車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望

1、國(guó)家863計(jì)劃當(dāng)代交通技術(shù)領(lǐng)域教授組 副組長(zhǎng)北京航空航天大學(xué) 教授王云鵬車路協(xié)同技術(shù) 發(fā)展 現(xiàn)實(shí)狀況與展望1車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第1頁(yè) 我國(guó)“十二五”展望發(fā)展趨勢(shì)國(guó)外研究現(xiàn)實(shí)狀況綜述車路協(xié)同2車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第2頁(yè)已布署實(shí)施布署實(shí)施/原型系統(tǒng)傳統(tǒng) ITS技術(shù)匝道信號(hào)控制出行信息系統(tǒng)交通管控中心Research當(dāng)前 ITS 方案車輛通信設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)施駕駛員ITS前沿技術(shù)車路協(xié)同綜合汽車安全系統(tǒng)IVBSS出行輔助系統(tǒng)MSAA一體化運(yùn)輸走廊管理系統(tǒng)ICM智能駕駛電子認(rèn)證收費(fèi)研究熱點(diǎn)車路協(xié)同是未來(lái)ITS關(guān)鍵 3車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第3頁(yè)車路協(xié)同系統(tǒng)：基于無(wú)線通信、傳感探測(cè)等技

2、術(shù)進(jìn)行車路信息獲取，經(jīng)過(guò)車車、車路信息交互和共享，并實(shí)現(xiàn)車輛和基礎(chǔ)設(shè)施之間智能協(xié)同與配合，到達(dá)優(yōu)化利用系統(tǒng)資源、提升道路交通安全、緩解交通擁堵目標(biāo)。GPSDSRC交通控制中心4車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第4頁(yè)車輛道路設(shè)施通信網(wǎng)絡(luò)駕駛員政府部門汽車企業(yè)操作和運(yùn)輸情況信息車輛運(yùn)行情況車輛、交通和服務(wù)信息個(gè)人隱私車路協(xié)同體系架構(gòu)5車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第5頁(yè)車路協(xié)同應(yīng)用領(lǐng)域信號(hào)控制事故處理運(yùn)輸管理出行信息不停車收費(fèi)應(yīng)急管理高速路管理多式聯(lián)運(yùn)營(yíng)運(yùn)車輛管理氣象服務(wù)施工警示安全預(yù)防交通信息管理輔助駕駛安全通報(bào)碰撞預(yù)警6車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第6頁(yè)盲點(diǎn)警告:當(dāng)駕駛員試圖換道但盲點(diǎn)處有車輛時(shí)，盲

3、點(diǎn)系統(tǒng)會(huì)給予駕駛員警告；前撞預(yù)警：當(dāng)前面車輛停車或者行駛遲緩而本車沒(méi)有采取制動(dòng)辦法時(shí)，給予駕駛員警告；電子緊急制動(dòng)燈：當(dāng)前方車輛因?yàn)槟撤N原因緊急制動(dòng)，而后方車輛因沒(méi)有覺(jué)察而無(wú)采取制動(dòng)辦法時(shí)會(huì)給予駕駛員警告；交叉口輔助駕駛：當(dāng)車輛進(jìn)入交叉口處于危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)給予駕駛員以警告，如障礙物擋住駕駛員視線而無(wú)法看到對(duì)向車流；禁行預(yù)警：在可通行區(qū)域，試圖換道但對(duì)向車道有車輛行駛時(shí)給予駕駛員警告；違反信號(hào)或停車標(biāo)志警告：車輛處于即將闖紅燈或停車線危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，駕駛員會(huì)收到車載設(shè)備發(fā)來(lái)視覺(jué)、觸覺(jué)或者聲音警告；彎道車速預(yù)警：當(dāng)車輛速度比彎道預(yù)設(shè)車速高時(shí)，系統(tǒng)會(huì)提醒駕駛員減速或者采取避險(xiǎn)辦法；經(jīng)典應(yīng)用場(chǎng)景7車路協(xié)同技術(shù)

4、發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第7頁(yè)道路交通情況提醒：駕駛員會(huì)實(shí)時(shí)收到相關(guān)前方道路、天氣和交通情況最新信息，如道路事故、道路施工、路面濕滑程度、繞路行駛、交通擁堵、天氣、停車限制和轉(zhuǎn)向限制等。車輛作為交通數(shù)據(jù)采集終端：車載設(shè)備傳輸信息給路側(cè)設(shè)備，此信息經(jīng)路側(cè)設(shè)備處理變?yōu)橛行?、需要?shù)據(jù)。匝道控制：依據(jù)主路和匝道交通時(shí)變情況實(shí)時(shí)采集、傳輸數(shù)據(jù)來(lái)優(yōu)化匝道控制。信號(hào)配時(shí)：搜集并分析交叉口車輛實(shí)際行駛速度及停車起步數(shù)據(jù)，使信號(hào)實(shí)時(shí)控制愈加有效。假如將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理時(shí)間提升10%，每年延誤時(shí)間可降低170萬(wàn)小時(shí)，節(jié)約110萬(wàn)加侖汽油以及降低9600噸CO2排放。專用通道管理：經(jīng)過(guò)使用附近或平行車道可平衡交通需求，也可使用

5、控制策略，如當(dāng)前方發(fā)生事故時(shí)可選擇換向行駛；改變?cè)训琅鋾r(shí)方案；利用信息情報(bào)板公布信息，誘導(dǎo)駕駛員選擇不一樣路徑。交通系統(tǒng)情況預(yù)測(cè)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)交通運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)行情況，為交通系統(tǒng)有效運(yùn)行提供預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，包含旅行時(shí)間、停車時(shí)間、延誤時(shí)間等；提供交通情況信息，包含道路控制信息、道路粗糙度、降雨預(yù)測(cè)、能見(jiàn)度和空氣質(zhì)量；提供交通需求信息，如車流量等。8車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第8頁(yè)車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第9頁(yè)車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)多通道交通流量檢測(cè)多通道交通狀態(tài)信息辨識(shí)與采集路面濕滑狀態(tài)信息采集交叉口行人信息采集道路異物侵入信息采集密集人群信息采集突發(fā)事件快速識(shí)別與定位車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀

6、與展望第10頁(yè)車車/車路通信技術(shù)通信模式蜂窩-3G 無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線廣域網(wǎng)專用短程通信自組織網(wǎng)絡(luò)傳感器網(wǎng)絡(luò)密集車輛場(chǎng)景下公平高效多信道接入控制技術(shù)稀疏車輛場(chǎng)景下可信可靠信息融合技術(shù)高速車輛環(huán)境下穩(wěn)定高效切換及路由技術(shù)路側(cè)通信設(shè)備位置優(yōu)化技術(shù)兼容各種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議多模式連接技術(shù)高速移動(dòng)狀態(tài)下多信道、高可信、高可靠車路/車車信息交互與融合車輛動(dòng)態(tài)分簇融合技術(shù)車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第11頁(yè)車車/車路控制技術(shù)面向效率面向安全基于車路協(xié)同信息集群誘導(dǎo)技術(shù) 基于車路協(xié)同信息交叉口智能控制技術(shù) 車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第12頁(yè) 我國(guó)“十二五”展望發(fā)展趨勢(shì)國(guó)外研究現(xiàn)實(shí)狀況

7、綜述車路協(xié)同13車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第13頁(yè)車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第14頁(yè)美國(guó)發(fā)展路線圖路線1 事故場(chǎng)景框架定義路線2 互通性路線3 性能效益評(píng)定路線4 應(yīng)用開發(fā)路線5 駕駛員相關(guān)問(wèn)題路線6 政策問(wèn)題完成事故場(chǎng)景及相關(guān)性能定義完成通信協(xié)議測(cè)試、隱私安全標(biāo)準(zhǔn)制訂完成目標(biāo)性能測(cè)試、安全效益評(píng)定完成各種原型車及環(huán)境系統(tǒng)建設(shè)完成與駕駛員操作相關(guān)各種警報(bào)、接口、工作量、接收程度測(cè)試各種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、商業(yè)模式完善15車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第15頁(yè)重點(diǎn)項(xiàng)目：交叉口避碰系統(tǒng)(CICAS) 路側(cè)設(shè)備DSRC頻率處理器GPS地圖存放交通控制設(shè)備預(yù)警車載設(shè)備交通信號(hào)信息車道1信號(hào)燈：紅4s車道2信號(hào)

8、燈：紅4s車道3信號(hào)燈：綠信號(hào)配時(shí)系統(tǒng)架構(gòu)16車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第16頁(yè)駕駛員與道路交互界面駕駛員與車輛交互界面判斷開始預(yù)處理預(yù)警關(guān)閉低頻閃爍高頻閃爍路側(cè)設(shè)備路側(cè)設(shè)備車載設(shè)備CICAS應(yīng)用場(chǎng)景17車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第17頁(yè)重點(diǎn)項(xiàng)目：營(yíng)運(yùn)車輛信息系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)(CVISN)智能交通系統(tǒng) (ITS)CVISN營(yíng)運(yùn)車輛管理（CVO）提升機(jī)動(dòng)車運(yùn)輸工具、商業(yè)運(yùn)輸車輛和駕駛員安全性經(jīng)過(guò)強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施提升營(yíng)運(yùn)車輛安全標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施效能實(shí)現(xiàn)各州之間營(yíng)運(yùn)車輛數(shù)據(jù)共享降低國(guó)家和企業(yè)管理費(fèi)用目標(biāo)18車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第18頁(yè)已制訂車路協(xié)同相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 3 2 4 1 用于車路環(huán)境無(wú)線通信IEEE16

9、09系列試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)用車路短程通信IEEE 802.11P標(biāo)準(zhǔn) SAE J2735專用短程通信標(biāo)準(zhǔn)5.9GHz專用短程通信標(biāo)準(zhǔn)19車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第19頁(yè)歐洲發(fā)展路線圖20車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第20頁(yè)重點(diǎn)項(xiàng)目：基于合作智能安全道路(COOPERS)系統(tǒng)架構(gòu)RCU：路側(cè)設(shè)備控制單元光纜攝像機(jī)TCC(交通控制中心)檢測(cè)線圈多傳感器溫度風(fēng)速21車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第21頁(yè)重點(diǎn)項(xiàng)目：智能安全車路系統(tǒng)(SAFESPOT)激光掃描系統(tǒng)防火墻定位系統(tǒng)主機(jī)以太網(wǎng)交換機(jī)車內(nèi)傳感器數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)車載總線無(wú)線網(wǎng)關(guān)應(yīng)用計(jì)算機(jī)筆記本系統(tǒng)架構(gòu)22車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第22頁(yè)重點(diǎn)項(xiàng)目：基于合作車

10、路系統(tǒng)(CVIS)系統(tǒng)架構(gòu)路邊系統(tǒng)交通管理系統(tǒng)路邊網(wǎng)關(guān)IPv6當(dāng)?shù)毓芾?中心當(dāng)?shù)毓芾?中心交通管理者當(dāng)?shù)毓芾?中心 供給商服務(wù)提供方車輛 系統(tǒng)駕駛員車輛網(wǎng)關(guān)23車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第23頁(yè)三個(gè)項(xiàng)目側(cè)重點(diǎn)比較COOPERSCVISSAFESPOT路車通信交通安全信息交通信息服務(wù)車路通信通信網(wǎng)絡(luò)集成自動(dòng)控制人機(jī)接口車載一體化集成車車通信COOPERS側(cè)重于路車通信及交通安全信息方面研究CVIS側(cè)重于自動(dòng)控制相關(guān)研究SAFESPOT側(cè)重于車載一體化集成方面研究24車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第24頁(yè)日本發(fā)展路線圖1995導(dǎo)航系統(tǒng)VICS 供給信息電子收費(fèi)雙向通信ETC 2.4GHz廣播5.8

11、GHzDSRC多媒體導(dǎo)航系統(tǒng)下一代道路服務(wù)5.8GHzDSRC：服務(wù)：車載單元：Smartway 服務(wù)范圍ITS車載單元VICS(大范圍詳細(xì)交通信息)電子收費(fèi)出行信息，道路選擇車內(nèi)上網(wǎng)25車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第25頁(yè) 先進(jìn)安全車輛ASV 智能型公路系統(tǒng)AHS日本重點(diǎn)發(fā)展兩個(gè)項(xiàng)目26車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第26頁(yè)攝像機(jī)夜間行車前方探測(cè)后方監(jiān)測(cè)輔助停車圖像合成盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)圖像聚類停車或前行雷達(dá)距離測(cè)量道路標(biāo)志探測(cè)障礙物真實(shí)圖像小轎車卡車合成圖像攝像機(jī)圖像車后方圖像左后視鏡右后視鏡車輛行駛軌跡由車輛行駛軌跡計(jì)算出基準(zhǔn)線橫向偏移量重點(diǎn)項(xiàng)目：先進(jìn)安全車輛(ASV)27車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展

12、望第27頁(yè)車載單元路側(cè)單元車載導(dǎo)航動(dòng)態(tài)地圖基本應(yīng)用接口車路通信功效車路通信功效車路通信基本應(yīng)用接口基本應(yīng)用重點(diǎn)項(xiàng)目：智能型公路系統(tǒng)(AHS)28車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第28頁(yè)日本車路協(xié)同相關(guān)研究組織 私人機(jī)構(gòu)與政府部門聯(lián)合研究MLITNILIM私人企業(yè)國(guó)土設(shè)施及運(yùn)輸部國(guó)土及基礎(chǔ)設(shè)施管理國(guó)家研究所23家企業(yè)ITS JAPANITS(智能交通系統(tǒng))日本AHSRA先進(jìn)高速公路巡航輔助系統(tǒng)研究會(huì)HIDO高速公路工業(yè)發(fā)展協(xié)會(huì)ARIB無(wú)線電工商業(yè)協(xié)會(huì)JARI日本汽車研究所私人企業(yè)及組織223家企業(yè)及組織日本 DSRC 論壇JAMA日本汽車生產(chǎn)制造協(xié)會(huì)ASV含有先進(jìn)安全性能車輛日本電子信息技術(shù)工業(yè)協(xié)會(huì)

13、JEITA公共部門申請(qǐng)私人部門申請(qǐng)RSU車路協(xié)同ITSOBU29車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第29頁(yè)1車路協(xié)同系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景以美國(guó)、歐盟和日本為代表發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)車路協(xié)同系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)景基本定義完成，不一樣組織對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景定義基本一致。2車路協(xié)同系統(tǒng)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化美國(guó)和歐盟分別定義了車-車，車-路通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前美國(guó)Dedicated Short Range Communication (DSRC) 協(xié)議在學(xué)術(shù)和企業(yè)界比較普及，同時(shí)IEEE也定義了802.11P通信協(xié)議用于車-車及車-路通信。主要進(jìn)展車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第30頁(yè)3車路協(xié)同系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)展 依然處于相關(guān)技術(shù)探討、試驗(yàn)和測(cè)試階段，還未大

14、規(guī)模推廣和應(yīng)用。4兩種推進(jìn)方式美國(guó)模式政府主導(dǎo)、科研機(jī)構(gòu)主動(dòng)參加；日本模式工業(yè)企業(yè)主動(dòng)參加，政府協(xié)調(diào)主要進(jìn)展車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第31頁(yè) 我國(guó)“十二五”展望發(fā)展趨勢(shì)國(guó)外研究現(xiàn)實(shí)狀況綜述車路協(xié)同32車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第32頁(yè)數(shù)據(jù)采集電子支付信號(hào)控制 實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)調(diào)控處置各種新型技術(shù)和應(yīng)用安全信息互聯(lián)網(wǎng)車路協(xié)同發(fā)展趨勢(shì)33車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第33頁(yè)美國(guó)預(yù)計(jì)裝備DSRC車輛總數(shù)、接入率等指標(biāo)時(shí)間2034裝備DSRC車輛總數(shù)（百萬(wàn)）258262266270274278350接入率百分比5%11%16%21%26%30%100%接入率（v/s）0.250.550.81

15、.051.31.55數(shù)據(jù)包大?。╞its）6952695269526952695269526952每秒寫入數(shù)據(jù)（ bits ）173838245562730090381042834760服務(wù)率（ v/s ）1223335傳輸數(shù)據(jù)大?。?bits ）6592139041390420856208562085634760每秒每用戶反應(yīng)時(shí)間內(nèi)容量（Kbps）6.9513.9013.9020.8620.8620.8634.76每10秒每用戶反應(yīng)時(shí)間內(nèi)容量（Kbps）0.701.391.392.092.092.093.48每60秒每用戶反應(yīng)時(shí)間內(nèi)容量（Kbps）0.120.230.350.350.350.

16、350.5834車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第34頁(yè)重點(diǎn)技術(shù)旅行和交通管理公共運(yùn)輸管理商業(yè)車輛管理先進(jìn)車輛安全系統(tǒng)輔助決議支持電子付款應(yīng)急管理信息管理35車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第35頁(yè)潛在新技術(shù)低碳綠色出行誘導(dǎo)技術(shù)富信息環(huán)境下優(yōu)化管理技術(shù)交通流信息運(yùn)輸狀態(tài)信息停車場(chǎng)信息環(huán)境氣象信息排放最小化行駛路線便捷、綠色出行方式基于污染狀態(tài)交通疏導(dǎo)36車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第36頁(yè) 我國(guó)“十二五”展望發(fā)展趨勢(shì)國(guó)外研究現(xiàn)實(shí)狀況綜述車路協(xié)同37車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第37頁(yè)安全與效率已經(jīng)成為制約我國(guó)交通運(yùn)輸發(fā)展關(guān)鍵問(wèn)題，亟需經(jīng)過(guò)車路協(xié)同等新技術(shù)突破來(lái)推進(jìn)安全改進(jìn)與效率提升。突破車路協(xié)同智能控

17、制關(guān)鍵技術(shù)，搶占智能交通前沿技術(shù)制高點(diǎn)，是未來(lái)我國(guó)能否形成智能交通產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵競(jìng)爭(zhēng)力關(guān)鍵。車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第38頁(yè)1234多模式車路/車車通信從單一模式走向各種通信伎倆互補(bǔ)與融合車載終端一體化從單目標(biāo)控制向多目標(biāo)控制集成轉(zhuǎn)變經(jīng)過(guò)經(jīng)典場(chǎng)景應(yīng)用帶動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新以經(jīng)典場(chǎng)景形成相關(guān)技術(shù)體系建立車路協(xié)作系統(tǒng)體系框架從特例試驗(yàn)走向應(yīng)用場(chǎng)景和通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)制訂發(fā)展路線圖39車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第39頁(yè)項(xiàng)目戰(zhàn)略目標(biāo)和詳細(xì)任務(wù)指標(biāo)初步建立我國(guó)車路協(xié)同技術(shù)框架體系，搶占智能車路協(xié)同前沿技術(shù)制高點(diǎn)，為智能交通系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供技術(shù)保障。實(shí)現(xiàn)智能車路協(xié)同交通信息采集、車車/車路信息交互，集成智能車載、路側(cè)設(shè)備和系統(tǒng)。建立智能車路協(xié)同系統(tǒng)測(cè)試驗(yàn)證環(huán)境，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)與系統(tǒng)仿真測(cè)試驗(yàn)證。123戰(zhàn)略目標(biāo)40車路協(xié)同技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第40頁(yè)項(xiàng)目戰(zhàn)略目標(biāo)和詳細(xì)任務(wù)指標(biāo)1具備準(zhǔn)確定位、車輛-駕駛