車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望

1、國家863計劃當代交通技術領域教授組 副組長北京航空航天大學 教授王云鵬車路協(xié)同技術 發(fā)展 現(xiàn)實狀況與展望1車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第1頁 我國“十二五”展望發(fā)展趨勢國外研究現(xiàn)實狀況綜述車路協(xié)同2車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第2頁已布署實施布署實施/原型系統(tǒng)傳統(tǒng) ITS技術匝道信號控制出行信息系統(tǒng)交通管控中心Research當前 ITS 方案車輛通信設備基礎設施駕駛員ITS前沿技術車路協(xié)同綜合汽車安全系統(tǒng)IVBSS出行輔助系統(tǒng)MSAA一體化運輸走廊管理系統(tǒng)ICM智能駕駛電子認證收費研究熱點車路協(xié)同是未來ITS關鍵 3車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第3頁車路協(xié)同系統(tǒng)：基于無線通信、傳感探測等技

2、術進行車路信息獲取，經(jīng)過車車、車路信息交互和共享，并實現(xiàn)車輛和基礎設施之間智能協(xié)同與配合，到達優(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。GPSDSRC交通控制中心4車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第4頁車輛道路設施通信網(wǎng)絡駕駛員政府部門汽車企業(yè)操作和運輸情況信息車輛運行情況車輛、交通和服務信息個人隱私車路協(xié)同體系架構5車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第5頁車路協(xié)同應用領域信號控制事故處理運輸管理出行信息不停車收費應急管理高速路管理多式聯(lián)運營運車輛管理氣象服務施工警示安全預防交通信息管理輔助駕駛安全通報碰撞預警6車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第6頁盲點警告:當駕駛員試圖換道但盲點處有車輛時，盲

3、點系統(tǒng)會給予駕駛員警告；前撞預警：當前面車輛停車或者行駛遲緩而本車沒有采取制動辦法時，給予駕駛員警告；電子緊急制動燈：當前方車輛因為某種原因緊急制動，而后方車輛因沒有覺察而無采取制動辦法時會給予駕駛員警告；交叉口輔助駕駛：當車輛進入交叉口處于危險狀態(tài)時給予駕駛員以警告，如障礙物擋住駕駛員視線而無法看到對向車流；禁行預警：在可通行區(qū)域，試圖換道但對向車道有車輛行駛時給予駕駛員警告；違反信號或停車標志警告：車輛處于即將闖紅燈或停車線危險狀態(tài)時，駕駛員會收到車載設備發(fā)來視覺、觸覺或者聲音警告；彎道車速預警：當車輛速度比彎道預設車速高時，系統(tǒng)會提醒駕駛員減速或者采取避險辦法；經(jīng)典應用場景7車路協(xié)同技術

4、發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第7頁道路交通情況提醒：駕駛員會實時收到相關前方道路、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：車載設備傳輸信息給路側(cè)設備，此信息經(jīng)路側(cè)設備處理變?yōu)橛行?、需要?shù)據(jù)。匝道控制：依據(jù)主路和匝道交通時變情況實時采集、傳輸數(shù)據(jù)來優(yōu)化匝道控制。信號配時：搜集并分析交叉口車輛實際行駛速度及停車起步數(shù)據(jù)，使信號實時控制愈加有效。假如將實時數(shù)據(jù)處理時間提升10%，每年延誤時間可降低170萬小時，節(jié)約110萬加侖汽油以及降低9600噸CO2排放。專用通道管理：經(jīng)過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，如當前方發(fā)生事故時可選擇換向行駛；改變匝道配時方案；利用信息情報板公布信息，誘導駕駛員選擇不一樣路徑。交通系統(tǒng)情況預測：實時監(jiān)測交通運輸系統(tǒng)運行情況，為交通系統(tǒng)有效運行提供預測數(shù)據(jù)，包含旅行時間、停車時間、延誤時間等；提供交通情況信息，包含道路控制信息、道路粗糙度、降雨預測、能見度和空氣質(zhì)量；提供交通需求信息，如車流量等。8車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第8頁車路協(xié)同關鍵技術車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第9頁車路協(xié)同關鍵技術多通道交通流量檢測多通道交通狀態(tài)信息辨識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)事件快速識別與定位車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀

6、與展望第10頁車車/車路通信技術通信模式蜂窩-3G 無線局域網(wǎng)無線廣域網(wǎng)專用短程通信自組織網(wǎng)絡傳感器網(wǎng)絡密集車輛場景下公平高效多信道接入控制技術稀疏車輛場景下可信可靠信息融合技術高速車輛環(huán)境下穩(wěn)定高效切換及路由技術路側(cè)通信設備位置優(yōu)化技術兼容各種無線網(wǎng)絡協(xié)議多模式連接技術高速移動狀態(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態(tài)分簇融合技術車路協(xié)同關鍵技術車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第11頁車車/車路控制技術面向效率面向安全基于車路協(xié)同信息集群誘導技術 基于車路協(xié)同信息交叉口智能控制技術 車路協(xié)同關鍵技術車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第12頁 我國“十二五”展望發(fā)展趨勢國外研究現(xiàn)實狀況

7、綜述車路協(xié)同13車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第13頁車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第14頁美國發(fā)展路線圖路線1 事故場景框架定義路線2 互通性路線3 性能效益評定路線4 應用開發(fā)路線5 駕駛員相關問題路線6 政策問題完成事故場景及相關性能定義完成通信協(xié)議測試、隱私安全標準制訂完成目標性能測試、安全效益評定完成各種原型車及環(huán)境系統(tǒng)建設完成與駕駛員操作相關各種警報、接口、工作量、接收程度測試各種標準規(guī)范、商業(yè)模式完善15車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第15頁重點項目：交叉口避碰系統(tǒng)(CICAS) 路側(cè)設備DSRC頻率處理器GPS地圖存放交通控制設備預警車載設備交通信號信息車道1信號燈：紅4s車道2信號

8、燈：紅4s車道3信號燈：綠信號配時系統(tǒng)架構16車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第16頁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處理預警關閉低頻閃爍高頻閃爍路側(cè)設備路側(cè)設備車載設備CICAS應用場景17車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第17頁重點項目：營運車輛信息系統(tǒng)與網(wǎng)絡(CVISN)智能交通系統(tǒng) (ITS)CVISN營運車輛管理（CVO）提升機動車運輸工具、商業(yè)運輸車輛和駕駛員安全性經(jīng)過強制標準實施提升營運車輛安全標準實施效能實現(xiàn)各州之間營運車輛數(shù)據(jù)共享降低國家和企業(yè)管理費用目標18車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第18頁已制訂車路協(xié)同相關標準 3 2 4 1 用于車路環(huán)境無線通信IEEE16

9、09系列試驗用標準用車路短程通信IEEE 802.11P標準 SAE J2735專用短程通信標準5.9GHz專用短程通信標準19車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第19頁歐洲發(fā)展路線圖20車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第20頁重點項目：基于合作智能安全道路(COOPERS)系統(tǒng)架構RCU：路側(cè)設備控制單元光纜攝像機TCC(交通控制中心)檢測線圈多傳感器溫度風速21車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第21頁重點項目：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)主機以太網(wǎng)交換機車內(nèi)傳感器數(shù)據(jù)網(wǎng)關車載總線無線網(wǎng)關應用計算機筆記本系統(tǒng)架構22車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第22頁重點項目：基于合作車

10、路系統(tǒng)(CVIS)系統(tǒng)架構路邊系統(tǒng)交通管理系統(tǒng)路邊網(wǎng)關IPv6當?shù)毓芾?中心當?shù)毓芾?中心交通管理者當?shù)毓芾?中心 供給商服務提供方車輛 系統(tǒng)駕駛員車輛網(wǎng)關23車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第23頁三個項目側(cè)重點比較COOPERSCVISSAFESPOT路車通信交通安全信息交通信息服務車路通信通信網(wǎng)絡集成自動控制人機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)重于自動控制相關研究SAFESPOT側(cè)重于車載一體化集成方面研究24車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第24頁日本發(fā)展路線圖1995導航系統(tǒng)VICS 供給信息電子收費雙向通信ETC 2.4GHz廣播5.8

11、GHzDSRC多媒體導航系統(tǒng)下一代道路服務5.8GHzDSRC：服務：車載單元：Smartway 服務范圍ITS車載單元VICS(大范圍詳細交通信息)電子收費出行信息，道路選擇車內(nèi)上網(wǎng)25車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第25頁 先進安全車輛ASV 智能型公路系統(tǒng)AHS日本重點發(fā)展兩個項目26車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第26頁攝像機夜間行車前方探測后方監(jiān)測輔助停車圖像合成盲點監(jiān)測圖像聚類停車或前行雷達距離測量道路標志探測障礙物真實圖像小轎車卡車合成圖像攝像機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算出基準線橫向偏移量重點項目：先進安全車輛(ASV)27車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展

12、望第27頁車載單元路側(cè)單元車載導航動態(tài)地圖基本應用接口車路通信功效車路通信功效車路通信基本應用接口基本應用重點項目：智能型公路系統(tǒng)(AHS)28車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第28頁日本車路協(xié)同相關研究組織 私人機構與政府部門聯(lián)合研究MLITNILIM私人企業(yè)國土設施及運輸部國土及基礎設施管理國家研究所23家企業(yè)ITS JAPANITS(智能交通系統(tǒng))日本AHSRA先進高速公路巡航輔助系統(tǒng)研究會HIDO高速公路工業(yè)發(fā)展協(xié)會ARIB無線電工商業(yè)協(xié)會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ASV含有先進安全性能車輛日本電子信息技術工業(yè)協(xié)會

13、JEITA公共部門申請私人部門申請RSU車路協(xié)同ITSOBU29車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第29頁1車路協(xié)同系統(tǒng)應用場景以美國、歐盟和日本為代表發(fā)達國家對車路協(xié)同系統(tǒng)應用場景基本定義完成，不一樣組織對應用場景定義基本一致。2車路協(xié)同系統(tǒng)通信協(xié)議標準化美國和歐盟分別定義了車-車，車-路通信協(xié)議標準，當前美國Dedicated Short Range Communication (DSRC) 協(xié)議在學術和企業(yè)界比較普及，同時IEEE也定義了802.11P通信協(xié)議用于車-車及車-路通信。主要進展車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第30頁3車路協(xié)同系統(tǒng)技術進展 依然處于相關技術探討、試驗和測試階段，還未大

14、規(guī)模推廣和應用。4兩種推進方式美國模式政府主導、科研機構主動參加；日本模式工業(yè)企業(yè)主動參加，政府協(xié)調(diào)主要進展車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第31頁 我國“十二五”展望發(fā)展趨勢國外研究現(xiàn)實狀況綜述車路協(xié)同32車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第32頁數(shù)據(jù)采集電子支付信號控制 實時交通數(shù)據(jù)信息實時調(diào)控處置各種新型技術和應用安全信息互聯(lián)網(wǎng)車路協(xié)同發(fā)展趨勢33車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第33頁美國預計裝備DSRC車輛總數(shù)、接入率等指標時間2034裝備DSRC車輛總數(shù)（百萬）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服務率（ v/s ）1223335傳輸數(shù)據(jù)大?。?bits ）6592139041390420856208562085634760每秒每用戶反應時間內(nèi)容量（Kbps）6.9513.9013.9020.8620.8620.8634.76每10秒每用戶反應時間內(nèi)容量（Kbps）0.701.391.392.092.092.093.48每60秒每用戶反應時間內(nèi)容量（Kbps）0.120.230.350.350.350.

16、350.5834車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第34頁重點技術旅行和交通管理公共運輸管理商業(yè)車輛管理先進車輛安全系統(tǒng)輔助決議支持電子付款應急管理信息管理35車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第35頁潛在新技術低碳綠色出行誘導技術富信息環(huán)境下優(yōu)化管理技術交通流信息運輸狀態(tài)信息停車場信息環(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36車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第36頁 我國“十二五”展望發(fā)展趨勢國外研究現(xiàn)實狀況綜述車路協(xié)同37車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第37頁安全與效率已經(jīng)成為制約我國交通運輸發(fā)展關鍵問題，亟需經(jīng)過車路協(xié)同等新技術突破來推進安全改進與效率提升。突破車路協(xié)同智能控

17、制關鍵技術，搶占智能交通前沿技術制高點，是未來我國能否形成智能交通產(chǎn)業(yè)關鍵競爭力關鍵。車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第38頁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與融合車載終端一體化從單目標控制向多目標控制集成轉(zhuǎn)變經(jīng)過經(jīng)典場景應用帶動技術創(chuàng)新以經(jīng)典場景形成相關技術體系建立車路協(xié)作系統(tǒng)體系框架從特例試驗走向應用場景和通信協(xié)議標準制訂發(fā)展路線圖39車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第39頁項目戰(zhàn)略目標和詳細任務指標初步建立我國車路協(xié)同技術框架體系，搶占智能車路協(xié)同前沿技術制高點，為智能交通系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級提供技術保障。實現(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)設備和系統(tǒng)。建立智能車路協(xié)同系統(tǒng)測試驗證環(huán)境，實現(xiàn)關鍵技術與系統(tǒng)仿真測試驗證。123戰(zhàn)略目標40車路協(xié)同技術發(fā)展 現(xiàn)狀與展望第40頁項目戰(zhàn)略目標和詳細任務指標1具備準確定位、車輛-駕駛