2025年车路云一体化系统云控基础平台功能场景参考架构报告2.0-中国汽车工程学会310页

微信扫码，打开到小程序

车路云一体化系统云控基础平台参考架构 1 车路云一体化系统云控基础平台参考架构 2 版权声明 本白皮书版权属于中国汽车工程学会，并受法律保护。 转载、摘编或利用其他方式使用本调查报告文字或者观点的 应注明来源：“车路云一体化系统云控基础平台参考架构”。 违反上述声明者，中国汽车工程学会将追究其相关法律责任。 车路云一体化系统云控基础平台参考架构 3 顾问指导组 李克强 中国工程院院士、清华大学教授 张进华 中国汽车工程学会常务副理事长兼秘书长 国家智能网联汽车创新中心执行主任 郭 磊 国家智能网联汽车创新中心常务副主任 公维洁 中国智能网联汽车产业创新联盟秘书长 陈山枝 中国信息通信科技集团有限公司副总经理、总工程师 移动通信及车联网国家工程研究中心主任 侯德藻 交通运输部公路科学研究院智能交通研究中心主任 辛克铎 国家智能网联汽车创新中心副主任 姚丹亚 清华大学自动化系工程研究所教授 孙棣华 重庆大学自动化学院教授 车路云一体化系统云控基础平台参考架构 4 参研单位 清华大学、国家智能网联汽车创新中心、中国汽车工程学会、智 能绿色车辆与交通全国重点实验室、云控智行科技有限公司、北京车 网科技发展有限公司、中国信息通信研究院、公路院、阿里云计算有 限公司、中国移动、中移(上海)信息通信科技有限公司、中国农业大 学、联通智网科技股份有限公司、中国第一汽车股份有限公司、重庆 长安汽车股份有限公司、天翼交通科技有限公司、百度、华为技术有 限公司、奇瑞汽车股份有限公司、中汽创智、智行者、北京理工大学、 北京邮电大学、西部科学城智能网联汽车创新中心（重庆）有限公司、 西部车网（重庆）有限公司、上海汽车集团股份有限公司技术中心、 智能汽车创新发展平台（上海）有限公司、先导(苏州)数字交通产业 投资有限公司、江苏未来都市出行科技集团有限公司、达索析统（上 海）信息技术有限公司、东风汽车集团有限公司 车路云一体化系统云控基础平台参考架构 5 编写组成员 卜德旭 曹 恺 常雪阳 陈 磊 陈天桢 陈一鹤 褚文博 崔 艳 董亚春 杜孝平 高博麟 葛雨明 姜 川 孔伟伟 雷凯茹 李海峰 李红云 李家文 李鹏飞 李 深 李晓龙 梁 浩 梁伟铭 林 钢 刘 斌 刘鹤男 刘彦斌 罗乾宇 罗 逍 罗禹贡 聂育仁 邱国华 申存淼 司胜营 隋 靖 孙 超 谭 矛 王佳利 王 琳 汪 林 王鲁晗 王 勇 乌尼日其其格 吴杭哲 吴文新 宣智渊 肖雅月 熊 超 熊 靖 许 庆 杨海洪 杨 轩 严茂胜 余冰雁 袁 朋 曾 锋 张 放 张 衡 张 磊 张青山 张云龙 钟 薇 朱 军 朱孔林 （按照拼音顺序排序，排名不分先后） 车路云一体化系统云控基础平台参考架构 6 前言 汽车智能化网联化融合发展已经成为全球政府、产业界的发展共 识，各国通过升级政策法规、推动测试示范、加速创新应用等方式推 动智能网联汽车产业发展。2024 年 1 月，我国启动智能网联汽车“车 路云一体化”应用试点，推动车路云一体化从技术验证迈向规模化应 用。 2024 年 6 月，由中国汽车工程学会、清华大学、国家智能网联汽 车创新中心共同发布了《车路云一体化系统云控基础平台功能场景参 考架构 1.0》 1。随着产业的快速发展，行业需要更加丰富的功能场景 参考架构作为参考。因此，在 1.0 版本的基础上，本白皮书将继续围 绕云控基础平台这一核心关键新型基础设施，运用基于模型的系统工 程 （ Model-Based Systems Engineering, MBSE ） 方 法 和 RFLP （Requirements-Function-Logical-Physical）设计流程，以《智能 网联汽车信息物理系统参考架构 2.0》 2、 《车路云一体化系统白皮书》 3为指导，并参考后续发布的《车路云一体化系统建设与应用指南》 4、 《车路云一体化标准体系及应用试点推荐标准清单》 5、《“车路云一 体化系统”建设与应用实施方案图》 6等文件，丰富云控基础平台功能 场景参考架构，修订通信协议，为云控基础平台的设计与开发提供参 考。在后续章节中，将详细介绍研究采用的基本方法，阐述所构建的 参考架构各系统组成部分、系统相互关系及通信协议等，并通过车路 云一体化典型应用场景展示该架构在应对复杂交通环境下车路云一 体化系统需求的可拓展性。这一参考架构的不断迭代，将持续完善我 国在智能网联汽车云控基础平台架构设计上的理论与实践，为推动我 国车路云一体化系统产业化与规模化奠定坚实基础。 本白皮书由清华大学、国家智能网联汽车创新中心、中国汽车工 程学会联合行业相关单位共同起草，寄望此白皮书能为政产学研各界 提供有力的技术参照，助力我国智能网联汽车基础设施建设，从而全 面推进逻辑协同、架构统一的智能网联汽车车路云一体化系统建设， 促进我国智能网联汽车产业未来的规模化建设与应用推广。 1 2024 年 6 月，中国汽车工程学会发布《车路云一体化系统云控基础平台功能场景参考架构 1.0》 2 2021 年 5 月，国家智能网联汽车创新中心发布《智能网联汽车信息物理系统参考架构 2.0》 3 2023 年 1 月，国家智能网联汽车创新中心发布《车路云一体化系统白皮书》 4 2024 年 10 月，国家智能网联汽车创新中心发布《车路云一体化系统建设与应用指南》 5 2024 年 10 月，中国汽车工程学会发布《车路云一体化标准体系及应用试点推荐标准清单》 6 2024 年 12 月，国家智能网联汽车创新中心发布《“车路云一体化系统”建设与应用实施方案图》 车路云一体化系统云控基础平台参考架构 7 目录 1 总述 .............................................................. 9 1.1 背景 ............................................................ 9 1.2 范围 ........................................................... 10 1.3 目标 ........................................................... 11 1.4 术语 ........................................................... 11 2 系统参考架构设计方案 ............................................. 13 2.1 参考架构定义 ................................................... 13 2.2 参考架构设计方法论 ............................................. 14 3 车路云一体化系统云控基础平台参考架构 ............................. 22 3.1 需求分析及需求关系概述 ......................................... 22 3.2 功能逻辑架构设计 ............................................... 44 3.3 通信协议 ....................................................... 49 4 车路云一体化场景参考架构 ......................................... 52 4.1 总则 ........................................................... 52 4.2 场景参考架构基本要求 ........................................... 53 4.3 道路限速提醒场景参考架构 ....................................... 54 4.4 道路危险状况提示服务场景参考架构 ............................... 58 4.5 交通事故提醒场景参考架构 ....................................... 62 4.6 信号灯信息提醒场景参考架构 ..................................... 67 4.7 感知信息共享场景参考架构 ....................................... 71 4.8 闯红灯预警场景参考架构 ......................................... 75 4.9 其他车辆闯红灯预警场景参考架构 ................................. 79 4.10 事故易发路段提醒场景参考架构 .................................. 84 4.11 超视距弱势交通参与者预警场景参考架构 .......................... 88 4.12 僵尸车识别场景参考架构 ........................................ 92 4.13 异常低速与异常停车预警场景参考架构 ............................ 97 4.14 逆行车辆提醒场景参考架构 ..................................... 102 4.15 紧急制动提醒场景参考架构 ..................................... 107 4.16 超速车辆提醒场景参考架构 ..................................... 112 4.17 紧急车辆优先通行场景参考架构 ................................. 117 4.18 前碰撞预警场景参考架构 ....................................... 122 4.19 有遮挡的十字路口交叉碰撞预警场景参考架构 ..................... 127 4.20 行驶车道建议场景参考架构 ..................................... 132 4.21 交通拥堵提醒场景参考架构 ..................................... 138 4.22 异常车辆远程接管场景参考架构 ................................. 145 4.23 场站路径引导场景参考架构 ..................................... 149 4.24 C-AEB 场景参考架构 ............................................ 153 车路云一体化系统云控基础平台参考架构 8 4.25 C-ACC 场景参考架构 ............................................ 158 4.26 C-AVP 场景参考架构 ............................................ 163 4.27 协同变道场景参考架构 ......................................... 169 4.28 匝道汇入场景参考架构 ......................................... 174 4.29 障碍物避让车速控制场景参考架构 ............................... 179 4.30 自动驾驶车辆脱困参考架构 ..................................... 184 4.31 绿波车速引导场景参考架构 ..................................... 189 4.32 公交车道共享场景参考架构 ..................................... 195 5 总结 ............................................................ 203 6 附录 ............................................................ 204 6.1 附录 A 需求模型 ................................................ 204 6.2 附录 B 场景交互数据项及通信协议（规范性） ...................... 276 车路云一体化系统云控基础平台参考架构 9 1 总述 1.1 背景 面向未来规模化不同等级智能网联汽车需求，我国提出了车路云 一体化技术路线，具备分层解耦、跨域共用的特征。车路云一体化系 统通过新一代信息与通信技术将人、车、路、云的物理空间、信息空 间融合为一体，基于系统融合感知、协同决策与控制，实现智能网联 汽车交通系统安全、节能、舒适及高效运行的信息物理系统（Cyber- Physical Systems, CPS）。车路云一体化系统由车辆及其他交通参 与者、路侧基础设施、云控平台、相关支撑平台、通信网等部分组成 的一个复杂大系统，其系统架构及组成如图 1-1 所示。 图 1-1 车路云一体化系统架构 云控平台作为车路云一体化系统的核心，包含“1”个云控基础 平台和“N”个云控应用。云控应用分为网联汽车赋能类、交通管理 与控制类及交通数据赋能类等三大类， 涵盖产业链全域应用需求。 云控基础平台基于交通相关数据的采集、存储与处理，通过数据赋能 提供满足各种应用需求的分级共享基础服务，由封装领域核心服务共 性基础能力的 5 类标准件、实现数据采集和标准化转换的 2 个标准 化接口以及 1 个全流程工具库所组成，形成“5+2+1”共性基础能力 体系，以满足各类应用功能需求及时效性要求，分为边缘-区域-中心 三级云分层结构。 车路云一体化系统云控基础平台参考架构 10 图 1-2 云控基础平台功能架构 1.2 范围 本白皮书在《车路云一体化系统白皮书》定义基础上，综合运用 MBSE 方法论，从顶层视角出发，针对车路云一体化系统云控基础平台 中的多类别目标用户主体，以模型的形式构建清晰、可追溯、可扩展 的多维度用户需求集；并基于需求输入进行功能分析，对云控基础平 台进行合理分解与模块化设计，剖析车路云一体化系统云控基础平台 的整体功能逻辑架构，强化其核心组件的标准化与关联操作，克服数 据交互难题。整体功能逻辑架构的分析强调了网联车辆、路侧基础设 施、边缘云、区域云、相关支撑平台和第三方应用构成了一个高度互 联的信息生态网络。其中，边缘云依托边缘云一体化底座的网关、数 据高速缓存技术、标准化分级共享接口及融合感知、协同决策与协同 控制标准件实现车端和路侧数据接收、处理、融合感知、精准决策及 管控，有效确保了感知、决策结果及控制指令能够迅速传递至网联车 辆，同时上传至区域云，并同步处理区域云下发的基础设施管控信息。 区域云通过标准化分级共享接口、区域云一体化底座内的网关和数据 库以及一系列标准件，有效地吸收、整合来自支撑平台、边缘云及第 三方平台的数据资源。区域云融合感知标准件、协同决策标准件及交 通管控标准件依次接力，完成了对海量数据的深度挖掘、策略制定和 交通指令生成。区域云网关随后将这些关键信息回传至边缘云，选定 的融合感知、协同决策结果与管控指令通过标准化接口分享给第三方 车路云一体化系统云控基础平台参考架构 11 应用。 在《车路云一体化系统云控基础平台功能场景参考架构 1.0》的 基础上，本白皮书对需求条目进行大量补充，定义云控基础平台的概 念并清晰其范围边界，强调以云控基础平台作为分析对象完善需求描 述，明确各类需求之间的逻辑推演和追溯关系。确保为架构设计提供 有效、合理的设计输入。为验证本参考架构可满足多样化的应用场景 需求，本白皮书在《车路云一体化系统云控基础平台功能场景参考架 构 1.0》的 15 个功能场景的基础上，参考《车路云一体化系统建设与 应用指南》《车路云一体化标准体系及应用试点推荐标准清单》等文 件并充分考虑行业需求，扩展至 30 个典型云控场景，构建典型场景 参考架构，形成可复用、持续拓展、迭代演进的车路云一体化系统云 控基础平台功能场景参考架构。同时，在《车路云一体化系统云控基 础平台功能场景参考架构 1.0》的基础上，参照《“车路云一体化系 统”建设与应用实施方案图》的定义与要求，对实现云端与车端设备、 云端与路侧设备之间的交互数据项及通信协议进行修改与完善，确保 架构设计的全面性和一致性。 1.3 目标 面向构建先进完备的智能汽车基础设施的需求，本白皮书旨在提 炼出一套适用于车路云一体化系统的，多视角、多层级、多维度的智 能汽车云控基础平台功能场景参考架构，建立需求体系、功能逻辑架 构，明确云控基础平台三级云的组成结构和功能划分以及各组件间的 信息交互，制定车路云一体化系统间的通信协议标准，确保云控基础 平台具备良好的兼容性、扩展性和互操作性，以满足多元化的应用场 景需求，为全球车路云一体化系统云控基础平台的建设与发展提供有 价值的理论框架和技术指引。这套参考架构的推出，将有望加速智能 交通系统标准化进程，推动云控基础平台技术的广泛应用与革新，助 力智能交通体系建设迈向更高层次的集成化与智能化，为我国智能汽 车研发的理论创新和技术提升提供保障。 1.4 术语 Systems Engineering 系统工程 System Architecture 系统架构 Reference Architecture 参考架构 Model Based Systems Engineering/MBSE 基于模型的系统工程 车路云一体化系统云控基础平台参考架构 12 Document Based Systems Engineering/DBSE 基于文档的系统工程 Systems Modeling Language/SysML 系统建模语言 HMI 人机界面 车路云一体化系统云控基础平台参考架构 13 2 系统参考架构设计方案 2.1 参考架构定义 云控