车路协同技巧

车路协同关键技术
车路协同关键技术
多通道交通状态信息辨识与采集
多通道交通流量检测 路面湿滑状态信息采集 交叉口行人信息采集
道路异物侵入信息采集 密集人群信息采集
突发事件快速识别与定位
车路协同关键技术
车车/车路通信技术 高速移动状态下的多信道、高可信、高可靠的 车路/车车信息交互与融合
车辆动态分簇融合技术
9. 车辆作为交通数据采集终端：车载设备传输信息给路侧设备，此信息经路侧
设备处理变为有效、需要的数据。
10.匝道控制：根据主路和匝道的交通时变状况实时采集、传输数据来优化匝道
控制。
11.信号配时：收集并分析交叉口车辆实际行驶速度及停车起步数据，使信号的
实时控制更加有效。如果将实时数据处理时间提高10%，每年延误时间可减少 170万小时，节省110万加仑汽油以及减少9600吨CO2排放。
(ASV)
车辆行驶轨迹
由车辆行驶 轨迹计算出
的基准线
横向偏移量
前方探测
后方监测
夜间行车
摄像机
停车或前行
探测障碍物
•雷达 •距离测量 •道路标志
车后方图像
摄像机图像
辅助停车 图像合成
盲点监测 图像聚类
真实图像
左后视镜
右后视镜
合成的图像 卡车
小轿车
28
重点项目：智能型公路系统
(AHS)
车载单元
车载导航 动态地图
面向效率
面向安全
基于车路协同信息的 交叉口智能控制技术
基于车路协同信息的 集群诱导技术
13
车 路 协 同
综述
国外研究现状
发展趋势 我国“十二五”展 望
FleetNet项目 CarTalk 2000项目
车车通信 (C2C-CC) 智能汽车
I-Way CVIS项目
PReVENT项目
短程通信DSRC
IntelliDrive项目
1
以美国、欧盟和日本为代表的发达国家对车路协
同系统的应用场景基本定义完毕，不同组织对应
用场景的定义基本一致。
车路协同系统通信协议标准化
美国和欧盟分别定义了车-车，车-路通信协议
2
标准，目前美国的Dedicated Short Range
Communication (DSRC) 协议在学术和企业界比
较普及，同时IEEE也定义了802.11P通信协议用
路线2 互通性
完成通信协议的测试、隐私安全标准的制定
路线3 性能效益评估
完成目标性能的测试、安全效益的评估
路线4 应用开发
完成各种原型车及环境系统的建设
路线5 驾驶员相关问题
完成与驾驶员操作相关的各种警报、接口、工作量、接受程度的测试
路线6 政策问题
各种标准规范、商业模式的完善
16
重点项目：交叉口避碰系统 (CICAS)
激光扫 描系统
无线网关 笔记本
主机
23
系统架构
路边 系统
重点项目：基于合作的车路系统
(CVIS)
驾驶员 本地管理
中心
路边 网关
交通管理 系统
IPv6
本地管理 中心
车辆
车辆
系统
网关
交通管理者
本地管理 中心
供应商
服务提供方
24
三个项目侧重点比较
COOPERS
侧重于路车通信及交通安全信息方面的研究
SAFESPOT
系统架构
交通信号信息
车道1信号灯：红4s 车道2信号灯：红4s 车道3信号灯：绿
信号配时
车载设备
预警
DSRC频率 处理器
GPS 地图存储
交通控制设备
路侧 设备
17
驾驶员与道 路交互界面
CICAS应用场景
驾驶员与车 辆交互界面
路侧
关闭
设备
低频闪烁 高频闪烁
路侧 设备
车载 设备
预处理 判断开始
预警
18
2007
2008
……
21
重点项目：基于合作的智能安全道路
系统架构
(COOPERS)
检测线圈 摄像机
多传感器 温度 风速…
光缆 RCU：路侧设备控制单元
TCC (交通控制中心)
22
系统架构
重点项目：智能安全车路系统 (SAFESPOT)
定位系统
防火墙
车内传感器数据
网关 车载总线
以太网 交换机
应用计算机
侧重于车载一体化集成方面的研究
交通安全信息
路车通信
COOPERS SAFESPOT CVIS
交通信息服务
CVIS
侧重于自动控制相关的研究
通信网络集成 自动控制
车路通信 车车通信
人机接口
车载一体化集成
25
日本——发展路线图
1995
2001
2007…… 多媒体
VICS(大范围详细交通信息)
导航系 统
VICS
1
车路协同技术 发展 现状与展望
国家863计划现代交通技术领域专家组 副组长 北京航空航天大学 教授 王云鹏
2
综述
车
路
国外研究现状
协
同
发展趋势
我国“十二五”展
望
3
车路协同是未来ITS的核心
传统 ITS技术
当前 ITS 方案
研究热点
ITS前沿技术 车路协同
Research
匝道信号控制 出行信息系统
会收到车载设备发来的视觉、触觉或者声音警告；
7. 弯道车速预警：当车辆速度比弯道预设车速高时，系统会提示驾驶员减速或者采
取避险措施；
8
8. 道路交通状况提示：驾驶员会实时收到有关前方道路、天气和交通状况的最
新信息，如道路事故、道路施工、路面湿滑程度、绕路行驶、交通拥堵、天气、 停车限制和转向限制等。
GPS
交通控制中心
DSRC
5
车路协同体系架构
汽车企业
车辆
道路设施
驾驶员
操作和运输状况信息
通信网络
6
车路协同应用领域
信号控制
高速路管理
运输管理
事故处理
应急管理 安全预防 多式联运
不停车收费 施工警示 碰撞预警
出行信息 气象服务 安全通报
交通信息管理 营运车辆管理 辅助驾驶
7
典型应用场景
1. 盲点警告:当驾驶员试图换道但盲点处有车辆时，盲点系统会给予驾驶员警告； 2. 前撞预警：当前面车辆停车或者行驶缓慢而本车没有采取制动措施时，给予驾驶
12.专用通道管理：通过使用附近的或平行车道可平衡交通需求，也可使用控制
策略，如当前方发生事故时可选择换向行驶；改变匝道配时方案；利用信息情 报板发布信息，诱导驾驶员选择不同的路径。
13.交通系统状况预测：实时监测交通运输系统运行状况，为交通系统有效运行
提供预测数据，包括旅行时间、停车时间、延误时间等；提供交通状况信息， 包括道路控制信息、道路粗糙度、降雨预测、能见度和空气质量；提供交通需 求信息，如车流量等。
车辆安全通信 (VSC)
车辆与基础设施集成(VII)
智能型公路系统（AHS）
1998
1999 2000
2001
先进安全车辆 (ASV) Smartway项目
2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
2009
15
美国——发展路线图
路线1 事故场景框架定义
完成事故场景及相关性能的定义
公共部门申请 私人部门申请
RSU
车——路 协同
ITS OBU
JAMA
日本汽车生产制造协会
ASV
具有先进安全性能的车辆
JEITA
日本电子信息技术工业 协会
HIDO
高速公路工业 发展协会
日本 DSRC 论坛
ARIB
无线电工商业 协会
JARI
日本汽车研究所
私人公司及 组织
223家公司及 组织
主要进展
车路协同系统应用场景
用于车路环境无线通信的IEEE1609系列试验用标准
2
用车路短程通信的IEEE 802.11P标准
3
SAE J2735专用短程通信标准
4
5.9GHz专用短程通信标准
20
欧洲——发展路线图
通讯技术 开发、标 准化、推
广
eSafety综合 项目启动
车-路协 同技术系
统应用
车-路间多种方 式混合通讯解决 方案
重点项目：营运车辆信息系统与网络
(CVISN)
目标
智能交通系统 (ITS)
➢提高机动车运输工具、商业运输车 辆和驾驶员的安全性
CVISN
➢通过强制标准的实施提升营运车辆 安全标准的实施效能
营运车辆管理 （CVO）
➢实现各州之间营运车辆的数据共享 ➢降低国家和企业管理费用
19
已制定车路协同相关标准
1
5% 11% 16% 21% 26% 30% 100%
接入率（v/s）
0.25 0.55 0.8 1.05 1.3 1.5 5
数据包大小（bits） 6952 6952 6952 6952 6952 6952 6952
每秒写入的数据（ bits ） 1738 3824 5562 7300 9038 10428 34760
于车-车及车-路通信。
主要进展
车路协同系统技术进展
3
仍然处于相关技术的探讨、实验和测试阶段，
尚未大规模推广和应用。
两种推进方式
4
美国模式——政府主导、科研机构积极参与；
日本模式——工业企业积极参与，政府协调
32
车 路 协 同
综述
国外研究现状
发展趋势 我国“十二五”展 望
33
车路协同发展趋势
电子支付
路侧通信设备的位置优化技术 兼容各种无线网络协议的多模式
连接技术
高速车辆环境下稳定高效的切换 及路由技术
密集车辆场景下公平高效的多信 道接入控制技术
稀疏车辆场景下可信可靠的信息 融合技术
通信 模式
无线广域网 自组织网络
无线局域网 传感器网络
专用短程通信 蜂窝-3G
车路协同关键技术
车车/车路控制技术
2.4GHz 广播
ETC
5.8GHz DSRC
供应信息 ：服务
电子收费 双向通信
：车载单元 ：Smartway 服务范围
导航系 统
ITS 车载单 元
5.8GHz DSRC
下一代道 路服务
电子收费
出行信息，道路选择
车内上网
26
日本重点发展的两个项目
先进安全车辆ASV 智能型公路系统AHS
27
重点项目：先进安全车辆
富信息环境下的优化管理技术
✓交通流信息 ✓运输状态信息 ✓停车场信息 ✓环境气象信息
37
车 路 协 同
综述
国外研究现状
发展趋势 我国“十二五”展 望
安全与效率已经成为制约我国交通运输发展的 关键问题，亟需通过车路协同等新技术的突破 来推动安全改善与效率提升。
突破车路协同智能控制关键技术，抢占智能交 通前沿技术制高点，是未来我国能否形成智能 交通产业核心竞争力的关键。
互联网
各种新型技 术和应用
安全信息
信号控制
数据 采集
➢ 实时交通数据信息 ➢实时调控处置
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美国预计的装备DSRC的车辆总数、接入率等指标
时间
2010 2011 2012 2013 2014 2015 2034
装备DSRC的车辆总数（百万） 258 262 266 270 274 278 350
接入率百分比
员警告；
3. 电子紧急制动灯：当前方车辆由于某种原因紧急制动，而后方车辆因没有察觉而
无采取制动措施时会给予驾驶员警告；
4. 交叉口辅助驾驶：当车辆进入交叉口处于危险状态时给予驾驶员以警告，如障碍
物挡住驾驶员视线而无法看到对向车流；
5. 禁行预警：在可通行区域，试图换道但对向车道有车辆行驶时给予驾驶员警告； 6. 违反信号或停车标志警告：车辆处于即将闯红灯或停车线危险状态时，驾驶员
基本应用接口
车路通信功能
车路通信
路侧单元
基本应用
基本应用接口
车路通信功能
29 日本车路协同相关的研究组织
私人机构与政府部门联合研究
MLIT
国土设施及运输部
NILIM
国土及基础设施管理 国家研究所
私人公司
23家企业
ITS JAPAN
ITS(智能交通系统)日 本
AHSRA
先进高速公路巡航辅助 系统研究会
一体化运输走 廊管理系统
ICM
智能驾驶
电子认证收费 交通管控中心
综合汽车 安全系统
IVBSS
车辆
出行辅助系统 MSAA
驾驶员 基础设施
通信设备
已部署实施
部署实施/原型系统
4
车路协同系统：基于无线通信、传感探测等技术进行车路信息获取，
通过车车、车路信息交互和共享，并实现车辆和基础设施之间智能协同与配 合，达到优化利用系统资源、提高道路交通安全、缓解交通拥堵的目标。
车-路通讯功能
CVIS项目
COOPERS项目
车辆作为移动探测器
安全、高速的通讯
安全车速和安全车距维持 交叉路口安全辅助
SAFESPOT项目
危险区域警示
避免碰撞行人及非机动车
车-车协 同技术系
统应用
Car 2 Car项目
车辆间专用频率快速数据传输 车-车协调工作的智能交通
2003
2004
2005
2006
39
发展路线图
4
通过典型场景的应用带动技术创新 以典型场景形成相关的技术体系
服务率（ v/s ）
1
2
2
3
3
3
5
传输数据的大小（ bits ） 6592 13904 13904 20856 20856 20856 34760
每秒每用户反映时间内的 6.95 13.90 13.90 20.86 20.86 20.86 34.76 容量（Kbps）
每10秒每用户反映时间内 0.70 1.39 1.39 2.09 2.09 2.09 3.48 的容量（Kbps）
每60秒每用户反映时间内 0.12 0.23 0.35 0.35 0.35 0.35 0.58 的容量（Kbps）
35
重点技术
旅行和交通管理 公共运输管理 商业车辆管理 先进的车辆安全系统
Leabharlann Baidu
辅助决策支持 电子付款 应急管理 信息管理
36
潜在的新技术
低碳绿色的出行诱导技术
➢排放最小化的行驶路线 ➢便捷、绿色的出行方式 ➢基于污染状态的交通疏导