車路云一體化融合系統(tǒng)方案
車路云一體化融合控制系統(tǒng)是利用新一代信息與通信技術(shù)，將人、車、路、云的物理層、信息層、應(yīng)用層連為一體，進(jìn)行融合感知、決策與 控制，可實(shí)現(xiàn)車輛行駛和交通運(yùn)行安全、效率等性能綜合提升的一種信息物理系統(tǒng)，也可稱為“智能網(wǎng)聯(lián)汽車云控系統(tǒng)”，或簡(jiǎn)稱“云控系統(tǒng)”。
來源：全球政企解決方案
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云控系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的信息物理系統(tǒng)，該系統(tǒng)由網(wǎng)聯(lián)式智能汽車與其他交通 參與者、路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施、云控基礎(chǔ)平臺(tái)、云控應(yīng)用平臺(tái)、保證系統(tǒng)發(fā)揮作用的相 關(guān)支撐平臺(tái)以及貫穿整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)部分的通信網(wǎng)等六個(gè)部分組成，其系統(tǒng)架構(gòu)及組成如圖所示。
從上述組成及組成部分之間的關(guān)系可以看出，云控基礎(chǔ)平臺(tái)是云控系統(tǒng)的中 樞，是汽車由單純的交通運(yùn)輸工具逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芤苿?dòng)空間和應(yīng)用終端的產(chǎn)業(yè)化 核心所在。
云控基礎(chǔ)平臺(tái)由邊緣云、區(qū)域云與中心云三級(jí)云組成，形成邏輯協(xié)同、物理 分散的云計(jì)算中心。云控基礎(chǔ)平臺(tái)以車輛、道路、環(huán)境等實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)為核心， 結(jié)合支撐云控應(yīng)用的已有交通相關(guān)系統(tǒng)與設(shè)施的數(shù)據(jù)，為智能網(wǎng)聯(lián)汽車與產(chǎn)業(yè)相 關(guān)部門和企業(yè)提供標(biāo)準(zhǔn)化共性基礎(chǔ)服務(wù)。
其中，邊緣云主要面向網(wǎng)聯(lián)汽車提供增強(qiáng)行車安全的實(shí)時(shí)性與弱實(shí)時(shí)性云控 應(yīng)用基礎(chǔ)服務(wù)；區(qū)域云主要面向交通運(yùn)輸和交通管理部門提供弱實(shí)時(shí)性或非實(shí)時(shí) 性交通監(jiān)管、執(zhí)法等云控應(yīng)用的基礎(chǔ)服務(wù)，并面向網(wǎng)聯(lián)汽車提供提升行車效率和 節(jié)能性的弱實(shí)時(shí)性服務(wù)；中心云主要面向交通決策部門、車輛設(shè)計(jì)與生產(chǎn)企業(yè)、 交通相關(guān)企業(yè)及科研單位，提供宏觀交通數(shù)據(jù)分析與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)增值服務(wù)。三者服 務(wù)范圍依次擴(kuò)大，后一級(jí)統(tǒng)籌前一級(jí)，服務(wù)實(shí)時(shí)性要求逐漸降低，但服務(wù)范圍逐 步擴(kuò)大。三級(jí)分層架構(gòu)有利于滿足網(wǎng)聯(lián)應(yīng)用對(duì)實(shí)時(shí)性與服務(wù)范圍的各級(jí)要求
邊緣云是云控基礎(chǔ)平臺(tái)中最接近車輛及道路等端側(cè)的運(yùn)行環(huán)境。從組成結(jié)構(gòu) 上，主要包括輕量級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施和虛擬化管理平臺(tái)、邊緣云接入網(wǎng)關(guān)、計(jì)算引擎和高速緩存、邊緣云領(lǐng)域特定標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)化分級(jí)共享接口等組成部分。其總體框架如圖所示。
輕量級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施和虛擬化管理平臺(tái)：底層為輕量級(jí)云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，如內(nèi)存 計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)接入資源；上層為輕量級(jí)云虛擬化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬化 和有效管理。
邊緣云接入網(wǎng)關(guān)：包括路–云、車–云和云–云網(wǎng)關(guān)。其中路–云網(wǎng)關(guān)主要負(fù)責(zé) 將路側(cè)雷達(dá)和攝像頭等路側(cè)感知設(shè)備的初步感知數(shù)據(jù)接入邊緣云；車–云網(wǎng)關(guān)主 要負(fù)責(zé)將車端可上傳總線數(shù)據(jù)和車端感知數(shù)據(jù)接入邊緣云；云–云網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)第三方平臺(tái)接入融合感知所需的相關(guān)數(shù)據(jù)，如實(shí)時(shí)氣象信息、高精度地圖和交通信 號(hào)信息等，并負(fù)責(zé)邊緣云之間和邊緣云與區(qū)域云之間的數(shù)據(jù)交互。
高速緩存和計(jì)算引擎：高速緩存用以實(shí)現(xiàn)對(duì)獲取的車路動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行緩存， 并由計(jì)算引擎進(jìn)行預(yù)處理完成基礎(chǔ)計(jì)算；兩者可以為實(shí)時(shí)性和弱實(shí)時(shí)性的云控應(yīng) 用提供底層數(shù)據(jù)緩存與處理。
邊緣云領(lǐng)域特定標(biāo)準(zhǔn)件：邊緣云主要功能體現(xiàn)為一組領(lǐng)域特定標(biāo)準(zhǔn)件，通過 道路交通預(yù)見性感知和決策建議等基礎(chǔ)服務(wù)，用于支撐盲區(qū)與超視距危險(xiǎn)預(yù)警、 協(xié)同換道規(guī)劃等云控應(yīng)用功能建設(shè)。
區(qū)域云面向區(qū)域級(jí)交通監(jiān)管與交通執(zhí)法以及域內(nèi)車輛等提供基礎(chǔ)服務(wù)，是多 個(gè)邊緣云的匯聚點(diǎn)。從組成結(jié)構(gòu)上，主要包括基礎(chǔ)設(shè)施和虛擬化管理平臺(tái)、區(qū)域 云接入網(wǎng)關(guān)、計(jì)算引擎和存儲(chǔ)分析引擎、區(qū)域云領(lǐng)域特定標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)化分級(jí)共 享接口等組成部分。
基礎(chǔ)設(shè)施和虛擬化管理平臺(tái)：底層為云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，如計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò) 資源；上層為云虛擬化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施的虛擬化和有效管理。
區(qū)域云接入網(wǎng)關(guān)：包括路–云、車–云和云–云網(wǎng)關(guān)。其中路–云網(wǎng)關(guān)和車–云 網(wǎng)關(guān)的作用與邊緣云相同；云–云網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)所需第三方平臺(tái)相關(guān)信息，如實(shí)時(shí) 氣象信息、交通管控信息等的接入，并負(fù)責(zé)區(qū)域云之間和區(qū)域云與邊緣云、中心 云之間的數(shù)據(jù)交互。
大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、大數(shù)據(jù)分析和計(jì)算引擎：大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)用以實(shí)現(xiàn)對(duì)邊緣云緩存數(shù) 據(jù)和必要的路側(cè)監(jiān)控視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，利用大數(shù)據(jù)分析相關(guān)模型和計(jì)算引擎可 以支撐平臺(tái)弱實(shí)時(shí)性和非實(shí)時(shí)性共性服務(wù)的分析與處理。
區(qū)域云領(lǐng)域特定標(biāo)準(zhǔn)件：區(qū)域云主要功能體現(xiàn)為一組領(lǐng)域特定標(biāo)準(zhǔn)件，通過 協(xié)同決策與控制和路網(wǎng)動(dòng)態(tài)管控等基礎(chǔ)服務(wù)，用于支撐云端最佳路徑規(guī)劃和區(qū)域 路網(wǎng)實(shí)時(shí)態(tài)勢(shì)感知等云控應(yīng)用功能建設(shè)。
中心云面向交通決策部門、車輛設(shè)計(jì)與生產(chǎn)企業(yè)、交通相關(guān)企業(yè)及科研單位， 基于多個(gè)區(qū)域云數(shù)據(jù)的匯聚，為其提供多維度宏觀交通數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與數(shù) 據(jù)增值服務(wù)。從組成結(jié)構(gòu)上，主要包括基礎(chǔ)設(shè)施和虛擬化管理平臺(tái)、中心云接入 網(wǎng)關(guān)、計(jì)算引擎和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)與大數(shù)據(jù)分析引擎、中心云領(lǐng)域特定標(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)化 分級(jí)共享接口等組成部分。
中心云的基礎(chǔ)設(shè)施和虛擬化管理平臺(tái)，在邏輯結(jié)構(gòu)上與區(qū)域云相同，但物理 規(guī)模上根據(jù)區(qū)域范圍有所不同。
中心云接入網(wǎng)關(guān)：中心云的云–云網(wǎng)關(guān)，負(fù)責(zé)中心云之間和中心云與區(qū)域云 之間的數(shù)據(jù)交互。
數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、計(jì)算引擎與大數(shù)據(jù)分析：數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)基于所連接區(qū)域云的交通歷史 數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)多維度基礎(chǔ)數(shù)據(jù)匯總，并由計(jì)算引擎進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析與處理，實(shí)現(xiàn)面 向領(lǐng)域的、全局的數(shù)據(jù)價(jià)值提升。
中心云領(lǐng)域特定標(biāo)準(zhǔn)件：中心云主要功能體現(xiàn)為領(lǐng)域大數(shù)據(jù)分析標(biāo)準(zhǔn)件，用 于支撐智能網(wǎng)聯(lián)汽車和智能交通領(lǐng)域大數(shù)據(jù)價(jià)值提升等云控應(yīng)用功能建設(shè)。領(lǐng)域大數(shù)據(jù)分析標(biāo)準(zhǔn)件基于云網(wǎng)一體化底座，以匯聚的多個(gè)區(qū)域云數(shù)據(jù)為輸 入，基于多個(gè)區(qū)域內(nèi)車輛及其交通環(huán)境的多維度基礎(chǔ)匯總數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)挖掘、 大數(shù)據(jù)計(jì)算與多維交互式分析，將領(lǐng)域數(shù)據(jù)分析結(jié)果以標(biāo)準(zhǔn)化 API 的形式提供 宏觀交通數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)增值服務(wù)。
標(biāo)準(zhǔn)化分級(jí)共享接口：與邊緣云和區(qū)域云類似，包括標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)交互規(guī)范和 分級(jí)共享接口，支持全局道路交通態(tài)勢(shì)感知、道路交通規(guī)劃設(shè)計(jì)評(píng)估、駕駛行為 與交通事故分析、車輛故障分析和車險(xiǎn)動(dòng)態(tài)定價(jià)分析等全局范圍云控應(yīng)用的運(yùn)行。
云控系統(tǒng)是以云控基礎(chǔ)平臺(tái)為核心、基于共享模式、突破煙囪模式局限性的 一種新型信息物理架構(gòu)，通過云控基礎(chǔ)平臺(tái)可以獲得更為全面的交通動(dòng)態(tài)基礎(chǔ)數(shù) 據(jù)，有利于開展全局監(jiān)測(cè)與控制。其具體特征包括：
（1）車路云泛在互聯(lián)：云控系統(tǒng)全域范圍內(nèi)車路云各異構(gòu)節(jié)點(diǎn)，通過標(biāo)準(zhǔn) 化通信機(jī)制進(jìn)行廣泛互聯(lián)通信，打通信息孤島，構(gòu)建起用于支持協(xié)同控制的閉環(huán) 通信鏈路。
（2）交通全要素?cái)?shù)字映射：云控系統(tǒng)通過對(duì)從車路云實(shí)時(shí)獲取的交通系統(tǒng) 各要素狀態(tài)信息進(jìn)行分層融合，構(gòu)建物理世界在數(shù)字世界的實(shí)時(shí)數(shù)字映射，統(tǒng)一 為不同的協(xié)同應(yīng)用提供運(yùn)行所需實(shí)時(shí)基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 。
（3）應(yīng)用統(tǒng)一編排：云控系統(tǒng)通過對(duì)協(xié)同應(yīng)用的運(yùn)行方式進(jìn)行統(tǒng)一編排， 消解應(yīng)用間行為沖突，利用各應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)能力，提升云控系統(tǒng)的車輛與交通運(yùn)行 優(yōu)化性能。
（4）高效計(jì)算調(diào)度：云控系統(tǒng)通過對(duì)協(xié)同應(yīng)用運(yùn)行的動(dòng)態(tài)位置及所用計(jì)算 資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)資源高效利用，確保協(xié)同應(yīng)用在大并發(fā)下按需實(shí)時(shí) 運(yùn)行，保障所服務(wù)車輛與交通的運(yùn)行安全。
（5）系統(tǒng)運(yùn)行高可靠：云控系統(tǒng)通過車路感知融合、集中計(jì)算編排、應(yīng)用 多重備份等方式，實(shí)現(xiàn)車輛與交通運(yùn)行優(yōu)化的高可靠性。
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、控制和通信等方面眾多關(guān)鍵技術(shù)，包括 邊緣云架構(gòu)技術(shù)、動(dòng)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。
云控系統(tǒng)能夠增強(qiáng)車輛行車安全、提升行車效率和節(jié)能性以及提升交通運(yùn)行 性能，離不開網(wǎng)聯(lián)技術(shù)、自動(dòng)駕駛技術(shù)與路側(cè)基礎(chǔ)設(shè)施的能力。基于云控應(yīng)用的 服務(wù)方式，將云控系統(tǒng)的功能分為4 個(gè)類別。
云控功能類別從技術(shù)角度上明確了控制主體的選擇思路，但上述設(shè)計(jì)并不是唯一的實(shí)現(xiàn)方式。在具體應(yīng)用場(chǎng)景下，考慮業(yè)務(wù)與用戶需求，在滿足性能要求條 件下，可對(duì)控制主體進(jìn)行靈活設(shè)計(jì)。
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