即時動態地圖(Dynamic Map)標準及作業流程指引先期評估作業

近年來自動駕駛技術發展已加速進行，SAE 自動化駕駛 Level 4 以上的 自動駕駛預估最早將於 2020 年左右上路，而面臨的最大挑戰是保證自動駕 駛車輛的安全。為了實現高水平的安全性，不僅需要先進的車載感測器和人

工智慧(Artificial Intelligence, AI)判釋與決策技術，還需要準確的車輛定位及 將靜態高精地圖與即時交通數據相結合的動態資訊，暨將靜態地圖與動態資 訊重疊後發展的即時動態地圖(Dynamic Map)，以提供自駕車對環境的理解、

行動規劃預測及行為控制。

智慧型運輸系統(Intelligent Transportation System , ITS)係利用先進之電 子、通信、電腦、控制及感測等技術於各種運輸系統（尤指陸上運輸），透過 即時資訊傳輸，以增進安全、效率與服務，改善交通問題，智慧型運輸系統 概述如圖 3.2 所示。

圖3.2 智慧型運輸系統(ITS)概述（摘錄自 ETSI Technical Report, 2011）

車聯網(Vehicle to Everything, V2X)是指車對外界的信息交換，是一系列 車載通訊技術的總稱，在美國又稱為 Connected Vehicle。V2X 包含車輛到車 輛(Vehicle to Vehicle, V2V)、汽車對路側設備(Vehicle to Roadside, V2R)、車輛 到基礎設施(Vehicle to Infrastructure, V2I)、汽車對行人(Vehicle to Pedestrian, V2P)、汽車對機車(Vehicle to Motorcycle, V2M)及汽車對公車(Vehicle to Transit, V2T)等六大類如圖 3.3 所示。

圖3.3 車聯網系統架構

歐洲的 V2X 工作被稱為協同式智慧型運輸系統(Cooperative Intelligent Transportation System, C-ITS)，其將允許道路消費者和交通管理人員分享資 訊，協助減少道路死亡，通過連通 V2X 數位通訊來實現，是 C-ITS 與傳統 ITS 區別的最重要特徵。

3.2.1 即時動態地圖(Dynamic Map)標準

V2X 是未來智能交通運輸系統的關鍵技術，它可以通過通信傳感器交 換時間數據（例如交通信號燈信號變換）和交通參與者的地理空間數據（例 如 GNSS 位置資訊）能夠提供即時的資訊來增進運輸系統的安全，效率及舒 適性，並減少交通對環境的衝擊，將靜態、臨時和動態交通資訊在地理空間 環境中整合，引入帶有時間戳記(Time-Stamped)和地理參考(Geo-Referenced) 資料的區域動態地圖(Local Dynamic Map, LDM)概念作為一個整合平台，是 更好理解和處理交通場景的關鍵特徵。LDM 是一個將即時自動駕駛車輛與 交通資訊整合到高精地圖中實現動態地圖數據共享的資料庫，其中"Local"的 含義取決於自駕車周圍距離感興趣的區域很近，因此需要地理參考資訊；

"Dynamic"的含義取決於動態交通狀況響應時間在很短條件下避免碰撞的最 高指導要求，因此需要時間戳記；"Map"的含義取決於與地圖相關聯。LDM 是協同式智慧型運輸系統中數據整合的關鍵技術，其初始標準化為歐洲電信 標準協會(European Telecommunications Standards Institute, ETSI)和 ISO 所研 議的技術建議。在ISO/TR 17424 標準中，LDM 是適用於所有自動駕駛車輛 的先進道路交通資訊資料庫，扮演自動駕駛系統無形助力，由以下四層 LDM Data Objects (LDM-DO)組成，如圖 3.4 所示。

圖 3.4 LDM Data Objects (LDM-DO)組成（摘錄自 Kuzumaki, 2017）

 靜態資訊(Static Information/Permanent Static Data)：初始層來自於地 理資訊系統(GIS)地圖提供者，包括道路、車道、交叉路口、道路標 誌、交通號誌、道路設施、興趣點(Point Of Interest, POI)、位相數據 和建築物位置資訊的地圖，其透過使用專業化車載移動測繪系統來 創建。更新資訊頻率為每月至少一次（更新資訊頻率<1 個月）。這 層即是今年度建立高精地圖標準所涵蓋之範圍。

 半靜態資訊(Semi-static Information/Transient Static Data)：主要包含 路側的基礎設施的資訊。包括道路交通管制部門提供的交通法規、

交通管制時間表、進一步的道路工程交通屬性和廣域天氣預報。資 訊從自動駕駛車輛外部獲得。更新資訊頻率為至少每小時一次（更 新資訊頻率<1 小時）。

 半動態資訊(Semi-dynamic Information/Transient Dynamic Data)：主要 包括臨時區域交通資訊、交通管制資訊、事故資訊、擁堵資訊、道 路或交通號誌紅綠燈的相位狀況和當地天氣等。資訊從自動駕駛車 輛外部獲得。更新資訊頻率為至少每分鐘一次（更新資訊頻率<1 分 鐘）。

 動態資訊(Dynamic Information/Highly Dynamic Data)：包含動態通信 節點 V2X 信息檢測到的資訊、周邊車輛、行人等交通參與者和交通 信號的時間安排等即時狀態資訊。更新資訊頻率是即時（更新資訊 頻率<1 秒鐘），動態資訊是由以下兩種不同類型的資訊組成。

(1) 環境資訊：車輛通過車載傳感器直接收集。

(2) 前方道路資訊：來自智慧型運輸系統(Intelligent Transportation System, ITS)，通過車輛到車輛通信，車輛到基礎設施通信和 5G 獲得的。 環境的所有特徵。因此，以靜態資訊(Static Information)為導向的高精地圖被 廣泛用於向車輛提供先驗附加資訊，更先進一點的，還能從雲端系統中獲得 當時的交通流量與被規範的各種交通法規管制的半靜態資訊(Semi-static Information)，但是，這和實際的道路上各種變化還是有相當程度的不同，包 括臨時區域新道路的開通、道路施工、事故、擁堵等半動態資訊(Semi-dynamic Information)，及各式各樣的 V2X 檢測到的資訊、周邊車輛、行人狀況持續 性的出現與發生，時時刻刻都出現變化的動態資訊(Dynamic Information)，將 靜態地圖與動態資訊重疊後的即時地圖發展成動態地圖(Dynamic Map)就必 須依賴具有即時更新能力的 LDM 數據共享資料庫來彌補。 是位於ITS Station(ITS-S)站台內的數據共享資料庫系統，包含與 C-ITS 應用 安全和相關的操作信息。可以從一系列不同的來源接收數據，如車輛，基礎 設施單元，交通中心和車載傳感器透過彼此界面實現對 LDM 中數據的讀寫 存取與保存 LDM 提供了安全授權認證和安全數據存取的機制，如圖 3.5 所 示。

圖3.5 LDM 與 ITS站的資訊關係（摘錄自ISO 17424, 2015）

以大範圍智慧運輸領域之ISO TC204 相關標準，的確是因應各國不同產 業特性與需求，實際上全盤導入或採用比例不高，但就個別獨特實作商品化 產品面而言，仍必須遵守各國法規與 ISO 標準。建議在 ISO/TR 17424 標準 之歐規ITS Station 與標準 LDM 參考主架構上仍然應參照並實作相關模組，

以確保產品、製程以及服務等均能符合不同不同國家的使用目的。

而在 ISO 18750 標準中，LDM 的內部架構如圖 3.6 所示，LDM 的組成 為 LDM 管理、介面、服務、維護和資料存儲。

 LDM 管理是在 ITS-S 管理層註冊 LDM。

 管理和安全介面功能是指註冊、註銷和撤銷 ITS-S 申請；在註冊時 驗證ITS-S 申請所要求的存取權限。

 針對 ITS-S 應用程序流程的數據界面功能是指新增、更新和刪除存 取權限；查詢存取；訂閱存取；訂閱時的通知。

 通知和訂閱功能是指處理各種應用程式的訂閱請求；對應用程式的 訂閱請求提供一個過濾機制；發送通知或者訂閱的資訊給應用程式。

對請求資訊進行解碼和過濾；確保請求滿足安全邊界；從 LDM 資 料庫中提取資料。

 服務功能是指管理註冊，註銷請求和撤銷 ITS-S 申請流程、存取請 求中的安全檢查、管理 ITS-S 應用程序進程的存取請求（新增、更 新、刪除、訂閱、查詢、通知）、將接收的資訊存儲在資料庫。

 LDM 維護和資料存儲功能是指管理資料庫存儲相關的資訊；支援對 資料庫中的 LDM-DO 實體資料進行插入、更新、刪除；對 LDM 進 行維護；處理應用程式的需求。

圖 3.6 LDM 架構（摘錄自 ISO 18750, 2018）

3.2.2 即時動態地圖(Dynamic Map)作業流程指引

車聯網將會是 5G 大規模的單體應用場景之一，要實現車與一切事物之 間的互聯互通，必定要探討通訊的介質以及通訊的標準。國際車聯網通訊標 準體系制定可分為無線和應用兩大部分。目前，國際上主流的車聯網無線通 訊技術趨勢有美國電子電機工程師協會(Institute of Electrical and Electronics Engineer, IEEE)的 IEEE 802.11p 和長期演進技術(Long Term Evolution, LTE) 的 LTE V2X 兩條技術路線，而應用層標準則由各國根據區域性的應用定義 進行制定。

歐、美兩大陣營各自提出自己的通訊標準，其中美國的專用短程通信技 術(Dedicated Short Range Communications, DSRC)的標準由物理層標準 IEEE 802.11p，又稱為車用環境無線存取(Wireless Access in Vehicular Environment, WAVE)及網絡層標準 IEEE 1609 所構成，如圖 3.7 所示。歐洲則由 CEN/TC 278 與汽車通信聯盟(Car-to-Car Communication Consortium, C2C-CC) 來規範 歐洲的 DSRC 標準。日本則由 ISO/TC 204 來規範。歐洲與日本的標準大部 份皆是參考 IEEE 802.11p 再修改成適用於歐洲與日本的版本。

IEEE 802.11p 技術於 2010 年完成標準化工作，該技術支援車輛在 5.9GHz 專用頻段中進行；前述IEEE 1609 標準則是以 IEEE 802.11p 通訊協定為基礎 的高層標準。應用層部分標準由美國汽車工程師協會(SAE)完成，包括 SAE J2735 與 J2945 兩項標準，SAE J2735 標準目的在於規範專用短程通訊技術 中所傳送的應用層訊息格式，而SAE J2945 標準定義車輛到車輛安全通信的 車載系統要求標準。

圖 3.7 IEEE 802 之組成

LTE V2X 是 3GPP(The 3rd Generation Partnership Project)主導推動的基 於 LTE 4G/5G 蜂窩網通信技術演進形成的技術，3GPP 自 2015 年底將 LTE-V 技術納入 Release 14 標準制定，可實現長距離和更大範圍的通信，在技術 先進性、性能及後續演進等方面，相對IEEE 802.11p 具有優勢。LTE V2X 可 以再細分為 LTE-V Cell（集中式）與 LTE-V-Direct（分布式）兩種不同通訊 模式。前者需由基地台提供服務，要借助已有的蜂窩網路，支援大頻寬、大 覆蓋通信，滿足 Telematics 應用需求。後者則類似 DSRC，可以獨立於蜂窩 網路，實現車輛與周邊環境節點低時延、高可靠的直接通信，滿足行車安全 需求。

在技術路徑選擇權衡如表3.2 所示，由於 IEEE 802.11p 技術標準制定相 對較早，產業鏈相對較成熟，因此車聯網起步較早的發達國家如美國、日本 等早期均傾向部署 IEEE 802.11p 技術。LTE V2X 作為後起之秀，以技術先 進、性能優越以及可長期演進等優勢獲得產業界支持。DSRC 分為美國、歐 洲、日本三個陣營，體系相對分散。此外，3GPP 以 Release 14 開啟了基於 LTE 技術的 V2X 系統設計，隨著標準進入 5G 時代，基於 NR (New Radio)的 V2X 系統設計被納入日程，業界將 LTE V2X 和 NR-V2X 統稱為 Cellular V2X(C-V2X)。LTE V2X 可平滑演進至 5G，2018 年中 3GPP 首個 5G 完整 Release 15 商業化標準出爐，Release 15 支援 5G 三大場景中的增強型行動寬 頻(eMBB)、超高可靠度和超低延遲(URLLC)和 mMTC（巨量機器通訊），達 到毫秒級的時延（延遲時間低於1 毫秒）、近 100%的可靠性（通訊可靠度達

在技術路徑選擇權衡如表3.2 所示，由於 IEEE 802.11p 技術標準制定相 對較早，產業鏈相對較成熟，因此車聯網起步較早的發達國家如美國、日本 等早期均傾向部署 IEEE 802.11p 技術。LTE V2X 作為後起之秀，以技術先 進、性能優越以及可長期演進等優勢獲得產業界支持。DSRC 分為美國、歐 洲、日本三個陣營，體系相對分散。此外，3GPP 以 Release 14 開啟了基於 LTE 技術的 V2X 系統設計，隨著標準進入 5G 時代，基於 NR (New Radio)的 V2X 系統設計被納入日程，業界將 LTE V2X 和 NR-V2X 統稱為 Cellular V2X(C-V2X)。LTE V2X 可平滑演進至 5G，2018 年中 3GPP 首個 5G 完整 Release 15 商業化標準出爐，Release 15 支援 5G 三大場景中的增強型行動寬 頻(eMBB)、超高可靠度和超低延遲(URLLC)和 mMTC（巨量機器通訊），達 到毫秒級的時延（延遲時間低於1 毫秒）、近 100%的可靠性（通訊可靠度達