車路協(xié)同技術(shù)在汽車防碰撞方面的研究

文/ 李睿

車路協(xié)同的交通安全技術(shù)

以智能化技術(shù)為基礎(chǔ)的車路協(xié)同技術(shù)，是現(xiàn)代化城市交通系統(tǒng)的重要保障性技術(shù)，它能夠從一定程度上提升車輛行駛的安全性以及道路交通協(xié)管的效率等，實現(xiàn)基于交通環(huán)境感知的協(xié)同決策和控制目標，有助于解決傳統(tǒng)技術(shù)模式下存在的一系列安全風(fēng)險。目前比較常見的車路協(xié)同技術(shù)主要包括:

交通環(huán)境協(xié)同感知技術(shù)

和過去的交通狀態(tài)感知技術(shù)比較起來，交通環(huán)境協(xié)同感知技術(shù)明顯具有更可觀的應(yīng)用價值，它能夠?qū)Ξ?dāng)前路段的實時、全空間交通信息進行共享，這解決了過去傳感器信息融合困難的問題，保證了不同平臺的交互效果，在這種技術(shù)的支持下，復(fù)雜交通場景下的多平臺、多角度協(xié)同感知成為了可能，保證了車輛行駛中的安全性，降低了發(fā)生碰撞的可能性。

根據(jù)實際的使用情況來看，交通環(huán)境協(xié)同感知技術(shù)能夠在車路協(xié)同的過程中，通過各種傳感設(shè)備實現(xiàn)對車載與路側(cè)、運動與靜止等多種情況的有效識別，并通過統(tǒng)一模型表達出來，準確反饋當(dāng)前的交通運行狀態(tài)，比如在超出視線范圍的場景識別當(dāng)中，前后車輛就可以通過信息共享平臺實現(xiàn)路況同步，后車可根據(jù)前車感知結(jié)果保持安全駕駛。

交通群體協(xié)同決策與控制技術(shù)

交通群體協(xié)同決策與控制是智能車路協(xié)同系統(tǒng)應(yīng)用的核心內(nèi)容。在智能網(wǎng)聯(lián)環(huán)境下，交通系統(tǒng)自身擁有的自組織、網(wǎng)絡(luò)化、非線性、強耦合、泛隨機和異粒度等系統(tǒng)特性開始凸顯出來，尤其是交通主體擁有的智能決策與行為，催生了交通群體的協(xié)同決策與智能控制。

任意的道路交通場景均可看成是路口、匝道和路段3種基本場景的組合，針對智能車路協(xié)同環(huán)境下新型交通系統(tǒng)的復(fù)雜性和開放性等問題，引入泛在分布式與情景驅(qū)動下動態(tài)集中式相結(jié)合的協(xié)同決策與控制機制。

泛在分布式體現(xiàn)在道路上的每輛車或等效體被看作是獨立的智能體，無主次之分，獨立自主決策與控制，此時的管控目標是實現(xiàn)自身單個或多個優(yōu)化目標的最優(yōu)。情景驅(qū)動下的動態(tài)集中式應(yīng)用在典型的交通瓶頸區(qū)域，通過路側(cè)設(shè)備的集中協(xié)調(diào)實現(xiàn)局部區(qū)域的系統(tǒng)最優(yōu)。在實際交通系統(tǒng)中，車輛行駛安全與道路交通管控可分解為系統(tǒng)優(yōu)化、路權(quán)分配和軌跡規(guī)劃3個層次的任務(wù)。

虛實結(jié)合的仿真測試驗證技術(shù)

車路協(xié)同技術(shù)的合理應(yīng)用，讓交通系統(tǒng)的仿真分析效果得到了根本性提升，另外還使其具有了突出的測試驗證能力，借助這種虛實結(jié)合的仿真測試驗證技術(shù)進行車輛防碰撞，能夠取得比較可觀的效果，通過群體協(xié)同和微觀分析等方式，保證了群體行為仿真分析的合理性。

基于車路協(xié)同的自動駕駛技術(shù)

車路協(xié)同技術(shù)的出現(xiàn)，讓汽車的安全性得到了提升，同時也讓自動駕駛技術(shù)的可行性得到了提升，和過去的交通安全技術(shù)比較起來，以車路協(xié)同技術(shù)為基礎(chǔ)的自動駕駛技術(shù)，明顯具有智能網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)優(yōu)勢，無論是從環(huán)境感知還是信息分析方面，基于車路協(xié)同的自動駕駛技術(shù)都擁有更突出的性能。

和單一車輛的環(huán)境感知比較起來，車路協(xié)同技術(shù)能夠獲得更加穩(wěn)定的交通信息，讓自動駕駛系統(tǒng)能夠在準確的數(shù)據(jù)支持下順利完成駕駛?cè)蝿?wù)，保證汽車的安全性。

車路協(xié)同的交通安全技術(shù)在汽車防碰撞方面的應(yīng)用

車路協(xié)同技術(shù)的出現(xiàn)標志著我國智能化技術(shù)與交通運輸業(yè)的有機結(jié)合成為了現(xiàn)實，更反映出我國現(xiàn)代化建設(shè)的喜人成果，目前已經(jīng)在《國家交通強國建設(shè)綱要》中立項，具有不可估量的應(yīng)用前景。而從實際情況來看，車路協(xié)同的交通安全技術(shù)在汽車防碰撞方面的應(yīng)用同樣具有一定的現(xiàn)實價值，為確保其應(yīng)用效果，可從以下幾方面入手:

初始期應(yīng)用階段

在進行車路協(xié)同技術(shù)建設(shè)的今天，國家有關(guān)部門提出了先進行道路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的目標，要求在保證公路工程信息化建設(shè)的基礎(chǔ)上，引入智能化技術(shù)，通過大量智能化設(shè)備的穩(wěn)定運行，為車輛防碰撞、車路協(xié)同等提供有力支持。

除此之外，還需要加強無線通信、云計算、大數(shù)據(jù)共享等方面的系統(tǒng)建設(shè)工作，確保其能夠保證車路協(xié)同的交通安全技術(shù)在汽車防碰撞方面的應(yīng)用效果，為后續(xù)的深度應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。

目前，車路協(xié)同技術(shù)的功能正在不斷地完善和調(diào)整，在輔助駕駛、信息提示等方面發(fā)揮了重要作用，比較常見的功能包括交通路況信息的共享、前方危險狀態(tài)預(yù)警、車輛超速控制預(yù)警等，通過這一系列的技術(shù)支持，車路協(xié)同技術(shù)等得以在規(guī)避汽車碰撞事故中扮演重要角色，其社會經(jīng)濟效益可見一斑。

建設(shè)期應(yīng)用階段

經(jīng)歷應(yīng)用初期的大規(guī)模準備，車路協(xié)同的交通安全技術(shù)在汽車防碰撞方面的應(yīng)用進入建設(shè)期，此時公路工程的配套設(shè)施已經(jīng)比較成熟，為車路協(xié)同技術(shù)提供支持的傳感器等已經(jīng)建設(shè)完畢，此時重點應(yīng)放在車輛本身的建設(shè)上。

在這個階段中，支持車路協(xié)同的OBU作為智能汽車的重要組成部分，得到了應(yīng)有的關(guān)注，再加上物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計算技術(shù)的支持，其將會真正做到對車輛信息進行實時監(jiān)控和共享等，這使得車路協(xié)同的交通安全技術(shù)在汽車防碰撞方面的中級應(yīng)用目標得以實現(xiàn)。

在這個階段中能夠?qū)崿F(xiàn)的功能主要包括:對車輛進行防碰撞協(xié)同、對特種車輛進行優(yōu)先協(xié)調(diào)、對車輛超速等問題進行預(yù)警、在極端特殊天氣條件下保證車輛安全行駛等，不難看出，此時車路協(xié)同的交通安全技術(shù)在汽車防碰撞方面的應(yīng)用效果較上一個階段已經(jīng)有所增長。

規(guī)?；瘧?yīng)用階段

經(jīng)過大規(guī)模的建設(shè)和嘗試以后，車路協(xié)同的交通安全技術(shù)在汽車防碰撞方面的應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施基本上建設(shè)完畢，而車輛本身的網(wǎng)絡(luò)化智能化建設(shè)也初見成效，此時可以進行推廣應(yīng)用階段。

在這個階段當(dāng)中，交通系統(tǒng)已經(jīng)具有保持穩(wěn)定運行的能力，能夠為聯(lián)網(wǎng)的車輛提供全時空交通信息的實時共享服務(wù)，在各種運算模式的基礎(chǔ)上，還能夠?qū)崿F(xiàn)行之有效的群體協(xié)同決策與控制計算等功能，應(yīng)用效果極其可觀。

具體應(yīng)用實例

車路協(xié)同交通安全技術(shù)具有一定的應(yīng)用價值，在汽車防碰撞方面的應(yīng)用也不再是天方夜譚，通過上述幾個階段的建設(shè)和調(diào)試以后，其基本實現(xiàn)了視覺盲區(qū)警告、輔助換道，緊急避碰等功能，而目前已經(jīng)成型的應(yīng)用方向包括:

1.基于車車通信的嵌入式向前預(yù)警系統(tǒng)

根據(jù)道路交通安全事故的實際情況來看，駕駛員在發(fā)生事故前是否接到預(yù)警直接決定了規(guī)避的幾率，也就是說必須要采取措施讓駕駛員提前感知到風(fēng)險才能解決車輛碰撞問題，在這種情況下，目前有一些傳感器輔助系統(tǒng)通過激光雷達、超聲波、聲納和視覺等方式為駕駛員提供信息支持，但是目前市面上的一些系統(tǒng)都具有一定的不足之處，比如說車輛行駛在沒有車距分道線的距離等信息的道路上時，激光雷達、聲納等傳感器就會失去應(yīng)有的作用，不能第一時間為駕駛員提供信息支持。在這種情況下，一些專家學(xué)者提出了一種新型的基于車車通信的嵌入式前向碰撞預(yù)警系統(tǒng)。

這一系統(tǒng)主要通過ARM微處理器A9進行核心主控，能夠在車間通信平臺的支持下確定附近車輛的情況，根據(jù)自身的行駛情況等判斷與前車的安全距離，在此基礎(chǔ)上把本車的運行情況上傳到共享平臺上，這樣一來附近的車輛將能夠順利實現(xiàn)預(yù)警，避免車輛之間發(fā)生碰撞。

2.基于車車通信的超車輔助系統(tǒng)

超車輔助系統(tǒng)實際上并不是一個新鮮的事物，它和預(yù)警系統(tǒng)的發(fā)展之路有一定的相似性，主要也是通過視覺和雷達等傳感器實現(xiàn)信息收集。在可見的未來，車路協(xié)同的交通安全技術(shù)在汽車防碰撞方面的應(yīng)用必然會大規(guī)模推廣，在保證我國交通系統(tǒng)運輸能力、避免車輛行駛事故等方面發(fā)揮應(yīng)有的作用。

結(jié)語

人均收入水平的提升，讓我國的汽車保有量逐年增長，這提升了人民群眾出行的便利性，但是也無形當(dāng)中增加了交通運輸事故的發(fā)生幾率，而在各種各樣先進技術(shù)不斷發(fā)展的今天，以智能化技術(shù)、傳感技術(shù)、共享技術(shù)為基礎(chǔ)的車路協(xié)同技術(shù)開始進入人們的視野，有效地保證了交通運輸安全、規(guī)避了汽車碰撞問題。在今后的工作中，技術(shù)人員還需要在現(xiàn)有的建設(shè)基礎(chǔ)上不斷努力研發(fā)，尋找更具有應(yīng)用價值的車路協(xié)同的交通安全技術(shù)，為保障車輛安全行駛提供有力支持。