智能网联汽车云控系统第1部分：系统组成及基础平台架构

1 范围

本文件规定了智能网联汽车云控系统定义、系统组成及基础平台架构。

本文件适用于智能网联领域的开发、应用和实施，以及参与提供智能网联汽车云控系统的任何其他参与者，在该系统框架内，可以使用任何的通信和硬件技术。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是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 40429-2021 汽车驾驶自动化分级

GB/T 智能网联汽车 自动驾驶功能场地试验方法及要求

GB/T 30882.1-2014 信息技术 应用软件系统技术要求

GB/T 11457-2006 信息技术 软件工程术语

T/CSAE 101-2018 智能网联汽车车载端信息安全技术要求

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1智能网联汽车云控系统 intelligent and connected vehicles cloud control system

车路云一体化融合控制系统，简称“云控系统”。利用新一代信息与通信技术，将人、车、路、云的物理层、信息层、应用层连为一体，进行融合感知、决策与控制，实现车辆行驶和交通运行安全、效率等性能综合提升的一种信息物理系统。

3.2云控基础平台 cloud control basic platform

云控基础平台由边缘云、区域云与中心云三级云组成，形成逻辑协同、物理分散的云计算中心。云控基础平台以车辆、道路、环境等实时动态数据为核心，结合支撑云控应用的已有交通相关系统与设施的数据，为智能网联汽车与产业相关部门和企业提供标准化共性基础服务。

3.3边缘云 edge cloud

边缘云靠近车辆及道路端，采集高频度、细粒度动态交通相关数据，实现高可靠、低时延的融合感知、协同决策、协同控制，面向车辆及其他交通参与者提供增强出行安全的实时性与弱实时性云控应用基础服务。

3.4区域云 regional cloud

区域云获取来自边缘云的动态交通相关数据，实现交通融合感知、协同决策、协同控制、交通管控，主要面向交通运输和交通管理、城市规划和建设管理等部门提供弱实时性或非实时性交通监管、执法等云控应用服务，面向网联汽车提供改善行车效率和提升行车安全的弱实时性服务。

3.5 中心云 central cloud

中心云汇聚各区域云的交通相关数据，对数据进行汇聚、存储与管理，利用云计算和分布式架构设计实现业务数据高效交互、共性基础能力分级共享，主要面向交通决策部门、车辆设计与生产企业、交通相关企业及科研单位等全产业链提供宏观交通数据分析与基础数据增值服务。

3.6 云控应用 cloud control application

云控应用是指由云控基础平台提供的基础服务所支撑的所有应用，主要满足网联汽车、交通管控职能部门及产业链其他用户的业务需求。

3.7 云控平台 cloud control platform

云控平台由云控基础平台以及云控应用组成。云控基础平台结合地图、交管、气象和定位等平台的相关数据，对汇聚于云控基础平台的车辆和道路交通动态信息按需进行综合处理后，以标准化分级共享的方式支撑不同时延要求下的云控应用需求，从而形成面向智能网联汽车产业实际应用的云控平台，为车辆增强安全、节约能耗以及提升区域交通效率提供服务。

4 缩略语

下列缩略语适用于本文件。

API 应用程序接口(Application Programming Interface)

ICV 智能网联汽车（Intelligent and Connected Vehicles）

OBU 车载单元(On board Unit)

RSU 路侧单元(Road Side Unit)

V2X 车用无线通讯技术（Vehicle to Everything）

5 系统组成及总体架构

5.1 云控系统组成

云控系统应包括：车辆与其他交通参与者、路侧基础设施、云控基础平台、云控应用、相关支撑平台以及通信网六大部分。其中路侧基础设施包括路侧感知设备（摄像机、毫米波雷达、激光雷达、气象传感器等)、路侧单元（RSU）、交通信息化设备（信号灯、情报板等）和路侧计算单元（RCU）等；云控基础平台包括标准化分级共享接口，特定领域标准件，云网一体化底座，全流程工具库等；相关支撑平台包括地图平台、交管平台、定位平台、气象平台等；通信网包括C-V2X网络、固网光纤、4G/5G蜂窝网络、互联网以及其他专有网络。云控系统组成如图1所示。

注：本系统组成图旨在为阅读理解本文件提供参考，非严格性要求。

5.2 云控系统功能

云控系统中各个要素所承担功能应按照表1所示进行分配。

表 1 云控系统各要素功能

名称（缩写）	主要功能
云控基础平台	边缘云：为网联汽车提供增强行车安全的实时性和弱实时性云控应用。区域云：为交通运输和交通管理部门提供弱实时性或非实时性交通监管、执法等云控应用。中心云：为交通决策部门、车辆设计与生产企业、交通相关企业及科研单位，提供宏观交通数据分析与基础数据增值服务。
云控应用	云控应用是指由云控基础平台提供的基础服务所支撑的所有应用，主要满足网联汽车、交通管控职能部门及产业链其他用户的业务需求。如增强行车安全类应用、提升行车效率类应用、节能类应用、提升交通运行性能类应用、车辆与交通大数据相关应用等。
路侧基础设施	实现环境感知、局部辅助定位、实时获取交通信号及交通通告信息；保障前述信息在车路云之间互联互通。
通信网络	通信网包括C-V2X网络、固网光纤、4G/5G蜂窝网络、互联网以及其他专有网络，用于支撑车路、车云、路云以及云云之间信息的安全、高效互通。其中C-V2X网络与4G/5G蜂窝网络主要支撑车辆与路侧、云端的互联互通；固网光纤主要保障路云之间以及云控基础平台各级云之间的互联互通；互联网实现云控基础平台与在互联网环境下运行的第三方平台的互联互通；基于其他专有网络搭建的车路云通讯环境由其自身保障车云、路云、云云之间的安全、高效互通。
车辆与其他交通参与者	车辆：需要通过车载终端或移动终端向路侧和/或云控基础平台发送行驶动态信息，接收来自路侧和/或云控基础平台提供的感知、决策甚至控制信息服务。其他交通参与者：其他交通参与者以及非平台注册车辆的行驶动态行为对交通安全的影响通过路侧感知设备进行感知，并及时利用RSU进行广播，以及上报云控基础平台。
相关支撑平台	提供高精地图、地基增强定位、气象预警、交通路网监测与运行监管等数据的专业平台。

5.3 云控应用

5.3.1 面向网联汽车

基于应用服务方式，面向网联汽车的云控应用应分为 4 个类别。

a） 云控应用类别 1 仅实现对车辆感知性能的增强，提示与预警，决策或规划建议。车辆控制由驾驶人或自动驾驶系统负责。车辆在运行设计域内实现自动驾驶与云控应用的配合，本功能要求车辆网联化等级至少为 2 级;若车辆由驾驶人控制，对车辆驾驶自动化等级无要求；若车辆由自动驾驶系统控制，自动驾驶等级至少为 3 级；

b） 云控应用类别 2 实现单车的网联决策、规划或控制，以及利用单车控制能力实现混合交通（含非自动驾驶车辆）的优化调节。车辆控制由驾驶人或自动驾驶系统负责。在云控应用输出信息的基础上，车辆进行自主控制。本功能要求车辆网联化等级达 3 级，网联化与路侧基础设施的实时性等性能须满足网联自动驾驶的要求；

c） 云控应用类别 3 实现多车协同决策、规划或控制，以及多车协同下有限场景的混合交通优化控制，云控应用需要考虑多车协同与交通运行的性能：

 如超越了单车自动驾驶的能力范围，车辆决策与运动规划由云控应用负责，车辆负责对自车行驶安全进行监控；

 如云控应用的指令与自车安全与任务等目标不冲突，按云控应用要求进行控制车辆；

 如出现冲突，按保证自车行驶安全的方式进行控制车辆，并与云控应用进行协商。本类应用可以服务于自动驾驶车辆、人驾驶车辆组成的混合车队。因此如果车辆由驾驶人控制，对车辆驾驶自动化等级无要求，车辆底盘具备线控能力；如果车辆由自动驾驶系统控制，自动驾驶等级至少为 3 级。

d） 云控应用类别 4 实现全域车辆与交通统一的融合控制。云控应用完全负责车辆与交通控制。

车辆由驾驶人控制，对车辆驾驶自动化等级无要求，车辆底盘具备线控能力；如果车辆由自动驾驶系统控制，自动驾驶等级至少为 3 级。

注：云控应用类别从技术角度上明确了控制主体的选择思路，但上述设计并不是唯一的实现方式。在具体应用场景下，考虑业务与用户需求，在满足性能要求条件下，可对控制主体进行灵活设计。

5.3.2 面向交通管控职能部门

a） 基于车端、路端以及其它动态交通数据，协同分析区域道路交通系统实时及未来状态，典型应用如交通态势分析、交通事故评估、流量统计等；

b） 基于区域交通态势感知结果，协同交通管控职能部门对道路交通进行区域级管控，典型应用如交通信息发布、信号灯绿波协调控制、区域信号协同优化、可变车道控制等。

5.3.3 面向产业链其他用户

面向产业链其他用户的典型应用有车辆设计优化、车辆故障分析、道路设计与规划、远期交通规划等。基于对交通大数据的深度挖掘、价值重构，典型应用有车辆画像、驾驶行为画像、车辆质量分析、车险动态定价等。

6 云控基础平台架构

6.1 云控基础平台组成

云控基础平台应由边缘云、区域云与中心云三级云组成，形成逻辑协同、物理分散的云计算中心，三者服务实时性要求逐渐降低，服务范围逐步扩大。如图 2 所示。

6.2 边缘云组成及功能

边缘云从组成结构上包括边缘云接入网关、边缘云领域特定标准件和标准化分级共享接口等组成部分。其功能框架如图 3 所示。

边缘云包含：

a） 边缘云接入网关：包括车–云、路–云、云–云网关，支撑车-云数据互通、路-云数据互通和云-云数据互通；

b） 边缘云领域特定标准件：支持车道级路网、定位、动态地图等多个图层展示路网信息，支持智能网联汽车实现路径规划、地图匹配和辅助环境感知。包含如下标准件：

 融合感知标准件：基于云网一体化底座，以同步采集的路侧多源异构传感器数据为输入，通过智能化数据融合，将道路交通环境感知结果以包括标准化 API 等形式对外提供道路交通预见性感知服务；

 协同决策标准件：基于云网一体化底座，以融合感知标准件的输出和车辆及道路实时路况数据为输入，通过云端集中决策将决策结果以标准化 API 等形式对外提供车速、变道等决策建议服务；

 协同控制标准件：基于云网一体化底座，以车辆及道路实时路况数据为输入，通过车辆状态估计和车辆专用控制，将协同规划策略/控制指令以标准化 API 等形式为车端提供行车控制服务。

c） 标准化分级共享接口：实现多级云架构下的数据标准化转换，包括标准化数据交互规范和分级共享接口，支持远程驾驶、辅助驾驶和安全预警等云控应用。

6.3 区域云组成及功能

区域云从组成结构上，主要包括区域云接入网关、区域云领域特定标准件和标准化分级共享接口等组成部分。其功能框架如图 4 所示。

区域云包含：

a） 区域云接入网关：包括车–云、路–云、和云–云网关，支撑车-云数据互通、路-云数据互通和云-云数据互通；

b） 区域云领域特定标准件：支持车道级路网、定位、动态地图等多个图层展示路网信息，支持智能网联汽车实现路径规划、地图匹配和辅助环境感知。包含如下标准件：

 融合感知标准件：基于云网一体化底座，以区域范围内的车辆及道路实时路况数据为输入，以标准化 API 等形式提供区域交通态势感知、交通数据孪生、短/长时的交通预测等服务；

 协同决策标准件：基于云网一体化底座，以区域范围内的车辆及道路实时路况数据为输入，通过云端集中决策将决策/规划结果以标准化 API 等形式面向外部应用平台和车辆提供决策建议服务；

 协同控制标准件：基于云网一体化底座，以区域范围内的车辆及道路实时路况数据为输入，通过云端能效分析将协同控制指令以标准化 API 等形式为外部交通应用平台及车辆提供协同控制服务；

 交通动态管控标准件：基于云网一体化底座，以区域范围内的车辆及道路实时路况数据为输入，通过数据分析与预测、能效计算和专用远程控制方法，实现精确路网级交通状态推送、突发事件与异常天气提醒等基础功能，将路网动态管控信息以标准化 API 等形式为智能交通运输和管理部门提供区域路网实时态势感知、路网交通智能管控、路侧智能设施管控等基础服务；利用车辆及道路实时路况历史数据实现交通事件回溯服务。

c） 标准化分级共享接口：实现多级云架构下的数据标准化转换，包括标准化数据交互规范和分级共享接口，支持车辆编队行驶、道路监控预警、路径引导和路侧设施远程控制等广域范围云控应用。

6.4 中心云组成及功能

在组成结构上，中心云主要包括中心云接入网关、中心云的领域特定标准件和标准化分级共享接口等组成部分。其功能框架如图 5 所示。

中心云包含：

a） 中心云接入网关：云–云网关，支撑云-云数据互通；

b） 中心云领域特定标准件：基于云网一体化底座，支持车道级路网、定位、动态地图等多个图层展示路网信息。可提供端到端弱实时/非实时数据分析服务，能处理多种弱实时/非实时数据。同时可以通过数据总线、日志服务、消息队列等将更新数据进行订阅，并进行数据分析和处理。以汇聚的多个区域云数据为输入，基于多个区域内车辆及其交通环境的多维度基础汇总数据，通过数据挖掘、大数据计算与多维交互式分析，将领域数据分析结果以标准化 API等形式提供宏观交通数据分析的基础数据与数据增值服务；

c） 标准化分级共享接口：与边缘云和区域云类似，包括标准化数据交互规范和分级共享接口，支持全局道路交通态势感知、道路交通规划设计评估、驾驶行为与交通事故分析、车辆质量分析和车险动态定价分析等全局范围云控应用的运行。