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文檔簡介
ICS03.220.20
CCSR85
團體標準
T/ITS00**-**
合作式智能運輸系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)應用層
及應用數據交互標準(第二階段)
Cooperativeintelligenttransportationsystem:vehicularcommunication
Applicationlayerspecificationanddataexchangestandard
PhaseII
(征求意見稿)
(與國際標準一致性程度的標識)(如果有請補充)
20**-**-**發(fā)布2020-**-**實施
中國智能交通產業(yè)聯盟發(fā)布
T/ITSxxx-xxxx
合作式智能運輸系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)應用層及應用數據交互標準
(第二階段)
1范圍
本文件規(guī)定了合作式智能運輸系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)應用層第二階段的應用場景和對應的數據集。
本文件適用于合作式智能運輸系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)應用層第二階段應用場景的設計與開發(fā)。
2規(guī)范性引用文件
下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中注日期的引用文件,
僅該日期對應的版本適用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本
文件。
GB/T31024.3-2019合作式智能運輸系統(tǒng)專用短程通信第3部分:網絡層和應用層規(guī)范
YD/T3709-2020基于LTE的車聯網無線通信技術消息層技術要求
T/ITS0058-2017合作式智能運輸系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)應用層及應用數據交互標準
3術語和定義
下列術語和定義適用于本標準。
3.1
合作式智能運輸系統(tǒng)cooperativeintelligenttransportationsystems,C-ITS
合作式智能運輸系統(tǒng)是通過人、車、路信息交互,實現車輛和基礎設施之間、車輛與車輛之間、車
輛與人之間、基礎設施與人之間的智能協(xié)同與配合的一種智能運輸系統(tǒng)體系。
3.2
專用短程通信dedicatedshortrangecommunication
用于車輛、基礎設施、行人等交通要素之間進行短程通信的無線通信方式。
3.3
車用無線通信技術vehicletoeverything
車載單元與其他設備通訊,包括但不限于車載單元之間通訊(V2V),車載單元與路側單元通訊(V2I),
車載單元與行人設備通訊(V2P),車載單元與網絡之間通訊(V2N)。
4縮略語
下列縮略語適用于本標準。
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ASN.1:抽象語法記法一(AbstractSyntaxNotationOne)
BSM:基本安全消息(BasicSafetyMessage)
CHPVP:協(xié)作式優(yōu)先車輛通行(CooperativeHighPriorityVehiclePassing)
CIP:協(xié)作式交叉口通行(CooperativeIntersectionPassing)
CLC:協(xié)作式變道(CooperativeLaneChange)
CPM:協(xié)作式車輛編隊管理(CooperativePlatooningManagement)
CVM:協(xié)作式車輛匯入(CooperativeVehicleMerge)
DDS:差分數據服務(DifferentialDataService)
DE:數據元素(DataElement)
DF:數據幀(DataFrame)
DLM:動態(tài)車道管理(DynamicLaneManagement)
DSM:專用短程通信短消息(DedicatedShortMessage)
DSMP:專用短程通信短消息協(xié)議(DedicatedShortMessageProtocol)
EV:裝載通信系統(tǒng)的車輛(EquippedVehicle)
GSPA:場站路徑引導服務(GuidanceServiceinParkingArea)
ID:標識(IDentification)
LTE:長期演進技術(LongTermEvolution)
LT-V2X:基于LTE的車用無線通信技術(LTEVehicletoEverything)
NV:未裝載通信系統(tǒng)的普通車輛(NormalVehicle)
OBU:車載單元(On-BoardUnit)
PAM:停車場地圖(ParkingAreaMap)
PDC:浮動車數據采集(ProbeDataCollection)
PMM:編隊管理消息(PlatooningManagementMessage)
PSM:個體安全消息(PersonalSafetyMessage)
RSC:路側協(xié)調消息(RoadSideCoordination)
RSM:路側單元消息(RoadSideMessage)
RSU:路側單元(RoadSideUnit)
RTCM:國際海運事業(yè)無線電技術委員會(RadioTechnicalCommissionforMaritimeServices)
RTS:道路收費服務(RoadTollingService)
SDS:感知數據共享(SensorDataSharing)
SPAT:信號燈相位與配時消息(SignalPhaseandTimingMessage)
SSM:感知共享消息(SensorSharingMessage)
TPM:交通信息浮動采集消息(TrafficProbeMessage)
UPER:非對齊壓縮編碼規(guī)則(UnalignedPacketEncodingRules)
VIR:車輛意圖和請求(VehicleIntentionAndRequest)
VPM:車輛支付消息(VehiclePaymentMessage)
VRU:弱勢交通參與者(VulnerableRoadUser)
VRUSP:弱勢交通參與者安全通行(VulnerableRoadUserSafePassing)
5合作式智能運輸系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)
5.1系統(tǒng)介紹
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合作式智能運輸系統(tǒng)是通過人、車、路信息交互,實現三者之間的智能協(xié)同與配合的一種智能運輸
系統(tǒng)體系,能夠實現道路交通安全、通行效率的提升,以及信息服務等不同應用。
本標準旨在定義合作式智能運輸系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)第二階段的應用場景,包括場景描述、流程定義、
交互需求分析等;在第一階段消息集的基礎上,進行新消息的補充和兼容性擴展,實現對兩個階段應用
的支持。從通信方式上看,第一階段的消息交互采用的均是廣播類通信方式,即消息的發(fā)送采用的是廣
播機制,無特定的接收對象,在通信可達范圍內的交通參與者均可以接收到相應的消息。而本標準所涉
及的通信方式不僅僅包括廣播機制,還進一步的定義了涉及到存在特定接收對象(一個或者多個)的信
息交互方式與交互流程,即采用組播或者單播通信方式。以下圖1、圖2、圖3和圖4給出了本標準
涉及到的通信節(jié)點之間的關系示意圖。
圖1車-車通信
圖2車-路側設施通信
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圖3車-弱勢交通參與者通信
圖4弱勢交通參與者-路側設施通信
5.2應用層與交互數據
圖5給出了我國合作式智能運輸系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)的基本分層結構示意圖,通??梢苑譃閼脤?、
網絡層及接入層。本標準在應用層范圍內,定義第二階段的應用場景以及支撐這些場景的交互消息集合
(數據幀、數據元素、數據結構和具體的編碼方式等)。
本標準通過對第二階段應用的分析,定義在實現應用時,車輛與其他車輛、道路交通設施與其他交
通參與者之間的信息交互內容、交互協(xié)議與接口、基本性能要求等。與第一階段應用層標準類似,本標
準不指定標準內容之外的各個層的具體技術要求。網絡層、接入層和安全子層等各層的技術標準另行制
定。通過清晰的分層設計以及標準化的消息定義(包括數據幀、數據元素、數據結構和編碼方式)以期
各層開發(fā)者可以專注于本層的系統(tǒng)協(xié)議開發(fā)和互聯互通,而無需涉及其他層的具體技術和通信方式。第
二階段標準針對不同的交互方式,通過定義具體的消息交互流程以及所涉及到的通信實體均能以準確的
消息在準確的時機進行信息交互(包括請求、響應、確認等),從而可以使得整個信息交互得以準確、
及時的完成,以支撐第二階段的各項應用。為了降低整體產業(yè)開發(fā)成本和周期,在對第二階段應用充分
分析和論證的基礎上,本標準旨在定義通用的消息和交互過程,并且本標準只涉及車輛、路側設施、弱
勢交通參與者三者之間的應用層消息交互。
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圖5本標準范圍示意圖
6車用通信系統(tǒng)第二階段應用場景
6.1需求分析
本標準選擇面向安全、效率、信息服務、交通管理、高級智能駕駛等領域的12個典型應用作為第二
階段應用。具體應用參見表1。
表1第二階段應用列表
序號DAY-II通信模式觸發(fā)方式場景分類主要消息
1感知數據共享V2V/V2IEvent安全Msg_SSM
2協(xié)作式變道V2V/V2IEvent安全Msg_VIR
3協(xié)作式車輛匯入V2IEvent安全/效率Msg_RSC
Msg_VIR
4協(xié)作式交叉口通行V2IEvent/Period安全/效率Msg_RSC
5差分數據服務V2IPeriod信息服務Msg_RTCM
6動態(tài)車道管理V2IEvent/Period效率/交通管理Msg_RSC
7協(xié)作式優(yōu)先車輛通行V2IEvent效率Msg_VIR
Msg_RSC
8場站路徑引導服務V2IEvent/Period信息服務Msg_PAM
Msg_VIR
9浮動車數據采集V2IPeriod/Event交通管理Msg_BSM
Msg_VIR
Msg_SSM
10弱勢交通參與者安全通行P2XPeriod安全Msg_PSM
11協(xié)作式車輛編隊管理V2VEvent/Period高級智能駕駛Msg_PMM
12道路收費服務V2IEvent/Period效率/信息服務Msg_VPM
注:表中“主要消息”列給出了實現對應應用場景所需要的主要交互消息,但不一定是所有消息。實際實現中,可根據
不同的需求和服務水平,使用更多的消息。
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本章從應用定義、預期效果、主要場景、系統(tǒng)基本原理、通信方式、基本性能要求和數據交互需求
7個方面,對12個第二階段應用場景分別進行描述。所有場景均為示例性的典型場景,可以指導開發(fā)、
測試與應用,但并不代表該應用的所有可能場景。
6.2應用定義及基本要求
6.2.1感知數據共享(SDS)
6.2.1.1應用定義
車輛EV以及路側設備RSU通過自身搭載的感知設備(攝像頭、雷達等傳感器)探測到周圍其他交通
參與者(包括但不限于車輛、行人、騎行者等目標物)或道路異常狀況信息,如:道路交通事件(如交
通事故等)、車輛異常行為(超速、駛離車道、逆行、非常規(guī)行駛和異常靜止等)、道路障礙物(如落石、
遺撒物、枯枝等)及路面狀況(如積水、結冰等)等信息,并將探測到的目標信息處理后,通過V2X發(fā)
送給周圍其他車輛,收到此信息的其他車輛可提前感知到不在自身視野范圍內的交通參與者或道路異常
狀況,輔助自身做出正確的駕駛決策,減少交通事故和二次傷害,提高行車安全或通行效率。
6.2.1.2預期效果
感知數據共享應用增強了混合交通環(huán)境中車輛的感知能力,使車輛能夠間接獲取到前方道路異常狀
況與交通參與者的感知信息,尤其是對行人、騎行者等易受傷人群的感知能力,能有效的減少交通事故
和二次傷害,提高復雜道路通行安全和通行效率。
6.2.1.3主要場景描述
6.2.1.3.1車車間交通參與者感知數據共享
車車間交通參與者感知數據共享場景描述如下:
車輛EV-1與EV-2在同一車道內同向行駛,EV-1在前,EV-2在EV-1后方跟車行駛,EV-2的視線可
能被EV-1遮擋。
此時有車輛NV在EV-1、EV-2相鄰車道逆向行駛,見圖6,或道路附近有行人P接近,見圖7。
EV-1、EV-2需具備無線通信能力,且EV-1具有感知能力(搭載有車載傳感器如攝像頭或雷達等),
車輛NV與行人P不具備V2X通信能力。
EV-1通過車載傳感器檢測到前方有車輛NV或行人P。
EV-2向EV-1請求前方路段感知信息,或EV-1主動向EV-2共享感知信息。
EV-1通過無線通信向車輛EV-2發(fā)送車輛NV或行人P的感知數據信息。
車輛EV-2根據收到的車輛NV或行人P的感知數據信息,及時做出合理的駕駛行為調整。
6
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圖6車車間對于車輛的感知數據共享場景
圖7車車間對于行人的感知數據共享場景
6.2.1.3.2車車間道路異常狀況感知信息共享
車車間道路異常狀況感知信息共享描述如下:
車輛EV-1、EV-2同向行駛在同一車道,EV-1搭載有感知設備,EV-1在前,EV-2在后方跟隨EV-1
行駛,EV-1前方有障礙物;
(可選)EV-2向EV-1請求前方的感知信息共享;
EV-1與EV-2需具備無線通信能力;
EV-1通過車載傳感器發(fā)現前方車道存在障礙物,障礙物覆蓋了本車道,見圖8;
EV-1根據EV-2的共享請求,或根據自身算法,確定是否發(fā)送該障礙物信息;如確定發(fā)送,則通
過無線通信向車輛EV-2發(fā)送該事件的感知信息;
車輛EV-2接收到EV-1發(fā)送的道路異常狀況感知信息,根據自身行駛信息,采取相應措施。
圖8車車間道路異常狀況感知信息共享
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6.2.1.3.3車路間交通參與者感知數據共享
車路間交通參與者感知數據共享描述如下:
車輛EV與NV-1在同一車道同向行駛,NV-1在前,EV在NV-1后方行駛,EV的視線可能被NV-1遮擋。
道路附近設有RSU。
相鄰車道有車輛NV-2在相向行駛,見圖9,或道路附近有行人P接近,見圖10。
EV與RSU需具備無線通信能力,且RSU具有感知能力(搭載有傳感器如攝像頭或雷達等),車輛
NV-2與行人P不具有V2X通信能力。
RSU通過傳感器檢測到前方有車輛NV-2或行人P。
EV向RSU請求前方路段感知信息,或RSU主動向EV共享感知信息。通過無線通信向EV發(fā)送車輛
NV-2或行人P的感知數據信息。
EV根據收到的車輛NV-2或行人P的感知數據信息,及時做出合理的駕駛行為調整。
圖9車路間對于車輛的感知數據共享場景
圖10車路間對于行人的感知數據共享場景
6.2.1.3.4車路間交通參與者感知數據共享
車路間道路異常狀況感知信息共享描述如下:
車輛EV-1和沒有感知能力的普通車輛NV同向行駛在同一車道,NV在前方對EV-1造成了一定的視
野和探測范圍遮擋;道路附近設有RSU,且RSU搭載有感知設備,道路前方有障礙物;
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EV-1與RSU需具備無線通信能力;
(可選)EV-1向RSU請求前方的感知信息共享;
RSU通過傳感器發(fā)現前方道路存在障礙物或發(fā)現道路車輛異常行為(如超速),并生成道路感
知信息,見圖11;
RSU根據障礙物影響范圍,道路地圖信息以及周圍車輛信息,判斷受障礙物影響的車輛,并通
過無線通信向受影響的車輛EV-1發(fā)送該事件的感知信息;
EV-1接收到RSU發(fā)送的道路事件感知信息,根據自身行駛信息,采取相應措施。
圖11車路間道路異常狀況感知信息共享
6.2.1.4系統(tǒng)基本原理
6.2.1.4.1車車感知數據共享系統(tǒng)運行原理
車車感知數據共享系統(tǒng)運行原理如下:
感知數據提供車輛通過車載傳感器探測到周圍目標物(車輛、行人、騎行者或其他交通參與者
以及障礙物、交通事件、道路標識等道路異常狀況信息)。根據該目標物的類型、尺寸、位置、
運動狀態(tài)等信息以及周圍車輛位置信息,判斷該目標物信息是否需要共享(或者是否收到鄰車
的共享請求),具體判斷方法不屬于本標準范圍,此處不做說明;
若感知數據提供車輛判斷探測的目標需要共享(是否需要共享,由具體場景算法決定),此時,
感知數據提供車輛將探測的目標物的類型、屬性、位置、運動狀態(tài)等信息通過車車通信方式發(fā)
送給周邊車輛;
周邊車輛收到共享信息后,根據自身與目標物的位置關系和運動狀態(tài)關系,判斷應當采取何種
應對措施,并及時采取相應措施。
6.2.1.4.2車路感知數據共享系統(tǒng)運行原理
車路感知數據共享系統(tǒng)運行原理如下:
路側單元(RSU)通過本地傳感器(攝像頭、雷達、通信設備等)探測附近交通元素(車輛、
行人、騎行者、障礙物、交通事件、道路標識等其他路面交通元素),根據探測到的目標物類
型、尺寸、位置、運動狀態(tài)等信息以及當前道路車輛位置信息,判斷是否需要發(fā)送共享信息(或
者是否收到鄰車的共享請求),具體判斷方法不屬于本標準范圍,此處不做說明;
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若路側單元(RSU)判斷探測的目標物需要共享,此時,路側單元(RSU)將探測的目標物類型、
屬性、位置、運動狀態(tài)等信息發(fā)送給周圍車輛或需要感知信息的相關車輛。
附近車輛接收到路側單元(RSU)共享的感知數據后,根據自身與目標物的位置關系和運動狀
態(tài)關系,判斷應當采取何種應對措施,并及時采取相應措施。
6.2.1.5通信方式
感知數據提供車輛和接收車輛之間,路側單元(RSU)和感知數據接收車輛之間通過直連的方式通
信,通信方式可為廣播、單播或組播形式。
在有感知數據共享需求的一段連續(xù)時間內,觸發(fā)周期性發(fā)送。
6.2.1.6基本性能要求
基本性能要求如下:
車速范圍:0-120km/h;
通信距離≥200m;
(應用觸發(fā)期間)數據通信頻率≥10Hz;
應用層端到端延遲≤100ms;
水平方向精度≤1m;
豎直方向精度≤3.5m。
注:上述以及本章所有的“應用層端到端時延”,按照通信雙方,應用層消息從發(fā)送方應用層發(fā)出時刻,到接收方
應用層收到的時刻,之間的時間間隔測算。
6.2.1.7數據交互需求
交通參與者感知數據共享數據交互需求見表2與表3。
表2交通參與者感知共享請求(Msg_VIR)
數據單位備注
請求對象的ID請求目標OBU、RSU的ID
時刻ms消息發(fā)送時刻
請求類型感知數據共享
請求狀態(tài)未知,請求,確認,取消,已完成
請求的有效時間ms
請求路徑感知范圍路徑信息
表3交通參與者感知共享數據(Msg_SSM)
數據單位備注
時刻ms消息發(fā)送時刻
自車位置感知消息發(fā)送時的自車位置
自車ID
感知交通參與者列表
交通參與者信息參考RSM消息中的ParticipantData
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表3交通參與者感知共享數據(Msg_SSM)(續(xù))
數據單位備注
感知到的參與者類型未知障礙物、未知可移動障礙物、未知
不可移動障礙物、轎車、面包車、卡車、
大巴、自行車、摩托車、三輪車、行人...
參與者歷史路徑可選
參與者預測路徑可選
參與者跟蹤時間s可選
參與者3D形狀可選
(如果目標是機動車)機動車擴展信息
車輛燈光狀態(tài)可選
車輛姿態(tài)信息可選
車輛姿態(tài)置信度可選
車輛角速度信息可選
車輛角速度置信度可選
(如果目標是非機動車)非機動車擴展信息
參與者半徑dm可選
參與者基本類型可選,未知、行人、自行車、道路工人、
動物…
參與者動力信息可選
聚集的參與者數量可選,?。?-5)、中(6-10)、大(>10)
參與者附屬物類型可選,不可用、嬰兒車、自行車拖車、
手拉車、輪椅、其他輔助行走器具、寵
物…
行人參與者擴展信息可選,設備使用狀態(tài)、個人輔助信息...
道路工作者參與者擴展信息可選,工作類型、活動狀態(tài)...
行人請求信息可選,穿越道路...
障礙物信息
障礙物類型落石、動物闖入…
目標置信度可選
目標id
數據來源
6.2.2協(xié)作式變道(CLC)
6.2.2.1應用定義
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車輛EV在行駛過程中需要變道,車輛EV將行駛意圖發(fā)送給相關車道(本車道和目標車道)的其他相
關車輛或路側設備RSU,相關車輛收到EV的意圖信息或路側設備的調度信息,根據自身情況調整駕駛行
為,使得車輛EV能夠安全完成變道或延遲變道。
6.2.2.2預期效果
協(xié)作式變道可以實現車輛之間安全高效的自行合作變道,可以提升通行效率和道路安全。
6.2.2.3主要場景描述
6.2.2.3.1車車協(xié)作式變道
車車協(xié)作式變道場景描述如下:
裝備有V2X通信設備的車輛EV-1、EV-2在道路上正常行駛,EV-2在EV-1相鄰車道內行駛;
EV-1和EV-2需具備無線通信能力;
EV-1在行駛過程中需要進行變道時,EV-1將變道意圖發(fā)送給目標車道的相關車輛EV-2;
EV-2收到EV-1的變道意圖,根據自身信息、周圍車輛信息或者其它車載傳感器感知的周邊環(huán)境
信息,經決策判斷,加速通過,見圖12,或減速讓道,見圖13,同時EV-2將其自身的駕駛行為
調整即時發(fā)送給EV-1。
圖12相關車輛加速通過
圖13相關車輛減速讓道
6.2.2.3.2車路協(xié)作式變道
車路協(xié)作式變道場景描述如下:
車輛EV在道路上正常行駛,車輛NV在EV相鄰車道內行駛;
EV和RSU需具備無線通信能力,車輛NV不具備無線通信能力;
EV在行駛過程中需要變道,EV向RSU發(fā)送變道意圖,RSU根據EV信息和當前相關道路車輛信息以
及感知信息做出判斷,向EV下發(fā)引導信息,引導EV安全變道,見圖14,或延后變道,見圖15,
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同時EV也將其自身的駕駛行為即時發(fā)送給周邊車輛和RSU。
圖14RSU引導EV完成變道
圖15RSU引導EV延后變道
6.2.2.4系統(tǒng)基本原理
6.2.2.4.1車車協(xié)作變道基本原理
車車協(xié)作變道基本原理如下:
EV在正常行駛過程中需要變道時,將變道意圖與自身信息發(fā)送給本車道和目標車道的相關車輛;
相關車輛接收到EV變道意圖信息,結合自身行駛狀態(tài)與周圍環(huán)境信息做出判斷,采取減速讓道
或加速通過駕駛行為。
6.2.2.4.2路側協(xié)調變道基本原理
車路協(xié)作變道基本原理如下
EV在正常行駛過程中需要變道時,將變道意圖與自身信息發(fā)送給RSU;
RSU收到EV變道意圖信息后,根據感知信息、EV上報的車輛信息以及當前道路其他車輛信息判
斷EV是否能夠安全變道,并引導EV完成變道或者延后變道。
6.2.2.5通信方式
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在車車協(xié)作變道場景中,變道車輛和周圍相關車輛應具備無線通信能力;在車路協(xié)作變道場景中,
變道車輛和相關RSU應具備無線通信能力,采用單播、組播或廣播方式進行交互。
在變道場景觸發(fā)的一段連續(xù)時間內,周期性發(fā)送消息。
6.2.2.6基本性能要求
基本性能要求如下:
車速范圍:0-120km/h;
通信距離≥200m;
(應用觸發(fā)期間)數據通信頻率≥10Hz;
應用層端到端延遲≤50ms;
水平方向精度≤0.5m;
豎直方向精度≤3.5m。
6.2.2.7數據交互需求
協(xié)作式變道數據交互需求見表4與表5。
表4協(xié)作式變道場景數據交互需求(車輛變道意圖消息數據Msg_VIR)
數據單位備注
時刻ms消息發(fā)送時刻
車輛ID
車輛位置信息經緯度、海拔
當前駕駛行為意圖變道意圖
短時軌跡規(guī)劃
意圖請求相關目標ID請求目標OBU、RSU的ID
消息狀態(tài)未知,請求,確認,取消,已完成
請求有效時間ms
當前所在道路使用道路起止節(jié)點號表示
換道目標車道ID
表5協(xié)作式變道場景數據交互需求(路側路徑引導消息數據Msg_RSC)
數據單位備注
時刻ms消息發(fā)送時刻
位置
按單車引導
被引導車輛ID
駕駛行為建議
駕駛行為建議的有效時間
表5協(xié)作式變道場景數據交互需求(路側路徑引導消息數據Msg_RSC)(續(xù))
數據單位備注
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相關道路車輛是否參考該建議的額外路段條件
車輛是否參考該建議的額外路徑位置
相關路徑
條件
路徑引導信息
按車道引導
引導目標道路/車道對應MAP中的車道或道路
相關路徑引導路段區(qū)域的額外位置條件
引導建議速度m/s
引導建議駕駛行為
引導生效起止時間
額外說明
6.2.3協(xié)作式車輛匯入(CVM)
6.2.3.1應用定義
協(xié)作式車輛匯入是指,在高速公路或快速道路入口匝道處,路側單元(RSU)獲取周圍車輛運行信
息和行駛意圖,通過發(fā)送車輛引導信息,協(xié)調匝道和主路匯入車道車輛,引導匝道車輛安全、高效的匯
入主路。本應用適用于高速公路或快速道路的入口匝道匯入場景。
6.2.3.2預期效果
協(xié)作式車輛匯入應用在確保安全匯入的前提下,通過選擇合理的匯入時間、匯入位置和匯入車速,
減少匯入車輛對主路車流的影響,提高高速公路或快速道路入口匝道處通行安全和通行效率。
6.2.3.3主要場景描述
6.2.3.3.1RSU引導匝道車輛匯入
RSU引導匝道車輛匯入場景描述如下:
車輛EV在匝道上行駛,即將匯入主路,主路最右側車道有車輛NV直行,匝道附近設有路側單元
(RSU),見圖16;
EV與RSU需具備無線通信能力;主路最右側車輛NV可以具備或不具備無線通信能力,RSU要求能
夠通過無線通信交互或自身系統(tǒng)感知能力,實時獲得NV的運行信息和狀態(tài);
RSU根據匝道車輛EV的行駛狀態(tài)信息或EV發(fā)送的行駛意圖信息,判斷EV即將匯入主路,并根據
主路車輛運動信息等,生成匝道匯入的引導信息,并發(fā)送給匝道車輛EV;
如主路車輛NV也具備無線通信能力,則RSU可以向其發(fā)布駕駛輔助信息,來確保主路車輛NV的
安全行駛和匝道車輛的安全匯入;
EV收到RSU的匯入引導信息,根據自身運行狀態(tài)和主路交通參與者信息(可能來自自身感知或
其他V2X),生成駕駛行為策略或匯入軌跡規(guī)劃,在不影響主路車輛正常行駛的前提下,安全
地從匝道匯入主路。
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T/ITSxxx-xxx
圖16RSU引導匝道車輛匯入主路
6.2.3.3.2協(xié)作式匝道信號控制
協(xié)作式匝道信號控制場景描述如下:
RSU通過主路的網聯車輛以及路側傳感器,獲取主路交通參與者情況;
RSU通過匝道的網聯車輛以及路側傳感器,獲取匝道車輛運行狀況以及匯入意圖,見圖17;
RSU分析主路交通狀態(tài)并對可匯入間隙進行預測,將控制建議送給匝道信號控制設備,由匝道
匯入控制信號燈生成具體控制策略,通過信號燈控制保證主路交通流的順暢、安全運行,同時
引導匝道車輛安全、高效地進入主路。
圖17協(xié)作式匝道信號控制
16
T/ITSxxx-xxxx
6.2.3.4系統(tǒng)基本原理
6.2.3.4.1RSU引導匝道車輛匯入基本原理:
RSU引導匝道車輛匯入基本原理如下:
匝道車輛EV將自身基本信息(狀態(tài)、位置等)及匯入意圖發(fā)送給RSU;
RSU根據收到的車輛基本信息,判斷出車輛在匝道;
RSU根據主路車輛上傳信息以及RSU感知信息,計算主線車流的匯入間隙是否可滿足匝道車輛
的匯入需求。若滿足,則生成匯入引導方案,并發(fā)送給匝道車輛EV;
匝道車輛EV收到RSU發(fā)送的匯入信息后,根據自身運行狀態(tài)和主路交通參與者信息(可能來
自自身感知或其他V2X),生成駕駛行為策略或匯入軌跡規(guī)劃,在不影響主路車輛正常行駛的
前提下,安全地從匝道匯入主路;
6.2.3.4.2協(xié)作式匝道信號控制基本原理:
協(xié)作式匝道信號控制基本原理如下:
RSU接收匝道EV的運行狀態(tài)信息,或通過傳感器感知匝道交通參與者和交通流狀態(tài);
RSU接收主路EV的運行狀態(tài)信息,或通過傳感器感知主路交通參與者和交通流狀態(tài);
RSU生成匝道信號控制策略,并下發(fā)給信號控制設備;
通過信號控制,該協(xié)作式放行策略保障主路交通流順暢、安全,同時提供匝道車輛的安全匯入。
6.2.3.5通信方式
車輛EV與RSU之間以單播、組播或廣播方式進行信息交互;在應用觸發(fā)期間,周期性發(fā)送消息。
6.2.3.6基本性能要求
基本性能要求如下:
車速范圍:0-120km/h;
通信距離≥300m;
(應用觸發(fā)期間)數據通信頻率≥10Hz;
應用層端到端延遲≤100ms;
車側向精度≤0.5m;
移動方向精度≤1m;
豎直方向精度≤3.5m。
6.2.3.7數據交互需求
協(xié)作式車輛匯入數據交互需求見表6至表8。
表6協(xié)作式車輛匯入場景數據交互需求(車輛行駛意圖數據Msg_VIR)
數據單位備注
時刻ms消息發(fā)送時刻
當前位置在MAP中的當前位置
17
T/ITSxxx-xxx
路徑規(guī)劃信息可選
計劃行駛車道可選
計劃行駛速度m/s可選
計劃行駛速度置信度可選
計劃行駛角度deg可選
預計到達時間ms可選
到達時間置信度可選
計劃駕駛行為可選
表7協(xié)作式車輛匯入場景數據交互需求(路側路徑引導數據Msg_RSC)
數據單位備注
時刻ms消息發(fā)送時刻
位置
按單車引導
被引導車輛ID
駕駛行為建議
駕駛行為建議的有效時間ms可選
相關道路車輛是否參考該建議的額外路段條件
車輛是否參考該建議的額外路徑位置
相關路徑
條件
路徑引導信息
按車道引導
引導目標道路/車道對應MAP中的車道或道路
相關路徑引導路段區(qū)域的額外位置條件
表7協(xié)作式車輛匯入場景數據交互需求(路側路徑引導數據Msg_RSC)(續(xù))
數據單位備注
引導建議速度m/s
引導建議駕駛行為
引導生效起止時間
額外說明
表8協(xié)作式車輛匯入場景數據交互需求(路側信號燈數據Msg_SPAT)
數據單位備注
信號燈狀態(tài)信息參見SPAT信息
6.2.4協(xié)作式交叉口通行(CIP)
18
T/ITSxxx-xxxx
6.2.4.1應用定義
協(xié)作式交叉口通行是指裝備有OBU的車輛EV和路側設備(RSU)協(xié)作,安全、高效通過交叉口。EV
向RSU發(fā)送車輛行駛信息,RSU根據車輛行駛信息、目標交叉路口的信號燈信息、其他車輛上報的行駛信
息、以及路側感知信息,為EV生成通過交叉路口的通行調度信息并發(fā)送給EV,調度EV安全通過交叉口。
本應用適用于城市、郊區(qū)以及封閉園區(qū)等的普通道路及公路的交叉路口、無信號燈等交叉路口的通行。
6.2.4.2預期效果
協(xié)作式交叉口通行能夠為路口車輛提供更精準的通行調度信息,能夠避免車輛在路口由于占錯車道
引起的加塞,或由于錯誤決斷導致的道路擁堵,能夠調度交叉口車輛安全、高效的通行。
6.2.4.3主要場景描述
6.2.4.3.1RSU提前引導車輛換道行駛
RSU提前引導車輛換道行駛場景描述如下:
車輛EV行駛在轉向車道,但EV的行駛意圖是直行,此時轉向道行駛通暢,直行道行駛緩慢或堵
塞,見圖18;
EV與RSU需具備短程無線通信能力;
EV將自身信息以及行駛意圖信息發(fā)給RSU,RSU根據當前道路狀況生成調度信息發(fā)送給EV;
EV按照RSU生成的通行調度信息,提前變道到直行道等待,避免后續(xù)的加塞,影響交叉路口通
行效率;
19
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圖18RSU提前引導EV換道行駛
6.2.4.3.2RSU輔助車輛通過無信號燈控制的交叉路口
RSU輔助車輛通過無信號燈控制的交叉路口場景描述如下:
車輛EV-1從遠處駛向無信號燈交叉路口,交叉路口附近設有RSU;
車輛EV-1向RSU發(fā)送行駛狀態(tài)信息和行駛意圖,見圖19;
RSU根據EV-1上報的行駛信息、當前路口其他車輛上報的行駛信息和意圖信息,以及路側傳感
器上報的感知信息,生成EV及其他所有接近路口的網聯車輛的駕駛引導信息;
RSU將對應的引導信息發(fā)送給車輛EV;
EV-1收到RSU發(fā)送的駕駛引導信息,結合自身行駛狀態(tài)以及道路信息、周圍交通參與者信息,
生成最終的駕駛行為策略或軌跡規(guī)劃,安全有效地通過路口。
20
T/ITSxxx-xxxx
圖19RSU輔助車輛通過無信號燈路口
6.2.4.3.3協(xié)作式交叉口信號控制
協(xié)作式交叉口信號控制場景描述如下:
RSU通過與經過路口的EV進行數據交互,從微觀的車輛運行和轉向數據,結合路側的交通感知
信息,分析路口信號燈各相位對應的交通流狀況,實時生成信號優(yōu)化策略,見圖20;
RSU將優(yōu)化策略下發(fā)路口信號控制設備,由信號控制設備產生具體的相位、周期控制策略,實
現路口通行效率的提升。
21
T/ITSxxx-xxx
圖20協(xié)作式交叉口信號控制
6.2.4.4系統(tǒng)基本原理
6.2.4.4.1RSU提前引導車輛換道行駛基本原理
RSU提前引導車輛換道行駛基本原理如下:
EV向RSU發(fā)送行駛信息(包括車輛位置、速度、加速度、行駛意圖信息,行駛意圖信息中包括交
叉路口出口的目標道路)。
RSU根據收到的EV行駛信息判斷車輛是否行駛在意圖車道,若車輛處于非意圖車道,RSU根據從
路側傳感器獲取的感知信息、交叉路口地圖信息、其他車輛上報的行駛信息等,向EV生成調度
信息(目標車道信息、引導車速信息、出口車道信息等),并發(fā)送給EV,引導EV變道到合適的
車道。
EV收到RSU的調度信息,并按照引導采取相應操作,變道或減速停止;
6.2.4.4.2RSU輔助車輛通過無信號燈控制的交叉路口
RSU輔助車輛通過無信號燈控制的交叉路口基本原理如下:
車輛EV向RSU發(fā)送行駛信息(包括車輛位置、速度、加速度、行駛意圖信息,行駛意圖信息中包
括交叉路口出口的目標道路);
RSU根據收到的EV行駛信息、交叉口周圍其他車輛上報的行駛信息、RSU感知信息、交叉口地圖
信息等,生成EV及其他所有接近路口的網聯車輛的駕駛引導信息,并發(fā)送給對應車輛;
車輛收到RSU的引導信息,結合自身行駛狀態(tài)以及道路信息、周圍交通參與者信息,生成最終
的駕駛行為策略或軌跡規(guī)劃,安全有效地通過路口;
6.2.4.4.3協(xié)作式交叉口信號控制基本原理
協(xié)作式交叉口信號控制基本原理如下:
22
T/ITSxxx-xxxx
車輛EV向RSU發(fā)送行駛信息(包括車輛位置、速度、加速度、行駛意圖信息,行駛意圖信息中包
括交叉路口出口的目標道路);
RSU結合EV發(fā)送消息和路側感知信息,分析路口各相位對應交通流狀況,并實時調整信號優(yōu)化
策略,將策略下發(fā)給信號控制設備,由信號控
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