支持自动驾驶的高等级智能道路系统总体设计

5.1.3.3 系统高可用设计

VICAD对系统可靠性提出了更高的要求，智能道路系统作为基础设施，在车路协同自动驾驶中扮 演了重要的角色。智能道路系统本身是一个包含车、路和云的复杂系统，路端环境复杂、通信链路长、系统性能要求高，系统的高可用设计尤为重要。智能道路高可用设计需要考虑的因素包括但不限于：

1. 道路设备设施的高可用性，尤其是应对各种天气环境的高可用性；

2. 通信系统的高可用性，作为VICAD应用的重要一环，尤其要保证通信的可持续高性能服务；

3. 计算与应用服务的高可用性，应达到车规级连续高质量服务级别要求，尤其是涉及到协同决策控制相关的服务；

为满足上述要求，高等级智能道路高可用设计可从以下方面重点设计：

1. 算力冗余备份：系统应具备一定的冗余设计，边缘算力需要有明确的衡量压力的指标，当系统 容量达到极限影响系统性能指标时，可通过冗余的算力实现弹性调度；

2. 负载均衡：应用服务应具备负载均衡能力，例如车云通信，云端应具备将流量均衡分配到不同 的应用服务实例的能力，增强服务吞吐量；

3. 支持多级容灾：单机房，单机器或单实例故障应具备无需外界干预，自行恢复的能力，保证服 务可完成自切换，无单点故障；

4. 分级降级：服务设计需满足最小功能原则，充分考虑不同组件之间的依赖性，降低功能服务的紧耦合性，服务可分为核心服务和非核心服务，对非核心服务的异常能实现快速摘除，保证核心功能的可用性，具备服务降级能力；

5. 网络隔离：应具备网络安全控制策略，能够检测并防范网络嗅探、DDos攻击（分布式拒绝服  务攻击）等，减少机器攻击面，降低被攻击的风险；

6. 灰度发布和回滚机制：面向服务的车、路、云开发环境应具备灰度发布能力，在小规模测试验 证后，若存在问题，具备回滚机制，迅速恢复到灰度发布前的稳定版本；

7. 监控告警：系统构建环境复杂、链路长、硬件多，应对路侧基础设施、网络、系统资源、设备状态、软件运行状态以及车端软硬件状态进行实时监控，问题能够实时发现、快速定位，提升运营效率。

5.1.3.4 安全设计与安全管理

智能道路系统安全设计应包含系统基础安全、运维安全和数据安全三部分。系统基础安全是指基础设施安全，包括主机安全、通信安全等；运维安全是指通过身份认证、访问控制、安全审计等安全防护措施，保证运维人员在对系统进行远程运维过程中可靠性、有效性、可审计性；数据安全指的是数据采集、传输、存储、共享等环节的数据安全保护。

其中通信安全是车路协同自动驾驶安全的重要组成基础，包括网络通信安全和C-V2X通信安全两 个方面。如图5.9所示，应为通信终端颁发数字身份（V2X证书），基于身份构造安全消息，保证PC5消息的真实、可信，还应基于假名证书，保护车辆的位置隐私。

5.1.3.5 建设部署方案

以下以标准十字路口和标准路段为例，对C4高等级智能道路的具体建设部署方案进行介绍。

（1）C4标准十字路口方案

在十字路口，选取四个方向的4个监控杆和1个信号杆，安装感知、路侧计算单元、通讯设备及相应配件，电力及网络单独组建局域网。部署示意图及主要设备清单见图5.10。

图 5.10 标准十字路口感知覆盖范围与部署示意图

（2）C4标准路段方案

在路段，选取两个方向的2个监控杆，安装感知、路侧计算单元、通讯设备及相应配件，电力及网络单独组建局域网。部署示意图及主要设备清单见图5.11。

图 5.11 标准路段感知覆盖范围与部署示意图

该方案有以下突出特征和优势： 

1）视觉感知为主

路口和路段的感知设备以纯视觉感知摄像机为主，仅在少量复杂或特殊道路环境下，选配少量激光雷达，在保证同等感知精度和定位能力的前提下，大大减少了道路设备设施的数量和复杂程度，建设成本大幅降低；

2）全覆盖、全量高精度感知定位

该方案可以实现主路机动车道、辅路机动车道、非机动车道、右转道等道路环境的全覆盖感知；感知能力方面，通过多视角融合感知，可实现全量交通参与者和交通事件精准识别与定位，并满足L4 高等级自动驾驶需求；

3）路端支持平滑升级

路端方案支持平滑升级，在不改变路端已有的边缘计算RSCU算力配置情况下，通过加配AI摄像 机和AI雷达等终端设备应，可满足不断变化的灵活扩展和多业务融合升级需求，最大可能降低路端 方案的升级改造代价，实现路端平滑升级；同时，路端RSCU及相关设备设施也可通过在线升级， 不断提升路端系统的能力和服务内容；

4）在线持续标定，提高感知鲁棒性

由于外力原因，相机可能会发生偏移、标定参数失效、感知精度下降等问题，传统方法是需要标定人员对该相机重新进行参数标定，不仅人力投入成本高，而且时效性差。通过在线标定算法，当检测出相机发生较大偏移后，自动进行在线标定，持续保证路侧感知相机标定参数的正确性，提高了感知系统的鲁棒性，持续为自动驾驶车辆提供高质量服务；

5）多感合一、多杆合一、多箱合一

多感合一是指多感知设备或多感知功能合一，由一套感知设备解决多业务应用问题，路端感知设备与交通感知设备（如电警卡口）进行复用，将网联和交管等多业务进行深度融合，避免重复投资建设。既满足车路协同自动驾驶需求，具备对象级、低时延、高精度、高可靠的3D全量目标感知，又满足交管需求，实现交管电警、卡口的违法抓拍功能，以及电警卡口的一体化管控，避免重复投资建设。

多杆合一是将交通监控、交通标牌、道路照明、公安监控等相关设备进行整合设计，减少杆件对道路空间的占用。多箱合一是将交通监控、道路照明、公安监控、传感器等设备的箱体进行整合，减少道路设备数量，美化城市空间，同时设备舱的整合也便于集中管理与维护。

节选自《面向自动驾驶的车路协同关键技术与展望2.0》