面向C-V2X的智能化交通安全设施技术要求

1  范围

本文件规定了面向C-V2X的智能化交通安全设施的系统要求、功能要求、性能要求等内容。

本文件适用于基于C-V2X技术的智能化交通安全设施研发、部署和测试要求。

2  规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；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 5768  道路交通标志和标线

GB/T 30699  道路交通标志编码

GB/T31024.4  合作式智能运输系统专用短程通信第4部分设备应用规范

GB 50688  城市道路交通设施设计规范

GB 51038  城市道路交通标志和标线设置规范

GA/T 1567  城市道路交通隔离栏设置指南

JTG D82  公路交通标志和标线设置规范

YD/T 3340  基于LTE的车联网无线通信技术空中接口技术要求

YD/T 3400  基于LTE的车联网无线通信技术总体技术要求

YD/T 3594  基于LTE的车联网通信安全技术要求

YD/T 3707  基于LTE的车联网无线通信技术网络层技术要求

YD/T 3709  基于LTE的车联网无线通信技术消息层技术要求

YD/T 3755  基于LTE的车联网无线通信技术支持直连通信的路侧设备技术要求

T/CSAE 159-2020  基于LTE的车联网无线通信技术直连通信系统路侧单元技术要求

3  术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1  交通安全设施traffic safety facilities

指为保障行车和行人的安全，充分发挥道路的作用，在道路沿线所设置的人行地道、人行天桥、照明设备、护栏、标柱、标志标线等设施的总称。交通安全设施主要包括交通标志、交通标线、防撞设施、隔离栅、视线诱导设施、防眩设施、桥梁防抛网、里程标、百米标、公路界碑等。

3.2  C-V2X cellular vehicle to everything

以蜂窝通信技术为基础的V2X车联网。

3.3  LTE-V2X longterm evolution vehicle to everything

以长期演进通信技术为基础的V2X车联网。

3.4  NR-V2X new radio vehicleto everything

以5G新空口通信技术为基础的V2X车联网。

3.5  中、低级别智能汽车medium and low levelsmart car

具备辅助驾驶、部分自动驾驶、有条件自动驾驶功能的智能汽车。只能完成设定工况下的加速、减速、跟车、变换车道等操作，驾驶员根据驾驶系统请求需要进行干预。

3.6  高级别智能汽车high levelsmart car

具备高度或完全自动驾驶功能的智能汽车。驾驶系统能够完成在各种不同道路环境下的自动驾驶。

特定环境向驾驶员提出请求，驾驶员可以不予响应，驾驶系统仍能实现安全操作。

3.7  路侧单元roadside unit， RSU1lian

部署在路侧，可实现V2X通信，支持V2X应用的硬件单元。

3.8  车载单元onboard unit， OBU

安装在车辆上，可与周边RSU、OBU实现V2X通信，支持V2X应用的硬件单元。

3.9  云控平台cloud management platform

部署在云端，可实现交通安全设施管理，业务数据采集、分析、处理、分发等功能的数字化管理平台。

3.10  SPAT signal phase and timing message

路侧单元发布的信号灯消息。

3.11  RSM roadside message

路侧单元发布的交通参与者消息。

3.12  BSM basic safety message

车载单元发布的基本安全消息。

3.13  MAP map

路侧单元发布的地图消息。

3.14  RSIroadside information

路侧单元发布的交通事件消息或者交通标牌消息。

3.15  SP DUsecured protocoldata unit

安全协议数据单元。

3.16  DSM dedicated short messageChina

专用短消息.

4  交通安全设施系统及构成

4.1 面向C-V2X的智能化交通安全设施系统包括交通安全设施(主体网联化交通安全设施、非主体网联化交通安全设施)、网联路侧设施、网联交通参与者和云控平台，如图1所示。

图1 面向C-V2X的智能化交通安全设施的系统示意图

4.2 主体网联化交通安全设施指具备电子化改造条件的能实现C-V2X网联化功能的交通安全设施，现有典型设施如交通标牌、交通分隔栏、防撞护栏、锥桶、警示桩等。

4.3  非主体网联化交通安全设施指不具备电子化改造条件的可通过其它途径实现C-V2X网联化的交通安全设施，现有典型设施如道路交通标线。

4.4  网联路侧设施指具备C-V2X通信功能的路侧单元RSU、边缘计算单元等设施。

4.5  网联交通参与者主要指具备C-V2X通信功能的机动车(含中、低级别智能汽车，高级别智能汽车)、非机动、行人， 通常通过加装OBU来实现网联功能。

4.6  云控平台如其术语定义，是指具有设施管理、数据汇集、数据分析、数据分发等功能，部署在云端的平台。

4.7  主体网联化交通安全设施进行智能化改造后主要应由通信模块、定位模块、安全模块、供电模块、计算模块、存储模块和接口模块等物理构成，如图2所示。

图2  主体网联化交通安全设施的物理构成

4.8  主体网联化交通安全设施中：通信模块用来实现和其它网联化单元之间的C-V2X通信；定位模块用来实现设施自身位置信息的获取；安全模块用来实现设施与网联交通参与者、网联路侧设施以及云控平台之间的安全通信。

4.9  主体网联化交通安全设施中：计算模块用来实现数据处理和必要的功能控制；存储模块用来记录关键业务数据和关键日志信息；供电模块用来实现设施供电，有条件的设施宜实现移动供电功能；接口模块应能支撑设施实现功能调试、数据交互、数据导出和软件升级。

4.10  网联化交通安全设施中结合安全模块应能实现V2X应用安全，其参考子系统架构如图3所示。

图3  网联化交通安全设施V2X应用安全参考子系统

4.11  V2X应用安全子系统位于网联化交通安全设施系统中负责为V2X应用提供通信安全的功能实体。

4.12  V2X应用位于网联交通参与者、网联路侧设施、V2X安全管理实体等系统中需要V2X应用通信安全的功能实体。

4.13  V2X安全管理实体负责对V2X应用安全子系统进行安全配置和安全数据供应的功能实体，例如，注册、授权、密钥供应和证书颁发等功能实体。

4.14  V2X应用安全服务位于V2X应用安全子系统中，与V2X应用进行交互以完成消息签名、验证、加密、解密等操作，与V2X安全管理实体进行交互完成密钥写入，证书申请与写入等操作。

4.15  安全环境存储重要的安全数据，例如CA证书、公私钥和加/解密密钥等，为安全服务实体提供重要的安全计算服务，如数字签名、数据加密和解密等。

5  设施技术要求

5.1  一般要求

5.1.1  交通安全设施系统建设应按照智慧、安全、高效、环保的原则，同时符合GB5768、GB50688、GB 51038、JT GD 82等标准的规定。

5.1.2  同一行政区域或同一路段的智能交通安全设施应按照统一规则进行管理。

5.1.3  具备电子化改造条件的交通安全设施，现有典型设施如动态交通标牌、交通分隔栏、防撞护栏、锥桶、警示桩等应遵循主体网联化交通安全设施物理构成要求实现智能化。

5.1.4  不具备电子化改造条件的交通安全设施，现有典型设施如交通标线、静态标牌应通过数字化地图， 结合云控平台， 路侧单元RSU等系统化方案实现网联化功能。

5.1.5  交通信号控制设施应通过集成C-V2X通信装置如跟路侧单元RSU进行级联， 实现主体网联化功能。

5.1.6  交通监控设施应通过集成C-V2X通信装置如跟路侧单元RSU进行级联实现主体网联化功能。

5.1.7  C-V2X通信系统应满足LTE-V2X/5GNR-V2X、4G/5G通信功能， 工作频段应符合国家无线电管理机构的相关规定， 如LTE-V2X工作频段应满足直连通信5905-5925MHz频段管理规定。

5.1.8  C-V2X通信系统应满足《YD/T 3340-2018基于LTE的车联网无线通信技术空中接口技术要求》、《YD/T 3707-2020基于LTE的车联网无线通信技术网络层技术要求》和《YD/T 3709-2020基于LTE的车联网无线通信技术消息层技术要求》。

5.1.9  定位系统应支持北斗、GPS定位模式。

5.1.10  安全系统应满足《YD/T 3594-2019基于LTE的车联网通信安全技术要求》、《基于LTE的车联网无线通信技术安全证书管理系统技术要求》。

5.2  功能要求

5.2.1  智能化动态交通标牌设施应具备交通标识信息广播， 动态消息变更等能力， 支持通过RSI消息广播交通标识标牌信息。

5.2.2  智能化分隔栏、防撞护栏等应具备厘米级定位能力，位置信息广播能力，具备条件的可支持碰撞预警功能。

5.2.3 智能化锥桶、警示桩等应具备车道级定位能力，位置信息广播能力，碰撞预警能力，支持通过RSM/BSM等消息的方式广播设施信息。

5.2.4  不具备电子化改造的交通安全设施，通过5.1.4，实现交通标线、标牌的数字化广播能力，支持通过MAP消息广播交通标线等道路地图信息， 支持通过RSI消息广播标牌信息。

5.2.5  智能化交通信号控制设施应具备信号灯信息广播能力， 支持通过SPAT消息广播动态信号灯信息。

5.2.6  智能化监控设施应具备交通参与者、交通事件信息广播能力， 支持通过RSM消息广播交通参与者信息、支持通过RSI消息广播交通事件信息。

5.2.7  智能化交通安全设施应具备设备信息、状态信息、告警信息和业务信息上报云控平台功能，同时可以接收云控平台下发的消息，实现设备管理、信息发布、软件升级等功能。

5.2.8  具有移动属性的智能交通安全设施应具备低功耗休眠功能，有条件的设施应支持通过主流接口如USB进行充电或电池更换， 宜支持10/100/1000Mbase-T以太网RJ 45接口。

5.2.9  交通安全设施集成或级联的路侧单元RSU应符合《GB/T 31024.4-2019合作式智能运输系统专用短程通信第4部分设备应用规范》、《YD/T 3755-2020基于LTE的车联网无线通信技术支持直连通信的路侧设备技术要求》。

5.2.10  智能化交通安全设施所广播的MAP消息， 最小消息发送应满足表1中的规定， 数据单元和字段参考T/CSAE 159-2020。

表1  MAP数据单元/字段的必选/可选要求

5.2.11  智能化交通安全设施所广播的SPAT消息， 最小消息发送应满足表2中的规定，数据单元和字段参考T/CSAE 159-2020标准。

表2  SPAT数据单元/字段的必选/可选要求

5.2.12  智能化交通安全设施所广播的RSM消息， 最小消息发送应满足表3中的规定， 数据单元和字段参考T/CSAE 159-2020。

表3  RSM数据单元/字段的必选/可选要求

5.2.13 智能化交通安全设施所广播的RSI消息， 最小消息发送应满足表4中的规定， 数据单元和字段参考T/CSAE 159-2020。

表4  RSI数据单元/字段的必选/可选要求

5.3  性能要求

5.3.1  通信距离要求：无遮挡通信条件下智能化交通安全设施的直连通信距离应大于等于300米。

5.3.2  通信时延要求：智能化交通安全设施与其它网联交通参与者之间直连通信最大空口通信时延不超过100ms，与云控平台之间的通信最大端到端时延不超过1000ms，特殊用例如预碰撞感知，最大空

口通信时延宜不超过20ms。

5.3.3  通信移动速度要求：智能化交通安全设施支持给最高相对速度为500km/h的移动目标发送消息，以及最高绝对速度为250km/h的移动目标发送消息。

5.3.4  通信覆盖要求：智能化交通安全设施在有运营商网络和无运营商网络覆盖的情况下均须支持直连通信。

5.3.5  通信周期性要求：交通安全设施应能够支持10Hz的消息发送频率。

5.3.6  设施射频性能要求：具备直连通信能力的设施，发射端指标应满足YD/T3755-2020第9.2章节要求，接收端指标应满足YD/T3755-2020第9.3章节要求。

5.3.7 定位精度要求：静态交通安全设施通过高精地图进行数字化表达应满足高精地图精度要求，具备移动部署能力的智能化分隔栏、防撞护栏定位精度应为厘米级，锥桶、防撞桶等交通安全设施的定位精度应为车道级。

5.3.8 定位模块定位重新捕获时间小于5秒。

5.3.9  定位模块灵敏度应符合如下要求：捕获灵敏度不低于-140dBm， 跟踪灵敏度不低于-145dBm。

5.3.10  定位模块的首次定位时间应满足如下要求：冷启动首次定位时间小于60秒，热启动首次定位时间小于5秒。

5.4  测试要求

5.4.1  智能化交通安全设施系统中的， 通信链路LTE-V2X上的消息交互应测试参考《基于LTE的车联网无线通信技术消息层协议一致性测试》，具体的：

a) 设施发送的BSM消息需符合测试标准5.1章节的要求；

b) 设施发送的MAP消息须符合测试标准的6.1章节的要求；

c) 设施发送的SPAT消息须符合测试标准的7.1章节的要求；

d) 设施发送的RSI消息须符合测试标准的8.1章节的要求；

e) 设施发送的RSM消息须符合测试标准的9.1章节的要求。

5.4.2 智能化交通安全设施系统中的， 通信链路LTE-V2X的空口网络层测试参考《基于LTE的车联网无线通信技术网络层协议一致性测试》，具体的：

a) 设施发送的DSM消息需符合测试标准5.1章节的要求；

b) 设施发送的DSM消息长度需符合测试标准7.1章节的要求；

c) 设施接收DSM消息须符合高层应用注册即测试标准6.1章节的要求。

5.4.3 智能化交通安全设施系统中的， 通信链路LTE-V2X上的安全通信测试参考《基于LTE的车联网无线通信技术通信安全协议一致性测试》，具体的：

a) 设施发送消息应符合签发SP DU测试条款要求即标准的5.1章节；

b) 设施接收消息应符合验签SP DU测试条款要求即标准的5.2章节；

c) 安全消息的版本号、待签数据产生的时间、待签数据杂凑算法、待签数据应用信息、安全消息签名信息应满足标准5.3章节要求。

5.4.4  智能化交通安全设施通信性能测试如距离要求测试、时延要求测试、移动速度要求测试、通信覆盖要求测试、通行周期性测试测试条件应符合水平能见度大于300米，测试过程中无雨雾天气，风速不大于3m/s，环境湿度在-20℃到+40℃之间，相对湿度小于95%。

5.4.5 智能化交通安全设施定位模块定位精度测试要求可参考交通部部标《JT/T794-2011道路运输车辆卫星定位系统车载终端技术要求》中的定位精度的测试方法。

5.4.6  智能化交通安全设施定位模块冷启动首次定位时间测试方法如下：

a) 清除待测模块内暂存的短效星历与最后一次定位的经纬度，并关闭待测模块；

b) 确定1组卫星模拟器星历样本；

c) 载入星历样本， 将卫星定位模拟器输出功率调节到-130dBm；

d) 将待测模块冷启动，开始计时，直到模块实现正确定位，记录计时时间；

e) 宜重复上述步骤不少于5次，取步骤d)中记录时间的平均值作为测试结果。其中步骤b)中选择星历样本时，应保证与前一次的星历场景时间间隔超过4h。

5.4.7  智能化交通安全设施定位模块热启动首次定位时间测试方法如下：

a) 清除待测模块内暂存的短效星历与最后一次定位的经纬度；

b) 确定不少于2组卫星模拟器星历样本，保证星历场景时间间隔超过2h；

c) 载入第1组星历样本， 将卫星定位模拟器输出功率调节到-130dBm；

d) 启动待测模块，开始计时，直到待测模块正确定位；

e) 关闭待测模块；

f) 载入另外载入另外一组卫星模拟器星历样本， 将卫星定位模拟器输出功率调节到-130dBm；

g) 使待使待测模块热启动，开始计时，直到模块正确定位，记录计时时间；

h) 宜重复步骤e)~g)不少于5次，取步骤h)中得出时间的平均值作为测试结果。

5.4.8  智能化交通安全设施定位模块重新捕获时间测试方法如下：

a) 清除待测模块内暂存的短效星历与最后一次定位的经纬度；i ance

b) 确定不少于2组卫星模拟器星历样本，保证星历场景时间间隔超过2h；

c) 载入第1组星历样本， 将卫星定位模拟器输出功率调节到-130dBm；

d) 启动待测模块，开始计时，直到待测模块正确定位，保持定位状态60s；

e) 关闭信号输出20s；

f) 载入另外一组卫星模拟器星历样本，开启卫星信号输出，将卫星定位模拟器输出功率调节到-130dBm；

g) 使待测模块热启动，开始计时，记录从启动到正确定位时所花费的时间；

h)宜重复e)~g)步骤不少于5次，取步骤g)中得出时间的平均值作为测试结果。

5.4.9 智能化交通安全设施定位模块捕获灵敏度测试法如下：

a) 将卫星定位模拟器载入固定星历样本， 调节输出功率到-165dBm；

b) 将待测模块开机；

c) 以1dBm间隔上调卫星定位模拟器输出功率， 并在之后每间隔20s再次上调， 直到定位成功；

d) 待测模块定位成功后等待60s；

e) 记录待测模块定位成功时的模拟器输出功率值。

5.4.10  智能化交通安全设施定位模块跟踪灵敏度测试方法如下：

a) 将卫星定位模拟器载入固定星历样本， 调节输出功率到-130dBm；

b) 将待测模块开机；

c) 待测模块定位成功后等待60s；

d) 以1dBm间隔下调输出功率， 并在之后每间隔20s再次下调， 直到失去定位信息；

e) 记录待模块丢失定位时的模拟器输出功率值。

参考文献

[1] T/CTS  XXXX  C-V2X  车联网路侧设施设置指南

[2] T/CTS  1-2020  车联网路侧设施设置指南

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[4] GB/T  30699  道路交通标志编码

[5] GB/T  31024.4  合作式智能运输系统专用短程通信第4部分设备应用规范

[6] GB  50688  城市道路交通设施设计规范

[7] GB  51038  城市道路交通标志和标线设置规范

[8] GA/T  1567  城市道路交通隔离栏设置指南

[9] JTG  D82公路交通标志和标线设置规范

[10] 3GPP  TS  22.185  V 4.3.0

[11] 基于LTE的车联网无线通信技术  安全证书管理系统技术要求

[12] YD/T  3340  基于LTE的车联网无线通信技术  空中接口技术要求

[13] YD/T  3400  基于LTE的车联网无线通信技术  总体技术要求

[15] YD/T  3594  基于LTE的车联网通信安全技术  要求

[16] YD/T  3707  基于LTE的车联网无线通信技术  网络层技术要求

[17] YD/T  3709  基于LTE的车联网无线通信技术  消息层技术要求

[18] YD/T  3755  基于LTE的车联网无线通信技术支持直连通信的路侧设备技术要求

[19] T/CSAE  159-2020  基于LTE的车联网无线通信技术  直连通信系统路侧单元技术要求