車路協(xié)同系統(tǒng)技術(shù)研究

高繼崗

摘 要：車路協(xié)同系統(tǒng)（CVIS），作為智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)（ITS）的重要子系統(tǒng)，近年來(lái)備受國(guó)內(nèi)外科研人員關(guān)注，是當(dāng)前智慧交通研究、發(fā)展與應(yīng)用的熱點(diǎn)。本文通過(guò)搜集與查閱資料文獻(xiàn)，對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外車路協(xié)同技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了歸納，總結(jié)和整理，對(duì)車路協(xié)同系統(tǒng)中的主要技術(shù)進(jìn)行了較為具體的介紹。同時(shí)對(duì)在5G技術(shù)及大數(shù)據(jù)環(huán)境下的車路協(xié)同系統(tǒng)進(jìn)行了展望，為今后對(duì)車路協(xié)同系統(tǒng)的研究提供了一定的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：車路協(xié)同;研究現(xiàn)狀;主要技術(shù);5G

1 緒論

當(dāng)前社會(huì)環(huán)境下，科學(xué)技術(shù)不斷更新?lián)Q代，5G時(shí)代下，車路協(xié)同技術(shù)，憑借其突出的優(yōu)勢(shì)：能夠?qū)崟r(shí)觀察分析車輛所處的交通情況以及自身的運(yùn)行狀況，從而為駕駛員提供更好的駕駛方案和駕駛行為，降低車輛的出行延誤，減少車輛的能源消耗，提高道路通行能力，改善其服務(wù)水平，而越來(lái)越受到交通管理人員的研究和重視。我國(guó)于2000年正式開(kāi)始研究智能交通系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)位交通專家學(xué)者以及交通從業(yè)人員的不懈奮斗，目前已取得了一些客顯著的成果，例如智能公路磁誘導(dǎo)系統(tǒng)，車輛自動(dòng)保持車道控制技術(shù)等。2011年，交通部門正式實(shí)施“智能車路協(xié)同關(guān)鍵技術(shù)研究”計(jì)劃。在清華大學(xué)的引領(lǐng)下，我國(guó)眾多高校紛紛加入其中進(jìn)行研究，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了車路協(xié)同系統(tǒng)在多個(gè)典型場(chǎng)景的成功應(yīng)用。

為了實(shí)現(xiàn)車路協(xié)同中對(duì)車輛的精確定位，張輝，莊文盛等人[1]提出了一種基于對(duì)信息標(biāo)識(shí)進(jìn)行識(shí)別的車輛定位方法。該方法是在道路上安裝一種儲(chǔ)存道路信息的標(biāo)識(shí)，當(dāng)車輛駛過(guò)，車上的成像裝置便會(huì)對(duì)對(duì)標(biāo)識(shí)圖像進(jìn)行拾取，利用特定算法，將其實(shí)現(xiàn)直線擬合，得到車輛的運(yùn)動(dòng)方向，結(jié)合識(shí)別出來(lái)的圖像信息，得到車輛的精確位置，從而實(shí)現(xiàn)車輛的精確定位。

2 車路協(xié)同系統(tǒng)功能及主要技術(shù)

2.1 車路協(xié)同系統(tǒng)的功能

車路協(xié)同系統(tǒng)的目標(biāo)：保證駕駛員能實(shí)時(shí)感知到車輛自身的運(yùn)行狀態(tài)和前方道路的交通狀況，確保交通服務(wù)提供者能夠提供必要的及時(shí)的交通服務(wù)，確保路網(wǎng)能夠安全，快速，暢通地運(yùn)行，提高出行者的出行體驗(yàn)，保障其出行安全，提高道路的通行能力和服務(wù)水平。

2.2 系統(tǒng)主要技術(shù)

（1）車—車/車—路通信技術(shù)。應(yīng)用于車路協(xié)同中的4G/5G、專用短程通信（DSRC）、WiFi等通信技術(shù)能夠很好地在保證車輛間信息的互通。美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校，在2009年開(kāi)發(fā)了名為CVeT的車路協(xié)同試驗(yàn)平臺(tái)。王叢叢[2]在考慮信道接入?yún)f(xié)議的基礎(chǔ)，融合了及多通信模式，對(duì)車路協(xié)同情況下車車、車路之間信息交互性能進(jìn)行了優(yōu)化改善。

（2）基于車路協(xié)同的交通安全技術(shù)。在交通安全方面，車路協(xié)同技術(shù)也發(fā)揮了極其重要的作用。馬小陸等人[3]通過(guò)研究車車通信方式，開(kāi)發(fā)出一種新的嵌入式前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)。楊曉光等[4]研究了在車路協(xié)同條件下的車輛輔助換道，其目的是為了保證車輛安全換道的條件下盡可能地提高道路的使用效率。

（3）基于車路協(xié)同的交通控制技術(shù)。張建保等人[5]基于車路協(xié)同技術(shù)，實(shí)時(shí)獲取道路上車輛的行駛狀態(tài)和交通信息。借助車速引導(dǎo)，完成車輛與交通控制系統(tǒng)之間所必要的動(dòng)態(tài)交互和信息交流。王一喆等人[6]提出了在車路協(xié)同情況下的交叉口信號(hào)控制方法，并建立了計(jì)算模型。

3 5G時(shí)代下的車路協(xié)同系統(tǒng)

隨著5G技術(shù)的不斷成熟，萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代即將到來(lái)。在此背景下，車路協(xié)同技術(shù)將會(huì)得到更進(jìn)一步地提升與改善。本節(jié)主要從5G對(duì)自動(dòng)駕駛以及路側(cè)設(shè)施的建設(shè)兩個(gè)方面進(jìn)行闡述。

3.1 5G與車輛駕駛

在當(dāng)前4G水平下，信息傳輸?shù)募皶r(shí)性，可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足車輛自動(dòng)駕駛的需求。5G的到來(lái)，使車輛的自動(dòng)駕駛技術(shù)得到了極大地飛躍發(fā)展。

首先，5G帶來(lái)的是數(shù)據(jù)傳輸?shù)母偷难舆t與更高的可靠性，即車輛與周圍環(huán)境及云平臺(tái)之間更快信息傳輸?shù)募~帶。

其次，5G技術(shù)將實(shí)現(xiàn)“萬(wàn)物互聯(lián)”，人、車、路之間不再彼此割裂，而是真正融為一體。5G強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)能力將增強(qiáng)車輛的感知系統(tǒng)，面對(duì)道路的突發(fā)狀況，能夠更快的做出判斷，對(duì)車輛采取有效的處理措施，將大大降低道路交通事故的發(fā)生，使駕駛?cè)四軌颢@得更安全的出行體驗(yàn)。

3.2 5G與智慧路側(cè)系統(tǒng)

為在5G技術(shù)潮流的驅(qū)動(dòng)下，更好地解決日益突出的交通安全、效率問(wèn)題，介紹一下5G時(shí)代下的智慧路側(cè)系統(tǒng)的架構(gòu)。

（1）V2X通信。V2X通信是指借助某種滿足低時(shí)延、高可靠要求的通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)車與車、車與路、車與其他設(shè)備之間實(shí)時(shí)信息交互。目前，主流的V2X通信技術(shù)包括基于802.11p的DSRC和基于蜂窩通信的LTE-V及5G通信，DSRC技術(shù)體系已經(jīng)趨于穩(wěn)定，LTE-V技術(shù)正在演進(jìn)之中，但由于LTE-V可以平滑過(guò)渡到5G，因而LTE-V技術(shù)有更大發(fā)展空間。

（2）高精定位基站。目前，大部分定位系統(tǒng)由于技術(shù)的有限性，其定位精度可達(dá)米級(jí)。但在5G技術(shù)的支持下，憑借其極低的信息傳輸延遲與高可靠性，可持續(xù)跟蹤所有可見(jiàn)衛(wèi)星，并通過(guò)數(shù)據(jù)電臺(tái)向移動(dòng)站發(fā)送差分修正數(shù)據(jù)。流動(dòng)站接收基準(zhǔn)站發(fā)射的差分修正數(shù)據(jù)，并在內(nèi)部進(jìn)行位置解算處理，實(shí)時(shí)獲取流動(dòng)站高精位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的高精度定位。

（3）高精地圖分發(fā)。高精地圖就是在常規(guī)地圖之上疊加更細(xì)化的道路參數(shù)圖層、更實(shí)時(shí)的交通狀態(tài)圖層，即靜態(tài)高精圖層和動(dòng)態(tài)高精圖層。借助5G技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精地圖的分發(fā)。與傳統(tǒng)地圖不同的是增加了局部地圖動(dòng)態(tài)更新方式，靜態(tài)高精圖層數(shù)據(jù)主要通過(guò)云端獲取方式，動(dòng)態(tài)高精圖層數(shù)據(jù)則需要從鄰近區(qū)域的RSU獲取最實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。

4 總結(jié)

車路協(xié)同系統(tǒng)，通過(guò)技術(shù)手段將車車，車路以及車與駕駛?cè)酥g進(jìn)行有機(jī)的連接，確保交通出行變得更加的智能化，安全化與舒適化，使出行者能夠得到更好的出行服務(wù)與駕駛體驗(yàn)，因此必定是今后智能交通發(fā)展的主要趨勢(shì)。

雖然車路協(xié)同技術(shù)的研究目前已取得了一些進(jìn)展，但是未來(lái)的發(fā)展需要解決的困難還有許多，例如：缺少統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn);某些核心技術(shù)仍處于研究和試驗(yàn)階段;缺少國(guó)家法律法規(guī)的支撐;以及對(duì)于出行者的出行隱私的保障等，這些問(wèn)題還有待于進(jìn)一步改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張輝，莊文盛，楊永強(qiáng)，等.車路協(xié)同系統(tǒng)中的車輛精確定位方法研究[J].公路交通科技，2017，34（5）：137-140.

[2]王叢叢.車路協(xié)同系統(tǒng)中信息交互性能優(yōu)化方法研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2015.

[3]馬小陸，王川宿，湯新寧.基于車車通信的嵌入式前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)[J].中國(guó)公共安全（學(xué)術(shù)版），2015（1）：79-82.

[4]楊曉光，黃羅毅，王吟松，等.基于車車通信的換道超車軸助系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].公路交通科技，2012，29（11）：

120-124.

[5]張建保，冉斌，梅朝輝，等.車路協(xié)同下道路交叉口信號(hào)控制優(yōu)化方法[J].交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2013，13（3）：

40-45.

[6]王一喆，劉洋東.基于車路協(xié)同技術(shù)的現(xiàn)代路面電車速度引導(dǎo)和信號(hào)優(yōu)先控制系統(tǒng)[M].北京：電子工業(yè)出版社2014：1-10.