從《長安十二時辰》看車聯(lián)網(wǎng)

最近播放的《長安十二時辰》，雖然沒有過多的前期宣傳，但依靠精美的畫面，緊湊的劇情，精湛的演技，依舊火爆網(wǎng)絡(luò)。第十六集描繪了一場令人熱血沸騰的鬧市馬車追逐戰(zhàn)。其中馬車上的生死相搏，馬車之間的激烈碰撞，馬車沖撞行人，馬車上伏火雷爆炸等一幕幕場景，堪比《速度與激情》中的極速飆車畫面。

現(xiàn)代的技術(shù)，尤其是車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，若是和古代鬧市馬車追逐戰(zhàn)相結(jié)合，會碰撞出什么樣的火花？從《長安十二時辰》鬧市馬車追逐戰(zhàn)中，我們得到了不少啟發(fā)。本文將解答三個問題，車聯(lián)網(wǎng)是什么？車聯(lián)網(wǎng)有哪些應(yīng)用場景？車聯(lián)網(wǎng)涉及到哪些典型技術(shù)？

十六集中有一幕場景，一輛馬車上的狼衛(wèi)大聲招呼另外一輛馬車上的狼衛(wèi)，“前方分路，我繼續(xù)往右”，兩輛馬車隨即分道而馳。在古代馬車上，兩輛馬車之間互相通信，得靠人吼叫來實現(xiàn)?，F(xiàn)在汽車上，車和車之間通信，就用到了車聯(lián)網(wǎng)“車-車”（Vehicle to Vehicle）通信場景。

到底怎么實現(xiàn)呢？簡單來說，在車上安裝美國主推的DSRC標(biāo)準(zhǔn)（Dedicated Short Range Communications）或者中國主推的C-V2X標(biāo)準(zhǔn)（Cellular-V2X）車載終端OBU（On Board Unit）。兩輛車OBU和OBU之間能實現(xiàn)幾百米距離的點對點通信，使用的是一種稱為PC5的點對點通信接口，在中國工作在5905MHz-5925MHz頻段，取代了古代的人吼。

另外一幕場景，李必下令，“按狼行方位射煙丸，給張督尉指路”。隨即在神奇的“望樓”上，旅賁軍射出煙丸，指引張小敬駕車。這些神奇的望樓，可以看成是路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施，射出的煙丸是古代的一種通信方式。

現(xiàn)在，路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施換成專門的車聯(lián)網(wǎng)路側(cè)單元RSU（Road Side Unit），通信方式換成了無線電波，實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)“路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施-車”（Vehicle to Infrastructure）通信場景。即路側(cè)的RSU和車輛上的OBU之間能實現(xiàn)幾百米距離的點對點通信，依然使用的是工作在5905MHz-5925MHz頻段的PC5通信接口。

又一幕場景，搶奪了馬車的張小敬一邊駕車，一邊大聲招呼路人，“讓開，讓開”，行人四散奔逃紛紛避讓。這是馬車和行人之間的通信，即典型的車聯(lián)網(wǎng)“車-人”（Vehicle to Pedestrian）通信場景。

換到現(xiàn)在，就是通過車載終端OBU和行人手中的手機(jī)、平板、可穿戴設(shè)備等之間實現(xiàn)通信，使用工作在5905MHz-5925MHz頻段的PC5通信接口。

再看一幕，鬧市馬車信息通過望樓和望樓之間傳輸，被一路傳遞到靖安司，這就是典型的車聯(lián)網(wǎng)“車-網(wǎng)絡(luò)/云”（Vehicle to Network/Cloud）通信場景。

此時神奇的望樓將化身為支持4G（工作在1.8GHz、2.3GHz或2.6GHz頻段）或者5G（工作在3.5GHz或者2.6GHz頻段）的運營商無線基站。車輛將通過車載終端OBU和路側(cè)基站通信，再通過運營商的傳輸網(wǎng)和核心網(wǎng)，最后到云。這時候用到的不再是點對點PC5通信接口，而是通過運營商蜂窩基站的Uu接口。也就是談到網(wǎng)的時候，得用到運營商的蜂窩網(wǎng)。

看完這四幕場景，總結(jié)一下，車聯(lián)網(wǎng)是什么？它是智能網(wǎng)聯(lián)汽車在傳統(tǒng)Camera/Radar/LiDAR等基礎(chǔ)上，通過車聯(lián)網(wǎng)（V2X，Vehicle to Everything），包括車-車通信（V2V），車-路邊基礎(chǔ)設(shè)施通信（V2I），車-人通信（V2P），以及車-網(wǎng)絡(luò)/云端通信（V2N/V2C），給ADAS 及自動駕駛系統(tǒng)帶來顯著價值。

車聯(lián)網(wǎng)有哪些應(yīng)用場景？

在微信公眾號“5G行業(yè)應(yīng)用”的《5G車聯(lián)網(wǎng)十大產(chǎn)業(yè)化趨勢》文章中，提到車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)主要包括信息服務(wù)類業(yè)務(wù)、安全出行類業(yè)務(wù)、交通效率類業(yè)務(wù)和自動駕駛類業(yè)務(wù)。

按照美國高速公路安全管理局（NHTSA）統(tǒng)計數(shù)據(jù)，車聯(lián)網(wǎng)V2X技術(shù)將為消費者提供安全、效率、便捷三大方面優(yōu)質(zhì)服務(wù)。安全方面，中輕型車輛能避免80%的交通事故，重型車能避免71%的事故；效率方面，交通堵塞將減少60%，短途運輸效率提高70%，現(xiàn)有道路通行能力提高2~3倍；便捷方面，停車次數(shù)可減少30%，行車時間降低13%至45%，實現(xiàn)降低油耗15%。

從《長安十二時辰》中，我們看到很多典型的車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)場景。

1. 高精地圖實時下載（信息服務(wù)類） 

有一幕，狼衛(wèi)一邊駕車，一邊拿出地圖查看，確定行進(jìn)路線。對應(yīng)到車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)中的高精地圖下載業(yè)務(wù)。當(dāng)然，高精地圖不同于我們普通的導(dǎo)航電子地圖。普通地圖面向駕駛員，是供駕駛員使用的地圖數(shù)據(jù)，而高精地圖是面向機(jī)器的，供自動駕駛汽車使用的地圖數(shù)據(jù)。

普通導(dǎo)航電子地圖的絕對坐標(biāo)精度大約在10米左右，無法應(yīng)用在自動駕駛領(lǐng)域。因為自動駕駛汽車需要精確的知道自己在路上的位置，往往車輛離馬路牙子和旁邊車道也就幾十厘米左右，所以高精地圖的絕對精度一般都會在亞米級，而且橫向的相對精度（比如，車道和車道線的相對位置精度）還要更高。除此之外，高精地圖還包括了道路坡度/超高/高程，車道停止線/等待線，路口紅綠燈相位，道路附屬設(shè)施標(biāo)牌等各個方面的信息。

自動駕駛時代所需要的高精地圖數(shù)據(jù)可以劃分為四類：永久靜態(tài)數(shù)據(jù)（更新頻率為1個月）、半永久靜態(tài)數(shù)據(jù)（頻率為1小時）、半動態(tài)數(shù)據(jù)（頻率為1分鐘）、動態(tài)數(shù)據(jù)（頻率為1秒）。與當(dāng)前普及的電子導(dǎo)航地圖1~2月更新一次的頻率相比，高精度地圖的更新頻率之高、難度之大可想而知。

車聯(lián)網(wǎng)將為高精地圖下載提供通道，尤其是5G和邊緣計算相結(jié)合，將為高精地圖的快速發(fā)布提供更好的通道。

2.定位管理（信息服務(wù)類）

有一幕，李必在詢問馬車到了哪里，“莫不是要向東過朱雀大街了”。如果在馬車上安裝了稱為追蹤器Tracker的設(shè)備，就能實現(xiàn)定位管理，知道車輛的實時位置信息。

各種Tracker根據(jù)配置不同，功能也不同，實現(xiàn)的也不再僅僅是一個定位功能。比如4G Tracker可以做到4G通信、車輛定位、車輛狀態(tài)檢測、異常提醒、4G WIFI、藍(lán)牙4.0/3.0數(shù)傳、駕駛行為分析、行駛里程統(tǒng)計、遠(yuǎn)程設(shè)置及維護(hù)等功能。

3.車隊管理（信息服務(wù)類）

馬車追逐戰(zhàn)中，怎么能做到幾輛馬車的統(tǒng)籌管理呢？通過在車輛上安裝車載自動診斷OBD（On-Board Diagnostics）設(shè)備，能在車輛運行過程中實時監(jiān)測發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)及車輛的其它功能模塊工作狀況，如有發(fā)現(xiàn)工況異常，則根據(jù)特定的算法判斷出具體的故障。

OBD是有專用接口的，接口的位置一般在方向盤下面的內(nèi)飾板中，靠近駕駛員膝蓋附近的地方，采用OBD-II接口標(biāo)準(zhǔn)，梯形16針DLC形式接插件。它要去讀取車輛CAN總線的信息。

有了OBD上報的各類數(shù)據(jù)，通過搭建車隊管理平臺，可以實現(xiàn)車隊的量化考核（統(tǒng)計排名等），安全用車（駕駛評分、車輛健康評估、安全告警等），效率提升（評估車輛和司機(jī)工作量等），成本透明（里程油耗監(jiān)控等）。

4.UBI業(yè)務(wù)（信息服務(wù)類）

馬車追逐戰(zhàn)中，馬車燃?xì)饬诵苄艽蠡?，在古代是沒有保險業(yè)務(wù)的，現(xiàn)代汽車則有，尤其是現(xiàn)在還有基于駕駛行為的保險業(yè)務(wù)UBI（Usage-Based Insurance/User-Behavior Insurance）。

UBI設(shè)備上一般集成六軸陀螺儀算法和碰撞識別技術(shù)。我們知道三軸陀螺儀分別感應(yīng)Roll（左右傾斜）、Pitch（前后傾斜）、Yaw（左右搖擺）的全方位動態(tài)信息，六軸陀螺儀是指三軸加速器（三軸加速器就是感應(yīng)XYZ立體空間三個方向，前后左右上下，軸向上的加速）和三軸陀螺儀合在一起的稱呼。

三軸加速器是檢測橫向加速的，三軸陀螺儀是檢測角度旋轉(zhuǎn)和平衡的，合在一起稱為六軸陀螺儀。還有一種九軸陀螺儀，它指的是三軸加速器+三軸陀螺儀+三軸磁強(qiáng)計。

有了UBI設(shè)備，保險公司可以實現(xiàn)針對不同客戶的精準(zhǔn)定價，還可以實現(xiàn)無需人員現(xiàn)場出勤的索賠管理等業(yè)務(wù)。同時，車企還能夠利用UBI數(shù)據(jù)進(jìn)行產(chǎn)品優(yōu)化，消費者可以利用UBI數(shù)據(jù)進(jìn)行駕駛行為分析等。

5.車輛碰撞預(yù)警（交通安全類）

一幕場景中，兩輛馬車劇烈碰撞。使用車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，通過車和車之間通信，可以規(guī)避車輛碰撞風(fēng)險。

即車輛和另外一輛車存在碰撞風(fēng)險，車輛上能看到提示信息。這個信息即可以給駕駛員使用，也可以為自動駕駛的車載計算單元使用。

6.弱勢交通參與者碰撞預(yù)警（交通安全類

張小敬不顧自己生死，憑借精湛的駕車技術(shù)，躲避開一個懵懂小孩，挽救了一個生命。使用車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，通過車和人或者車和路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施之間通信，可以實現(xiàn)弱勢交通參與者碰撞預(yù)警。

比如說人行橫道線上安裝有行人探測傳感器，當(dāng)車輛靠近人行橫道時，路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施向周邊車輛發(fā)送行人信息，提示車輛減速及停車。這與通過雷達(dá)或者攝像頭實現(xiàn)的自動緊急制動（AEB）功能類似。

7.綠波車速引導(dǎo)（交通效率類）

在這一幕中，兩側(cè)士兵為張小敬趕的馬車開辟出一條暢通的道路。在現(xiàn)實生活中，通過車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，也能讓我們的汽車實現(xiàn)綠波通行。即路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施通過廣播方式，告知車輛道路綠波建議的行駛速度。

也就是說，不是車輛一定要在市區(qū)跑到60km/h才是最快的，反而可能車速控制在40km/h，可以一路暢通通過各個紅綠燈路口。

8.闖紅燈預(yù)警（交通效率類）

士兵設(shè)置下柵欄試圖阻攔狼衛(wèi)駕駛的馬車，這好比是古代的紅綠燈系統(tǒng)，是車輛在城市內(nèi)行駛最需要關(guān)注的信息之一，稍有差池，就有性命之虞。

奧迪在拉斯維加斯等城市通過C-V2X共享城市交通信號燈信息，讓用戶在儀表盤上直接看到下一個信號燈距離自己有多遠(yuǎn)，處于紅燈或綠燈哪種狀態(tài)，狀態(tài)會持續(xù)多長時間等。比如，駕駛員可以在儀表盤上看到下一個信號燈距離自己200米，處于紅燈狀態(tài)，距離變燈還有20秒鐘。

同樣是馬車追逐戰(zhàn)中，三輛馬車場景復(fù)雜，如果能夠?qū)崿F(xiàn)編隊行駛，顯然會有序的多。比如說典型的卡車編隊行駛，以排頭的卡車作為頭車，跟隨卡車群通過車-車實時連接，根據(jù)頭車操作而變化駕駛策略，整個車隊以極小車距編隊行駛。頭車做出剎車指令后，通過V2V實現(xiàn)前后車之間瞬時反應(yīng)，后車甚至可以在前車開始減速前就自動啟動制動，這種瞬時反應(yīng)意味著卡車可以以非常小的距離安全跟隨。

如果按照卡車1米車距的編隊要求，在時速80公里/小時的情況下，車輛處理時間需要10ms，制動感應(yīng)需要30ms，那么網(wǎng)絡(luò)延時必須小于5ms，即（5ms+10ms+30ms）*80km/h=1米。

以上只是眾多車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)應(yīng)用場景中的一小部分，汽車標(biāo)準(zhǔn)委員會T/CSAE 53-2017應(yīng)用列表中定義了17種典型車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)。

總結(jié)一下，車聯(lián)網(wǎng)有哪些應(yīng)用場景？開始車聯(lián)網(wǎng)主要提供信息服務(wù)類業(yè)務(wù)，比如定位管理、基于用戶行為的UBI業(yè)務(wù)、以及面向B端的車隊管理等。當(dāng)前又將回歸到出行需求上，為消費者解決安全問題和效率問題。未來，車聯(lián)網(wǎng)將賦能自動駕駛，實現(xiàn)協(xié)同自動駕駛和單車自動駕駛。