YD∕T 3978-2021 基于车路协同的高等级自动驾驶数据交互内容(通信).pdf
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1、 ICS 33.060.01 CCS M30 中 华 人 民 共 和 国 通 信 行 业 标 准 YD XX/T XXXXXXXXX 基于车路协同的高等级自动驾驶数据交互内容 Data exchange standard for high level automated driving vehicle based on cooperative intelligent transportation system 点击此处添加与国际标准一致性程度的标识 (报批稿) XXXX - XX - XX 实施 XXXX - XX - 发布 中华人民共和国工业和信息化部 发 布 XX/T XXXXX-XXXX
2、 II 目 次 前 言 . IIIV 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 缩略语 . 2 5 基于车路协同的高等级自动驾驶系统组成 . 2 5.1 系统架构 . 23 5.2 系统功能 . 3 6 基于车路协同的高等级自动驾驶典型应用 . 4 6.1 协同式感知 . 4 6.2 基于路侧协同的无信号交叉口通行 . 9 6.3 基于路侧协同的自动驾驶车辆“脱困” . 14 6.4 高精地图版本对齐及动态更新 . 19 6.5 自主泊车 . 22 6.6 基于路侧感知的“僵尸车”识别 . 27 6.7 基于路侧感知的交通状况识别 . 29 6.8 基于协同式感
3、知的异常驾驶行为识别 . 31 7 车路协同的高等级自动驾驶数据交互内容 . 33 7.1 消息层框架 . 33 7.2 消息层基本介绍和要求 . 34 7.3 消息层数据集定义 . 34 附录 A(资料性)自动驾驶智能路侧计算控制单元部署示例 . 105106 附录 B(资料性)基于车路协同的高等级自动驾驶系统交互示例 . 106107 附录 C(资料性)BSM 消息兼容性扩展 . 108109 XX/T XXXXX-XXXX III 前 言 本文件按照GB/T 1.1-2020标准化工作导则 第1部分:标准化文件的结构和起草规则给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的
4、发布机构不承担识别这些专利的责任。 本文件由中国通信标准化协会提出并归口。 本文件起草单位:北京百度网讯科技有限公司、中国移动通信集团有限公司、中兴通讯股份有限公司、华为技术有限公司、中国信息通信研究院、中国联合网络通信集团有限公司、阿里巴巴(中国)有限公司、中国电信集团有限公司、大唐电信科技产业集团(电信科学技术研究院)、高通无线通信技术(中国)有限公司、北京星云互联科技有限公司、深圳市腾讯计算机系统有限公司、北京嘀嘀无限科技发展有限公司、上海汽车集团股份有限公司、北京万集科技股份有限公司、中国第一汽车集团公司智能网联院、东风汽车集团有限公司、北汽福田智能网联研究院、北京汽车研究总院有限公司
5、、上海蔚来汽车有限公司、福特汽车(中国)有限公司、北京千方科技股份有限公司、北京速通科技有限公司、深圳成谷科技有限公司、华人运通(江苏)技术有限公司、上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司、索尼(中国)有限公司、威马汽车科技集团有限公司、安徽江淮汽车集团股份有限公司、宁波均联智行科技有限公司、惠州市德赛西威汽车电子股份有限公司、上海淞泓智能汽车科技有限公司、湖南湘江智能科技创新中心有限公司、广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院、山西省交通科技研发有限公司。 本文件主要起草人:张珠华、刘思杨、陶吉、胡星、潘屹峰、时一峰、房雷、彭伟、何鹏、陈尚义、葛雨明、林琳、刘玮、李凤、许玲、李明超、聂永
6、丰、房家奕、谭业辉、王易之、毛泳江、陈书平、雷艺学、张卓筠、殷悦、朱陈伟、关宁、刘琪、宋蒙、孙晨、崔焘、周浩、黄翔宇、童利华、武晓宇、王义锋、杨鹏、王艳华、刘晓阳、张耿旭、邹清全、迟仲达、黄颖、王琳、朱红儒、程周、韩慧、周轶、谢国富、李焱、刘凯、吴凡、李辉、蔡刚强、张军、吴宏涛、刘力源。 XX/T XXXXX-XXXX 1 基于车路协同的高等级自动驾驶数据交互内容 1 范围 本文件规定了基于车路协同的4级驾驶自动化(L4)、5级驾驶自动化(L5)的高等级自动驾驶的系统组成、典型应用和数据交互内容。 本文件适用于基于车路协同的L4、L5高等级自动驾驶系统中消息层的设计与开发。 2 规范性引用文件
7、 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中, 注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。 GB/T 16262(所有部分) 信息技术 抽象语法记法一(ASN.1) GB/T 29100-2012 道路交通信息服务 交通事件分类与编码 YD/T 3709-2020 基于LTE的车联网无线通信技术 消息层技术要求 YD/T XXXX-XXXX 增强的V2X业务应用层交互数据要求 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 合作式智能运输系统 cooperative intelligent
8、 transportation systems, C-ITS 通过人、车、路信息交互,实现车辆和基础设施之间、车辆与车辆之间、车辆与人之间的智能协同与配合的一种智能运输系统体系。 3.2 车用无线通信技术 vehicle to everything, V2X 车载单元与其他设备通信, 包括但不限于车载单元之间通信 (V2V) , 车载单元与路侧单元通信 (V2I) ,车载单元与行人设备通信(V2P) ,车载单元与网络之间通信(V2N) 。 3.3 4 级驾驶自动化(高度自动驾驶)Level 4, L4 驾驶自动化系统在其设计运行条件内持续地执行全部动态驾驶任务和执行动态驾驶任务接管。 3.4
9、5 级驾驶自动化(完全自动驾驶)Level 5, L5 XX/T XXXXX-XXXX 2 驾驶自动化系统在任何可行驶条件下持续地执行全部动态驾驶任务和执行动态驾驶任务接管。 4 缩略语 下列缩略语适用于本文件。 ASN.1:抽象语法标记(Abstract Syntax Notation One) AV:自动驾驶车辆(Autonomous Vehicle) AV-ICCU-RS:自动驾驶智能路侧计算控制单元(Automatic Driving - Intelligent Computing Control Unit - Road Side) AV-ICCU-OB:自动驾驶智能车端计算控制单元(
10、Automatic Driving - Intelligent Computing Control Unit - Onboard) BSM:基本安全消息(Basic Safety Message) CIM:协同交互消息(Collaborative Interaction Message) DE:数据元素(Data Element) DF:数据帧(Data Frame) DSM:专用短程通信短消息(Dedicated Short Message) DSMP:专用短程通信短消息协议(Dedicated Short Message Protocol) ETSI:欧洲电信标准化协会(European
11、Telecommunications Standards Institute) EV:装载通信系统的车辆(Equipped Vehicle) ID:标识(Identification) ITS:智能交通系统(Intelligent Transportation Systems) LTE :长期演进技术(Long Term Evolution) LTE-V2X:基于LTE的车用无线通信技术(LTE Vehicle to Everything) MEC:多接入边缘计算(Multiple-Access Edge Computing) NV:未装载通信系统的普通车辆(Normal Vehicle) O
12、BU:车载单元(Onboard Unit) RAM:路侧辅助自动驾驶消息(Roadside ForAutonomous Driving Message) RSC:路侧协调消息(RoadSide Coordination) RSCV:路侧控制车辆(RoadSide Control Vehicle) RSM:路侧单元消息(Road Side Message) RSS:道路子系统(Road Side Sub-system) RSU :路侧单元(Road Side Unit) SPAT:信号灯消息(Signal Phase and Timing Message) SSM:感知共享消息(Sensor S
13、haring Message) UPER:非对齐压缩编码规则(Unaligned Packet Encoding Rules) VRU:弱势交通参与者(Vulnerable Road User) VSS:车辆子系统(Vehicle Sub-system) 5 基于车路协同的高等级自动驾驶系统组成 5.1 系统架构 XX/T XXXXX-XXXX 3 图 1 基于车路协同的高等级自动驾驶系统 基于车路协同的高等级自动驾驶系统中各个子系统及其接口之间的交互见图 1 图 1,主要分为中心子系统、道路子系统和车辆子系统。 a) 中心子系统:通过车辆子系统和道路子系统汇聚的数据,提供全局或者局部的ITS
14、应用服务。 b) 道路子系统 (RSS) : 包括路侧单元 (RSU) 、 自动驾驶智能路侧计算控制单元 (AV-ICCU-RS) 、路侧感知设备以及其他路侧交通控制设施(如:信号灯),道路子系统可以收集道路环境及交通状态信息,形成全局感知消息,并可将信息共享给车辆子系统及中心子系统,同时,在特定场景下, 道路子系统也可下发决策规划数据及控制数据到车辆子系统 (主要用于路侧对自动驾驶车辆进行集中式决策控制)。 c) 车辆子系统(VSS):包括车载单元(OBU)、自动驾驶智能车端计算控制单元(AV-ICCU-OB)、车载感知设备以及车辆线控系统,车辆子系统可以感知收集道路环境及交通状态信息用于自
15、动驾驶车辆决策控制的依据,并可将感知信息共享至道路子系统或周边具备通信能力的车辆,同时,车辆子系统可接收来自道路子系统共享的感知消息,用于对车载感知信息的补充; 车辆子系统可接收来自道路子系统的决策规划类消息及控制类消息, 并依据此类信息对自动驾驶车辆进行实时决策控制。 5.2 系统功能 RSS各组成单元功能如下。 a) 路侧感知设备: 具备感知功能的设备集, 包括但不限于激光雷达、 摄像头、 毫米波雷达等设备,感知设备实时采集当前所覆盖范围的图像、视频、点云等原始感知数据,并将原始感知数据输入AV-ICCU-RS。 b) AV-ICCU-RS:能力包括对来自路侧感知设备的原始感知数据的实时处
16、理,以此来获取道路交通环境中的交通参与者的状态信息、道路的状况信息、道路事件信息以及道路交通信息、天气信息等,并实时将处理后的信息通过RSU通知给VSS或其他RSS;同时,当需要对车辆采用集中式控制的方式时,AV-ICCU-RS可根据当时的交通状况及车辆的个体状况指定控制策略,并将决策规划策略及控制数据下发到VSS。AV-ICCU-RS在实际中的部署情况参见附录A。 c) RSU:负责V2X通信的逻辑单元,为RSS提供通信能力,RSS应用层数据交互内容通过RSU发送给VSS。 d) 路侧交通控制设施:提供道路交通的控制能力,正常状况下,车辆需按照交通控制设施的指令运行,包括信号灯、动态限速等交
17、通控制信号及指令。 VSS各组成单元功能如下。 OBU车载感知设备自动驾驶智能车端计算控制单元RSU路侧感知设备自动驾驶智能路侧计算控制单元路侧交通控制设施(如:信号灯)中心子系统车辆子系统道路子系统车辆线控XX/T XXXXX-XXXX 4 a) 车载感知设备: 具备感知功能的设备集, 包括但不限于激光雷达、 摄像头、 毫米波雷达等设备,感知设备实时采集当前所覆盖范围的图像、视频、点云等原始感知数据,并将原始感知数据输入AV-ICCU-OB。 b) AV-ICCU-OB:能力包括对来自车载感知设备的原始感知数据的实时处理,以此来获取道路交通环境中的交通参与者的状态信息等,并可将实时将处理后的
18、信息通过OBU通知给VSS或RSS;同时,实时生成车辆的行驶策略,并将行驶策略发送至自动驾驶车辆的线控系统。 c) 车辆线控:通过车辆总线、车内以太网等链路对车辆进行控制,包括控制车辆的制动系统、转向系统、传动系统、车身控制等,能够控制车辆加速、减速、转向、灯光、双闪等。 d) OBU:负责V2X通信的逻辑单元,为VSS提供通信能力,VSS应用层数据交互内容通过OBU发送给RSS。 RSS、 VSS 的数据交互示例参见附录 B。 本文件的数据交互内容指的是系统间 (即 RSU 与 OBU 间)的数据交互,子系统内部组成单元之间的数据交互不在本文件范围内。 6 基于车路协同的高等级自动驾驶典型应
19、用 本文件给出了8个基于车路协同的高等级自动驾驶典型应用,参见表 1表 1。 表 1 基于车路协同的高等级自动驾驶典型应用列表 序号序号 典型应用典型应用 通信模式通信模式 触发方式触发方式 主要消息主要消息 1 协同式感知 V2V/V2I Event/Period Msg_SSM 2 基于路侧协同的无信号交叉口通行 V2I Event Msg_CIM、Msg_RSC 3 基于路侧协同的自动驾驶车辆“脱困” V2I Event Msg_CIM、Msg_RSC、Msg_RSCV 4 高精地图版本对齐及动态更新 V2I Event Msg_RAM、Msg_CIM 5 自主泊车 V2I Event
20、Msg_CIM、Msg_RSC、Msg_RSCV 6 基于路侧感知的“僵尸车”识别 V2I Event Msg_SSM 7 基于路侧感知的交通状况识别 V2I Event/Period Msg_RAM 8 基于协同式感知的异常驾驶行为识别 V2V/V2I Event Msg_SSM 本章从应用概要、预期效果、应用描述、基本工作原理、通信方式、基本性能要求和应用层数据交互需求7个方面, 对8个基于车路协同的高等级自动驾驶典型应用进行描述。 所有应用均为示例性的典型应用,可以指导开发、测试与应用,但并不代表该应用的所有可能场景。 6.1 协同式感知 6.1.1 应用概要 自动驾驶车辆在真实路况行驶
21、时, 常因其他物体遮挡而存在感知盲区, 借助路侧或其他车辆的感知到的信息,能够帮助车辆更好得得到全局的路况信息。协同式感知是指在混合交通环境下,由路侧感知XX/T XXXXX-XXXX 5 设备或车载感知设备感知周边道路交通信息,并通过AV-ICCU-RS或AV-ICCU-OB处理后,通过RSU或OBU将感知结果发送给自动驾驶车辆, 自动驾驶车辆接收到这些信息后可以增强自身感知能力, 辅助车辆做出正确的决策控制,并在特定场景下实现仅通过路侧感知设备的感知信息也能完成自动驾驶的功能,从而实现自动驾驶车辆可以低成本的安全通信。 6.1.2 预期效果 自动驾驶车辆在运行过程中,当处于RSS系统的通信
22、范围内时,尤其是在通过道路交汇点、经常发生拥堵的路段以及交通部门认定交通事故多发路段, 感知设备感知周边环境, 并通过RSU设备将感知信息发送给自动驾驶车辆,保证车辆可以获取到路段的全面道路信息,包括行人、车辆、骑行者以及路面信息这些整个场景的数据。自动驾驶车辆可根据这些信息规划最佳路径,避免事故的发生,从而实现自动驾驶车辆安全高效的通过。 6.1.3 应用描述 协同式感知的典型应用场景包括车路协同式感知和车车协同式感知。 6.1.3.1 车路协同式感知 图 2 车路协同式感知 RSSP-1EVNV-1NV-2B-1XX/T XXXXX-XXXX 6 在交叉路口或者事故多发路段, 路侧感知设备
23、不断感知周边的道路交通信息, 包括障碍物信息 (行人、骑行者、机动车以及其他静态或动态物体)、交通设施(信号灯、交通标志)、路面状况(坑洼、道路维修或封闭等)、行驶环境(天气环境、交通状况等),所感知内容包括物体的位置信息、速度信息、物体大小、物体描述、历史轨迹并预估所感知物体的运动轨迹;路侧感知设备将感知到的信息实时传送给AV-ICCU-RS, AV-ICCU-RS实时处理接收到的感知信息, 再通过RSU实时传送给自动驾驶车辆;收到信息的车辆可根据RSS感知消息并融合自身的感知信息,制定合理的行车策略,提高行驶安全和通行效率。 路侧感知设备包括激光雷达、摄像头、毫米波雷达、红外等,但不局限于
24、这些设备。 见图 2 图 2,车路协同式感知场景具体描述如下: 路侧感知设备(例如摄像头、雷达等)探测到交叉路口行人 P-1、骑行者 B-1、以及车辆 NV-1 和 NV-2; 路侧感知设备将感知到的原始信息发送给 AV-ICCU-RS 进行实时的处理; AV-ICCU-RS 将处理后的感知信息发送给 RSU,并通过 RSU 实时发送给其覆盖范围内的自动驾驶车辆; 自动驾驶车辆的 OBU 接收感知信息, 并将消息发送给 AV-ICCU-OB, AV-ICCU-OB 根据接收到的感知消息并融合自身的感知信息, 制定车辆的行驶策略, 并将策略传递给车辆线控系统,进而实现对车辆的实时控制。 6.1.
25、3.2 车车协同式感知 图 3 车车协同式感知 车辆通过自身感知设备(摄像头、雷达等)探测到周围其他交通参与者,包括但不限于车辆、行人、骑行者等目标物,并将探测目标的类型、位置、速度、方向等信息进行处理后(基于多传感器融合感知或者单传感器感知)通过OBU发送给周围其他车辆,收到此信息的其他车辆可提前感知到不在自身视野范围内的交通参与者,并可根据接收到的感知消息并融合自身的感知信息,制定合理的行车策略,提高行驶安全和通行效率。 见图 3图 3,车车协同式感知场景具体描述如下: 自动驾驶车辆 EV-1 的车载感知设备(例如摄像头、雷达等)探测到其感知范围内的障碍物有车辆 NV-1 以及行人 P-1
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