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1、T/CSAE 53-2017 解读T/CSAE 53-2017合作式智能运输系统车用通信系统应用层及应用层数据交互标准解读依托中国智能网联汽车产业创新联盟和中国智能交通产业联盟，V2X应用层标准合作式智能运 输系统车用通信系统应用层及应用层数据交互标准形成双标号（T/CSAE 53-2017, T/ITS 0058- 2017）的团体标准。其中应用层数据集规范部分，目前己和网络层规范整合，形成国标草案合 作式智能运输系统专用短程通信第3部分：网络层和应用层规范。“LTE-V抑或DSRC,不能让底层技术与通信频段的困局，限制车企们对于V2X上层应用的探 索”。“我国有独特的交通环境和产业需求，需
2、要制定我们白己的应用层标准”。16年初，这些 来自业界的呼声，促成了该应用层标准的立项。在中国汽车工程学会的指导下，由长安汽车、通 用汽车和清华大学共同牵头，成立了标准编制组，并在短短的半年中，扩大到16家执笔单位以及 33家支持单位的规模。辐射汽车、交通和通信三大行业，凝聚了来自车企、高校以及通信、智能 交通、测试检验、终端制造等多个领域公司机构的智慧。最终的标准包含了三部分主体内容：17 个一期典型应用场景，支撑这些场景的应用层交互数据集，以及API、SPI接口。标准虽然这样编写，但我们试图从整体上去认识V2X应用层，并理解和应用这样一个标准时，建 议将顺序反过来，从后往前地去解读。在定义
3、标准时，提出了一个“应用数据交换服务（ADS） 层”的概念，如下图。它是应用层的一部分，并为应用层构筑了一个基础平台，负责应用数据的 编解码以及交互控制，类似人脑中控制语言和听说的中枢神经。ADS层的存在，实现了具体应用 场景与底层交互技术之间的隔离。中国的安全、出行效率与环保应用API 应用数擀交换服务31不），木标准他防传输原W标携案打甲一其他通信陟议UDIVTCP/O 前心11、6W A E IACZL1XPHY图：应用数据交换服务（ADS）层ADS层往下，定义了一套SPI规范，能够适应LTE-V2X/DSRC甚至未来5G等多种技术。而发展至 今，该SPI规范事实上就对应了国标草案合作式
4、智能运输系统专用短程通信第3部分：网络层 和应用层规范中的网络层部分，实现了对底层LTE-V2X和DSRC的兼容。ADS层往上，则定义了一套参考性的API规范，以此向用户提供网联数据和操作接口，为用户封 装繁琐的交互控制与数据编解码操作。于是，站在用户的视角看，V2X技术被封装成一个工具化 的网联模块，真正变成了智能网联汽车与智慧道路的“嘴”和“耳”。当然，标准给出的是一 个参考性的API设计模板，现实中网联技术的提供商势必会为用户提供更全面、更差异化的服务 接口。深入到ADS层内部，其核心就是应用层交互数据集，即V2X技术的“语言和文字”。标准定义了 5种基本的V2X消息，以及构成这些消息的
5、数据帧与数据元素。相较美标SAEJ2735定义的应用层数据字典，我们在基础的数据帧和数据元素层面，针对通用的 车辆和道路属性、通用的数据单位做了尽可能的兼容与统一；但在构成具体应用场景的5种基本 消息层面，标准基于我国智能网联汽车和智能交通产业的现状与需求，进行了量身定制。例如在 路侧端，考虑传统ITS感知设施（如路侧雷达、视频）网联化后，能够为智能网联汽车提供更丰 富的道路（特别是本车感知盲区）感知信息，标准创新性地提出了 RSM消息，来对基于V2X的协 同安全应用进行增强。进一步，当试图理解应用层交互数据集的作用方式，需要从网联汽车的交互模式入手。如下图， 站在网联汽车的视角，所关注的其实
6、就两件事：BSM消息的周期性或触发式广播：从周围网联交 通环境中接收来自车端和路端的所有V2X消息，并解析。网区汽车用;2网联图：网联汽车的交互模式于是，可以大致得到如下图的网联汽车运行基本逻辑。事实上，ADS层进行了所有的网联数据交 换工作，但并没有涉及任何具体的应用场景。ADS层一方面基于白身信息，将BSM编码后发送； 另一方面如庖丁解牛般拆解冏围网联交通环境中的V2X消息，并将其中的信息元素重新整合，处 理成可用的格式，最后通过API供给上层的V2X应用。用通俗的说法，在真实的交通系统中，外界环境对于智能网联汽车而言，其实是一个“黑箱”。 网联汽车仅靠收到的所有V2X消息，来对“黑箱”进
7、行建模，进而在模型上施展应用算法。因 此，我们在利用标准数据集构建V2X应用系统时，对系统进行了横向的切割，以独立实现ADS 层。任何从应用场景入手的V2X系统和设计，都容易陷入场景的局限，难以达到普适性；并且随 着场景的丰富，开发也会举步维艰，最终难以产品化。图：网联汽车的基本逻辑在ADS层之上，标准定义了一期17个V2X典型应用场景。标准编制过程中，编制组通过提案投 票的方式，依据技术成熟度、应用价值以及可实现性准则，选出了这些典型场景，它们为V2X系 统应用场景的实现提供了一个可信的模板。在对应用场景的讨论中，安全类场景总被提到最核心的位置。而在技术实现之前，能够明确V2X 技术在智能网
8、联汽车安全辅助中的定位，往往显得更为重要。相比于雷达、视觉等白主式感知手 段，V2X技术的优势在于信息丰富且准确，并且对中远端以及盲区环境的感知能力尤为突出：缺 点也很明显，信息交互毕竟是一个离散的过程，数据具有非实时性和间断性。基于V2X的安全辅助技术，其核心可以概括为“防患于未然”，基于个体与环境之间的信息交 互，将危险状况提前识别锁定，并尽早化解。对于那些眼前的威胁，则主要交给基于自主式感知 的安全辅助系统解决，作为最后一道防线。正如人不可能仅通过“喊话”来确保所有的行动安 全，V2X技术与自主感知技术在未来智能网联汽车的应用场景中，势必也会越来越融合与互补！进而，就可以解答V2X应用领
9、域一直在讨论的一个问题：标准中提出的100亳秒时延是否过大， 难以满足安全类应用？诚然，交互时延肯定是越小越好，但用传统ADAS思维去考虑V2X的时延 也不甚妥当。下图就给出了一个典型的基于V2V交互的碰撞预警模型。其最终结果是：主车利用 tl时刻远车的运动数据和t2时刻白车的数据，在t5时刻进行运动预测和碰撞检验，并在t6时刻 输出结果。信息交互环节和它的时延在这一过程中竟然没有任何作用！事实上，在该应用系统 中，GNSS的采样频率、精准度，以及预测算法精度才是最核心的影响因素，而交互频率以及交互 时延，则只要和GNSS采样大抵匹配即可。RV图：基于V2V的碰撞预警时间轴模型一言以蔽之，本标准的意义在于建立了统一的V2X应用层“语言和文字”，使得相关车辆与车辆 之间，车辆与道路设施、其他交通参与者之间能够无障碍地交流，实现不同品牌车辆及智能交通 设施之间的互联互通。而标准提出的概念化的ADS层和API、SPI,以及基础应用场景，乂给予不 同的公司、不同的团队，在设计V2X应用层架构和打造V2X应用场景时，足够的创造空间。