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为甚么自动驾驶须要5G?

宣布时间:2018年08月28日 09:08    宣布者:eechina
要害词: 自动驾驶 , 5G群集
  文/网优雇佣军(hr_opt)

  甚么叫自动驾驶?

  自动驾驶分为6个品级:

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  Level 0:人工驾驶,无驾驶赞助系统,仅提醒。
  Level 1:赞助人工驾驶,可完成单一的车速或转向控制自动化,仍由人工驾驶(如定速巡航、ACC)。
  Level 2:部门自动驾驶,可完成车速和转向控制自动化,驾驶员必须一直保持监控(如车道中线保持)。
  Level 3:有条件自动驾驶,可约束双手(hands off),驾驶员监控系统并在须要时阻拦干预干与干与。
  Level 4:高等自动驾驶,可约束双眼(eyes off),在一些预界说的场景下无需驾驶员加入。
  Level 5:全自动驾驶,完全自动化,不须要驾驶员(driverless)。

  自动驾驶基泉源基础理

  关于自动驾驶的基泉源基础理,需明确三年夜要害词:传感器、数据融合(Data Fusion)、100%安然性决议妄图。

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  传感器

  自动驾驶须要的传感器系统主要有三种类型:摄像头、雷达和激光雷达。

  •摄像头

  摄像头是自动驾驶必备的传感器,网罗前视、后视和360度摄像系统,后视和360度摄像头主要供应360度外部情形泛起,前视摄像头主要用于识别行人、车辆、蹊径、交通标志等。

  •雷达(RADAR)

  自动驾驶须要多个雷达传感器,其功效是无线探测和测距,主要用于盲点检测、防碰撞、自动停车、制动赞助、紧迫制动和自动距离控制等应用。现在的雷达系统主要基于24GHz和77GHz,相较于24GHz,77GHz在丈量距离和速率时具有更高的精度,和更高的角分辨率,且还具有天线尺寸小、滋扰小等优点。

  •激光雷达(LiDAR)

  LiDAR,即Light Detection And Ranging的缩写,它是一种基于激光的系统,除发射器(激光器)外,系统还具有高迅速度的吸收器。LiDAR主要用于丈量运动和移植物体的距离,并经由历程处置赏罚赏罚供应所检测物体的三维图象。

  LiDAR应用于自动驾驶所面临的寻衅是,若何战胜在雨雪、雾、温度等情形影响下识别较远距离的物体,同时,这玩意资源太高,现在不合适汽车领域的年夜规模部署。

  数据融合(Data Fusion)

  数据融合就是将不合传感器(如雷达、摄像头和激光雷达)数据阻拦智能化剖析,完成不合信息源的互补性、冗余性和协作性,从而做出更好、更安然的决议妄图。好比摄像头具有分辨色彩(识别指导牌和路标)的优势,可易受低劣天气情形和光线的影响,但雷达在测距、穿透雨雾等有优势,二者互补融合可作出更准确、更可靠的评价和断定。

  100%安然性决议妄图

  一旦泛起交通事故,重则招致人身伤亡,是以,自动驾驶对手艺安然的请求相当苛刻,需完成靠近100%的安然性。

  简而言之,自动驾驶就是经由历程传感器群集周全的情形信息,再对信息融合处置赏罚赏罚,并作出靠近100%安然性决议妄图。

  现在多数人所谈的自动驾驶,都是基于汽车当地真个传感器、数据融合来完成决议妄图的。

  然则,你有没有想过,这类单凭当地端完成的要领存在一些局限性。

  当汽车横穿十字路口时,自动驾驶能预知从左边高速驶来的年夜卡车吗?

  由于易受雨、雪、雾、强光等情形影响,摄像头能一直准确识别指导牌和红绿灯吗?

  再举一个例子。

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  当自动驾驶在高速路上以130千米/小时行驶时,摄像机/雷达融合没法安然地检测到前方逾越120米距离外的停车,这将触发逾越5米每平方秒的紧迫制动,这是没法吸收的。

  总之,蹊径情形异常严重年夜,雷达、摄像头和激光雷达等当地传感系统受限于视距、情形等因素影响,要完成100%安然性,自动驾驶须要填补当地传感器所完善的感知才干。

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  质朴的明确,当地传感系统让汽车完成了“眼不雅不雅六路”,但自动驾驶还须要“耳听八方”。

  这就须要C-V2X闪亮退场。

  C-V2X能做甚么?

  C-V2X,C即Cellular,V2X就是vehicle-to-everything,指车与外界的信息交流,它是基于蜂窝群集的车联网手艺。

  C-V2X指从LTE-V2X到5G V2X的腻滑演进,它不只支持现有的LTE-V2X应用,还支持未来5G V2X的全新应用。它基于强年夜的3GPP生态系统和一连完善的蜂窝群集笼罩,可年夜幅降低未来自动驾驶和车联网部署资源。

  与雷达、激光雷达等传感器不合,我们可以把V2X视为一种无线传感器系统的处置赏罚赏罚妄图,它允许车辆经由历程通讯信道相互共享信息,它可检测隐藏的威逼,扩年夜自动驾驶感知规模,能预感接上去会发生甚么,从而进一步提升自动驾驶的安然性、效力和温馨性。C-V2X被以为是自动驾驶的要害推启航分之一。

  C-V2X能做甚么呢?照样一连举例吧。

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  如上图,蹊径前方弯道处停有一辆抛锚的汽车,但由于正利益于弯道,汽车当地的摄像头、雷达等传感器没法检测到,眼看一场车祸正要酿成笑剧。

  幸运的是,我们有V2X。

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  V2X经由历程通讯群集共享信息,具有“耳听八方”的才干,此时汽车显示屏上会提醒前方有车辆,并启动加速和转向,安然经由历程。

  再来一个案例。

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  如上图,前方的年夜卡车盖住了视野,而扑面正驶来一辆汽车,此时要超车,毫无疑问是异常风险的。

  当驾驶员刚打左转灯准备超车时,V2X经由历程显示屏急速提醒,前方有来车,不克不及超车…

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  直到风险扫除后,才顺遂超车,安然经由历程。

  C-V2X手艺简介

  V2X主要网罗V2N(车辆与群集/云)、V2V(车辆与车辆)、V2I(车辆与蹊径基础行动措施)和V2P(车辆与行人)之间的毗连性。

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  2015年,3GPP在Rel。 14版本中启动了基于LTE系统的V2X服务尺度研究,即LTE-V2X,国际多家通讯企业(华为、年夜唐、中兴)加入了LTE-V尺度制订和研发。2016年9月,首版涵盖了V2V和V2I的V2X尺度宣布;2017年6月,进一步增强型V2X操作妄图宣布。

  在Rel。 14中,V2V通讯基于D2D( Device-to-Device)通讯,其为Rel.12和Rel.13版本中的Proximity Services (ProSe) 近距离通讯手艺的一部门。新的D2D接口被命名为PC5接口,以完成可支持V2X请求的增强型功效,这些增强型功效网罗:支持高达500Km / h的相对车速、支持eNB笼罩规模内的同步操作、提升资源分配性能、梗塞控制和流量治理等。

  在Rel。 14中,LTE-V2X主要有两种操作形式:经由历程PC5接口点对点通讯(V2V)和经由历程LTE-Uu与群集通讯(V2N)。

  基于PC5接口的V2V通讯也网罗两种形式:治理形式(PC5 Mode 3)和非治理形式(PC5 Mode 4),当群集加入车辆调剂时称为治理形式,当车辆自力于群集时称为非治理形式。在非治理形式下,基于车辆间的漫衍式算法来阻拦流量调剂和滋扰治理;在治理形式下,经由历程Uu接口的控制信令由基站(eNB)赞助阻拦流量调剂和滋扰治理。

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  C-V2X还将一连腻滑演进到5G V2X,将对功效进一步增强,以支持低延迟和高可靠性V2X服务。

  除PC5和Uu接口,C-V2X手艺构架还网罗V2X控制功效、边缘应用服务器和V2X应用服务器。

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▲C-V2X手艺构架,泉源ngmn V2X白皮书

  •V2X控制功效(V2X control function)位于焦点网,其为完成V2X通讯向UE供应须要的参数以推行相关群集行动。

  •V2X应用服务器可部署于群集以外,由车企、移动运营商或第三方来运营,从而跨运营商跨车厂,这也处置赏罚赏罚了之前车企担忧的依附C-V2X会招致自动驾驶营业被电信运营商所控制的效果。

  •边缘应用服务器靠近数据源部署,处置赏罚赏罚了时延和群集负荷效果,将在许多V2X用例(好等到时高清舆图更新等)中施展主要作用。

  为何自动驾驶须要5G?

  现在基于LTE的V2N曾经笼罩了许多车联网用例,好比交通讯息提醒、舆图更新、OTA固件更新。未来V2V和V2I将普遍应用于车联网的低时延、远距离通讯场景。

  你可以将C-V2X算作是毗连V2N和V2V/V2I的粘合剂,其依托于成熟的蜂窝群集生态,随着4G向5G的手艺演进,将在未来自动驾驶领域施展要害的作用。

  一,基于5G近实时的高清视频传输,V2N和V2V互补(V2N2V),如前所述,让自动驾驶不只能“眼不雅不雅六路”,还能“耳听八方”,完成100%安然性。

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  二,5G群集切片手艺供应坚韧不拔的QoS保证。

  与互联网“起劲而为”的数据传输不合,群集切片可供应坚韧不拔的低时延和高速率服务保证,这关于安然性请求极高的自动驾驶领域特殊要害。好比,当汽车行驶于群集梗塞区域(好比演唱会、运动场相近),群集切片手艺依然能优先保证汽车通讯的高速率和低时延性能。

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▲群集切片 vs 无群集切片性能监控

  三,边缘盘算是自动驾驶的未来。

  5G焦点网控制面与数据面完全划分,NFV令群集部署加倍无邪,从而使能漫衍式的边缘盘算部署。边缘盘算将更多的数据盘算和存储从“焦点”下沉到“边缘”,部署于靠近数据源的地方,一些数据不用再经由群集到达云端处置赏罚赏罚,从而降低时延和群集负荷,也提升了数据安然性和隐私性。

  这关于时延请求极高、数据处置赏罚赏罚和存储量极年夜的自动驾驶领域而言,主要性不言而喻。未来关于靠近车辆的移动通讯装备,如基站、路边单元等或均将部署车联网的边缘盘算,来完资边疆真个数据处置赏罚赏罚、加密和决议妄图,并供应实时、高可靠的通讯才干。

  是的,自动驾驶须要5G,但说到最后,关于5G自动驾驶,寻衅在那里?

  想到了两点:

  寻衅一,群集频仍切换。

  5G无线频率更高、笼罩规模小,未来都市的每个灯柱或迁就是一个小基站,一定会带来基站间频仍切换的效果而影响自动驾驶才干,怎样破?

  C-RAN(Cloud RAN)构架可年夜幅降低切换开支。

  寻衅二,天线怎样装配?

  明天的5G手机面临的一年夜寻衅是,天线太多,手机空间太小。未来的汽车也将面临这样的效果。

  我们掐指算一下,未来的汽车将有若干无线系统?LTE V2X(5.8-5.9GHz)、卫星定位(1.57GHz,1.1-1.2GHz,1.6GHz)、蓝牙(2.4GHz)、WIFI(2.4GHz,5GHz)、3G/4G群集(700MHz-2.6GHz)、雷达(76-77GHz)、5G NR(3.3-4.9GHz、6-80GHz)、无线充电等等。

  这么多天线系统,在装配时必须推敲汽车的挡风玻璃、金属壳对无线旌旗暗记的衰减影响,怎样破?

  新质料天线、与车体集成的天线将应运而生。
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