DSRC技術(shù)在車路協(xié)調(diào)中的應(yīng)用

1、DSRC在車路協(xié)調(diào)中的應(yīng)用王東柱ITS中心專用短程通信(DSRC)介紹專用短程通信(Dedicated Short Range Communication, DSRC)技術(shù)是ITS的基礎(chǔ)之一 DSRC能提供高速的數(shù)據(jù)傳輸，并且能保證通信 鏈路的低延時，保證系統(tǒng)的可靠性，是專門用 于車輛通信的技術(shù)。DSRCcommunications0SRC基于DSRC的車路協(xié)調(diào)安全預(yù)警交通標(biāo)志識別車輛 檢測器交通信號燈IR信標(biāo)停牌NI 浜市 i5EK*UDSRC穿越道路安全輔助信號燈識別匯報內(nèi)容美 Hlntellidrive 與 DSRC歐洲CVIS與DSRC日本 Smartway 與 DSRC1匯報內(nèi)容美國

2、 Intellidrive 與 DSRCSmarter. Greener.歐洲CVIS與DSRC日本 Smartway 與 DSRC2009年11月8日，美國交通部(DOT)發(fā)布了智能交通 系統(tǒng)戰(zhàn)略計劃：2010-2014，為未來五年該部的智能交 通系統(tǒng)(ITS)研究項目提供戰(zhàn)略引導(dǎo)戰(zhàn)略研究計劃的目標(biāo)是利用無線通信建立一個全國性的、多模式的地面交通系統(tǒng)，形成一個車輛、道路基礎(chǔ)設(shè)施、乘客的便攜式設(shè)備之間相互連接的交通環(huán)境，最大程度地保障交通運輸?shù)陌踩?、靈活性和對環(huán)境的友好性lntellriuSafer.Smarter.Greener.實刃方式IntelliDrive核心是一個在車車(V2V)車

3、路 (V2I)或車手持設(shè)備Z間支持高速傳送網(wǎng) 絡(luò)，實現(xiàn)更安全、高效的應(yīng)用。IntelliDrive由原來的 VII (Vehicle Infrastructure Integration)更名而來IntelliDrive SM實現(xiàn)目標(biāo) 豐宴餘安全性(Safety)IntelliDrive SM將利用專用短程迪信系統(tǒng)(、D、SFy)代實現(xiàn)車輛巧 乎輛(丫2丫、車輛廳泵鈾設(shè)施,01乙聞旳通倩,M需適迸向 劃釀員提供建議或岌念奩機帝浣警告，捷話W頁員的情境感矢u能 力及減少或免除碰撞事件的岌生；機動性(Mobility)o IntelliDrivernIntelliDrive SM將利用車輛與基礎(chǔ)設(shè)

4、施(V2I)及乘客無線設(shè)備發(fā)送 的匿名信息，向交通管理機構(gòu)發(fā)送動態(tài)更新的有關(guān)實時交通、運 鱗喺聚車餌的熬帚叢顧更克熱噓理苕瞭紛疇加聽地. 焉J諏義、駕駛的時間和方式以遊免交逋擁堵；對環(huán)境的友好性(Environment)IntelliDrive SM壞境研究將為交通管理者提供數(shù)據(jù)，使他們更好地 了解實時做出的交通管理決策可能產(chǎn)生的環(huán)境影響。美國DSRC用 DSRC 實現(xiàn) IntellidriveMake Intellidrive Happen With DSRC lntelliDriveSM由無線互連帶來的一系列技術(shù)和應(yīng)用無線互連包括所有類型的車輛和車隊、基礎(chǔ)設(shè)施和 消費者的無線設(shè)備采用DSR

5、C進(jìn)行車車通信、車路通信Ray LaHood美國運輸部部長2010 年5 月 5口專用短程通信(DSRC)能夠在 車-車、車-路之間傳送實時信息和 數(shù)據(jù)，我們知道這個技術(shù)不僅可以 取得新的安全方面效益，而且為無 藪裔業(yè)應(yīng)用建立倉ij新平臺。We're fully commined to Dedicated Short Range Communications (DSRC), which delivers real-time information and data toand betweemvehicles. We know that this technology will not

6、only archive new safety benefits, but also create a platform for innovations with countless commercial applications.美國:ITS通信標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)協(xié)議 DSRC般泛指所有短距離的無線通訊技術(shù)，包含不同的技術(shù)和不同 的規(guī)格，但是用于交通上的5. 9GHz DSRC在MAC與PHY的底層為 IEEE802.lip 802. lip是IEEE在2003年以802. 11a為基礎(chǔ)所制定，又稱為WAVE (Wireless Access in the Vehicular Environment)

7、, 用在 5. 9GHz DSRC系統(tǒng)中 1609協(xié)議：應(yīng)用層協(xié)議 IEEE 1609. 1 :資源管理 IEEE 1609. 2 :應(yīng)用程序和管理信息安全加密 IEEE 1609. 3 :網(wǎng)絡(luò)服務(wù) IEEE 1609. 4 :通道協(xié)調(diào)優(yōu)點：可用于高速移動、美國運輸部以該標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建基礎(chǔ)建設(shè)。美國5.9GHz DSRC應(yīng)用總結(jié) IntelliDrive專用頻段5.9GHz：美國聯(lián)邦通訊委員會(FCC)批準(zhǔn)DSRC 5.9GHz頻段供安全性應(yīng)用(V2V,V2I)其它應(yīng)用可以使用5.9GHz DSRC ITS關(guān)鍵的安全性應(yīng)用領(lǐng)域要求采用5.9GHz DSRC美國產(chǎn)業(yè)發(fā)展優(yōu)先支持5.9GHz DSRC未

8、來美國主要路段將布設(shè)23.5萬個路側(cè)設(shè)備，所有銷往美國的車輛都必須加裝DSRC 5.9GHz車載設(shè)備在5.8GHz應(yīng)用上，美國起引領(lǐng)作用歐洲隨后采用5.9GHz日本隨后采用5.8GHz匯報內(nèi)容美國 Intellidrive 與 DSRC歐洲CVIS與DSRC日本 Smartway 與 DSRCCVIS歐洲主要智能父通協(xié)作式項B#CVISAFESPTucoopers歐洲 CVIS#CVIS-歐盟所支持的大型ITS研究與發(fā)展項目-實現(xiàn)目標(biāo)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)終端以實現(xiàn)車車、車基礎(chǔ)設(shè)施之間的通訊；利用伽利略和其它一些先進(jìn)技術(shù)，開發(fā)獲取增強車輛位置信息和動 態(tài)地圖信息的新技術(shù)；采用車載和路側(cè)設(shè)備來檢測事故

9、、監(jiān)控路網(wǎng)運行，強化基礎(chǔ)設(shè)施與 交通流的合作；開發(fā)用于輔助駕駛、交通管理、移動信息服務(wù)、商務(wù)及貨運管理的 合作性應(yīng)用系統(tǒng)。該項目已在7個國家進(jìn)行了許多大規(guī)模聯(lián)合技術(shù)試驗歐洲項目中DSRC應(yīng)用總結(jié)超過400米超過400米超過600米通信范圍車車通信5.9GHz全向天線 車路通信5.9GHz全向天線 車路通信5.9GHz定向天線說明 5.9GHz 5.9GHz直線傳播較好，在轉(zhuǎn)彎處大于20米時，不能正常工作 上述范圍值是在最佳狀態(tài)下.通常情況下只有最佳狀態(tài)的30-50%歐洲項冃中DSRC應(yīng)用結(jié)論:> 5.9GHz是雖然未來發(fā)展的方向，但是5.8GHz DSRC更有效益，例如 在收費上的應(yīng)用；

10、5.9GHz和2G/3G無線通信技術(shù)配合使用是必要的。匯報內(nèi)容mMARTWA/mMARTWA/日本 Smartway 與 DSRCmMARTWA/B>Fsmariway(2004,200)mMARTTAWyo2 Oi2 O2g1s96s96Nationwide deployment$2 a ga>ib o guVsksl »I egnSil puooas日本Smartway計劃政府與23家企業(yè)共同發(fā)起 發(fā)展重點：整合日本各項ITS功能（主要是VICS和ETC）及建立車載單元的共同平臺，使 道路與車輛（車路）能夠由ITS通信雙向傳輸 而成為智能道路和智能車輛計劃在2010年

11、在全國普及。日本Smartway概念和服務(wù)SmartwayConcept and Services of SmartwayNew Open Platform for Different ServicesMany different 0All Realized by 5.8 GHz Active DSRCETCD riving XsistaiKcParkingPaymentInternetCunncetionOBU1OBU2New Services by Smartway (Examples)Alert!Inforiiiatioii onConditions AheadSnow Ahead!Si

12、ngle OBUOpen PlatforrIiiteruct Com Roadside tttes of Services Provided by ITS OBU©Safe Driving Assistance Enabled by DSRC and Advanced Car Navigation System 八nformation Provision in Static Imsge and Audio Form Enabled by High-Capacity DSRC Q丿Application to Probe and Card Payment Enabled by Two-

13、Way Communication of DSRC1rLVICS>Jvi ga tn m日本Smartway進(jìn)展車輛導(dǎo)航系統(tǒng)和電子不停車收費系統(tǒng)（ETC）集成，一個終端設(shè)備實現(xiàn)多種功能.這些服務(wù)在路側(cè)安裝的ITS點和車載導(dǎo)航系統(tǒng)Z間實現(xiàn)高速和大容量通信（5.8GHzDSRC）,接收路側(cè)ITS點傳送的各種服務(wù)高速和大容量通信（58GHz DSRC）實現(xiàn)例如交通信息服務(wù)或圖像服務(wù)等的多種服務(wù)用于接收路側(cè)ITS點信息服務(wù)的車輛導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)在2009年10月推出路側(cè)ITS點在全國布設(shè)（人約1,600路側(cè)設(shè)備安 裝在主要的高速公路上ITS點（路側(cè)設(shè)備）日本Sm artway進(jìn)展一設(shè)備布設(shè)大約1,6

14、00個路側(cè)設(shè)備安裝在全國主要的高速公路上大約50個路側(cè)設(shè)備安裝在高速公路服務(wù)區(qū)韓國無人自動駕駛項目無人駕駛車輛通過傳感器實現(xiàn)自動駕駛，可以自動對前方障礙物進(jìn)行停車和避讓，自動安照指令u型掉頭，可以和信號燈通信實現(xiàn)紅燈停、綠燈行，具有車道偏離檢測，自動保持車道位置行駛。無人駕駛中使用的DSRC技術(shù)車路通信(V2I)技術(shù)信號燈通行預(yù)警一DSRC技術(shù)雷達(dá)探測和車道偏離預(yù)警系統(tǒng)LDWS交叉口安全服務(wù)一DSRC技術(shù)行人預(yù)警服務(wù)一DSRC技術(shù)交通信息服務(wù) CCTV視頻監(jiān)控服務(wù)(圖片)DSRC技術(shù)-交通信息服務(wù)一DSRC技術(shù)路徑規(guī)劃信息車輛自動駕駛行人障礙物預(yù)警服務(wù)-雷達(dá)傳感，DSRC技術(shù) 車道偏離預(yù)警服務(wù)

15、-DGPS和GISDSRC技術(shù)優(yōu)勢分析 DSRC適合城區(qū)環(huán)境下的可靠通信目前2.4GHZ和5GHZ頻段的廣播、終端、熱 點越來越多，干擾會越來越嚴(yán)重，表現(xiàn)岀來 為通信質(zhì)量時好時壞，通信時延時長時短。 對高速移動中的車輛而言，一兩次的干擾可 能就失去了通信機會，導(dǎo)致數(shù)據(jù)交互失敗。干擾源分析汽車干擾。目前車輛采用2.4GHZ作為車內(nèi)移動感應(yīng)和告警頻率。 該信號為持續(xù)廣播，對2.4GHZ的干擾嚴(yán)重。藍(lán)牙設(shè)備。藍(lán)牙設(shè)備工作在2.42.4835 GHz它將信道分為79個1MHZ帶寬信道，每秒切換超過1600次，可能造成其他設(shè) 備的通信時延。視頻設(shè)備?；谀M信號傳送視頻信號的設(shè)備發(fā)送增益和功率 均較大，

16、而且為連續(xù)不間斷發(fā)送，對2.4GHZ頻段存在較大干擾 無繩電話。為防止竊聽，往往采用跳頻技術(shù)，導(dǎo)致整個頻段均 可能被干擾WIFI/ZIGBEE設(shè)備。工作在2.4GHZ頻段，與上述設(shè)備均存在干 擾。微波爐。微波爐以極強功率發(fā)射2.4GHZ信號，對該頻段影響 大，對車地通信可能影響較小。采用5.8GHZ專用頻段的DSRC®信，消除了同頻干擾現(xiàn)象，能夠保證咼速移動中的通信效果-DSRC是唯一目前可見的滿足智能交通實時、定點通信 的技術(shù)。從標(biāo)準(zhǔn)上提供了快速通信用的控制信道，省 去了建鏈時間。在各層協(xié)議上，提供了多種實時通信 接口，從而滿足高速移動下的定點通信需求。 DSRC有利于高速移動車輛

17、的通信效率提升，DSRC協(xié) 議在物理層協(xié)議上，釆用較高的頻率(5.8GHZ)和較 窄的信道(以10MHZ為單位切分信道)，可以有效減 少車輛高速移動時帶來的多路徑效應(yīng)和多普勒效應(yīng)帶 來的通信效率下降，更適合于高速移動中的車輛通信。通信技術(shù)延遲時間比較延遲時間要求:6042010ay Satellite secs) Terrestrial Digital Radio & Satellite Digital Audio Radio(10-20 secs)Active Safety Latency Requirements (secs)Traffic Signal Violation war

18、ningCurve Speed Warning0,1r.00 0 0 05.4.3.Z L (SPUOOQS co AOUaEJCellular(1.5 - 3.5 secs)WiFi 8021(3-5 secs)WiMax(1.5 - 3.5 secs)Bluetooth(3 一 4 secs)Emergency Electronic Brake LightsPre-Crash SensingCooperative Forward Collision AssistantLane Change WarningStop Sign Movement AssistanceLeast stringen

19、t latencyrequirement for Active Safety(1 sec)0.02oT"0,1OJ0J02.oQ.9 GHz DSRC (.0002 secs)Most Stringent latencyrequirement for Active Safety(.02 sec)Communications TechnologiesNote: Y-axis not to scale for illustration purposesData source: Vehicle Safety Communications Project 一 Final ReportD SR

20、C總結(jié)干擾?。菏褂脤Ｓ妙l段，減少類似WIFI的大量民用干 網(wǎng)絡(luò)獲取快：針對智能交通應(yīng)用的快速資源獲取設(shè)計 時延低：針對交通安全應(yīng)用的通信協(xié)議設(shè)計高可靠：在需要的場合，可實現(xiàn)高級別的鏈路可靠性 多優(yōu)先級通信：可針對安全應(yīng)用設(shè)置高優(yōu)先級別，優(yōu) 女全與隱私：提供了安全的認(rèn)證與隱私保護(hù)協(xié)議和算法低成本：DSRC采用分布式組網(wǎng)，類似P2P架構(gòu)，車輛 間可逐跳轉(zhuǎn)發(fā)，省去了復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。從 系統(tǒng)架構(gòu)上實現(xiàn)了低成本的通信方案國際ITS DSRC通信標(biāo)準(zhǔn)比較Policy PriorityProjected TimingFrequencySystem & Data Protocol1 Safety & Collision Avoidance2. Mobility3. Environment2013 decision on reulation5.9 GHzL- IEEE