Was ist in C-V2X (Cellular Vehicle-to-Everything) (6)?

C-V2X-Integrationslösungen: Die 5G-Netzwerk-basierten PC5 C-V2X-Systemintegrationslösungen umfassen derzeit die folgenden Kategorien:

• Umwandlung von Ampelsteuerungssignalen in C-V2X-interne Nachrichten, die von RSU/OBU erkannt werden, um SPAT-Anwendungen zu implementieren. Autonome Fahrzeuge sind in der Regel mit Kameras und künstlicher Intelligenz ausgestattet, um Ampelinformationen zu erkennen. Die Erkennungsgenauigkeit wird jedoch leicht durch widrige Wetterbedingungen oder Hindernisse beeinträchtigt. Diese Lösung erhöht die Robustheit gegenüber allen Bedingungen, die die visuelle Erkennung behindern können.

• Nutzung von künstlicher Intelligenz, die in mehreren Bereichen hervorragende Leistungen erbracht hat, für VRUCW-Anwendungen. Deep-Learning-basierte Erkennungs- und Kollisionswarnfunktionen für gefährdete Verkehrsteilnehmer können über eine PC5-basierte C-V2X-Systemarchitektur implementiert werden.

• Integration von C-V2X in das autonome Fahrsystem (ADS) zur Erhöhung der Sicherheit. Das ADS kann die Straßenverhältnisse überwachen, potenzielle Probleme erkennen und Maßnahmen ergreifen, um Verkehrsunfälle zu vermeiden. Der Erfolg dieser Projekte wird eine solide Grundlage für das kommende 5G NR-V2X schaffen.

I. Integration des Ampelsteuerungssystems:Um SPAT-Anwendungen lokal zu implementieren, wurde die in Abbildung 1 dargestellte Systemarchitektur entworfen. Die PC5-basierte C-V2X SPAT-Anwendung wurde erfolgreich gestartet, wobei:

Abbildung 1. Architekturdiagramm der Integration des Ampelsteuerungssystems

• Das System kann Ampelinformationen direkt vom Ampelcontroller erfassen.
• Das Ampelerfassungsprogramm ist für den Empfang von Ampelinformationen am Straßenrand zuständig; dazu gehören die Ampelphase, die Farbe und die Restzeit, die alle an die Roadside Unit (RSU) gesendet werden.
• Die RSU liest diese Informationen und verpackt sie in C-V2X-Protokollnachrichten.
• Die RSU sendet die C-V2X-Nachrichten über die PC5-Schnittstelle an die On-Board-Unit (OBU).
• Die im autonomen Fahrzeug installierte On-Board-Unit (OBU) analysiert und filtert diese Informationen und sendet sie dann an den Industrie-PC (IPC) des autonomen Fahrsystems zur Verzögerungs- oder Stoppkontrolle.
• Die Benutzeroberfläche (UI) zeigt C-V2X-technische Informationen auf intuitive Weise an.

II. VRUCW-Anwendungssystemintegration: Die C-V2X VRUCW-Anwendung basierend auf PC5 ist in Abbildung (2) dargestellt, wobei:

Abbildung 2. Schematische Darstellung des VRUCW-Integrationssystems

• Die VRUCW-Anwendung kann als P2I2V-Dienst (Pedestrian-Infrastructure-Vehicle) betrachtet werden. IP-Kameras müssen im Straßenbereich für die Sichtlinie (LOS) und die Nicht-Sichtlinie (NLOS) installiert werden.
• Es verwendet einen KI-Server, der mit einer Reihe von Deep-Learning-Technologien (wie CNN (Convolutional Neural Network) und SSD (Single Shot Detector)) ausgestattet ist. Wenn ein Fußgänger den Erfassungsbereich der Kamera passiert, erkennt das System das Objekt.
• Der KI-Server überträgt die Analyseergebnisse, einschließlich Zielerkennung und Bewegungsvorhersage, an die Roadside Unit (RSU), die diese Informationen dann an alle On-Board-Units (OBUs) innerhalb ihres Erfassungsbereichs sendet.
• Die OBU ist für die Integration von Fahrzeuginformationen (wie Geschwindigkeit, Fahrtrichtung und Position) zuständig, um festzustellen, ob ein Kollisionsrisiko besteht. Wir verwenden einen Zielklassifizierungsalgorithmus, um die Richtung des Fußgängers zu bestimmen, um anschließend die Wahrscheinlichkeit einer Kollisionswarnung zu berechnen.
• Unter der Annahme, dass ein Kollisionsrisiko zwischen dem Fußgänger und dem Fahrzeug besteht, beispielsweise wenn der Abstand zwischen ihnen weniger als 50 Meter beträgt und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10 km/h übersteigt, lösen wir über den Algorithmus eine Kollisionswarnung aus.

III. Integration des autonomen Fahrsystems:Die Integration von PC5-basiertem C-V2X mit dem autonomen Fahrsystem wird derzeit wie in Abbildung (3) dargestellt entworfen und implementiert, wobei:

Abbildung 3. Schematische Darstellung des Integrationssystems für autonomes Fahren

• Die Roadside Unit (RSU) empfängt Informationen vom Ampelcontroller oder dem KI-Server. Anschließend sendet sie diese Informationen in ihrem Erfassungsbereich unter Verwendung eines vordefinierten Nachrichtenformats.
• Die On-Board-Unit (OBU) empfängt die Broadcast-Nachrichten über die PC5-basierte C-V2X-Kommunikation.
• Die OBU verbindet sich über das TCP/IP-Protokoll mit dem Industrie-PC (IPC) des autonomen Fahrsystems. Die OBU empfängt Global Navigation Satellite System (GNSS)- und Controller Area Network (CAN)-Nachrichten vom Fahrzeug.
• Die OBU verwendet fortschrittliche interne Algorithmen, um festzustellen, ob die Situation gefährlich ist. Anschließend sendet sie basierend auf der Situation entsprechende Warnmeldungen an den IPC des autonomen Fahrsystems.

An diesem Punkt ist die C-V2X-Technologie wie erwartet in das autonome Fahrsystem integriert.