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编者按：为促进车联网产业发展，特邀行业专家学者共同提出建议，推出”系列。V2X前装量产是V2X提高渗透率和V2X星云互联网王易之博士是产业发展的关键V2X系统阐述了前装量产化方案，并对其进行了系统阐述V2X深入分析了软件和应用程序的发展趋势，对行业合作伙伴具有很强的参考价值。整个行业的发展都期待着更大规模的前装量生产。
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文 |星云互联 王易之
01引言
早在2019年10月，由中国智能网联汽车产业创新联盟联合起来IMT-2020（5G）推广组、中国智能交通产业联盟、中国智能交通管理产业联盟联合发布《C-V2X《工业化路径与时间表研究白皮书》首次提出预测:2020-2021年，新车前开始安装C-V2X；2025年，搭载C-V2X新车搭载率达到50%。
从目前的角度来看，预测的前半部分已经实现，后半部分也在许多汽车公司V2X量产计划逐渐明确。
02V2X独特的特征决定了独特的价值
通信技术应用于汽车工业，V2X（这里特指C-V2X中的pc5直接连接模式，下同）最大的特点是一种短距离低延迟无线交互技术。短距离自然满足车辆在驾驶过程中与周围环境单位交互的需要；低延迟反映了这是一种简单有效的通信方式；无线显示了它的跨视距特性。
这种独特的特点给智能网络汽车带来了独特的价值。
基于V2X环境感知可以覆盖驾驶员和传感器的视觉盲点，获得目标的深度运行状态（制动转向、历史轨迹、异常状态等），准确分析地图、信号灯和交通标志信息。特别是对于安全预警，基于V2X对目标车辆状态的持续跟踪可以帮助驾驶员或智能驾驶员在冲突逐渐形成之前及时调整驾驶行为，提前减少冲突。这种方式甚至不需要触发常规ADAS保证机制，使驾驶过程更加平稳节能。
驾驶过程的合作突破了以往基于自行车视角的场景概念，车辆的智能化程度越高，可用于交互合作的信息就越全面、准确。V2X交互合作带来的安全性和效率提高也越来越明显。T/CSAE 合作智能运输系统车辆通信系统应用层和应用数据交互标准（第二阶段）中定义的一系列合作场景反映了这一趋势。
可见，V2X直接通信技术（LTE-V2X、NR-V2X）为智能驾驶端侧的感知与协作极大地赋能，其他替代技术要实现相同的功能，达到“短距离”、“低时延”、“跨视距”的效果，势必会造成系统复杂度提高、效率和稳定性降低，抑或成本的上升。
V2X基于信息服务的直接通信技术和直接通信技术Uu蜂窝通信的结合构成了完整互补的车联网C-V2X解决方案也是前装量产的基础。
03目前车载领域的前装量产化方案
我国V2X自2015年左右工业化实施以来，经过技术选择、标准体系建设和技术示范验证，逐步进入量产和实际实施阶段。从2020年下半年到2021年上半年，已有几款搭载C-V2X车型投入量产或发布商业量产计划，包括一汽红旗E-HS9.上汽通用别克GL8 Avenir、上汽奥迪A7L、广汽埃安AION V、福特Explorer、Edge PLUS、Mustang Mach-E、上汽Marvel R、华人运通HiPhi X、蔚来ET7、智己L7、长城WEY等车型。它们分别配备了前向碰撞预警（FCW）、盲区提醒/变道预警（BSW/LCW）、交叉口碰撞预警（ICW）、一系列第一阶段应用场景，如紧急制动警告、车辆失控预警、异常车辆提醒、限速预警、闯红灯预警、道路危险提示、绿波速度引导等。
目前，车载领域选择的前装量产化方案主要包括V2X TBox集成解决方案和独立V2X-Box解决方案。
这个解决方案将是V2X功能集成到整车Connectivity 中。正因包含pc5和Uu两种模式的C-V2X它构成了当前车联网技术的基础，解决方案也成为最符合当前主流选择。在TBox本身5G在通信升级的需要下，借助高通SA515M或者华为MH5000-871的V2X 5G双模芯片（也有双模分离的量产方案），V2X成为下一代下一代TBox在一些高端新车型中布局了新的功能点。
而反观V2X的本质：以交互感知和协作来提升行车安全与效率，这个方案本身也存在一些难点。
：V2X该功能需要在通信范围内实时接收所有车辆和路边的信息，并对数据进行有效管理、预处理、目标分类、安全计算、预警决策等一系列操作，特别是在城市道路等一定规模的终端环境中，对终端计算能力提出了很高的要求（在去年的新四跨大规模测试中，200辆背景车，完整的V2X成千上万的交互和应用算法开支DMIPS）。尤其是近几年，TBOX也可能承担智能网关和智能网关HDMap其计算能力更是捉襟见肘。
：尽管我们经常这样做V2X但与车联网混为一谈，V2X其核心作用是确保驾驶安全，其功能安全水平较高；同时，随着车辆智能水平的提高，智能与网络的逐步整合，V2X功能会逐渐与ADAS或者中央控制器域集成，本身放置在connectivity可能不合适。
：5G版TBOX成本不低，但在大多数情况下，需要额外添加一个SoC，专门用于处理V2X多核业务本身会导致R&D成本的增加；此外，V2X本身依赖于GNSS，特别是基于车道的应用，需要高精度定位GNSS，这样，原本预期价格较低TBOX成本压力很大。
：由于终端成本的上升，许多汽车公司选择这样做V2X TBox该方案更多地用于高端车型，这也意味着很难在短时间内取得重大突破，从而导致V2X无法形成规模效应，但限制了规模效应V2X的价值。
V2X-Box解决方案，将V2X简单提供作为独立设备(或硬件模块)的设备V2X功能，由车辆集成。该方案可以更灵活地集成到现有的架构中，更有利于解决上述计算能力和预期功能安全问题，适用于一些现有车型的升级。
但该方案也有一定的局限性。
：V2X除了自身的通信，功能还必须依赖于一定的精度GNSS及其PPS同步信号。但当前的V2X-BOX对于方案，单独集成的概率很大。GNSS模块（因为PPS信号通常需要单独的硬件线连接，不适用于终端之间的通用数据线束)，导致定位模块冗余和新的天线和线束需求。
：相反，如果将V2X-Box中的GNSS将模块剥离，重用车身其他系统现有的模块，准确、稳定、及时地输入定位数据， PPS同步信号接入和终端系统时间同步需要更复杂的集成设计和更多的研发投资；同时，由于V2X-Box它本身没有蜂窝通信功能OTA它还需要依赖外部模块增加复杂性。
此外，一些商用车或垂直行业的特种车辆也使用符合车辆规定要求的车辆V2XOBU终端，在整车出厂前进行V2X准前装，探索和示范应用。
相信随着车辆智能化水平的不断提高，车辆电子电气架构的不断升级，会更加多样化V2X前装方案最终从多条路径实现V2X提高装车率。同时推进路边建设，使V2X规模效应越来越明显。
04面向量产的V2X软件与应用的发展趋势
自2020年以来，基本健全V2X协议栈标准(接入层、网络层、消息层到安全层的一系列YD/T应用场景标准(分别由行标准)T/CSAE 53-2020和T/CSAE 157-2020定义的第一阶段和第二阶段应用构成V2X量产的基础。
协议栈是V2X实现标准规定的各级交互协议的软件底座V2X该功能构建了一个基本的软件框架。它是设备间连接的基础，泰尔实验室也建立了协议一致性的测试和认证业务。基于基于LTE-V2X车载信息交互系统直接通信的技术要求进一步规定了协议栈的配置和数据一致性。
面对多元化的终端V2X产品形式及上层应用，V2X协议栈软件也越来越平台化。需要能够部署在各种主流中SoC，适配各型V2X对接不同的通信芯片和安全芯片GNSS方案与车身数据接口方案。
在应用接口层面，星云互联网如下图所示V-KEY根据不同的应用需求，协议栈平台方案提供了三套配置。
仅提供V2X协议层在基础服务中的各个协议层API接口；适合熟悉V2X对业务逻辑(甚至交互逻辑)有高度定制或垂直应用的用户。
提供V2X核心服务的开发包为用户包装新闻交互、数据处理、配置管理等操作API并选配应用算法；在降低用户开发门槛的前提下，提供全面而标准化的V2X平台，适用于各类V2X系统和产品开发。
提供默认运行的V2X后台服务以及IPC接口；用户无需做任何V2X系统开发，仅需从IPC接口获取V2X（结果）数据，专注于开发上层HMI或对接自动驾驶场景等。
自我国第一阶段和第二阶段V2X应用标准相继发布以来，应用场景的研发一直由车企PoC和试点项目牵引，并在“三跨”、“四跨”等演示活动以及各试点城市落地，直到2020年以来发布的一系列安全预警类应用量产计划。
然而，V2X功能从Demo到量产还存在着巨大的鸿沟。
正如汽标委最新研究的《基于网联技术的汽车安全预警类应用场景标准化需求研究报告》指出，V2X预警作为整车量产功能，还需要对具体的应用场景进行技术要求和测试规范的细致标准化，并给出了标准化时间表。
同时，星云互联与上海淞泓联合牵头在CSAE研制团标“智能网联汽车V2X系统预警应用功能测试与评价规程”，也是对第一阶段V2X量产场景的规范化率先进行探索和验证。
在V2X量产应用的实际研发过程中，行业需要遵循整车的“V字型”研发流程，特别是对以下几点的深化。
基于实车数据和场景仿真数据，建立以网联交互信息表达的V2X场景库，并基于上述“应用测试规范”生成场景库的结果标注。
基于场景库数据，搭建MIL/HIL台架和工具链，结合实车测试形成研发闭环，完成算法模型的验证与迭代。
V2X功能除依赖自身的状态数据外，还强依赖于无线通信过程以及由环境对象发送的数据内容，这一特性决定了V2X需要深入而周密的SOTIF研究，而这一点，也恰是当前行业的空白。
在V2X功能最末尾的用户端，目前主流的实现是面向驾驶员的辅助驾驶HMI。从“三跨”到“新四跨”，或一些前装车型，V2X功能都以UI和声音进行辅助提示，但不参与到实际的车控范畴。如何清晰、明确、美观地向驾驶员输出辅助信息，同时还不至于成为信息风暴甚至干扰正常驾驶，成为当前HMI讨论的重点。
而HMI的实现形式，又与前述V2X应用的研发、测试和评价密切相关。不同的提示强度对应了预警算法结果输出的不同等级。结合人因工程的考虑，这对V2X辅助驾驶的产品设计提出了非常高的要求。
反观另一个层面，根据V2X的技术特性，以及从第一阶段到第二阶段的应用场景演化关系，我们不难看出：单车的智能化水平越高，V2X在感知、协作、决策方面的作用将越显著，越能起到降本增效的作用。
在这样的趋势作用下，V2X功能会向工具化的模块演变（而非一个完整的功能系统），而HMI也将随着车辆自动化水平提升而逐渐退化。当然，这个趋势可能是相对长期的，受制于现阶段单车智能的成熟度以及V2X本身对于SOTIF的空缺。
05 结语
V2X自身特点决定了它独特的应用优势，同时也带来了无法回避的缺憾：V2X的价值依靠其规模效应，商业模式也依赖于设备渗透规模。
因此，虽然V2X上车依旧面临诸多难题，但整个行业终将期待更大规模前装量产的到来，至少先让“白皮书”中的后一半预测得以实现。
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北京星云互联科技有限公司 联合创始人，副总经理
博士，拥有十余年V2X研究与产业落地经验，在相关领域发表论文十余篇，获得专利十余项，主持公司技术产品研发和行业标准研究工作，是我国V2X应用层标准的牵头起草人，并参与多项V2X国家和行业标准制定工作。
星云互联(NEBULA-LINK.COM)是一家以智能网联与车路协同应用服务为目标，集V2X产品研发、生产与销售、新一代智能交通系统应用以及智能网联汽车关键技术服务于一体的创新型高科技企业。依托“车-路-云”全系列V2X产品、量产级V2X协议栈、V2X专业研发测试工具链和全场景车路协同解决方案体系，业务遍及国内30多座城市、十余家整车厂和一级供应商。
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本书系统剖析5G车联网整体架构、体系标准、关键技术、典型业务及应用场景等，对全球及国内车联网最新进展做了全面的扫描和分析，并对5G车联网产业发展面临的挑战和未来发展前景进行展望和预测，对于致力于5G及车联网产业研究、标准化及相关产品实现的广大从业者具有参考价值。
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