基于 etc 專用短程通信的車路協同第 1 部分：應用集及應用資料互動需求
1 範圍
本檔案定義了基于專用短程通信（5.8ghz dsrc（etc））的車路協同（i2v）系列應用，以及資料互動需求等内容。
本檔案适用于基于5.8ghz dsrc系統的應用場景開發、驗證及商用。
2 規範性引用檔案
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gb/t 2312 資訊交換用漢字編碼字元集 基本集
gb 5768.2—2009 道路交通标志和标線 第2部分：道路交通标志
gb/t 27957—2011 冰雹等級
gb/t 27967—2011 公路交通氣象預報格式
gb/t 29100—2012 道路交通資訊服務 交通事件分類與編碼
gb/t 31024.1—2014 合作式智能運輸系統 專用短程通信 第1部分：總體技術要求
t/its 0058—2017 合作式智能運輸系統 車用通信系統 應用層及應用資料互動标準
3 術語和定義
gb/t 31024.1—2014、t/its 0058—2017界定的以及下列術語和定義适用于本檔案。
裝有車載單元且運作應用程式的目标車輛。
[來源：t/its 0058—2017，3.1.3]
安裝在車輛上的可實作etc2.0（3.1.5）通訊，支援etc2.0（3.1.5）應用的硬體單元。
[來源：gb/t 31024.1—2014，2.3，有修改]
安裝在路側的可實作etc2.0通訊，支援etc2.0應用的硬體單元。
[來源：gb/t 31024.1—2014，2.4，有修改]
路側單元（3.1.3）以廣播位址發出資訊，面向車載單元（3.1.2）且不需要車載單元（3.1.2）回 複的通信應用
專門用于道路環境的車輛與車輛、車輛與基礎設施、基礎設施與基礎設施間，通信距離有限的無線通信方式，是智能運輸系統領域中的基礎通信方式之一。
[來源：gb/t 31024.1—2014，2.2]
基于無線通信、傳感探測等技術進行車路資訊擷取，通過車車、車路資訊互動和共享，實作車輛與基礎設施之間智能協同與配合，以及車輛與其它交通要素之間的通信，進而形成的安全、高效、環保和資訊服務類的道路交通系統。
基于etc專用短程通信（5.8ghz dsrc）的車路協同，即基于etc實作的車輛與基礎設施之間，及車輛與其它交通要素之間的通信，可實作交通安全、效率、資訊服務類的應用場景。
用于規範各應用場景中的基本性能要求，從路側單元發送通信資料，到車端接收資料并通過網絡層進行資訊處理後傳遞給應用層的時間。
[來源：t/its 0058—2017，3.1.2，有修改]
以下縮略語适用于本檔案：
de：資料元素（data element）
df：資料幀（data frame）
dsrc：專用短程通信（dedicate short range communication）
etc：電子收費（electronic toll collection）
etc2.0：基于etc專用短程通信的車路協同（vehicle-infrastructure cooperative system based on electronic toll collection(etc) dedicated short range communication）
hmi：人機互動界面（human machine interface）
hv：主車（host vehicle）
i2v：路側設施與車載單元通訊（infrastructure to vehicle）
mec：邊緣計算（multi-access edge computing）
obu：車載單元（on-board unit）
obe-sam：車載裝置安全通路子產品（on-board equipment security access module）
p：周邊行人（pedestrian）
rsu：路側單元（road side unit）
4 etc2.0 系統總體架構
相對于單純用于收費的 etc 系統，etc2.0 需要進行實時預警或服務消息的推送，如面向安全類車路協同應用的路側預警消息釋出。是以，系統架構中除了傳統 etc rsu（支援 etc2.0）之外，還可能需要包括如路側感覺、mec 等子系統。etc2.0 系統總體架構見圖 1：
etc2.0 系統各子系統介紹如下：
a) 路側感覺子系統：檢測交通流狀況及異常交通事件，如車輛逆行、行人闖入機動車道、違法停車、交通擁堵、交通事故、危險氣象狀況（橫風、團霧、暴雨）、道路施工等，可使用多種傳感器如攝像頭、雷達、氣象傳感器等；
b) mec：邊緣計算大腦，處理傳感器收集的資料，形成實時決策；也可接收雲平台下發的資料，進行綜合邏輯判斷；
c) rsu：這裡是指 etc 天線，可支援 etc2.0 應用場景；
d) obu：這裡是指智能 obu，可支援 etc2.0 應用場景；
e) 雲平台：大資料彙集中心，可實作交通資料彙集及分析。支援裝置狀态管理、交通事件管理、大資料分析、交通排程資訊釋出等。可以基于現有的交通雲控平台建設。
注：etc 通信特點是能實作斷面覆寫。由于交通流具有方向性，是以隻要保證車輛以一定速度經過 rsu 所在斷面時，能接收到 rsu 發送的消息即可實作資訊傳遞。
5 基于 etc 專用短程通信的車路協同應用
本檔案選取涵蓋安全、效率、資訊服務三個類别，十一個典型車路協同（i2v）應用場景。
本節從應用定義、主要場景、基本工作原理、通信方式、基本性能要求、資料互動需求六個方面對該标準定義的i2v應用分别進行描述。
弱勢交通參與者碰撞預警是指，車輛在行駛中，與 p（含義拓展為廣義上的弱勢交通參與者，包括行人、自行車、電動自行車等，以下描述以行人為例）存在碰撞危險時，該應用将對車輛駕駛員進行預警。本應用适用于城市及郊區普通道路及公路的碰撞危險預警。
弱勢交通參與者碰撞預警應用可以輔助駕駛員避免或降低與前方行人碰撞危險，提高車輛及行人通行安全。
弱勢交通參與者碰撞預警主要場景描述如下：
a) 車輛在行進時，路側感覺子系統檢測到 p 從側前方出現，車輛駕駛員的視線可能被出現在路邊的其他車輛或遮擋物遮擋；
b) 車輛需裝配 etc2.0 obu，能夠接收及播報由 rsu 發送的消息提醒，p 是否具備短程無線通信能力不影響應用場景的有效性；
c) 車輛接近 p 時，rsu 将路側感覺子系統檢測到的行人資訊發送給 obu，對駕駛員進行預警， 提醒駕駛員與前方 p 存在碰撞危險；
d) 車輛駕駛員收到預警後，采取減速或變道等措施，避免與 p 發生碰撞。
注：由于 obu 與 rsu 的通信距離有限，該場景主要适用于一些經常發生弱勢交通參與者碰撞事故的重點路段，如高速公路上常發生行人違規穿越的區域等。感覺系統與 rsu 可以分開布設，例如，感覺系統布設在事故多發點，而 rsu布設在事故多發點之前一定距離處，以提前通知車輛進行避讓。
弱勢交通參與者碰撞預警基本工作原理如下：
a) 路側感覺子系統識别行人（p），通過 mec 分析并篩選出與車輛行駛方向上可能發生沖突的行人；
b) mec 将路側感覺子系統檢測到的行人經緯度坐标資訊轉化為 rsu 與行人的距離（車輛行駛方向直線距離）；
c) 若存在多個威脅行人（或行人組），則篩選出最緊急的威脅行人（或行人組）；
d) 系統将行人位置資訊通過 rsu 進行廣播，對車輛駕駛員進行相應的碰撞預警。
obu 和 rsu 需要具備短程無線通信能力，利用路側感覺裝置對行人資訊進行感覺，通過 rsu 将行人資訊發給車輛。
弱勢交通參與者碰撞預警基本性能要求如下：
——車速≤130 km/h；
——通信距離：沿道路方向縱向>20 m（能有效實作斷面覆寫）；
——系統延遲<100 ms。
表 2 弱勢交通參與者碰撞預警資料互動需求
惡劣交通環境感覺預警是指，車輛行駛過程中遇到惡劣交通環境（惡劣天氣、危險路段等），存在發生事故風險時，系統啟動相應的安全預警及誘導功能，保障行駛車輛在惡劣交通環境情況下的安全順利通行。本應用适用于城市道路、郊區道路和高速公路等容易發生危險狀況的路段或者臨時性存在道路危險狀況的路段。
當路側感覺子系統（如攝像頭、氣象檢測器等）檢測到目前路段出現惡劣交通環境後（惡劣氣象環境、危險路段等），該資訊通過 mec 處理後由 rsu 播報，提醒即将駛入該路段車輛謹慎駕駛，以保障行駛安全。惡劣交通環境預警包括如下主要場景：
a）行車方向較遠處有惡劣交通環境情形
路側感覺子系統檢測到車輛行進方向較遠處有惡劣交通環境（如大霧、橫風、冰雹、封路施工等），rsu 對外廣播交通環境資訊，包括：位置、危險描述等，提醒即将行經該區域的車輛及時采取避讓措施，如改變行駛路徑避免駛入危險路段等，減輕事故風險；
b）行車方向不遠處有危險路段情形
路側感覺子系統檢測到路段不遠處前方有危險路段情形（如地面抛灑物、隧道積水、路面濕滑、急轉彎等）發生時，rsu 對駛近該危險路況點的車輛駕駛員發出安全預警，提醒駕駛員提前采取應急措施，如減速慢行、變道行駛等，防止安全事故發生。由于 rsu 的有效通信距離受限，該類提醒多布設在事故多發處。
惡劣交通環境預警基本工作原理如下：
a) 路側感覺子系統識别惡劣交通環境資訊，通過 mec 分析并判斷事件類型及影響範圍；
b) mec 進一步判斷并篩選出事件發生位置附近路段資訊，從該路段行駛過來的車輛在一定時間範圍内可能會受到事件影響；
c) 計算事件發生地與附近受影響路段布設的 rsu 的距離，結合路段資訊判斷可能的避險措施；
d) 針對受影響的路段所處不同位置，發出相應的避險提醒：如車輛離事件較遠時 rsu 廣播車輛提前變換行駛路徑指引資訊，對相對事件較近處車輛發出減速避險等警示。
obu 和 rsu 需要具備短程無線通信能力，利用路側感覺子系統對惡劣路況環境資訊進行感覺，經過 mec 運算決策後，通過 rsu 将警示資訊發給車輛(i2v)。
惡劣交通環境預警基本性能要求如下：
——通信距離：沿道路方向縱向＞20 m（能有效實作斷面覆寫）；
——系統延遲＜100 ms。
前方事故預警是指，當路側感覺子系統（攝像頭、雷達等）監測到車輛行駛路段前方發生交通事故資訊時，該應用對車輛駕駛員進行預警，提醒同向車輛減速避讓，防止二次事故發生。本應用适用于城市及郊區普通道路及高速公路的事故預警。
前方事故預警主要場景如下：
a) 路側感覺子系統檢測到車輛行進前方發生交通事故，車輛駕駛員的視線可能被出現在路邊遮擋物遮擋或目前車速較快；
b) 車輛需裝配 obu，能夠接收及播報由 rsu 發送的消息提醒；
c) 當車輛接近事故地點時，rsu 将路側傳感裝置檢測到的事故資訊發送給 obu，對駕駛員進行預警，提醒駕駛員與前方事故存在碰撞危險；
d) 車輛駕駛員收到預警後，采取減速或變道等措施，避免發生二次事故。
前方事故預警基本工作原理如下：
a) 路側感覺子系統識别交通事故資訊，通過 mec 分析判斷事件類型及影響範圍；
b) mec 分析、計算事件發生地與附近受影響路段的 rsu 位置、距離等資訊，結合事件資訊判斷可能的避讓措施；
c) rsu 将該事故資訊及建議措施進行播報，提醒駕駛員減速行駛或變道避讓。
obu 和 rsu 需要具備短程無線通信能力，利用路側感覺子系統對事故資訊感覺，經 mec 運算決策後，由 rsu 将預警資訊廣播給車輛（i2v）。
前方事故預警基本性能要求如下：
匝道分合流預警是指，當車輛即将從匝道彙入主路或從主路駛入匝道時，給予車輛相應的安全預警，減少匝道分合流區域事故的發生。
當路側感覺子系統（如攝像頭、雷達等）檢測到匝道處有主路車輛駛出或匝道車輛彙入時，rsu對駛近匝道口的車輛廣播分合流資訊，提醒車輛駕駛員注意避讓。匝道分合流預警包括如下主要場景：
a）匝道彙入主路
當路側感覺子系統（如攝像頭、雷達等）檢測到匝道合流區主道有車經過時，通知匝道車輛減速慢行；對匝道上的車輛進行檢測，如果檢測到匝道上有車輛通行時，對經過合流區主道最右側車道的車輛進行預警。
b）主路駛入匝道
當主道車輛準備變道駛入匝道，如果匝道發生擁堵，則通知主道車輛進行減速慢行。
通過路側感覺子系統（如攝像頭、雷達等）對匝道分合流區域進行監測，當發現有碰撞風險時，向過往車輛進行預警。
匝道分合流預警基本性能要求如下：
obu 和 rsu 需具備短程無線通信能力，rsu 将分合流預警資訊發送給分合流區車輛（i2v)。
前方擁堵提醒是指，當車輛行駛方向發生交通擁堵狀況時，該應用通過将該資訊提前播報給車輛駕駛員，駕駛員根據資訊提示可在到達擁堵路段前提前改變目前行駛路線，減輕交通壓力，提高通行效率。
本應用适用于城市及郊區普通道路及高速公路擁堵路段的預警。
路側傳感裝置檢測到車輛行駛前方發生交通擁堵，将該擁堵資訊通過 mec 上傳雲平台；雲平台收到擁堵資訊後，判斷其擁堵情況，并将該資訊下發到擁堵路段附近 rsu 進行對外廣播，提醒駕駛員前方擁堵；駕駛員可結合自身情況選擇繼續沿目前道路行駛或改變行駛路線。
前方擁堵提醒基本工作原理如下：
a) 路側傳感裝置（如攝像頭、雷達等）檢測到目前路段車輛緩行或擁堵後，将擁堵資訊（如擁堵位置）上傳至雲平台；
b) 雲平台分析目前擁堵情況，篩選出即将彙入該擁堵路段的車道及 rsu；
c) 雲平台向篩選出的路段 rsu 下發前方路段擁堵資訊，rsu 收到資訊後對駛入天線覆寫範圍内的車輛廣播該擁堵資訊；
d) 車輛駕駛員收到資訊後，結合自身情況判斷是否按目前路段繼續行駛或改變行駛路徑；
e) 該資訊需要在離擁堵路段較遠處進行播報，給車輛駕駛員預留足夠時間換道行駛，避免造成擁堵加劇。
前方擁堵提醒基本性能要求如下：
obu 和 rsu 需具備短程無線通信能力，rsu 将擁堵資訊發送給車輛（i2v）。
特殊車輛提醒及優先通行是指，當 rsu 識别工作狀态下的特殊車輛（如救護車、警車、消防車等）時，調整交通信号燈相位資訊，并對附近行駛普通車輛進行廣播提醒（可選動作），實作優先通行。
rsu識别到工作狀态下的特殊車輛，通過路側感覺子系統檢測、定位該特殊車輛，分析其所處車道、距離等資訊，并将該資訊通過rsu廣播給附近車輛，提醒周圍車輛讓行；同時，結合目前交叉口（道路）的紅綠燈相位資訊，調整紅燈狀态或延長綠燈時間，使特殊車輛快速通過。
注：由于 etc obu 目前不能進行車車通信，該場景的實作分為兩個步驟：一是通過 rsu 與特殊車輛的通信識别特殊車輛身份；該 rsu 布設在需要信号燈協同的路口之前一定距離，以及時檢測特殊車輛。二是 rsu 将采集到的資訊傳送給路側系統的其它設施，如傳送給信号燈進行配時調整；傳送給可變情報闆等裝置以通知其它車輛進行讓行；或者傳送給其它位置的 rsu 以通過車路通信的方式通知其它車輛。
特殊車輛提醒及優先通行基本工作原理如下：
a) 特殊車輛駕駛員通過 obu 設定将車輛調整為工作狀态；
b) 當特殊車輛駛入 rsu 覆寫範圍内時，rsu 通過讀取 obu 内容識别車輛類型及目前工作狀态；
c) 路側傳感裝置定位特殊車輛所處位置（與 rsu 車道方向距離、所處車道等）；
d) mec 分析、處理收到的特殊車輛位置資訊後該資訊通過本 rsu 或附近其它 rsu 對外廣播（可選）；
e) 普通車輛駕駛員收到 rsu 播報的特殊車輛位置資訊後，根據目前自身所處車道進行變道，給特殊車輛讓出行駛車道；
f) mec 将特殊車輛資訊發送信号控制器，信号燈控制器結合 mec 發送的特殊車輛資訊，調整目前紅綠燈相位狀态，讓特殊車輛快速通行。
特殊車輛提醒及優先通行基本性能要求如下：
——車速≤70 km/h；
obu 和 rsu 需具備短程無線通信能力，rsu 将信号燈資訊發送給車輛（i2v）。
紅綠燈資訊播報是指，車輛經過有信号控制的交叉口（車道），rsu向車輛發送目前紅綠燈相位資訊，防止車輛因視線遮擋導緻誤闖紅燈。
本應用适用于城市及郊區道路及公路的交叉路口、環道出入口和可控車道、高速路入口和隧道等有信号控制的車道。
此場景要求rsu布設于每個接近紅綠燈方向道路的路側，即能對每個接近紅綠燈方向的車輛進行紅綠燈資訊播報。
當車輛即将通過有紅綠燈的交叉路口、車道時，紅綠燈資訊播報應用将目前路口紅綠燈資訊（如燈色資訊、剩餘時間等）對車輛駕駛員進行播報，車輛駕駛員結合收到的資訊自行判斷安全通過或減速停車，避免有前方大車遮擋視線或惡劣天氣影響視線，或由于其他原因，導緻誤闖紅燈的情形。同時，該場景也可以應用于自動駕駛車輛，幫助車輛擷取信号燈配時資訊。
紅綠燈資訊播報基本工作原理如下：
a) mec 擷取車輛行駛方向紅綠燈燈色資訊及目前狀态剩餘時間，并将該資訊同步給 rsu；
b) 當車輛駛入布設在交叉口（車道）rsu 覆寫範圍内時，rsu 将目前紅綠燈資訊廣播給車輛；
c) obu 收到資訊後，将該資訊通過 hmi 顯示并語音播報目前紅綠燈狀态及剩餘時間；
d) 車輛駕駛員結合收到的紅綠燈資訊及目前距離紅綠燈位置等自行判斷，安全通過或減速停車。
紅綠燈資訊播報基本性能要求如下：
——資料更新頻率≥2 hz；
具備短程無線通信裝置的 rsu，将有關交叉口（車道）資訊廣播給具有短程通信能力的車輛（i2v）。
交通排程與管理應用是指，rsu 識别被排程車輛并與其分别進行通信，實作按車型、車牌号等資訊進行靈活交通排程或交通管制資訊定向下發等應用。本應用适用于任何交通道路場景。
rsu 通過讀取 obu（etc 标簽）資訊識别到特定車輛（如某一号牌類型車輛、緊急車輛、“兩客一危”車輛等）通過特定路段時，rsu 向特殊車輛播報由雲平台下發路線指引等交通排程指令，指引車輛改變/繼續目前行駛路線，以最佳的行駛方案到達目的地。
車輛排程與管理基本工作原理：
a) rsu 讀取 obu 中車輛類型、目前工作狀态等車輛資訊；
b) 路側感覺子系統定位目前特殊車輛所處位置資訊（與 rsu 車道方向距離、處于哪條車道等），并上報該資訊至雲平台；
c) 雲平台結合目前特殊車輛所處道路資訊（如擁堵情況、高架橋、限行情況等）情況，下發行駛指引路徑；
d) rsu 向特殊車輛播報路徑指引資訊，特殊車輛收到資訊後根據自身情況選擇執行/不執行該引導資訊。
車輛排程與管理基本性能要求如下：
obu 和 rsu 需具備短程無線通信能力，rsu 将雲平台下發的車輛排程資訊發送給車輛（i2v）。
車内标牌是指，當裝載 etc2.0 車載單元（obu）的車輛經過特定路段時，會收到由路側單元（rsu）發送的交通标牌資訊，給予駕駛員相應的交通标牌提示，保證車輛安全行駛。本應用适用于任何交通道路場景。
當車輛通過 rsu 覆寫區域時，rsu 将目前路段交通标牌資訊廣播給通過該區域行駛的車輛（如限速标牌、前方急彎等靜态資訊），提醒車輛按照目前路段行駛要求安全行駛。
車内标牌基本工作原理如下：
a) 雲平台向靠近特定路段的 rsu 下發目前路段标牌資訊，如限速、急轉彎等；
b) 當車輛駛入布設 rsu 覆寫範圍内時，rsu 将标牌資訊廣播給車輛；
c) 車輛駕駛員收到資訊後結合自身駕駛情況調整目前駕駛狀态。
車内标牌性能要求如下：
obu 和 rsu 需要具備短程無線通信能力，雲平台将相關重要交通标志資訊發給 rsu，或者本地存儲在 rsu，由 rsu 将該資訊發送給車輛（i2v 方式）。
收費路段提醒應用指，當車輛即将駛入收費路段（如擁堵收費，或帶有罰款性質的禁行路段）時，該應用給車輛發送收費資訊提醒。通過對特定路段的使用者收費來引導和調節交通需求，緩解交通擁堵，同時提高道路使用率和效益。
車輛行駛前方有收費路段，rsu 提前向即将駛入該收費路段的車輛廣播收費提醒資訊，如收費時段、費率等，車輛駕駛員收到資訊後結合收費資訊及其他出行成本因素判斷是否繼續目前道路行駛。該應用要求給車輛預留足夠時間繞道行駛，避免車輛被動進入收費路段。
收費路段提醒基本工作原理如下：
a) 雲平台向彙入收費路段的 rsu 下發目前時段、路段、不同車型的收費标準；
b) 當車輛駛入 rsu 天線覆寫範圍内時，rsu 天線通過讀取 obu 内容識别車輛類型，并播報該類車輛的收費标準（語音播報或 hmi 顯示）；
c) 該資訊要求在車輛離收費路段較遠處就發送給車輛，使車輛駕駛員預留足夠時間換道行駛，避免造成被迫駛入收費路段；
d) rsu 可根據收費标準對行駛進入收費路段的車輛 obu 進行實時費用扣取（etc 自身功能）。
收費路段提醒基本性能要求如下：
obu 和 rsu 需具備短程無線通信能力，rsu 讀取車輛類型（可選），同時将雲平台下發的費率資訊，及前方有收費路段資訊發送給車輛（i2v）。
智慧場站指引應用是為車輛提供停車位、加油站、充電站等資源的實時資訊，結合其它子產品進行預約與排程，實作車輛、車牌、資源（如車位、加油位、充電樁等）的一體化比對，智能引導車輛駛入該資源位，并在服務完成後通過 obu 自動扣費（扣費交易流程在本檔案中不再進行描述），實作服務區的智能化更新。
資源位置描述方式說明：
對于加油站等站點較少的場站：播報加油站目前空位編号，指引車輛快速駛入服務位；
對于停車場等車位較多的場站：播報目前停車場剩餘空位數量。
智慧場站指引基本工作原理：
a) 智慧場站背景将場站内停車位、加油站、充電站等資源的資訊實時下發給 rsu，資訊包括停車場、加油站的剩餘數量、位置等；
b) rsu 對外廣播該場站資訊，車輛駕駛員根據指引到相應位置。
智慧場站指引基本性能要求如下：
附 錄 a 交通事件索引
表a.1給出了交通環境索引類型及取值。
表a.2給出了交通環境索引類型及取值。
參 考 文 獻
[1] gb 5768.5—2017 道路交通标志和标線 第 5 部分：限制速度
[2] gb/t 20851.1—2019 電子收費 專用短程通信 第 1 部分：實體層
[3] gb/t 20851.2—2019 電子收費 專用短程通信 第 2 部分：資料鍊路層
[4] gb/t 20851.3—2019 電子收費 專用短程通信 第 3 部分：應用層
[5] gb/t 20851.4—2019 電子收費 專用短程通信 第 4 部分：裝置應用
[6] gb/t 20851.5—2019 電子收費 專用短程通信 第 5 部分：實體層主要參數測試方法
[7] cjj 37—2012 城市道路工程設計規範（2016 年版）
[8] yd/t 3709—2020 基于 lte 的車聯網無線通信技術 消息層技術要求
[9] ga/t 1090—2013 天氣狀況分類與代碼
[10] 電子收費單片式車載單元（obu）技術要求（交通部 35 号公告）