未來，互聯互通和數字化將在道路交通中扮演日益重要的角色。這固然能夠提升效率和安全性，但也對數據交換的可靠性提出了挑戰(zhàn)。為期三年的ConnRAD研究項目正是在此背景下應運而生。該項目旨在為確?；ヂ摮鲂邢到y(tǒng)即使在信息不完整或存在不確定性的情況下也能在道路交通中可靠運行奠定重要基礎。這里的關鍵詞是“韌性”。

圖片來源： 博世

ConnRAD是“德國自動駕駛功能互聯與韌性”（connectivity & resilience for automated driving functions in Germany）的縮寫。在博世（Bosch）的領導下，項目團隊由戴姆勒汽車信息技術創(chuàng)新中心（DCAITI）、弗勞恩霍夫工業(yè)通信系統(tǒng)研究所（FOKUS）、弗勞恩霍夫機電一體化研究所（IEM）、薩爾應用科技大學（htw saar）、英飛凌（Infineon Technologies AG）、慕尼黑工業(yè)大學（Technische Universit?t München）、TüV SüD（德國技術監(jiān)督協(xié)會南德意志集團）、烏爾姆大學（Universit?t Ulm）——研究了未來如何以穩(wěn)健的方式設計、開發(fā)和發(fā)布互聯交通系統(tǒng)。該項目由德國聯邦研究、技術和空間部（Federal Ministry of Research, Technology and Space）資助。

ConnRAD 的研究成果有助于提升左轉彎的安全性

與環(huán)境中的其他車輛以及交通信號燈等基礎設施進行信息交換，可以提高自動駕駛功能的效率。在技術術語中，這被稱為V2X通信（車聯網）。然而，此類數據的可靠性可能存在顯著差異。根據交通狀況、天氣情況或信息來源的不同，數據可能受限、質量較差，甚至完全不可用。為了應對這些缺陷并充分利用現有數據，自動駕駛系統(tǒng)需要確保交換的信息和數據通道具有可量化的可靠性。

圖片來源： 博世

據外媒報道，ConnRAD項目團隊開發(fā)了一種機制，使道路交通中的通信伙伴能夠驗證和評估自身以及彼此的可靠性和適用性?；诖嗽u估，接收車輛的系統(tǒng)會判斷特定的通信伙伴及其傳輸的信息是否足夠可靠，足以支持安全關鍵的駕駛功能。只有通過驗證，接收到的V2X信息才會用于此類用途。這實現了數據的智能過濾，并顯著提高了自動駕駛功能的安全性。

一個特別具有代表性的例子是城市路口的左轉，博世、FOKUS和DCAITI參與了該項目，旨在提升該路口的安全性。為此，道路基礎設施的環(huán)繞傳感器（例如本例中的雷達或激光雷達系統(tǒng)）與車輛直接通信。ConnRAD方法使車輛能夠根據數據的來源和質量評估其可靠性。具體而言，研究發(fā)現，如果車輛僅接收到沒有元數據的路口通行許可信息，而駕駛員不進行干預，則會導致事故發(fā)生。但是，如果同時提供來自環(huán)繞傳感器的元數據，車輛就可以評估其可靠性。例如，如果僅提供雷達信號（這可能不足以應對特別復雜的場景），車輛將中止轉彎操作。只有當多個高質量環(huán)繞傳感器（例如雷達和激光雷達）聯合確認信息時，車輛才能安全轉彎。在另一個例子中，htw saar使用合理性檢查來評估V2X通信的可信度，從而防止在交通擁堵結束時發(fā)生追尾碰撞。

為實現高效的V2X通信，構建穩(wěn)健的整體系統(tǒng)

ConnRAD開發(fā)了一種創(chuàng)新的通信架構，為構建穩(wěn)健且具有彈性的整體系統(tǒng)奠定了基礎。該架構不僅考慮了網絡安全（抵御攻擊）和功能安全（確?？煽窟\行），還兼顧了相關的監(jiān)管和組織框架條件。

圖片來源： 博世

該架構的核心是對現有消息協(xié)議和接口的擴展。這些擴展使得在運行過程中能夠持續(xù)評估和驗證通信信息。具體而言，數據的質量和可靠性變得可測量、可評估和可驗證。當數據質量下降時，駕駛系統(tǒng)可以安全、自動地啟動相應的應對措施，例如切換到其他信息源或調整駕駛行為。項目合作伙伴英飛凌科技股份公司在這方面做出了重要貢獻：該公司設計了一種基于硬件的通信伙伴認證方案。在這種情況下，蜂窩組件的固有特征被有效地用作不可更改的“指紋”，從而能夠唯一地識別傳輸的數據，證明其真實且源自該特定硬件。這極大地提高了安全性，因為數據的真實性和來源直接通過通信伙伴的硬件得到保證，任何篡改嘗試都變得更加困難。

慕尼黑工業(yè)大學開發(fā)了一系列創(chuàng)新方法，旨在降低通信帶寬，從而提高遠程駕駛（通過安全連接遠程控制車輛）的安全性。例如，他們采用了“能力感知協(xié)議（Ability Awareness Protocol）”結合信任指標，幫助系統(tǒng)清晰地在各個子系統(tǒng)間分配自身能力，動態(tài)識別邊界并做出相應響應。此外，他們還提出了“網絡預測服務質量”方法。該方法用于預測網絡質量，以便在出現潛在通信問題時盡早進行干預。

烏爾姆大學基于概率的信任評估仿真結果也證實了系統(tǒng)韌性的顯著提升。Fraunhofer IEM擴展了開發(fā)流程，將分布式駕駛功能的韌性要求系統(tǒng)地納入系統(tǒng)開發(fā)中。TüV SüD對法律法規(guī)框架條件進行了評估。基于積累的經驗和完成的仿真，ConnRAD合作伙伴得以構建參考架構，并開發(fā)出一套用于在互聯分布式系統(tǒng)中構建韌性駕駛功能的完整方法。得益于ConnRAD方法，分布式系統(tǒng)中安全相關駕駛功能的可擴展審批如今已成為可能。