V2X系統(tǒng)應(yīng)用中多場景融合及預(yù)警優(yōu)先級淺析

曹增良，陳 新，陳效華 Cao Zengliang，Chen Xin，Chen Xiaohua

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V2X系統(tǒng)應(yīng)用中多場景融合及預(yù)警優(yōu)先級淺析

曹增良，陳 新，陳效華 Cao Zengliang，Chen Xin，Chen Xiaohua

（北汽集團(tuán)新技術(shù)研究院，北京 101300）

在V2X（Vehicle to X，車對外界的信息交換）系統(tǒng)應(yīng)用中，存在多種不同的具體功能場景，如前向碰撞預(yù)警、緊急剎車預(yù)警、車輛變道預(yù)警等。在具體車輛行駛過程，多場景同時觸發(fā)的情況肯定存在。主要討論在此種情況下，在保證車輛和公共安全的前提下，考慮如何確定多場景觸發(fā)情況下的優(yōu)先級分類，同時優(yōu)化多場景同時觸發(fā)下的優(yōu)先級報警問題。

V2X；多場景融合；優(yōu)先級分類；車輛分類；目標(biāo)分類

0 引 言

V2X（Vehicle to X，車對外界的信息交換）是未來智能交通運輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，使得車與車、車與基站、基站與基站之間能夠通信，從而獲得實時路況、道路信息、行人信息等一系列交通信息，提高駕駛安全性、減少擁堵、提高交通效率、提供車載娛樂信息等。

吳建軍：一系列針對性舉措密集出臺，最主要的信號是國家將大力支持民營企業(yè)發(fā)展，消除各種顯性和隱性壁壘，切實解決民營企業(yè)在發(fā)展中遇到的難題，為其提供良好的法制環(huán)境和營商環(huán)境，依法保護(hù)民營企業(yè)的權(quán)益，鼓勵、支持、引導(dǎo)民營企業(yè)繼續(xù)發(fā)展壯大，充分發(fā)揮民營企業(yè)的活力和創(chuàng)造力，提升企業(yè)和市場的信心。目前，中國經(jīng)濟(jì)面臨眾多的困難和挑戰(zhàn)，例如消費需求不足、投資增速下滑、出口受阻、金融不能為實體經(jīng)濟(jì)提供有效支持等等。成本與資金壓力較大、債務(wù)問題不斷增加、對未來發(fā)展的信心不足阻礙了民營經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展。以上困難與挑戰(zhàn)，既有周期性因素，也有結(jié)構(gòu)性因素，還與體制改革不到位及企業(yè)自身能力不足有關(guān)。

討論V2X范圍中的V2V（Vehicle to Vehicle）所包含的各種應(yīng)用場景[1]。在應(yīng)用中，車輛間通過周期性的廣播BSM（Basic Safety Message）消息，將本車的位置（經(jīng)、緯度信息）、高度、速度、加速度等信息發(fā)送至周邊車輛，同時接收周邊車輛發(fā)來的同樣信息，經(jīng)過計算處理上述2組數(shù)據(jù)，可以判斷分析出周邊車輛相對本車的距離和位置。根據(jù)周邊車輛的相對位置，結(jié)合實際車輛行駛的工況，以保證車輛和公共安全為出發(fā)點，衍生出各種不同的功能場景，如緊急剎車預(yù)警、十字路口不明狀態(tài)預(yù)警、車輛變道預(yù)警等。

實際的車輛行駛工況有較高的實時性且環(huán)境十分復(fù)雜。上述功能場景的劃分是從理論上將實際行駛工況進(jìn)行分割劃分，但在V2X具體實際應(yīng)用中必須將各種功能場景再進(jìn)行融合，并且對不同的功能場景的危害等級和預(yù)警的先后順序進(jìn)行排序，即在同一時刻觸發(fā)2種以上不同功能場景時，預(yù)警信息不能同時顯示，只能單一分先后進(jìn)行預(yù)警。

1 車輛位置分類

根據(jù)實際周邊車輛相對于本車的位置，按照遠(yuǎn)近和方位大致可分為13種相對位置，如圖1所示，即正前、正遠(yuǎn)前、前左、前右、前遠(yuǎn)右、前遠(yuǎn)左；正右、正左；正后、后左、后右、后遠(yuǎn)左，后遠(yuǎn)右。V2X系統(tǒng)的具體功能場景應(yīng)用即是在分辨出兩車的上述相對位置后再經(jīng)過計算距離和時間，最終產(chǎn)生預(yù)警。

2 功能場景的定義和分類

同時，V2X系統(tǒng)的功能場景還衍生出非緊急情況下的各種應(yīng)用，如異常車輛提醒、道路危險狀況提醒、限速預(yù)警、闖紅燈預(yù)警、弱勢交通參與者碰撞預(yù)警、綠波車速引導(dǎo)、前方擁堵提醒、緊急車輛提醒等，此類應(yīng)用預(yù)警為提高公共交通安全和公共交通效率有很多幫助。

國外對發(fā)生交通事故的原因進(jìn)行統(tǒng)計分析，從事故發(fā)生的頻率、損失成本等因素綜合考量，發(fā)生事故的工況環(huán)境可分為前車停止、前車控制力缺失、車輛在無信號燈時拐彎、前車減速、車輛變道等。分析以上幾種工況可以總結(jié)出具體的應(yīng)用場景和預(yù)警，例如EEBL（Electronic Emergency Brake Light，緊急電子剎車燈）、FCW（Forward Collision Warning，前向碰撞預(yù)警）、BSW（Blind Spot Warning，盲區(qū)預(yù)警）、LCW（Lane Change Warning，車輛變道預(yù)警）、DNPW（Do Not Pass Warning，逆向超車預(yù)警）、IMA（Intersection Motion Assistant，十字路口移動輔助）、CLW（Control Lost Warning，車輛失控預(yù)警）等。

3 功能場景在車輛位置中的分類

我國《國家安全法》第52條規(guī)定：“國家安全機關(guān)、公安機關(guān)、有關(guān)軍事機關(guān)根據(jù)職責(zé)分工，依法搜集涉及國家安全的情報信息?！碧貏e在第四章第二節(jié)“情報信息”第51條～第54條中，分別規(guī)定了“情報工作制度”“各部門搜集上報情報信息職責(zé)”“情報信息工作運用現(xiàn)代科技手段和加強研判分析”“情報信息的報送要求”等內(nèi)容?！霸摲ǖ牧⒎Ｊ匠尸F(xiàn)‘原始型’（即分散式立法）向‘混合型Ⅰ’（即分散式＋專門式立法）再向‘混合型Ⅱ’（即分散式＋專門式＋綜合式立法）發(fā)展的趨勢”?！秶野踩ā肥俏覈鴩野踩I(lǐng)域的基礎(chǔ)性法律，也是統(tǒng)籌、引領(lǐng)國家安全領(lǐng)域立法工作的綜合性法律之一，該法涵蓋了國家安全多個領(lǐng)域。

其他交通輔助類和交通效率類的場景，如道路危險狀況提示，限速預(yù)警，闖紅燈預(yù)警等與本車發(fā)生位置不確定，未在分析中。

式中：Ton為EVA中比較寄存器 CMPR1、CMPR2、CMPR3的值；T1為2倍通用定時器周期寄存器T1PR的值；ωt為采樣時刻，ωt=2 kπ/N（k=0，1，2，…，N-1），代入式（5）得到：

4 多場景融合條件下的預(yù)警順序

在安全類預(yù)警中再細(xì)分多場景融合條件下的優(yōu)先級先后順序，需要考慮各場景發(fā)生所涉車輛間的最小碰撞時間和相對位置關(guān)系等因素。最小碰撞時間是首要考慮因素，在這一前提下再考慮所涉車輛的相對位置關(guān)系。結(jié)合圖2中各功能場景在相對車輛位置的分類，總結(jié)安全類預(yù)警優(yōu)先級如圖4所示。

結(jié)合圖1中的車輛相對位置劃分，將V2X系統(tǒng)具體功能場景進(jìn)行分類填充，如圖2所示，F(xiàn)CW和EEBL場景產(chǎn)生于本車正前方，且EEBL有可能是遠(yuǎn)前方位置，因為中間可能會間隔其他車輛；而BSW和LCW兩個場景產(chǎn)生于本車側(cè)后方的兩側(cè)，且兩個場景可能是融合運用，即如果沒有轉(zhuǎn)向信號，場景為盲點檢測預(yù)警，如果有轉(zhuǎn)向信號，場景為盲點檢測預(yù)警和車輛變道預(yù)警同時觸發(fā)；DNPW和IMA 兩個場景可能產(chǎn)生于本車側(cè)前方的兩側(cè)。

圖2 功能場景相對位置分布

注：V2P（Vehicle to Pedestrians，車載單元與行人設(shè)備通信）。

綜合考慮所有功能場景的工況，結(jié)合實際發(fā)生危害的嚴(yán)重程度，將所有功能場景預(yù)警分為2類，即安全類預(yù)警和交通輔助及效率類預(yù)警?；谲囕v安全和公共交通的基礎(chǔ)前提，可以肯定安全類預(yù)警的優(yōu)先級大于交通輔助及效率類預(yù)警，如圖3所示。

1）基于授課過程進(jìn)行評價。在教學(xué)過程中，學(xué)生可在每次課后對課堂教學(xué)進(jìn)行評價，授課教師在課后可以看到學(xué)生的評價結(jié)果，以判斷學(xué)生對自己本次授課的滿意程度，從而主動發(fā)現(xiàn)問題并加以總結(jié)改進(jìn)。在一個學(xué)期內(nèi)，經(jīng)過一段時間的授課或者課程全部結(jié)束之后，教師已獲得學(xué)生多次評價，從評價結(jié)果曲線可以判斷學(xué)生對自己一段時間內(nèi)授課內(nèi)容的接受程度，也可以看出學(xué)生對授課內(nèi)容中不太滿意的章節(jié)，便于后續(xù)的復(fù)習(xí)總結(jié)中有所側(cè)重。同時，學(xué)生在每次課后評價中也可以以文字形式更加具體直接地向教師反饋意見，便于教師在后續(xù)課程中改進(jìn)。

圖4 安全類預(yù)警優(yōu)先級判定

圖4中的每個模塊，在每個場景同時觸發(fā)的前提下，即最小碰撞時間相同，以保證人身安全為首要要求。EEBL和BSW相比，前車EEBL更為緊要，所以預(yù)警優(yōu)先級排序為：V2P＞FCW＞EEBL＞BSW+LCW＞DNPW＞IMA。

在交通輔助及效率類功能場景預(yù)警中，同樣以保證車輛安全和公共安全為前提條件，以此可以判定預(yù)警優(yōu)先級的順序，如圖5所示。

圖5 交通輔助及效率類優(yōu)先級判定

在限速預(yù)警、闖紅燈預(yù)警和危險道路提醒3個場景中，闖紅燈預(yù)警的優(yōu)先級最高，危險道路提醒和限速預(yù)警分別次之。在前方擁堵提醒、車速引導(dǎo)和緊急車輛提醒3個預(yù)警中，前方擁堵提醒優(yōu)先級最為靠后，車速引導(dǎo)相對靠前。因此整體優(yōu)先級順序為：闖紅燈預(yù)警＞危險道路提醒＞限速預(yù)警＞車速引導(dǎo)＞緊急車輛提醒＞前方擁堵提醒。

5 總 結(jié)

討論V2X系統(tǒng)應(yīng)用中多場景融合條件下各種不同預(yù)警的優(yōu)先級排序問題。在保證最基本的車輛和公共安全的前提下，首先考慮預(yù)警觸發(fā)時具體功能場景中所涉車輛間最小碰撞時間；其次考慮相關(guān)車輛的相對位置；然后綜合各種工況因素，在非緊急情況下，可能同時產(chǎn)生2種以上的預(yù)警。

[1]合作式智能運輸系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)應(yīng)用層及應(yīng)用數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)：中國汽車工程協(xié)會T/CSAE 53-2017[S].

2017-08-22

1002-4581（2017）06-0030-03

U46:TP18

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10.14175/j.issn.1002-4581.2017.06.009