知领·报告 | 车路协同技术发展态势分析报告.md
車路協(xié)同、車聯(lián)網(wǎng)、智慧交通、智能網(wǎng)聯(lián)車、自動駕駛、無人駕駛、高精度地圖資料匯總與整理，車路協(xié)同優(yōu)質(zhì)資料整理地址：
- 語雀：車路協(xié)同、自動駕駛、車聯(lián)網(wǎng)、智能網(wǎng)聯(lián)車 · 語雀 (yuque.com)
- 知領(lǐng)·報(bào)告 | 車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展態(tài)勢分析報(bào)告
0 摘 要
車路協(xié)同是當(dāng)前智能交通領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢，是新一輪科學(xué)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要競爭領(lǐng)域，對提升交通安全、緩解交通擁堵、促進(jìn)節(jié)能減排、拉動上下游產(chǎn)業(yè)有重要意義[1]。車路協(xié)同的構(gòu)成涵蓋“產(chǎn)、學(xué)、研、用”，涉及“人、車、路、中心、環(huán)境、服務(wù)”及新技術(shù)，由學(xué)術(shù)研究、產(chǎn)業(yè)研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)制定、應(yīng)用主管等機(jī)構(gòu)共同參與并推動發(fā)展。
本報(bào)告梳理了國內(nèi)外車路協(xié)同領(lǐng)域發(fā)展政策，總結(jié)了車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展及應(yīng)用示范成效，進(jìn)而選取學(xué)術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)研發(fā)視角，采用文獻(xiàn)計(jì)量法，采集2011-2020年Web of Science核心合集下SCI期刊論文、中文核心期刊論文[ 本報(bào)告中的中文核心期刊包含北京大學(xué)中文核心期刊目錄、中國科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫和中文社會科學(xué)引文索引。]以及Derwent Innovation專利文獻(xiàn)，利用Cite Space、VOSviewer、Derwent Data Analyzer等軟件，通過對文獻(xiàn)的數(shù)值統(tǒng)計(jì)和圖譜計(jì)算，分析車路協(xié)同領(lǐng)域研究與研發(fā)的產(chǎn)出分布、國家（地區(qū)）分布、機(jī)構(gòu)/專利權(quán)人分布、學(xué)者分布、技術(shù)熱點(diǎn)分布等發(fā)展現(xiàn)狀，揭示車路協(xié)同領(lǐng)域的產(chǎn)出規(guī)模、頂尖研究團(tuán)隊(duì)/學(xué)者及合作、重要專利權(quán)人及布局、技術(shù)主題/熱點(diǎn)等當(dāng)前發(fā)展態(tài)勢。
通過對車路協(xié)同推進(jìn)政策、研究特征和熱點(diǎn)、專利布局、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等的分析，認(rèn)為因素推動車路協(xié)同技術(shù)快速發(fā)展，車路協(xié)同研究處于發(fā)展初期，國際、國內(nèi)研究主題和熱點(diǎn)基本吻合，多車路協(xié)同領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)主要集中于產(chǎn)業(yè)鏈的中上游，技術(shù)研發(fā)主體主要包括信息與通信企業(yè)、汽車及零部件生產(chǎn)商和計(jì)算機(jī)及軟件制造商，美國、中國等市場受到普遍關(guān)注，車路協(xié)同是適合中國國情的自動駕駛技術(shù)發(fā)展路徑。
1 國內(nèi)外車路協(xié)同發(fā)展政策
智能駕駛、車路協(xié)同等技術(shù)是當(dāng)前ITS領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢，是新一輪科學(xué)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要競爭領(lǐng)域。車路協(xié)同系統(tǒng)采用先進(jìn)的車聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車車、車路動態(tài)實(shí)時(shí)信息交互，并在全時(shí)空交通信息采集與融合的基礎(chǔ)上，開展車輛主動安全控制和道路協(xié)同管理，從而形成的安全、高效的智能交通系統(tǒng)[2]。車路協(xié)同是智能交通系統(tǒng)的重要構(gòu)成部分，是世界各國極力投注資源推動的重點(diǎn)之一，在美國、歐盟、日本和韓國等眾多先進(jìn)國家尤其受到重視。
1.1 中國政策
近年來，中國高度重視自動駕駛、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展，將其視為汽車產(chǎn)業(yè)升級的必備條件。2015年以來，由國務(wù)院協(xié)調(diào)，國家發(fā)改委、交通運(yùn)輸部、工業(yè)和信息化部密集出臺了一系列推動車路協(xié)同和智慧交通發(fā)展的政策文件，在技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、示范應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)培育、應(yīng)用推廣等各個(gè)環(huán)節(jié)，開展有目的、有計(jì)劃的產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)動，為車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展和服務(wù)創(chuàng)新提供必要的環(huán)境條件。北京、上海、廣州、重慶等地區(qū)也出臺了推進(jìn)車路協(xié)同在地方落地的一系列政策措施。表中所示為中國出臺的國家和行業(yè)層面推進(jìn)車路協(xié)同發(fā)展的主要政策文件。
中國車路協(xié)同領(lǐng)域主要政策
1.2 美國政策
美國對自動駕駛汽車領(lǐng)域的政策引導(dǎo)和支持始終走在世界前列。從2010年起，美國將自動駕駛汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展逐步提升至國家戰(zhàn)略，在聯(lián)邦政府層面出臺了四項(xiàng)支持自動駕駛技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略性文件，并推動各州和地方政府積極開展自動駕駛立法，以盡快實(shí)現(xiàn)自動駕駛汽車路測和商業(yè)化應(yīng)用。
2003年，美國交通部發(fā)布了VII車路協(xié)同系統(tǒng)項(xiàng)目，2009 年更名為IntelliDrive并納入了原獨(dú)立進(jìn)行的CICAS協(xié)同式交叉路口碰撞防止系統(tǒng)和Safe Trip-21兩個(gè)項(xiàng)目，2011年再次更名為智能互聯(lián)汽車研究（CVR）。2010年，美國交通部發(fā)布了《智能交通戰(zhàn)略研究計(jì)劃 2010-2014》，對美國車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)、實(shí)現(xiàn)途徑以及智能交通系統(tǒng)建設(shè)等問題進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)劃部署。2013年，美國高速公路交通安全管理局發(fā)布的“對自動駕駛車輛管制政策的初步意見”中，表明支持自動駕駛技術(shù)發(fā)展和推廣。2015年美國交通運(yùn)輸部與美國智能交通系統(tǒng)（ITS）共同發(fā)布了《智能交通系統(tǒng)戰(zhàn)略規(guī)劃 2015-2019》，明確了未來5年在智能交通領(lǐng)域的發(fā)展方向。2015年，美國交通部部署車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展試點(diǎn)項(xiàng)目（Connected Vehicle Pilot Deployment Program），投入4500萬美元計(jì)劃在紐約、懷俄明和坦帕市展開試點(diǎn)工作，支持車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展。2016年9月，美國交通部發(fā)布了全球首個(gè)自動駕駛汽車政策文件——《聯(lián)邦自動駕駛汽車政策：加快道路交通安全的全新變革》，從自動駕駛汽車性能指南、州政策模式、現(xiàn)行國家公路交通安全管理局監(jiān)管工具和現(xiàn)代監(jiān)管工具四個(gè)方面，建立了非強(qiáng)制性的自動駕駛汽車安全評價(jià)體系，明確了聯(lián)邦政府和各州政府在自動駕駛汽車監(jiān)管上的具體職責(zé)，指導(dǎo)各州政府按照統(tǒng)一模式制定政策法律，為高度自動駕駛的安全設(shè)計(jì)、開發(fā)、測試和應(yīng)用等監(jiān)管工作提供了一個(gè)具備指導(dǎo)意義的前期規(guī)章制度框架。2016 年12月，美國交通部正式發(fā)布《聯(lián)邦機(jī)動車安全標(biāo)準(zhǔn)——第 150 號》（FMVSS No.150），推動 DSRC 強(qiáng)制安裝立法，計(jì)劃將在 2023 年強(qiáng)制所有輕型車輛配備車用 DSRC 技術(shù)。2017年9月，美國交通部發(fā)布《自動駕駛系統(tǒng)2.0：安全愿景》，取代了之前的指南，主要內(nèi)容為“自愿性自動駕駛系統(tǒng)指南”和“對美國各州政府的技術(shù)性支持（最佳監(jiān)管實(shí)踐）”，面向SAE 3級到5級自動駕駛系統(tǒng)，澄清監(jiān)管流程，明確企業(yè)能夠立即開始自動駕駛系統(tǒng)的測試與部署，剔除了安全自我評估中的不必要元素，明確聯(lián)邦政府和州政府將在未來自動駕駛系統(tǒng)發(fā)展中各自扮演的角色，鼓勵(lì)自動駕駛汽車技術(shù)的安全開發(fā)、測試與部署，建設(shè)示范區(qū)、開放道路測試，為自動駕駛技術(shù)的研發(fā)測試進(jìn)一步掃除法律障礙。2018年發(fā)布《準(zhǔn)備迎接未來交通：自動駕駛汽車 3.0》，闡明了聯(lián)邦政府對自動駕駛汽車未來決策、法規(guī)和策略進(jìn)行評估的基本原則，鼓勵(lì)建立全國統(tǒng)一的監(jiān)管框架和運(yùn)營環(huán)境。該指南拓展了自動駕駛范圍，將公路運(yùn)輸和道路等交通系統(tǒng)納入其中。推動自動駕駛技術(shù)與地面交通系統(tǒng)多種運(yùn)輸模式的安全融合。美國加州放開道路測試，允許開展試點(diǎn)項(xiàng)目逐步推進(jìn)自動駕駛的商業(yè)化進(jìn)程。2018 年9月，美國聯(lián)邦通信委員會（FCC)發(fā)布《促進(jìn)美國在5G 技術(shù)計(jì)劃中的優(yōu)勢》戰(zhàn)略性文件，強(qiáng)調(diào)促進(jìn)可用于支持V2V、V2X數(shù)據(jù)交換的高速通信技術(shù)研發(fā)是政府當(dāng)前的首要任務(wù)。2020年1月，美國聯(lián)邦運(yùn)輸部發(fā)布了《確保美國在自動駕駛汽車技術(shù)方面的領(lǐng)導(dǎo)地位：自動駕駛汽車4.0》，提出優(yōu)先考慮安全和保障、推動創(chuàng)新和確保一致的監(jiān)管方法，以及涵蓋用戶、市場以及政府三個(gè)方面的十大技術(shù)原則。同時(shí)，明確了聯(lián)邦政府在自動駕駛汽車領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。
1.3 日本政策
近年來，日本為增強(qiáng)汽車產(chǎn)業(yè)競爭力、緩解交通擁堵、減少交通事故、應(yīng)對老齡化人口交通出行困難等問題，積極部署自動駕駛汽車技術(shù)，在國家層面出臺了一系列政策法規(guī)文件，推動自動駕駛汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。近年來，日本為增強(qiáng)汽車產(chǎn)業(yè)競爭力、緩解交通擁堵、減少交通事故、應(yīng)對老齡化人口交通出行困難等問題，積極部署自動駕駛汽車技術(shù)，在國家層面出臺了一系列政策法規(guī)文件，推動自動駕駛汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2013年，日本內(nèi)閣發(fā)布日本復(fù)興計(jì)劃《世界領(lǐng)先IT國家創(chuàng)造宣言》，其中智能網(wǎng)聯(lián)汽車成為核心之一。據(jù)此，內(nèi)閣指定國家級科技創(chuàng)新項(xiàng)目《SIP戰(zhàn)略性創(chuàng)新創(chuàng)造項(xiàng)目計(jì)劃》，將自動駕駛系統(tǒng)研發(fā)上升為國家戰(zhàn)略高度。指定《ITS2014-2030技術(shù)發(fā)展路線圖》，計(jì)劃在2020年建成世界最安全道路，在2030年建成世界最安全和最暢通道路。2014年，日本內(nèi)閣指定《SIP（戰(zhàn)略性創(chuàng)新創(chuàng)造項(xiàng)目）自動駕駛系統(tǒng)研究開發(fā)計(jì)劃》，指定四個(gè)方向共計(jì)32個(gè)研究課題，推進(jìn)基礎(chǔ)技術(shù)以及協(xié)同是系統(tǒng)相關(guān)領(lǐng)域的開發(fā)與實(shí)用化。2015年，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省與國土交通省建立自動駕駛研究工作組，車輛廠商、學(xué)者、利益相關(guān)機(jī)構(gòu)等自動駕駛領(lǐng)域各界人士參加。通過定期開展研討會，制定日本自動駕駛技術(shù)路線圖，討論自動駕駛測試與驗(yàn)證方式，并推動相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)工作。2016年上半年，日本經(jīng)濟(jì)貿(mào)易產(chǎn)業(yè)省成立了一個(gè)研究小組，決定聯(lián)手車企在地圖、通訊、人類工程學(xué)及其他領(lǐng)域展開合作，以實(shí)現(xiàn)到2020年在公共道路上測試自動駕駛汽車。2016年5月，日本警察廳發(fā)布《關(guān)于自動駕駛系統(tǒng)的公共道路測試指南》，旨在通過規(guī)定在日本國內(nèi)的公共道路中實(shí)施運(yùn)用自動駕駛系統(tǒng)來駕駛汽車的實(shí)證測試時(shí)，從保證交通安全和順暢的角度來看所需要注意的事項(xiàng)，達(dá)到為實(shí)施合理和安全的公共道路實(shí)證測試做出貢獻(xiàn)的目的。2017年6月，日本警察廳發(fā)布《遠(yuǎn)程自動駕駛系統(tǒng)道路測試許可處理基準(zhǔn)》，將遠(yuǎn)程監(jiān)控定位為遠(yuǎn)程存在、承擔(dān)道路交通法規(guī)規(guī)定責(zé)任的駕駛?cè)?#xff0c;允許自動駕駛車輛在駕駛位無人的狀態(tài)下進(jìn)行上路測試。2018年，日本內(nèi)閣發(fā)布《2017官民ITS構(gòu)想及路線圖》，自動駕駛推進(jìn)時(shí)間表時(shí)，2020年左右在高速公路上實(shí)現(xiàn)自動駕駛3級，2級以上卡車編隊(duì)走行，以及特定區(qū)域內(nèi)用于配送服務(wù)的自動駕駛4級。2018年3月，日本政府出臺《自動駕駛相關(guān)制度整備大綱》明確自動駕駛汽車的責(zé)任劃分，原則上由車輛所有者承擔(dān)賠償責(zé)任，將自動駕駛汽車與普通汽車同樣對待；在外部黑客入侵汽車系統(tǒng)導(dǎo)致事故的損害由政府賠償。2018年9月，日本國土交通省汽車局出臺《自動駕駛汽車安全技術(shù)指南》，明確規(guī)定了L3、L4級自動駕駛汽車所必須滿足的10大安全條件。2019年3月頒布《道路交通法》修正案，2019年5月頒布《道路運(yùn)輸車輛法》修正案。2019年9月發(fā)布《自動駕駛的公共道路測試使用許可標(biāo)準(zhǔn)》（《關(guān)于自動駕駛系統(tǒng)的公共道路測試指南》的修訂版本），通過五個(gè)方面的修訂措施推動自動駕駛技術(shù)的商業(yè)化普及，目標(biāo)是2020年左右實(shí)現(xiàn)高速公路上的L3級自動駕駛，2020年底前實(shí)現(xiàn)特定區(qū)域的無人駕駛移動服務(wù)，2020年底前使得自動剎車在新乘用車上的搭載率達(dá)到90%以上。2020年，日本政府繼續(xù)在內(nèi)閣牽頭啟動的SIP（戰(zhàn)略性創(chuàng)新創(chuàng)造方案）項(xiàng)目目標(biāo)下，有計(jì)劃地穩(wěn)步推進(jìn)自動駕駛技術(shù)的發(fā)展和各項(xiàng)為自動駕駛汽車商用化和實(shí)用化所做的實(shí)證試驗(yàn)。
1.4 歐盟政策
自 2014年以來，歐盟通過制定相關(guān)戰(zhàn)略和技術(shù)路線圖等方式，引領(lǐng)、 支持自動駕駛發(fā)展。2006-2010年歐盟資助歐洲道路交通通信信息技術(shù)實(shí)施協(xié)調(diào)組織（European Road Transport Telematics Implementation Coordination Organization）牽頭開展協(xié)同式智能交通系統(tǒng)（Cooperative Intelligent Transport Systems, C-ITS）項(xiàng)目，預(yù)算為4100萬歐元，在6個(gè)國家的試驗(yàn)場落地實(shí)施，開發(fā)、示范和評估CVIS系統(tǒng)在城市和城市間環(huán)境的貨運(yùn)和車隊(duì)和公共運(yùn)輸管理方面的應(yīng)用，其主要成果是開發(fā)和檢驗(yàn)了能夠?qū)崿F(xiàn)車和路側(cè)單元一體化的硬件和軟件原型。2011年歐盟委員會在《歐盟一體化交通白皮書》中提出重點(diǎn)發(fā)展車輛智能安全、信息化及交通安全管理。2013年歐盟推出的“地平線2020計(jì)劃”中，提出推動合作式智能交通、汽車自動化、網(wǎng)聯(lián)化及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。2014年11月，歐盟委員會創(chuàng)建了C-ITS平臺，依托該平臺，國家機(jī)構(gòu)、C-ITS利益攸關(guān)方和歐盟委員會可以共同部署規(guī)劃C-ITS在歐盟的發(fā)展，為制定C-ITS路線圖和戰(zhàn)略提供政策建議，并為一些關(guān)鍵的交叉領(lǐng)域問題提供可能的解決方案。研究協(xié)作式網(wǎng)聯(lián)和自動化出行相關(guān)問題，接受資助開展試點(diǎn)項(xiàng)目。2016年4月，歐盟28個(gè)成員國共同簽署了《阿姆斯特丹宣言》，這份宣言聲明了歐盟將如何部署、發(fā)展自動駕駛技術(shù)并制定相應(yīng)的實(shí)施措施，成為推動汽車制造商、國家政府和歐盟機(jī)構(gòu)之間合作的重要基礎(chǔ)。2016年12月，歐盟發(fā)布了《歐洲C-ITS戰(zhàn)略》，其目標(biāo)是促進(jìn)整個(gè)歐洲范圍內(nèi)投資和監(jiān)管框架的融合，到2019年，利用多項(xiàng)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車輛之間和車輛與道路基礎(chǔ)設(shè)施之間的“對話”，進(jìn)而開展C-ITS的大規(guī)模商業(yè)化部署，以提升道路安全、交通效率和駕駛舒適度，幫助駕駛員做出正確的決策。2018年歐盟公布自動駕駛推進(jìn)時(shí)間表，各國大力推動道路測試;歐盟運(yùn)輸總司出臺 Delegated Act 法案征求意見稿，意圖在歐洲推進(jìn)合作式智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)的部署。2019年3月，歐盟更新發(fā)布了《智能網(wǎng)聯(lián)汽車路線圖》（Connected Automated Driving Roadmap），增加了網(wǎng)聯(lián)式自動駕駛的內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)基于數(shù)字化基礎(chǔ)設(shè)施支撐的網(wǎng)聯(lián)式協(xié)同自動駕駛（Infrastructure Support levels for Automated Driving，ISAD）。2019年，歐盟委員會發(fā)布了《協(xié)同、網(wǎng)聯(lián)和自動化交通STRIA路線圖》（STRIA Roadmap on Connected and Automated Transport-Road, Rail and Waterborne），按照歐盟自動駕駛的愿景和目標(biāo)，對照歐盟發(fā)展自動駕駛技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)，制定公路、鐵路、水路三種運(yùn)輸方式的自動駕駛研發(fā)路線圖。
2 車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)及產(chǎn)業(yè)鏈
2.1 車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)
中國公路學(xué)會自動駕駛工作委員在《車路協(xié)同自動駕駛發(fā)展報(bào)告（1.0版）》中指出車路協(xié)同自動駕駛關(guān)鍵技術(shù)包括：環(huán)境感知技術(shù)、融合與預(yù)測技術(shù)、智能決策技術(shù)、控制執(zhí)行技術(shù)、I2X和V2X通訊技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)、協(xié)同優(yōu)化技術(shù)、交通系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)。
東南大學(xué)-威斯康星大學(xué)智能網(wǎng)聯(lián)交通聯(lián)合研究院院長、中國公路學(xué)會自動駕駛工作委員會主任委員冉斌認(rèn)為，未來車路協(xié)同自動駕駛的關(guān)鍵技術(shù)或?qū)⒊诤媳倍沸l(wèi)星和路側(cè)設(shè)施的高精度高可靠定位、以視覺識別和激光雷達(dá)為核心的感知技術(shù)、基于云技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)交通分布式云平臺、融合網(wǎng)聯(lián)化智能技術(shù)的自動駕駛技術(shù)，以及車路一體化自動駕駛的交通系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)等方向融合發(fā)展[3]。
國家863計(jì)劃現(xiàn)代交通技術(shù)領(lǐng)域?qū)＜医M副組長、北京航空航天大學(xué)教授王云鵬曾提出，車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)分4大類，即智能車載系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)、智能路側(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)、車車/車路通信技術(shù)、車車/車路控制技術(shù)。智能車載系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)包括車輛精準(zhǔn)定位和高可靠通信技術(shù)、車輛行駛狀態(tài)及環(huán)境感知技術(shù)、車載一體化系統(tǒng)集成技術(shù)；智能路側(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)包括多通道交通狀態(tài)信息辨識與采集（多通道交通流量檢測、道路異物侵入信息采集、路面濕滑狀態(tài)信息采集、密集人群信息采集、交叉口行人信息采集、突發(fā)事件快速識別與定位）；車車/車路通信技術(shù)包括高速移動狀態(tài)下的多信道、高可信、高可靠的車路/車車信息交互與融合（車輛動態(tài)分簇融合技術(shù)、路側(cè)通信設(shè)備的位置優(yōu)化技術(shù)、兼容何種無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的多模式連接技術(shù)、高速車輛環(huán)境下穩(wěn)定高效的切換及路由技術(shù)、密集車輛場景下公平高效的多信道接入控制技術(shù)、稀疏車輛場景下可信可靠的信息融合技術(shù)）和通信模式（無線廣域網(wǎng)、無線局域網(wǎng)、專用短程通信、自組織網(wǎng)路、傳感器網(wǎng)絡(luò)、蜂窩-3G）；車車/車路控制技術(shù)包括基于車路協(xié)同信息的交叉口智能控制技術(shù)、基于車路協(xié)同的集群誘導(dǎo)技術(shù)、交通控制與交通誘導(dǎo)協(xié)調(diào)優(yōu)化技術(shù)、動態(tài)協(xié)同專用車道技術(shù)、精準(zhǔn)停車控制技術(shù)、智能車速預(yù)警與控制、彎道側(cè)滑/側(cè)翻事故預(yù)警、無分隔帶彎道安全會車、車間距離預(yù)警與控制、臨時(shí)性障礙預(yù)警等。
在華為《車路一體化智能網(wǎng)聯(lián)體系》報(bào)告中，車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)包括：車用無線通信技術(shù)、高精度定位技術(shù)、高精度地圖生成與更新技術(shù)、車路協(xié)同的自動駕駛技術(shù)、安全隱私技術(shù)、人車交互技術(shù)、交通狀況全面感知技術(shù)、交通信號優(yōu)化技術(shù)[4]。
《中國車路協(xié)同行業(yè)現(xiàn)狀深度調(diào)研與發(fā)展趨勢報(bào)告（2020-2026年）》提出，車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)包括無線收發(fā)設(shè)備（路側(cè)設(shè)備、車載設(shè)備）、網(wǎng)絡(luò)及定位技術(shù)支持。路側(cè)設(shè)備中的監(jiān)控?cái)z像頭、交通信號機(jī)、基站GPS、RSU處理，車載設(shè)備中的車輛定位裝置、車輛狀態(tài)裝置、 移動終端設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)及定位技術(shù)支持中的互聯(lián)網(wǎng)、高精度定位[5]。
《2020年中國車路協(xié)同行業(yè)分析報(bào)告-市場運(yùn)營態(tài)勢與發(fā)展前景研究》提出，車路協(xié)同的關(guān)鍵技術(shù)包括：數(shù)據(jù)交互、高精度定位、多功能車載集成終端、高集成度智能路側(cè)系統(tǒng)、多傳感器（異構(gòu)多元信息）融合技術(shù)[6]。
《2020-2025年中國車路協(xié)同行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢預(yù)測研究報(bào)告》中將車路協(xié)同的關(guān)鍵技術(shù)分為智能車載系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)和智能路側(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)。車載系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)包括車輛精準(zhǔn)定位與高可靠通信技術(shù)、車輛行駛安全狀態(tài)及環(huán)境感知技術(shù)、車載一體化系統(tǒng)集成技術(shù)；路側(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)包括多通道交通狀態(tài)信息辨識與采集、車車/車路通信技術(shù)、車車/車路控制技術(shù)[7]。
《車路云一體化融合控制系統(tǒng)白皮書》[8]提出，云控系統(tǒng)作為一類新型信息物理系統(tǒng)，融合了多種學(xué)科、不同領(lǐng)域的前沿技術(shù)，其建設(shè)和發(fā)展需要攻克架構(gòu)、感知、控制和通信等方面的眾多關(guān)鍵技術(shù)，包括邊緣云架構(gòu)技術(shù)、動態(tài)資源調(diào)度技術(shù)、感知與時(shí)空定位技術(shù)、車輛與交通控制技術(shù)以及云網(wǎng)一體化技術(shù)等。
2.2 車路協(xié)同產(chǎn)業(yè)鏈
車路協(xié)同產(chǎn)業(yè)涉及面廣、產(chǎn)業(yè)鏈長、跨界融合特征突出，涵蓋設(shè)備制造、系統(tǒng)集成、應(yīng)用服務(wù)等多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域。
中國公路學(xué)會自動駕駛工作委員會《車路協(xié)同自動駕駛發(fā)展報(bào)告（1.0版）》指出車路協(xié)同產(chǎn)業(yè)鏈上中下游分別為：上游主要為關(guān)鍵技術(shù)與基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)，包括了5G通信、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、智慧道路建設(shè)改造、專用芯片和智能算法、傳感器與高精度地圖；中游主要為智能制造和系統(tǒng)集成供應(yīng)，包括了智能化轉(zhuǎn)型的傳統(tǒng)汽車企業(yè)、傳統(tǒng)交通企業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、“車路協(xié)同智能”數(shù)據(jù)與系統(tǒng)集成產(chǎn)業(yè)；下游主要為應(yīng)用服務(wù)與增值服務(wù)供應(yīng)，包括了汽車即服務(wù)、共享出行、自動駕駛貨運(yùn)、智能交通應(yīng)急救援和其他駕駛員培訓(xùn)、保險(xiǎn)等關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)。
《面向零擁堵的車路協(xié)同新型架構(gòu)及產(chǎn)業(yè)生態(tài)重構(gòu)》基于車路協(xié)同定義，提出其產(chǎn)業(yè)鏈由一軟一硬兩大產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成[2]。一方面，硬件設(shè)備是整個(gè)車路協(xié)同產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)，包括硬件設(shè)備提供商分為通信芯片廠商華為、大唐、高通等企業(yè)，車載終端設(shè)備廠商大唐、華為、東軟、星云互聯(lián)、金溢、千方科技、萬集、華礪智行等，整車廠即 V2X 終端設(shè)備載體的生產(chǎn)者與開發(fā)者，如日本豐田、美國通用、奧迪、沃爾沃、一汽、上汽、長城；路側(cè)設(shè)備廠商有大唐、華為、東軟、星云互聯(lián)、千方科技、萬集科技、阿里巴巴；網(wǎng)絡(luò)建設(shè)運(yùn)營商有中國移動、中國聯(lián)通、中國電信等三大電信運(yùn)營商均在探索 V2X 商業(yè)模式及組網(wǎng)架構(gòu)。另一方面，軟件產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)擒嚶穮f(xié)同產(chǎn)業(yè)鏈中的核心與關(guān)鍵，包括了TSP（Telematics Service Provider）對車主用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的運(yùn)營商，在整個(gè)產(chǎn)業(yè)中處于價(jià)值鏈的核心地位，代表企業(yè)有啟迪云控、華為等；各大商業(yè)區(qū)、旅游景區(qū)、服務(wù)區(qū)、加油站、學(xué)校、酒店、辦公區(qū)等；車路協(xié)同新型平臺提供及運(yùn)營商是整個(gè)系統(tǒng)平臺落地實(shí)施的主體，也是最關(guān)鍵的實(shí)施操作者；各大運(yùn)營車輛公司，即貨運(yùn)車輛、出租車、公交車、共享出行公司等搭建的運(yùn)營平臺；路側(cè)設(shè)備運(yùn)營商，與車路協(xié)同新型平臺提供及運(yùn)營商對接，與各大商業(yè)區(qū)、旅游景區(qū)、服務(wù)區(qū)、加油站、學(xué)校、酒店、辦公區(qū)等積極協(xié)商，通過數(shù)據(jù)交互提供相應(yīng)的事業(yè)擴(kuò)展功能應(yīng)用。
中國信息通信研究院《車聯(lián)網(wǎng)白皮書》提出，車路協(xié)同產(chǎn)業(yè)鏈包括基礎(chǔ)層、平臺層和應(yīng)用層[10]。基礎(chǔ)層主要由終端設(shè)備和通信平臺。終端設(shè)備即為RSU/OBU硬件設(shè)備生產(chǎn)，具體有路側(cè)基站、路側(cè)天線、邊緣服務(wù)器、T-BOX、車載大屏等，主要參與方包括華為、大唐電信、東軟集團(tuán)、千方科技等；通信平臺主要指通信芯片和通信模組，芯片供應(yīng)商主要有高通、華為、大唐電信、Autotalks，通信模組供應(yīng)商有中興、日本Alps電氣、希迪智駕等。平臺層主要指平臺服務(wù)商和通信運(yùn)營商。平臺服務(wù)商包括阿里巴巴集團(tuán)、滴滴出行、蘋果、谷歌等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，通信運(yùn)營商有中國移動、中國電信、中國聯(lián)通等等。應(yīng)用層指提供應(yīng)用功能的企業(yè)，包括高精度定位和地圖服務(wù)、安全測試認(rèn)證等等，參與企業(yè)有四維圖新、高德地圖、百度、華為、中興等等。
2.3 車路協(xié)同應(yīng)用示范
智能網(wǎng)聯(lián)汽車是車路協(xié)同研究與研發(fā)落地的重要載體。發(fā)達(dá)國家斥資建設(shè)智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試示范區(qū)，通過測試評價(jià)和示范應(yīng)用解決智能網(wǎng)聯(lián)汽車實(shí)際運(yùn)營中的技術(shù)難題，推動自動駕駛與車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定，搶占智能網(wǎng)聯(lián)汽車行業(yè)優(yōu)勢地位。我國相關(guān)部委及地方政府對智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重視程度也不斷上升，各地示范區(qū)建設(shè)步伐不斷加快，以期能與現(xiàn)有汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級相結(jié)合[11]。
以美國為例，2015年7月，由密歇根大學(xué)和密歇根州交通部共同出資建立的“無人駕駛小鎮(zhèn)MCity”宣布對外開放。這座小鎮(zhèn)位于安娜堡市，占地194英畝，是世界首個(gè)專門為測試無人駕駛汽車、V2V/ V2I車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)而打造的無人駕駛測試試驗(yàn)區(qū)。MCity的車道線總長約8公里，設(shè)置有多沖道路和路側(cè)設(shè)施模擬實(shí)際道路環(huán)境，主要包括用于模擬高速公路環(huán)境的高速實(shí)驗(yàn)區(qū)域和用于模擬市區(qū)與近郊的低速實(shí)驗(yàn)區(qū)域。其中，模擬市區(qū)的低速試驗(yàn)區(qū)完全模仿普通城鎮(zhèn)建造，包含兩車道、三車道和四車道公路，以及交叉路口、交通信號燈和指示牌等，提供了真實(shí)的路面、標(biāo)志標(biāo)線、斜坡、自行車道、樹木、消防栓、周邊建筑物等真實(shí)道路場景元素。目前小鎮(zhèn)已與福特、通用、本田、日產(chǎn)、豐田、德爾福等15家車企及零部件供應(yīng)商以注資方式展開合作。此外，美國交通部還指定了10個(gè)自動駕駛試點(diǎn)試驗(yàn)場，包括托馬斯·D·拉爾森交通研究所、美國陸軍阿伯丁測試中心等，分布于9個(gè)州，使智能網(wǎng)聯(lián)汽車可以在更加豐富的條件下開展測試。
除美國外，其他國家的主要示范區(qū)還包括，英國網(wǎng)聯(lián)與自動駕駛汽車測試設(shè)施集群、日本機(jī)動車研究所J-town試驗(yàn)場地場、德國法國跨境公路測試區(qū)、瑞典AstaZero主動安全測試區(qū)、京畿道華城市汽車安全研究院建設(shè)自動駕駛汽車試驗(yàn)場地（K-City）等。
借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，我國智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試示范區(qū)規(guī)劃建設(shè)工作正在快速推進(jìn)，工信部首先通過智能制造試點(diǎn)示范項(xiàng)目批準(zhǔn)了國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車（上海）試點(diǎn)示范區(qū)，之后又與北京-河北、重慶、浙江烏鎮(zhèn)及云棲小鎮(zhèn)、湖北武漢、吉林長春等地方政府簽署了“基于寬帶移動互聯(lián)網(wǎng)智能汽車與智慧交通應(yīng)用示范”合作框架協(xié)議，還與公安部、江蘇省政府簽署共建“國家智能交通綜合測試基地”合作協(xié)議，同四川省政府基于“中德合作智能網(wǎng)聯(lián)汽車、車聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)及測試驗(yàn)證試點(diǎn)示范”項(xiàng)目簽署相關(guān)協(xié)議，初步形成了“5+2+1”的智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試示范區(qū)分布格局。
除工信部同各地方政府合作推進(jìn)的測試示范區(qū)之外，交通運(yùn)輸部也初步認(rèn)定了三家“自動駕駛封閉場地測試基地”，分別為長安大學(xué)車聯(lián)網(wǎng)與智能汽車試驗(yàn)場、公路交通綜合試驗(yàn)場以及重慶車輛檢測研究院試驗(yàn)場。同時(shí)，國家認(rèn)證認(rèn)可監(jiān)督管理委員也正式批復(fù)中國汽車技術(shù)研究中心有限公司及襄陽達(dá)安汽車檢測中心有限公司籌建“國家智能網(wǎng)聯(lián)汽車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心”。此外，部分省市也通過機(jī)構(gòu)合作等方式打造基于自身產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試基地，使得智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試示范在全國呈現(xiàn)出“百花齊放”的景象[12]。
國內(nèi)智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試示范區(qū)分布[13]
國內(nèi)部分智能網(wǎng)聯(lián)汽車測試示范區(qū)概況[14]
3 車路協(xié)同研究態(tài)勢
采集2011-2020年Web of Science核心合集下車路領(lǐng)域研究領(lǐng)域SCI期刊論文以及來自中國知網(wǎng)的中文核心期刊論文信息，采用科學(xué)知識圖譜方法，對論文數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，揭示車路協(xié)同領(lǐng)域研究趨勢、研究熱點(diǎn)、演進(jìn)特征、研究前沿和發(fā)展趨勢。
2011-2020年期間，車路協(xié)同領(lǐng)域發(fā)表SCI論文1028篇，中文核心期刊論文1119篇（國外機(jī)構(gòu)參與發(fā)文25篇，2篇為第一作者），產(chǎn)出呈現(xiàn)增長趨勢，如圖2所示。其中，2011-2017年間的發(fā)文量穩(wěn)步增長，2017-2019年的發(fā)文量持續(xù)快速增長，于2019年達(dá)到高峰點(diǎn)。與SCI全球論文發(fā)文趨勢相比，2017-2018年SCI中國發(fā)文量增長幅度較為平穩(wěn)，2018年中文核心期刊發(fā)文量在前一年達(dá)到較高水平后略有下降。
注：由于數(shù)據(jù)庫收錄的原因，2020年的數(shù)據(jù)不作為參考。
圖 2車路協(xié)同領(lǐng)域論文發(fā)展趨勢
采用詞頻分析和共詞分析相結(jié)合的方法繪制期刊論文關(guān)鍵詞共現(xiàn)圖譜，如圖3所示。圖3 顯示，車路協(xié)同領(lǐng)域研究熱點(diǎn)集中在以下5個(gè)方向。
1. 圍繞通訊系統(tǒng)，開展基于DSRC、5G的車車/車路網(wǎng)技術(shù)研究（藍(lán)色虛線圈內(nèi)）
包括V2V通信、V2X/C-V2X通信、車用移動通信網(wǎng)絡(luò)、認(rèn)證協(xié)議、信道劃分和資源分配、數(shù)據(jù)物理層安全等。V2V、V2X/C-V2X、IEEE 802.11P、DSRC、5G、VANET、Resource Allocation、Channel、Wireless Network、Protocol、Data Dissemination、Scheme等關(guān)鍵詞間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系。
2. 圍繞路側(cè)系統(tǒng)，開展車輛智能感知技術(shù)研究（紅色虛線圈內(nèi)）
包括傳統(tǒng)路側(cè)系統(tǒng)、路側(cè)雷達(dá)、實(shí)時(shí)行車環(huán)境感知、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、突發(fā)事件識別等。RSU、V2I、VANETs、Road Traffic Control、Analytical Model等關(guān)鍵詞間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系。
3. 圍繞車載系統(tǒng)，開展車輛群體協(xié)作控制技術(shù)研究（黃色虛線圈內(nèi)）
包括交通信號控制、隊(duì)列長度評估、車輛跟馳模型穩(wěn)定性分析、隨機(jī)交通場景、網(wǎng)聯(lián)車滲透率等研究。Traffic Signal Control、Travel-Time Algorithm、Probe Vehicle、Queue Length Estimation、Signalized Intersections等關(guān)鍵詞間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系。
4. 圍繞車載系統(tǒng)，開展行車安全技術(shù)研究（綠色虛線圈內(nèi)）
包括主動/協(xié)同避撞、（協(xié)同）自適應(yīng)巡航控制、駕駛員行為適應(yīng)性分析、交通流動態(tài)控制等。AVs、CACC、Experimental Validation、Variable Speed Limit、Drivers、Behavior、Cooperative Driving、Traffic Flow、Dynamic等關(guān)鍵詞間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系。
5. 生態(tài)駕駛相關(guān)研究（紫色虛線圈內(nèi)）
包括生態(tài)駕駛系統(tǒng)、燃油消耗量、能效優(yōu)化控制等研究內(nèi)容。EVs、Eco-Driving、Fuel Consumption、Fuel Economy、Emission、Efficient、Framework、Optimization等關(guān)鍵詞間存在關(guān)聯(lián)關(guān)系。
圖 3車路協(xié)同領(lǐng)域SCI論文關(guān)鍵詞相關(guān)關(guān)系圖
對高頻關(guān)鍵詞進(jìn)行時(shí)間序列分析，形成期刊論文高頻關(guān)鍵詞隨時(shí)間變化趨勢圖譜，如圖4 所示。圖中節(jié)點(diǎn)的大小代表關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次。節(jié)點(diǎn)較大的高頻關(guān)鍵詞的利用頻次較高，如V2V、VANETs、V2I、Connected Vehicle、ITS、Model、Design、Safety等，這些詞所代表的領(lǐng)域車路協(xié)同研究的重要基礎(chǔ)。同時(shí)，被粉色色環(huán)環(huán)繞的關(guān)鍵詞，如V2I、DSRC、5G、Autonomous vehicle、Resource Allocation、Protocol、algorithm、Dynamic等，為高中介中心度關(guān)鍵詞，它們是連接高頻關(guān)鍵詞的重要術(shù)語，在該領(lǐng)域的研究演進(jìn)中發(fā)揮著重要作用。
圖 4期刊論文高頻關(guān)鍵詞隨時(shí)間變化趨勢圖
在車路協(xié)同領(lǐng)域研究中，V2V、VANETs、Wireless Network及其System、Model、Simulation、Protocol等研究起步于2011年前后，從節(jié)點(diǎn)的年輪顏色判斷，它們幾乎跨度了整個(gè)研究時(shí)段。隨著研究的推進(jìn)，2012年期間，V2V研究延伸至V2I，有關(guān)V2I系統(tǒng)，以及IEEE 802.11P、Safety等成為新興研究內(nèi)容。2013-2014年期間，出現(xiàn)了Vehicular Network、Connected vehicle、DSRC，有關(guān)Signalized Intersection的Travel Time及其algorithm，有關(guān)Car-following Model的Dynamic，有關(guān)Data Dissemination的protocol、Efficient等研究。2015-2016年期間，該領(lǐng)域?qū)utonomous vehicle、Resource Allocation、adaptive cruise control、V2X、Eco-driving、Probe Vehicle、Fuel Consumption、Fuel Economy等進(jìn)行了研究探索。在最近的4年研究周期中，圍繞5G、Electric Vehicle，有關(guān)adaptive cruise control的String Stability和Congestion，圍繞VANETs的Environment，圍繞V2X的Sensor等成為新的研究方向。
采用統(tǒng)計(jì)方法，統(tǒng)計(jì)2011-2020年間每一年的發(fā)文量，繪制期刊論文隨時(shí)間變化趨勢圖，如圖5所示。圖5顯示了2011-2020年期間，車路協(xié)同領(lǐng)域SCI論文和中文核心期刊論文發(fā)文量年度趨勢變化。整體來看，十年間，SCI論文產(chǎn)出呈現(xiàn)增長趨勢。其中，2011-2017年間的發(fā)文量穩(wěn)步增長，2017-2019年的發(fā)文量持續(xù)快速增長，于2019年達(dá)到頂峰。與SCI全球論文發(fā)文趨勢相比，2017-2018年SCI中國發(fā)文量增長幅度較為平穩(wěn)，2018年中文核心期刊發(fā)文量在前一年達(dá)到較高水平后略有下降。
注：由于數(shù)據(jù)庫收錄的原因，2020年的數(shù)據(jù)不作為參考。
圖 5 SCI論文發(fā)文量年度變化圖
總體上，國際、國內(nèi)研究主題和熱點(diǎn)基本吻合，即圍繞車聯(lián)網(wǎng)、車載網(wǎng)、V2V、V2X、車路協(xié)同系統(tǒng)、智能交通系統(tǒng)、自動駕駛汽車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等開展無線通信、車車/車路控制方向研究。兩者相比，國際研究的方向更為豐富，發(fā)展階段的劃分更為清晰，與研發(fā)方向更為契合。
在信息通信方向，DSRC、LTE-V2X及其信道劃分和資源分配、數(shù)據(jù)傳輸和隱私保護(hù)、廣播協(xié)議和安全通信、路由協(xié)議等是國際、國內(nèi)的共同研究內(nèi)容，并且國際、國內(nèi)研究均經(jīng)歷了從V2V到V2I再到V2X的發(fā)展歷程。其中，對于V2V、車載網(wǎng)、路由協(xié)議、IEEE 802.11p、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等研究的時(shí)間起點(diǎn)基本一致，前三者開始于2011年，后兩者分別在2012、2015年前后出現(xiàn)。國際、國內(nèi)研究的不同點(diǎn)包括：第一，該方向在國內(nèi)研究中的占比多于國際。從排名前50的高頻關(guān)鍵詞分布上看，在國內(nèi)研究中特指該方向的關(guān)鍵詞有37個(gè)，在國際研究中有13個(gè)。從研究主題聚類上看，國內(nèi)研究將該方向細(xì)分為多個(gè)主題，除國際研究亦體現(xiàn)出的車車通信，車路通信，車聯(lián)網(wǎng)/車載網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、隱私保護(hù)、路由協(xié)議、資源分配等內(nèi)容外，國內(nèi)研究還具體闡述了路由算法、移動邊緣計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)吞吐量和通信延遲等內(nèi)容；第二，國際與國內(nèi)分別圍繞DSRC和LTE-V2X開展車聯(lián)網(wǎng)通信研究。DSRC已被美國交通部確認(rèn)為V2V標(biāo)準(zhǔn)，歐盟的協(xié)同式智能交通系統(tǒng)和日本的V2X（C-ITS）也是基于DSRC技術(shù)，而我國傾向于采用LTE-V2X。從詞頻上看，DSRC和LTE-V2X分別為國際、國內(nèi)研究中的高頻關(guān)鍵詞，兩者偏重不同技術(shù)主體；第三，有關(guān)V2X等國際研究早于國內(nèi)。在國際研究中，DSRC、V2X分別在2014年和2016年出現(xiàn)，C-V2X、5G在2018年出現(xiàn)；在國內(nèi)研究中，DSRC 出現(xiàn)在2012年，V2X、C-V2X出現(xiàn)在2019年，LTE-V2X、5G出現(xiàn)在2017年。V2X技術(shù)分為DSRC和C-V2X。C-V2X包含 LTE-V2X和5G-V2X。可見，國際研究較早開始V2X技術(shù)路線研究，并已進(jìn)入廣域無線通信技術(shù)領(lǐng)域；第四，國內(nèi)有關(guān)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算在信息通信中的應(yīng)用研究早于國內(nèi)，然而未形成高關(guān)注度方向。大數(shù)據(jù)在國際、國內(nèi)研究中的出現(xiàn)時(shí)間分別為2018年和2014年，云計(jì)算的出現(xiàn)時(shí)間分別為2020年和2013年。至2020年，在國內(nèi)研究中上述關(guān)鍵詞的利用頻次分別為11次和7次，國際研究中的出現(xiàn)頻次為4次，國內(nèi)研究熱度未表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。
在車車/車路控制方向，國際、國內(nèi)的共同研究內(nèi)容集中在交通信號控制、自適應(yīng)巡航控制、交叉口沖突檢測、車隊(duì)控制等方面。其中，有關(guān)自動駕駛的研究出現(xiàn)在2015年前后。兩者的不同點(diǎn)主要包括：第一，在國際研究中，有關(guān)此方向的研究占比更多，內(nèi)容也更加豐富。從排名前50的高頻關(guān)鍵詞分布上看，在國際研究中特指該方向的關(guān)鍵詞有12個(gè)，在國內(nèi)研究中有7個(gè)。從研究主題聚類上看，國際研究所展現(xiàn)的內(nèi)容更為具化。其中，路側(cè)雷達(dá)、突發(fā)事件識別、主動/協(xié)同避撞、駕駛員行為分析等研究熱度較高，而在國內(nèi)研究中相對偏少；第二，國際在若干技術(shù)內(nèi)容的研究上“搶占先機(jī)”。如國際、國內(nèi)有關(guān)自適應(yīng)巡航控制研究分別出現(xiàn)在2012年和2017年，路徑/軌跡規(guī)劃研究分別出現(xiàn)在2017年和2019年，車輛跟馳模型研究分別出現(xiàn)在2014年和2019年，車速控制研究分別出現(xiàn)在2016年和2018年等。由于國內(nèi)研究起步較晚，這些技術(shù)內(nèi)容尚未在國內(nèi)研究中演變?yōu)榧夹g(shù)熱點(diǎn)；第三，國內(nèi)先于國際開展電動汽車研究，然而研究熱度不及國際。電動汽車在國際、國內(nèi)研究中的出現(xiàn)時(shí)間分別為2018年和2016年。它在國際研究中出現(xiàn)的當(dāng)年即成為突現(xiàn)詞并延續(xù)至今，未來還可能受到持續(xù)關(guān)注。而在國內(nèi)研究中，電動汽車在出現(xiàn)后似乎變得“銷聲匿跡”，至2020年該關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻次僅為7次。
在生態(tài)駕駛方向，國際研究中探討的生態(tài)駕駛系統(tǒng)、能效優(yōu)化控制等方面為國內(nèi)空缺研究。
4 車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展態(tài)勢
從Derwent Innovation數(shù)據(jù)庫中提取2011-2020年十年間車路協(xié)同領(lǐng)域?qū)＠畔?#xff0c;采用專利技術(shù)地圖方法，對專利進(jìn)行分析，揭示了車路協(xié)同研發(fā)的主要技術(shù)領(lǐng)域、技術(shù)熱點(diǎn)與前沿、主要國家/地區(qū)和主要專利權(quán)人的專利布局等，提出該領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展特征與趨勢，
根據(jù)德溫特手工代碼，統(tǒng)計(jì)車路協(xié)同涉及的各技術(shù)主題各個(gè)年度的專利申請數(shù)量，利用Derwent Data Analyzer，繪制各技術(shù)方向?qū)＠麛?shù)量隨時(shí)間變化的趨勢圖，如圖6所示。整體來看，車路協(xié)同涉及的各技術(shù)主題的專利數(shù)量隨著時(shí)間的增長而增長，在2018-2019年期間達(dá)到高峰。其中，汽車微處理器系統(tǒng)(T01-J07D1）、無線電通信線路（W01-A06C4）等領(lǐng)域的專利增長幅度較大，無線電通信線路（T01-C03C）、防撞和停車輔助設(shè)備（X22-J05）等增長幅度較小，非車載車輛接口/通信（X22-K08）主題的專利數(shù)量在2017年左右出現(xiàn)了較明顯的下降趨勢。車路協(xié)同領(lǐng)域近3年來的技術(shù)研發(fā)集中在T01-J07D1（汽車微處理器系統(tǒng)）、W01-A06C4（無線電通信線路）、T01-J07D3A（地理信息系統(tǒng)）、T01-S03（軟件產(chǎn)品）、X21-A01F（電動汽車）等主題。
圖 6 專利申請隨時(shí)間變化趨勢
提取專利文獻(xiàn)題名和摘要中的關(guān)鍵詞，采用詞頻 (Term Frequency, TF)-反文檔頻率 (Inverse Document Frequency, IDF)算法對關(guān)鍵詞進(jìn)行加權(quán)，選取高頻關(guān)鍵詞作為該專利的技術(shù)主題，并用等高線的形式呈現(xiàn)，繪制專利技術(shù)熱點(diǎn)分布地圖，如圖7所示。圖7顯示，車路協(xié)同專利技術(shù)熱點(diǎn)主要集中在以下方向：
圖 7車路協(xié)同領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)熱點(diǎn)分布地圖
（1）信息通信（圖7藍(lán)色區(qū)域）：包括車輛間通信、車與外界的信息交互，包括側(cè)行鏈路資源分配及使用、多址接入與分配、分組信號通信、車輛節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)傳輸、信息安全認(rèn)證與密鑰生成等；
（2）車輛控制（圖7粉色區(qū)域）：包括碰撞風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測、自動駕駛平臺，有關(guān)道路交通信號、行車速度的控制與決策等；
（3）導(dǎo)航與定位（圖7橘色區(qū)域），即全球衛(wèi)星導(dǎo)航；
（4）能源供應(yīng)（圖7綠色區(qū)域）：包括新能源汽車充電等電力供應(yīng)，以及電磁閥、燃?xì)忾y等能源供應(yīng)技術(shù)與設(shè)備；
（5）車載感知（圖7白色區(qū)域）：包括圖像識別技術(shù)、總線控制技術(shù)、傳感器信息交互技術(shù)、車載終端數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，以及車載電源供應(yīng)、自動泊車、車載移動電話等車輛定位功能。
在上述技術(shù)熱點(diǎn)中，信道資源分配及使用、網(wǎng)絡(luò)信息傳輸服務(wù)、車載電源供應(yīng)、新能源汽車電力供應(yīng)、智能交通控制與決策系統(tǒng)為專利密集程度較高的區(qū)域，專利權(quán)人在這些領(lǐng)域進(jìn)行了專利布局。
對代表專利技術(shù)主題的高頻關(guān)鍵詞進(jìn)行共現(xiàn)分析并聚類，繪制專利技術(shù)熱點(diǎn)聚類圖譜，如圖8所示。技術(shù)熱點(diǎn)包括：
（1）V2X通信網(wǎng)絡(luò)（圖8藍(lán)色區(qū)域）：包括無線電通信系統(tǒng)（Radio Communication System）、正交頻分多址系統(tǒng)（Orthogonal FDMA）及其系統(tǒng)子框架（Sub Frame）結(jié)構(gòu)，以及長期演進(jìn)（Long Term Evolution/LTE Advanced）、Wi-Fi等通信技術(shù)；
（2）V2X數(shù)據(jù)傳輸方法（圖8綠色區(qū)域）：路側(cè)基站（Base Station）、用戶設(shè)備（User equipment）、車載終端（Terminal）等實(shí)體間的通信方法，包括側(cè)行鏈路通信（Sidelink Communication）、D2D通信（D2D Communication）、資源分配（Resource Allocation）、資源池（Resource Pool）、無線資源控制（Radio Resource Control）等；
（3）V2X通信裝置（圖8黃色區(qū)域）：V2X硬件設(shè)備，包括無線網(wǎng)絡(luò)裝置（Wireless Apparatus）、路側(cè)基站裝置（Base Station Apparatus）、分組信號裝置（Packet Signal）等；
（4）車輛感知與控制方法（圖8紅色區(qū)域）：圍繞云平臺（Cloud）、通信單元（Communication Unit）、傳感器裝置（Sensor）、方塊圖（Block Diagram）的網(wǎng)聯(lián)汽車（connected vehicle）數(shù)據(jù)采集、處理與車輛控制系統(tǒng)；圍繞組成單元（Unit）、模塊（Module）、路線（Route）、駕駛員操作（Driver）的自動駕駛汽車（Autonomous Vehicle/ego vehicle）控制系統(tǒng)；電動汽車（Electric Vehicle）的控制器（Controller）和模塊（Module）設(shè)計(jì)；以及通過傳感器（Sensor）、照相機(jī)（Camera）、天線（Antenna）等裝置及其框架（Frame）結(jié)構(gòu)（Structure）、模塊（Module）、各類單元（Unit）（含采集單元（Acquisition Unit）、檢測單元（Detection Unit）、處理單元（Processing Unit）、決策單元（Determination Unit）等）、方塊圖（Block Diagram）等設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)車輛位置（Position）通信、車輛速度（Speed）控制、輔助駕駛（Assistance System）、車輛變道（Lane Change）規(guī)劃、交叉口（Intersection）信號控制等車載端功能與交通管理。
圖 8車路協(xié)同領(lǐng)域?qū)＠夹g(shù)熱點(diǎn)聚類圖譜
在專利技術(shù)熱點(diǎn)分布地圖的基礎(chǔ)上，標(biāo)注專利權(quán)人所在國家/地區(qū)，繪制主要國家/地區(qū)專利布局地圖，如圖9所示。圖9顯示，中國在車路協(xié)同領(lǐng)域研發(fā)范圍廣，幾乎遍布所有技術(shù)方向，尤其在車載感知、能源供應(yīng)、車輛控制方向?qū)＠芗潭容^高。美國在車路協(xié)同領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)主要集中在信息通信和車輛控制方向。其中，信息通信是其布局最為集中的區(qū)域。而中國在該方向的專利數(shù)量非常少。日本在車輛控制方向有較為集中的專利布局。此外，日本在信息通信領(lǐng)域的V2V傳輸方向、車載感知領(lǐng)域的車載終端數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)方向也申請了專利。韓國除能源供應(yīng)方向外，在其他方向均布局有專利。韓國在各方向上的研究主要集中在個(gè)別技術(shù)熱點(diǎn)上，如信息通信方向的無線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、車輛控制方向的碰撞風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測等。德國的研發(fā)重點(diǎn)包括車輛控制中有關(guān)道路交通信號、行車速度的控制與決策技術(shù)，車載感知中傳感器信息交互技術(shù)等。
注：紅色代表中國；綠色代表美國；黃的代表日本；藍(lán)色代表韓國；深藍(lán)代表德國。
圖 9主要國家/地區(qū)專利布局
將排名前10位的專利技術(shù)主題與主要專利權(quán)人進(jìn)行交叉分析，繪制主要專利權(quán)人技術(shù)主題分布圖譜，如圖10所示。圖10所示為是專利權(quán)人開展技術(shù)研發(fā)的主要技術(shù)主題。LG電子、華為、高通和三星電子的技術(shù)研發(fā)主要集中在W01-A06C4（無線電通信線路）主題。上述4家企業(yè)在該主題的專利申請數(shù)量比排名第二位的主題多50%以上。福特、豐田和戴姆勒的主要技術(shù)研發(fā)主題為T01-J07D1（汽車微處理器系統(tǒng)），其中福特在該方向的專利申請數(shù)量在主要專利權(quán)人中排名第一。在T01-S03（軟件產(chǎn)品）方向，高通和華為專利申請量較多；在W01-C01D3C（便攜式；手持）方向，LG電子、高通、華為和三星電子專題申請量較多。
圖 10 主要專利權(quán)人技術(shù)主題分布圖
近年來，中國高度重視自動駕駛、智能網(wǎng)聯(lián)汽車的發(fā)展，將其視為汽車產(chǎn)業(yè)升級的必備條件。2015年以來，由國務(wù)院協(xié)調(diào)，國家發(fā)改委、交通運(yùn)輸部、工業(yè)和信息化部密集出臺了一系列推動車路協(xié)同和智慧交通發(fā)展的政策文件，在技術(shù)創(chuàng)新、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、示范應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)培育、應(yīng)用推廣等各個(gè)環(huán)節(jié)，開展有目的、有計(jì)劃的產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)動，為車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展和服務(wù)創(chuàng)新提供必要的環(huán)境條件。北京、上海、廣州、重慶等地區(qū)也出臺了推進(jìn)車路協(xié)同在地方落地的一系列政策措施。表中所示為中國出臺的國家和行業(yè)層面推進(jìn)車路協(xié)同發(fā)展的主要政策文件。
5 車路協(xié)同技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析
通過對車路協(xié)同相關(guān)政策、研究文獻(xiàn)、專利技術(shù)、應(yīng)用示范等的分析，形成車路協(xié)同在關(guān)鍵技術(shù)和方法研究、技術(shù)產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化等方面發(fā)展特征、趨勢等結(jié)論，主要包括：
2018年車路協(xié)同文獻(xiàn)和專利數(shù)量激增，技術(shù)的研究應(yīng)用進(jìn)入加速發(fā)展期。政策、技術(shù)、市場先進(jìn)多方面因素共同推動了車路協(xié)同技術(shù)的快速發(fā)展。
（1）政策推動力度強(qiáng)勁
國內(nèi)方面，2018年2月交通運(yùn)輸部啟動九省市智慧公路試點(diǎn)，促進(jìn)了路運(yùn)一體化車路協(xié)同、車路協(xié)同安全輔助服務(wù)、面向城市公共交通及復(fù)雜交通環(huán)境的車路協(xié)同技術(shù)應(yīng)用發(fā)展。4月，國家發(fā)展改革委、財(cái)政部下發(fā)了降低部分無線電頻率占用費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的通知文件，進(jìn)一步激發(fā)市場需求。11月，工業(yè)和信息化部發(fā)文支持LTE-V2X技術(shù)在智能網(wǎng)汽車的應(yīng)用和發(fā)展，開啟了車路協(xié)同探索的新篇章。12月，工業(yè)和信息化部發(fā)布《車聯(lián)網(wǎng)（智能網(wǎng)聯(lián)汽車）產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計(jì)劃》，明確了形成深度融合、創(chuàng)新活躍、安全可信、競爭力強(qiáng)的車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)新生態(tài)的發(fā)展目標(biāo)。國際方面，2018年5月美國交通部在俄明州、紐約、佛羅里達(dá)州三地部署的車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展試點(diǎn)項(xiàng)目（Connected Vehicle Pilot Deployment Program）完成第二階段設(shè)計(jì)/建造/測試，將前期構(gòu)想落地實(shí)施。10月，美國交通運(yùn)輸部發(fā)布了《自動駕駛汽車3.0：為未來交通做準(zhǔn)備》，支持將自動駕駛的安全、高效、可靠、經(jīng)濟(jì)集成到多聯(lián)式跨界的地面運(yùn)輸系統(tǒng)中。2018年，主要國家都出臺頒布了具有總領(lǐng)性、鼓勵(lì)性的政策和措施，激發(fā)了技術(shù)研發(fā)應(yīng)用的活力。
（2）基礎(chǔ)性技術(shù)準(zhǔn)備就緒
2018年，3GPP全會（TSG#80）批準(zhǔn)了第五代移動通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（5G NR）獨(dú)立組網(wǎng)功能凍結(jié)，5G完成第一階段全功能標(biāo)準(zhǔn)化工作，進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)全面沖刺新階段。DSRC標(biāo)準(zhǔn)組織IEEE提出IEEE 802.11 NGV，作為DSRC后續(xù)演進(jìn)版本，提升范圍和可靠性，并且對DSRC具備兼容能力。中國第一條5G自動駕駛車輛測試道路、5G自動駕駛聯(lián)盟成立及領(lǐng)先計(jì)劃、中國移動“和路通”智能ETC的重磅發(fā)布，開啟了5G車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的序幕。韓國自動駕駛汽車技術(shù)研發(fā)支持及安全性測試試驗(yàn)平臺K-City竣工并開放，建設(shè)和運(yùn)營了自動駕駛數(shù)據(jù)中心。國際層面通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)確立，主要國家進(jìn)一步完善車路協(xié)同的基礎(chǔ)設(shè)施。
（3）市場供給能力升級
2018年，國內(nèi)2018年自動駕駛零部件和方案供應(yīng)商融資額由2017年的53.69億元上升到162.31億元[15]。在5GAA會議上，福特公司發(fā)布了與大唐、高通聯(lián)合開展的DSRC和LTE-V2X實(shí)際道路測試性能測試結(jié)果。2018世界移動大會“車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)峰會”上，中國移動、上汽集團(tuán)宣布車聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略規(guī)劃，華為發(fā)布最新的C-V2X解決方案[16]。主要企業(yè)紛紛發(fā)力，推出車路協(xié)同產(chǎn)品方案。
從全球車路協(xié)同領(lǐng)域研究情況來看，2011年以前，該領(lǐng)域研究處于孕育階段，主要圍繞通信技術(shù)和單車智能展開。2012年至2016年，該領(lǐng)域研究處于起步階段，研究內(nèi)容從單車智能跨入V2X，圍繞路側(cè)系統(tǒng)的研究增多，這階段產(chǎn)生了一些高質(zhì)量研究成果，在前10位的高被引論文中，有7篇是發(fā)表于此階段。2017年起，車路協(xié)同領(lǐng)域的研究呈爆發(fā)性增長，車路協(xié)同研究進(jìn)入發(fā)展時(shí)期，研究內(nèi)容逐步從智能感知擴(kuò)展到智能控制、智能決策，應(yīng)用和實(shí)證方面的研究逐步增多。目前，車路協(xié)同研究涵蓋通信系統(tǒng)、路側(cè)系統(tǒng)、車載系統(tǒng)和交通管理系統(tǒng)，研究處于發(fā)展初期。
車路協(xié)同領(lǐng)域的研發(fā)技術(shù)主題包括汽車微處理器系統(tǒng)、無線電通信線路、地理信息系統(tǒng)、軟件產(chǎn)品、電動汽車等。其中，汽車微處理器系統(tǒng)、無線電通信線路、地理信息系統(tǒng)是車路協(xié)同領(lǐng)域排名前三位的專利技術(shù)主題分類，也是近3年來專利申請的熱點(diǎn)。
信息通信、車輛控制、導(dǎo)航與定位、能源供應(yīng)方及車載感知等技術(shù)熱點(diǎn)方向均形成了較成熟的專利集群，信道資源分配及使用、網(wǎng)絡(luò)信息傳輸服務(wù)、車載電源供應(yīng)、新能源汽車電力供應(yīng)、智能交通控制與決策系統(tǒng)等為專利密集程度較高的區(qū)域。車路協(xié)同領(lǐng)域研發(fā)的技術(shù)熱點(diǎn)集中在通信與車端，路側(cè)端的專利布局較少。
信息與通信企業(yè)的研發(fā)集中在信息通信和車輛控制方向，負(fù)責(zé)車路協(xié)同通信所需的IT基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，包括通信芯片組、傳感器、車載單元、路側(cè)單元等，以及提供專用通信網(wǎng)絡(luò)。代表企業(yè)包括LG電子公司、高通公司、三星電子公司、華為技術(shù)公司、中興通訊公司、中國電信集團(tuán)公司等。
汽車及零部件生產(chǎn)商的研發(fā)集中在汽車微處理器系統(tǒng)、車輛控制、導(dǎo)航與定位方向，致力于支持基于V2X/C-V2X技術(shù)的汽車開發(fā)及無人駕駛技術(shù)開發(fā)。代表企業(yè)包括豐田自動車株式會社、福特公司、電裝公司、現(xiàn)代汽車公司、奇瑞汽車公司、鄭州宇通客車股份有限公司等。
計(jì)算機(jī)及軟件制造商亦開展信息通信方向研發(fā)，提供通信芯片產(chǎn)品，代表企業(yè)為英特爾公司等。
此外，參與車路協(xié)同領(lǐng)域研發(fā)的專利權(quán)人還包括高校，高校較為集中的參與技術(shù)研發(fā)是中國的突出特點(diǎn)。高校的研發(fā)方向與以企業(yè)為主體的全球?qū)＠麢?quán)人相比，未形成專利高地。
LG電子公司、華為技術(shù)公司、福特公司等主要專利權(quán)人優(yōu)先選擇在美國、中國和世界知識產(chǎn)權(quán)組織進(jìn)行專利布局。這些國家（地區(qū)）對車路協(xié)同領(lǐng)域高度重視，是受到較多關(guān)注的市場。美國和中國市場是創(chuàng)新力量致力爭奪的焦點(diǎn)，創(chuàng)新力量看好其未來市場潛力。
車路協(xié)同系統(tǒng)主要由具備智能網(wǎng)聯(lián)車輛、具備交互能力的智能路側(cè)和面向泛在服務(wù)的大數(shù)據(jù)平臺等部分構(gòu)成。通過關(guān)鍵詞聚類可以看出，該領(lǐng)域研究涵蓋通信系統(tǒng)、路側(cè)系統(tǒng)、車載系統(tǒng)和交通管理系統(tǒng)，涉及自動駕駛汽車/智能網(wǎng)聯(lián)汽車、新能源汽車。我國主要開展基于DSRC/LTE-V的車車/車路網(wǎng)技術(shù)（包含車車通信，車路通信，車聯(lián)網(wǎng)/車載網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸和隱私保護(hù)、廣播協(xié)議和安全通信、路由協(xié)議和路由算法、移動邊緣計(jì)算和資源分配策略、網(wǎng)絡(luò)吞吐量和通信延遲等方向）和車車/車路控制技術(shù)（包含車輛協(xié)作控制及智能網(wǎng)聯(lián)汽車、交通控制方向）研究。由于我國人口密度大、交通環(huán)境復(fù)雜多樣，依靠單車智能實(shí)現(xiàn)自動駕駛難度大，但在5G等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)方面具有先天優(yōu)勢，車路協(xié)同成為適合中國國情的自動駕駛技術(shù)發(fā)展路徑。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的知领·报告 | 车路协同技术发展态势分析报告.md的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
- 上一篇： PostgreSQL入门之基本工具+常用
- 下一篇： mysql columns_MySQL的