过车辆状态估计和车辆专⽤控制，将协同控制指令以标准化 API 的形式为车端提供⾏车控制服务。
标准化分级共享接⼝：包括标准化数据交互规范和分级共享接⼝，实现多级云架构下的数据标准化转换，提升信息共享能⼒以⽀持远程驾驶、辅助驾驶和安全预警等云控应⽤的运⾏。
1.2.2.2 区域云组成及功能
区域云⾯向区域级交通监管与交通执法以及域内车辆等提供基础服务，是多个边缘云的汇聚点。从组成结构上，主要包括基础设施和虚拟化管理平台、区域云接⼊⽹关、计算引擎和存储分析引擎、区域云领域特定标准件和标准化分级共享接⼝等组成部分。其总体框架如下图 4所⽰。
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基础设施和虚拟化管理平台：底层为云计算基础设施，如计算、存储和⽹络资源；上层为云虚拟化管理平台，实现基础设施的虚拟化和有效管理。
**区域云接⼊⽹关：**包括路–云、车–云和云–云⽹关。其中路–云⽹关和车–云⽹关的作⽤与边缘云相同；云–云⽹关，负责所需第三⽅平台相关信息，如实时⽓象信息、交通管控信息等的接⼊，并负责区域云之间和区域云与边缘云、中⼼云之间的数据交互。
⼤数据存储、⼤数据分析和计算引擎：⼤数据存储⽤以实现对边缘云缓存数据和必要的路侧监控视频数据进⾏存储，利⽤⼤数据分析相关模型和计算引擎可以⽀撑平台弱实时性和⾮实时性共性服务的分析与处理。
区域云领域特定标准件：区域云主要功能体现为⼀组领域特定标准件，通过协同决策与控制和路⽹动态管控等基础服务，⽤于⽀撑云端最佳路径规划和区域路⽹实时态势感知等云控应⽤功能建设。具体包括：
协同决策标准件
协同决策标准件基于云⽹⼀体化底座，以区域范围内的车辆及道路实时路况数据为输⼊，为加强路⽹级交通管控、增强联⽹车辆的⾏车安全、提升联⽹车辆⾏车效率和节能性，通过云端集中决策将决策结果以标准化 API 的形式⾯向外部应⽤平台和车辆提供决策建议服务。
协同控制标准件
协同控制标准件基于云⽹⼀体化底座，以区域范围内的车辆及道路实时路况数据为输⼊，为加强路⽹级交通管控、增强联⽹车辆的⾏车安全、提升联⽹车辆⾏车效率和节能性，通过云端能效分析将协同控制指令以标准化 API 的形式为外部交通应⽤平台及车辆提供协同控制服务。
交通动态管控标准件
交通动态管控标准件基于云⽹⼀体化底座，以区域范围内的车辆及道路实时路况数据为输⼊，通过数据分析与预测、能效计算和专⽤远程控制⽅法，实现精确路⽹级交通状态推送、突发事件与异常天⽓
提醒等基础功能，将路⽹动态管控信息以标准化 API 的形式为智能交通运输和管理部门提供区域路⽹实时态势感知、路⽹交通智能管控、路侧智能设施管控等基础服务；利⽤车辆及道路实时路况历史数据实现交通事件回溯服务。
标准化分级共享接⼝：与边缘云类似，包括标准化数据交互规范和分级共享接⼝，⽀持车辆编队⾏驶、道路监控预警、路径引导和路侧设施远程控制等⼴域范围云控应⽤的运⾏。
1.2.2.3 中⼼云组成及功能
排队长度中⼼云⾯向交通决策部门、车辆设计与⽣产企业、交通相关企业及科研单位，基于多个区域云数据的汇聚，为其提供多维度宏观交通数据分析的基础数据与数据增值服务。从组成结构上，主要包括基础设施和虚拟化管理平台、中⼼云接⼊⽹关、计算引擎和数据仓库与⼤数据分析引擎、中⼼云领域特定标准件和标准化分级共享接⼝等组成部分。其总体框架如下图 5 所⽰
中⼼云的基础设施和虚拟化管理平台，在逻辑结构上与区域云相同，但物理规模上根据区域范围有所不同。
**中⼼云接⼊⽹关：**中⼼云的云–云⽹关，负责中⼼云之间和中⼼云与区域云之间的数据交互。
数据仓库、计算引擎与⼤数据分析：数据仓库基于所连接区域云的交通历史数据，实现多维度基础数据汇总，并由计算引擎进⾏⼤数据分析与处理，实现⾯向领域的、全局的数据价值提升。
中⼼云领域特定标准件：中⼼云主要功能体现为领域⼤数据分析标准件，⽤于⽀撑智能⽹联汽车和智能交通领域⼤数据价值提升等云控应⽤功能建设。
领域⼤数据分析标准件基于云⽹⼀体化底座，以汇聚的多个区域云数据为输⼊，基于多个区域内车辆及其交通环境的多维度基础汇总数据，通过数据挖掘、⼤数据计算与多维交互式分析，将领域数据分析结果以标准化 API 的形式提供宏观交通数据分析的基础数据与数据增值服务。
标准化分级共享接⼝：与边缘云和区域云类似，包括标准化数据交互规范和分级共享接⼝，⽀持全局道路交通态势感知、道路交通规划设计评估、驾驶⾏为与交通事故分析、车辆故障分析和车险动态定价分析等全局范围云控应⽤的运⾏。
1.2.3 云控应⽤平台
云控应⽤主要包括增强⾏车安全和提升⾏车效率与节能性的智能⽹联驾驶应⽤、提升交通运⾏性能的智能交通应⽤，以及车辆与交通⼤数据相关应⽤。根据云控应⽤对传输时延要求的不同，可以分为实时协同应⽤和⾮实时协同应⽤。
云控应⽤是企业云控应⽤平台的核⼼功能。既有的企业云控应⽤平台多为各类企业或相关单位根据各⾃需求建设⽽成。⽽在云控基础平台之上建设的云控应⽤平台是⾯向智能⽹联汽车有效整合⼈–车–路–云信息，结合 V2X 和车辆远程控制技术，通过“端、边、云”协同，实现车辆⾏驶性能提升与运营全链路精细化管理的协同管控平台。云控应⽤平台可获取最全的、标准化的智能汽车相关动态基础数据，为企业提供基于产业各类需求的差异化、定制化服务，以⽀持⽹联式⾼级别⾃动驾驶、盲区预警、实时监控、远程控制、远程升级、最佳路径规划、⽹络安全监控等众多功能。
1.2.4 路侧基础设施
云控系统的路侧基础设施通常布置于路侧杆件上，主要包括路侧单元(RSU)、路侧计算单元(RCU)和路侧感知设备(如摄像头、毫⽶波雷达、激光雷达)、交通信号设施如红绿灯等，以实现车路互联互通、环境感知、局部辅助定位、交通信号实时获取等功能。
质粒拯救1.2.5 通信⽹
云控系统的通信⽹包括⽆线接⼊⽹、承载⽹和核⼼⽹等。云控系统集成异构通信⽹络，使⽤标准化通信机制，实现智能⽹联汽车、路侧设备与三级云的⼴泛互联通信。⽆线接⼊⽹提供车辆与周边环境的多样化通信能⼒，实现车与路侧基础设施通信（V2I）、车间直通通信
（V2V）、车与⼈通信（V2P）、车与⽹络（V2N）/边缘云的通信。路侧设备与云控基础平台各级云由多级有线⽹络承载。
云控系统利⽤ 5G、软件定义⽹络、时间敏感⽹络、⾼精度定位⽹络等先进通信技术⼿段实现互联的⾼可靠性、⾼性能与⾼灵活性。
1.2.6 车辆及其他交通参与者
云控系统的车辆包括⽹联辅助信息交互（1 级）、⽹联协同感知（2 级）、⽹联协同决策与控制（3 级）等三种不同⽹联化1车辆，以及应急辅助（0 级）、部分驾驶辅助（1 级）、组合驾驶辅助（2 级）、有条件⾃动驾驶（3 级）、⾼度⾃动驾驶（4 级）、完全⾃动驾驶（5级）等不同驾驶⾃动化等级2车辆。
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