近年來(lái)，車(chē)聯(lián)網(wǎng)(V2X)技術(shù)借助無(wú)線(xiàn)通信等技術(shù)實(shí)現了車(chē)輛與周?chē)f(wàn)物的互聯(lián)互通，極大提升了城市智能管理水平，為行車(chē)安全和交通效率的優(yōu)化提供了保障，也進(jìn)一步推進(jìn)了自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展。簡(jiǎn)要介紹了車(chē)聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并對其實(shí)際應用場(chǎng)景進(jìn)行了討論。利用應用場(chǎng)景分析V2X 技術(shù)，能有效為整車(chē)控制提供保障，打造更為合理的車(chē)輛運行環(huán)境。
前言
為了進(jìn)一步推動(dòng)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展，相關(guān)汽車(chē)制造企業(yè)需要整合具體的智能技術(shù)應用要點(diǎn)，建立車(chē)輛智能化水平與自動(dòng)駕駛能力匹配的應用場(chǎng)景技術(shù)模塊，為車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用的全面提升奠定基礎，打造更加和諧高效的交通環(huán)境。
1 車(chē)聯(lián)網(wǎng)(V2X)技術(shù)概述
1.1 技術(shù)內涵
V2X 技術(shù)是指車(chē)輛與車(chē)輛(V2V)、車(chē)輛與交通基礎設施(V2I)、車(chē)輛與行人(V2P)等各方面建立的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)運行模式。V2X 技術(shù)的本質(zhì)就是通過(guò)對外界發(fā)送或者接收電磁波信號，使車(chē)輛可以獲得實(shí)時(shí)的路況及行人等相關(guān)信息數據，確保行車(chē)決策的正確性和規范性[1]。工業(yè)和信息化部為此制訂的2025年目標是通過(guò)V2X 技術(shù)，使交通整體效率提升30%，事故率降低80%，碳排放量降低20%。
在V2X 技術(shù)體系中，蜂窩車(chē)聯(lián)網(wǎng)(C-V2X)技術(shù)是以蜂窩通信技術(shù)為基礎的V2X 技術(shù)的應用模式，具有重要的研究?jì)r(jià)值。以第三代合作伙伴項目(3GPP)標準對C-V2X 技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)的情況見(jiàn)表1。
表1 C-V2X技術(shù)階段分類(lèi)
1.2 技術(shù)優(yōu)勢
V2X 技術(shù)能有效提升典型場(chǎng)景或者應用環(huán)境的車(chē)輛運行質(zhì)量水平，能建立非視距識別模式，且配配合第五代移動(dòng)通信(5G)技術(shù)建立起遠距離通信和互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)性連接處理，打造完整的雨、雪、霧天氣預警模式和紅綠燈識別模式，最大限度地提高車(chē)輛運行的安全性。
2 V2X應用場(chǎng)景分析
依據物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展要求和具體內容，V2X 技術(shù)可廣泛應用于不同的典型場(chǎng)景，如信息服務(wù)、交通安全、交通效率管理、自動(dòng)駕駛等場(chǎng)景。V2X 技術(shù)可以打造出更加科學(xué)高效的車(chē)聯(lián)網(wǎng)運行服務(wù)模式，保證車(chē)輛、行人、設施等管理的有序開(kāi)展，從而形成良好和諧的交通運輸環(huán)境，維持交通的安全性和穩定性。
2.1 具體場(chǎng)景
2.1.1 V2V
V2V 是指通過(guò)車(chē)載終端進(jìn)行車(chē)輛間的通信模式。V2V 通信應用于車(chē)輛之間信息交互，避免或減少交通事故，其具體應用場(chǎng)景主要有以下幾個(gè)方面。
(1) 緊急自動(dòng)剎車(chē)預警。在車(chē)輛運行過(guò)程中，當前車(chē)出現緊急制動(dòng)時(shí)，該車(chē)會(huì )自動(dòng)向周?chē)?chē)輛廣播制動(dòng)信息。周邊車(chē)輛在獲取相關(guān)信息數據和即時(shí)性指令后，判定車(chē)輛是否存在碰撞的風(fēng)險，并及時(shí)向駕駛員發(fā)出前車(chē)急剎警告，為駕駛員有效地完成避險提供保障[2-3]。
(2) 前車(chē)預警。車(chē)輛會(huì )定期向周?chē)?chē)輛廣播本車(chē)的實(shí)際車(chē)速及位置、變道等基礎數據內容。周邊車(chē)輛在接收到相關(guān)信息后，依據信息判定是否存在車(chē)輛剮蹭的危險，為駕駛員開(kāi)展變道、減速等操作處理提供支持，也能及時(shí)向駕駛員發(fā)出前車(chē)碰撞警告指令。
(3) 超車(chē)預警。車(chē)輛會(huì )定期向周?chē)?chē)輛廣播本車(chē)實(shí)時(shí)速度和位置參數，尤其是車(chē)道變更信息。一旦后車(chē)開(kāi)始加速或者需要采取超車(chē)變道等情況，前車(chē)就能依據收到的后車(chē)信息及時(shí)預警，避免車(chē)輛碰撞。
(4) 交叉路口預警。在車(chē)輛經(jīng)過(guò)交叉路口位置時(shí)，車(chē)輛結合對應的智能信號指令接收模式，可以有效判定周?chē)?chē)輛的實(shí)時(shí)性數據。該車(chē)輛結合周?chē)?chē)輛的速度和位置參數能評估碰撞的風(fēng)險，并向車(chē)輛駕駛員發(fā)送相應的駕駛警告信息。
(5) 車(chē)輛失控預警。車(chē)輛在特殊氣候環(huán)境下行駛，會(huì )存在車(chē)輛失控的危險。車(chē)輛失控預警信息處理機制能在車(chē)輛運行突然出現緊急故障失控情況下，對周?chē)?chē)輛發(fā)出相應的警告信息，周邊車(chē)輛接收信息后，結合警告內容采取及時(shí)避險措施，避免發(fā)生嚴重的交通事故，造成道路擁堵和人員傷亡。
(6) 特殊車(chē)輛優(yōu)先預警。車(chē)輛行駛過(guò)程中若遭遇特殊車(chē)輛時(shí)，車(chē)輛會(huì )建立相應的聯(lián)動(dòng)模式。如特殊車(chē)輛屬于正在執行任務(wù)的救護車(chē)、消防車(chē)、警車(chē)等類(lèi)型時(shí)，系統會(huì )直接向周?chē)?chē)輛傳送相應的信息，并發(fā)布對應特殊指令，一旦周?chē)?chē)輛接收到具體信息后，所有車(chē)輛需要采取主動(dòng)避讓處理，為特殊車(chē)輛提供便捷的行車(chē)通道，確保特殊車(chē)輛優(yōu)先通過(guò)。
2.1.2 V2I
V2I是指車(chē)輛在運行過(guò)程中，與周邊基礎設施結構形成對應的信息交互模式，為車(chē)輛提供更加便捷的運行信息指引，減少車(chē)輛運行錯誤造成的交通資源浪費。其具體應用場(chǎng)景主要有以下幾個(gè)方面。
(1) 路面異常預警。主要是借助道路終端處理信息，由道路終端定期向周邊車(chē)輛傳送相關(guān)信息數據，包括道路結冰、物品掉落、道路施工等信息，一旦車(chē)輛接收到地面異常信息指令，系統會(huì )結合實(shí)際情況落實(shí)相應的處理程序，從而保證信息反饋的及時(shí)性，駕駛員也能結合反饋信息及時(shí)落實(shí)相應的準備工作，以便緊急避險[4]。
(2) 事故預警。主要是指用終端定期發(fā)送事故現場(chǎng)的實(shí)時(shí)性信息，車(chē)輛接收到信息數據后就能及時(shí)反饋到駕駛員處，駕駛員結合實(shí)際情況提前規劃路線(xiàn)，以便及時(shí)避讓危險路段或擁堵路段，保證行車(chē)路線(xiàn)的科學(xué)性和合理性。
(3) 急轉彎車(chē)速預警。一般是指路面終端向周?chē)?chē)輛提供急轉彎限速等基礎信息，車(chē)輛駕駛員及時(shí)預估可能存在的風(fēng)險，及時(shí)降速并順利通過(guò)急轉彎道，提升車(chē)輛運行的安全性，維持車(chē)輛行駛的平穩性。
(4) 違章信息預警。近年來(lái)，隨著(zhù)車(chē)輛數量的急劇增多，交通管理部門(mén)為了更好地維持道路運行的安全性，會(huì )設置很多車(chē)輛路面監控裝置。但現階段有些監控設施還不完善，有些駕駛員會(huì )利用漏洞進(jìn)行違規操作。比如，在一些限速路段，如果沒(méi)有監控攝像頭，部分車(chē)輛會(huì )超速行駛，給車(chē)輛安全行駛帶來(lái)嚴重的威脅；還有些車(chē)輛會(huì )有在高速道路行駛過(guò)程中長(cháng)時(shí)間占用應急車(chē)道；在城市早晚高峰時(shí)段占用公交車(chē)道等違法行為。借助V2I技術(shù)，能建立實(shí)時(shí)性違章信息的記錄，車(chē)輛終端定時(shí)向道路終端發(fā)送車(chē)輛的實(shí)時(shí)性速度和位置信息，道路終端將信息借助運算服務(wù)器直接完成計算和評估，確認車(chē)輛是否存在違章行為，判定車(chē)輛駕駛員是否存在違規操作[5-6]。交通管理部門(mén)利用對應的信息處理模式，可以打造完整且合理的實(shí)時(shí)性安全駕駛行為分析和評估處理規范，維持良好的駕駛管理模式，優(yōu)化綜合控制效果。
(5) 交通信息廣播。主要是結合智能交通系統建立實(shí)時(shí)性信息匯總處理模式。當道路終端探測到某路段出現異常的擁堵現象時(shí)，車(chē)輛廣播系統會(huì )通知該區域內的車(chē)載終端，有效向駕駛員發(fā)送相應的警告信息，以便駕駛人員及時(shí)了解路況，在不違反交通規則的情況下選擇繞行，減少交通擁堵，提升道路交通的通暢性。
2.1.3 V2P
V2P主要是指車(chē)輛和行人之間建立相應的車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用控制模式，保證實(shí)時(shí)性管控工作的規范性，維持信息分析效果的最優(yōu)化[7]。例如，行人碰撞預警模式借助V2P行人終端，定期向周?chē)?chē)輛直接廣播行人的速度和實(shí)時(shí)性位置，配合V2P 車(chē)輛終端，使車(chē)輛在接收到行人終端信息后能及時(shí)評估碰撞的風(fēng)險，確保向駕駛員發(fā)出碰撞預警，行人也能得到相應的警示，最大程度保證行車(chē)安全。
2.2 場(chǎng)景參數
依據時(shí)延和頻率，V2X 技術(shù)應用場(chǎng)景參數包括低時(shí)延高頻率和高時(shí)延低頻率2種類(lèi)型。
2.2.1 低時(shí)延、高頻率
V2V 通信類(lèi)型的場(chǎng)景參數分別為：①前向碰撞預警、逆向超車(chē)碰撞預警，其頻率為10 Hz，最大時(shí)延為100 ms，定位精度為1.5 m，通信范圍為300 m。②盲區/便道輔助、緊急制動(dòng)預警，其頻率為10 Hz，最大時(shí)延100 ms，定位精度為1.5 m，通信范圍為150 m。③交叉路口碰撞預警、左轉輔助，其頻率為10 Hz，最大時(shí)延為100 ms，定位精度為5.0 m，通信范圍為150 m。④高優(yōu)先級車(chē)輛讓行/緊急車(chē)輛信號優(yōu)先權、車(chē)輛失控預警、道路危險狀況提示，其頻率為10 Hz，最大時(shí)延為100 ms，定位精度為5.0 m，通信范圍為300 m。
V2P通信類(lèi)型的場(chǎng)景參數為：弱勢交通參與者預警的頻率為10 Hz，最大時(shí)延為100 ms，定位精度為5.0 m，通信范圍為150 m。
2.2.2 高時(shí)延、低頻率
V2V 通信類(lèi)型的場(chǎng)景參數主要有：①基于信號燈的車(chē)速引導，頻率為2 Hz，最大時(shí)延為200 ms，定位精度為1.5 m，通信范圍為150 m。②限速預警，頻率為1 Hz，最大時(shí)延為500 ms，定位精度為5.0 m，通信范圍為300 m。
V2I通信類(lèi)型的場(chǎng)景參數主要有：智能汽車(chē)進(jìn)場(chǎng)支付頻率為1 Hz，最大時(shí)延為500 ms，定位精度為5.0 m，通信范圍為150 m。
2.2.3 V2X測試評價(jià)
為了保證V2X 應用的合理性和規范性，需結合V2X 的應用標準開(kāi)展相應的測評工作，著(zhù)重了解其實(shí)際應用效能，維持良好的運行規范，保證對應的V2X控制模式能發(fā)揮實(shí)效性?xún)r(jià)值，提高道路運行的安全性。V2X 測試內容主要分為以下幾個(gè)方面。
(1) 開(kāi)放道路實(shí)測。在封閉試驗場(chǎng)，基于5G 通信技術(shù)，選取適當的網(wǎng)聯(lián)設備，包括無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )、監控球機、智能紅綠燈、微波雷達檢測器、智能路測單元(RSU)及視頻檢測器等設備。在實(shí)際測量過(guò)程中，按照道路類(lèi)型結構完成相應的測評工作。較為常見(jiàn)的道路類(lèi)型包括Y 路口、道路出入口、斷頭路、十字路口、環(huán)島、T 字路口、交叉口、特殊道路、公交站等特殊道路場(chǎng)景。
按照V2X 場(chǎng)景設備集成處理、通信設備集成處理、高精度地圖/高精度定位、數據中心處理的應用模塊完成相應的實(shí)測分析工作，可以全面了解V2X 的實(shí)際應用效果[8]。例如，高精度地圖與高精度定位處理中，要將車(chē)載設備作為關(guān)鍵，配合差分增強定位系統、V2X設備高精度地圖集成等，有效連接數據中心，建立實(shí)時(shí)性數據匯總模式。
(2) 暗室整車(chē)仿真測試。該測試主要是實(shí)現智能網(wǎng)聯(lián)整車(chē)測試微波暗室環(huán)境的分析工作。測試項目包括V2X 功能內容、射頻性能、車(chē)載定位性能、藍牙性能、無(wú)鑰匙進(jìn)入功能、緊急呼叫功能、信息安全等內容，建立有效的仿真控制模擬分析結構[9]。在辦公自動(dòng)化(OA)暗室中分析相關(guān)參數內容，并評估車(chē)輛的具體信息數據，為后續開(kāi)展良好的車(chē)輛引導提供保障。
3 結語(yǔ)
基于應用場(chǎng)景分析V2X 的實(shí)際應用價(jià)值，能夠在提示駕駛員安全信息的基礎上，為整車(chē)控制提供有效保障，打造更為合理的車(chē)輛運行環(huán)境，為未來(lái)無(wú)人駕駛模式提供技術(shù)支持。
參考文獻
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轉自智能汽車(chē)設計
