国内外车路协同系统发展现状综述陈超概要.docx

1、国内外车路协同系统发展现状综述陈超概要国内外车路协同系统发展现状综述陈 超1, 2 吕植勇1, 2 付姗姗1, 2 彭 琪1, 2(武汉理工大学智能交通系统研究中 心 1 430063(水路公路交通安全控制与装备教育部工程研究中心 2 武汉 430063摘 要 车路协同系统 (CV IS 作为智能交 通运输 系统 (IT S 的 重要子 系统 , 近年来 备受国 内外科 研 人员关注 , 是世界交通发达国家 的研究 、 发展 与应用 热点 。 文 中介绍了 CV IS 的概 念以及 内涵 , 介 绍 了美国 IntelliDrive SM 、 欧洲 eSafety 、 日本 Smar tw a

2、y 以及我国车路协同的发展情况 , 并对我国 车路协同 未来的发展进行了展望 。关键词 智能交通运输系统 (I T S ; 车路协同系统 (CV IS ; IntelliDrive SM中图分类号 :U492. 25 文献标志码 :A D OI :10. 3963/j . ISSN 1674-4861. 2011. 01. 025收稿日期 :2010-07-22 修回日期 :2010-11-20作者简介 :陈 超 (1987 , 硕士生 . 研究方向 :智能交通系统 . E -mail :hb tm cc yahoo . com . cn 智能 交通运 输系统 (intelligent tra

3、nsporta -tion system s , ITS 是目前世界交通运输领域的前 沿领域 , 已成为世界各国极力投注资源推动的重 点之一 , 在美国 、 日本及欧盟等众多先进国家尤其 受到重视 , 被认为是提高道路交通的可靠性 、 安全 性和减少环境污染的有效手段之一 。车路 协 同 系 统 (cooperative v ehicle -infra -structure sy stem , CVIS 是基于无线通信 、 传感探 测等技术获取车辆和道路信息 , 通过车车 、 车路通 信进行交互和共享 , 实现车辆和基础设施之间智 能协同与配合 , 达到优化利用系统资源 、 提高道路 交通安全

4、 、 缓解交通拥堵的目标 1-2。近年来 , 电子信息和无线通信技术的迅速发 展与应用 , 推动了 CVIS 的发展 。 其作为 ITS 的 重要子系统也备受国内外科研人员关注 , 是世界 交通发达国家的研究 、 发展与应用热点 。1 国内外车路协同1. 1 美国 IntellidriveSM美国 车 路 协 同 系 统 (vehicle infrastructure integration , VII 是由美 国联 邦公路 局 、 AASH -TO 、 各州 运输部 、 汽车工 业联盟 、 ITS American 等组成的特殊联合机构 , 通过信息与通信技术实 现汽车与道路设施的集成 ,

5、并以道路设施为基础 , 计划于 2005年推出可以实施的产品 。 各州将采 用统一的实施模式 , 采用 Probe Vehicle (试验车 获取实时交通数据信息 , 支持动态的路径规划与 诱导 , 提高安全和效率 3-4。VII 计划主要包括智能车辆先导 (IV I 计划 、 车辆安全通信 (VSC 计划 、 增强型数字地图 (ED -m ap 计划等 , 并且通过美国通信委员会 (FCC 为 车路通信还专门分配了 5. 9GH z 的专用短程通 信 (DSRC 频 段 5-6, 为驾 驶员 提供 安 全辅 助控 制7。最近美国交通部 (United States Departm entof

6、 Transpo rtation , USDO T 将 VII 更名为 Intel -liDrive SM , 更加强调了交通安全的重要性 , 以下提 到的 IntelliDrive SM 即是 VII 的后期 , VII 向 Intel -liDrive SM 过渡趋势见图 2。1. 1. 1 IntelliDrive SM 项目的特点1 安全 。 应用车 -车 , 车 -路 , 车 -X 无 线通信 技术 , 全面感知车辆周围 360度范围内的危险信 息 。2 交通机动性 。 应用多种信息技术 , 向出行 者和运输管理者提供多种实时交通信息 。3 环境 。 通过提供实时交通拥堵和其它信 息

7、 , 辅助出行者选择合适路线 , 减少环境污染 8-9。IntelliDrive SM为美国道路交通提供了更好的 安全和效率 , 它通过开发和集成各种车载和路侧 设备以及通信技术 , 使得驾驶者在驾驶中能够作 出更好和更安全的决策 。 当其与自动车辆安全系 统结合应用时 , 如果驾驶员不能或没有及时做出102交通信息与安全 2011年第 1期 第 29卷 总 159期响应 , 车辆则会自动响应并进行操作 , 这样可明显 增强安全预防 , 减轻碰撞损失 。 同时 , 运输系统管 理者 、 车辆运营商 、 出行者都能得到所需的信息 , 为机动性 、 效率 、 运输成本 、 安全做出动态决策 , 实

8、现人员和货物的高效移动 10。图 2 车路协同系统发展趋势Fig . 2 T rend o f co operative vehicle -inf rastructure (CV IS 1. 1. 2 IntelliDrive SM 的未来研究目标 111 目标 1。 通过连接车辆和基础设施使交通 安全转型 。(1 增 强驾驶员 主动和被 动安全辅 助应用 (例如 :协助车辆驾驶员躲避紧急冲撞 , 这需要低 延时通信 。(2 提供不需要实时通信的车辆信息以提高 车辆行驶安全 。(3 提供测试来支持管理和咨询决策 , 对决策 系统性能的有效性进行评价以及开发和标准验证 。(4 提供技术支持以增强

9、部分或全部车辆的 控制性能 。(5 增强车载端应用以减少驾驶员分神 。 2 目标 2。 在所有的道路上 , 捕获完整的实 时的交通流信息以支持系统运行 。 (1 从连接的车辆 、 移动设备和基础设施中 捕获实时数据 。(2 在所有的交通流模式下 , 捕获实时信息 。 (3 开发能够集成所有应用于交通管理和绩 效考核实时数据的技术框架 。3 目标 3。 通过车辆和基础设施的通信 , 实 现交通管理系统性能的转型 。(1 开发对所有实时的数据的应用程序以供 交通管理者使用 , 确保人员和货物安全 、 高效地移 动 。(2 利用实时流动性和成本化的数据来辅助 道路使用者动态决策 。4 目标 4。 实

10、现 “ 下一代 ” 的电子支付系统 。 费 、 公共交通等 。(2 定义技术框架以保证新兴地区和国家为 交通运输提供财政支持政策 。5 目标 5:通过汽车和基础设施的连接实现 环境管理 。(1 捕获车辆周围实时的环境数据 。 (2 整合实时环境数据 , 以运用在交通管理 和性能改进 。 (3 为交通管理者和道路使用者提供使用实 时数据在环境影响方面的应用 。6 目标 6。 为基于车路协同安全性 、 移动性 等方面的应用建立一个制度基础 。(1 确定和研究解决方案来解决国内和国际 上的体制基础 、 治理 、 隐私问题 、 潜在法规和政策 , 以落实运输技术 。(2 在所有目标领域解决社会公平 ,

11、 以确保 所有的用户在运输解决方案中受益 。1. 2 日本 Smartway12S martw ay 计划由政府与民间 23家知名企业 共同发起 , 用于促进土地 、 基础设施 、 运输和旅游 、 先进安全汽车 (advanced safety vehicle , ASV 的 发展 8。 Smar tw ay 发 展 重点 在 整 合 日 本各 项 ITS 的功能及建立车上单元的共同平台 , 使道路 与车辆能藉由 ITS 咨询的双向传输而成为 Sm ar -tw ay 与 Smartcar , 以减少交通事故和缓解交通拥 堵 , 并希望在 2010年普及全日本 。 2007年已初 步完成 在

12、Tokyo Metropolitan Ex pressw ay 部分 公路的试验计划 , 自 2009年起将于日本 3大都会 区进行试验 13。基于统一与协调行为方针的 Smartw ay 示范 系统还向用户提供以下几个方面的信息服务 。 1 辅助安全驾驶信息服务 :通过路侧架设的 一系列传感器检测前方道路转弯处或视线死角区 域是否发生交通阻塞或存在路面障碍物等 , 并通 过车路通信系统向驾驶者提供实时道路信息 。2 静止图像信息服务 :通过闭路电视 (C C T V 摄像机采集的道路环境状况信息 , 将以静止 图像的形式提供给驾驶者 , 例如在隧道入口处可 以清楚地了解到出口处的车流情况等

13、。 3 浮动车信息采集服务 :基于浮动车技术实 现实时交通信息的获取 , 并通过车路通信系统 , 连 同天气 、 路面情况以及高危地段等信息迅速提供 给临近的车辆 。4103国内外车路协同系统发展现状综述 陈 超 吕植勇 付姗姗 彭 琪(DSRC 天线检测行驶 于主干道上的车辆 , 当车 辆接近道路汇集处时 , 将通过车路通信系统向有 关驾驶者发出警示信息 。5 停车场电子付费服务 :通过车路通信系统 实现停车场电子付费服务 。6 宽带互联网连接服务 :通过车路通信系统 实现宽带互联网连接服务 。 构建包括智能车辆 、 智能公路 、 紧急救援系统的 Smartw ay , 实现安全 、 高效

14、、 便利 、 舒适 、 低环境负荷的交通环境 14-15。 1. 3 欧盟 eSafety 16eSafety 由 ERTICO 最先提出 , 2003年 9月 得到欧盟委员会的认可并列入欧盟计划 。 主要内 容是 :充分利用先进的信息与通信技术 (info rma -tion and com muni -cation technology , IC T , 加快 安全系统的研发与集成应用 , 为道路交通提供全 面的安全解决方案 。 除自主式的车 载安全装置 外 , 还需考虑车 -路协调合作方式 , 即通过车 -车以 及车 -路通信技术获取道路环境信息 , 从而更有效 地评估潜在危险并优化车载

15、安全系统的功能 。 欧 盟在其第 6框架计划 (FP6 中 , 准备启动 77项与 eSafety 相关的研究开发项目 , 与之相配套 , 欧盟 委员会还推荐了 28项行动计划 , 可归纳为 3类 :社会公共基础设施建设 (包括道路交通基础设施 及体系架构 、 电信基础设施等 ; 车辆预防与保护 系统 (包括车载智能终端系统 、 事故前安全辅助 驾驶系统 、 事故中车内人员保护系统 、 事故后紧急 救援系统等 ; 以及事故原因分析 、 人为因素 (hu -m an facto r 研究 、 成本效益分析等 17。eSafety 重点研究安全问题 , 更加重视体系框 架和标准 、 交通通信标准化 、 综合运输协同等技术 的研究 , 并推动综合交通运输系统与安全技术的实 用化 。 以下介绍 eSafety 项目的几个重点子项目 。 1 PreVENT 项目 。 利用先 进的信息 、 通信 和定位技术 , 开发自主式和协调式主动安全系统 , 降低事故发生率和减小事故严重性 。2 I -w ay 项 目 (intelligent coo perative sys -tem in cars fo r ro ad 。 通过提供实时的周围车辆 信息和路侧设备信息 , 来增强驾驶员的感知能力 和对危险状况的反应能力 。3 Car2c