項目四汽車信息交互系統任務10車載通信技術主講人：朱巨蓮智能網聯汽車技術車際網V2X技術課程導入了解一下智能網聯汽車的概念以及V2X技術引入智能網聯汽車的重要意義，智能網聯汽車的發展離不開V2X技術的應用。學習目標了解V2X技術在車輛安全方面的應用場景01兩種主流的V2X通信技術02激活舊知智能網聯汽車的基本概念：智能網聯汽車搭載了先進的車載傳感器、控制器和執行器等裝置，融合現代通信與網絡技術，實現車與X人、車、路、后臺等智能信息交換共享，具有安全、舒適、節能、高效的特點。激活舊知其中實現車與人、車、路、后臺等智能信息交換共享的關鍵技術就是V2X技術，包括V2V、V2I、V2N、V2P和V2R等，通過V2X技術，車輛可以與其他車輛、基礎設置、互聯網和行人等進行信息交互。場景應用直行前碰撞預警（FCW）車輛失控預警（CLW）緊急制動燈（EEBL）轉向禁止穿越提醒（DNPW）左轉輔助（LTA）交叉路口交叉路口輔助（IMA）變道盲區提醒/變道預警（BSW+LCW）探索新知1.V2V安全應用場景V2V安全應用場景探索新知1.V2V安全應用場景FCW：前碰撞預警（ForwardCollisionWarning）提示駕駛員前方有碰撞風險，提前減速避讓。根據統計的事故數據，將追尾事故分為三個場景：前車正常行駛前車停車前車減速探索新知1.V2V安全應用場景FCW：前碰撞預警（ForwardCollisionWarning）①緊挨著本車正前方的車輛停車或減速前車停車和前車減速這兩種場景發生事故的原因：②駕駛員視野范圍以外的前方車輛停車或減速。探索新知1.V2V安全應用場景FCW：前碰撞預警（ForwardCollisionWarning）對于原因一情況下，如果車輛保持足夠車距，駕駛員有足夠注意前方，這種事故完全可以避免。但是對于原因二的事故，駕駛員不知遠處交通狀況很難避免此交通事故，這就是為何高速公路上經常會出現連環交通事故。探索新知1.V2V安全應用場景FCW：前碰撞預警（ForwardCollisionWarning）如果V2V技術普及后，那么駕駛員可以提前制動或變道，減少原因二造成的事故。目前市場上大部分量產車型做的前碰撞預警功能都是借助雷達和攝像頭傳感器實現。探索新知1.V2V安全應用場景CLW：失控預警(ControlLosingWarning)當車輛失控時，將車輛失控信息至少提供給周邊左右1.5m，前后150m的車輛，周邊車輛收到信息后提示駕駛員進行緊急避讓，減少事故發生。探索新知1.V2V安全應用場景EEBL：緊急電子剎車燈(ElectronicEmergencyBrakeLight)當周邊車輛（不一定在同一車道上）進行緊急制動時，向周邊車輛發送急剎預警信號，駕駛員接收到預警信號后提前做好減速、避讓準備。緊急電子剎車燈探索新知1.V2V安全應用場景EEBL：緊急電子剎車燈(ElectronicEmergencyBrakeLight)這與目前很多市面車型類似，在車速超過一定值，駕駛員緊急制動時，汽車雙閃燈會自動點亮。緊急電子剎車燈探索新知1.V2V安全應用場景DNPW:禁止通過預警（DoNotPassWarning）在雙向兩車道的道路上行駛時，后方車輛想要超過前方車輛，必須要臨時占用對向車道，當本車與對向車輛有超車碰撞隱患時，此時及時提醒駕駛員謹慎通過。探索新知1.V2V安全應用場景LTA：左轉輔助（LeftTurnAssist）在駕駛員想要進行左轉向時，此時對向如果有車輛正在靠近，系統及時提醒駕駛員注意前方車輛。左轉輔助探索新知1.V2V安全應用場景LTA：左轉輔助（LeftTurnAssist）目前僅有當駕駛員打開轉向燈時才可觸發此功能，未來系統可以不通過轉向燈識別駕駛員左轉意圖，但是也有一定誤報風險，畢竟有時候讓系統識別駕駛員模棱兩可的意圖目前還是有一定難度的。左轉輔助探索新知1.V2V安全應用場景IMA：交叉路口輔助(IntersectionMovementAssist)交叉路口是交通事故高發區，車輛通過復雜路口時通過V2V技術相關通訊，理解對方行駛意圖，減少事故發生的概率。探索新知1.V2V安全應用場景IMA：交叉路口輔助(IntersectionMovementAssist)在無信號燈的路口直行、左轉，在有信號燈的路口右轉，闖紅燈和闖禁行區都有較好的應用，及時提示駕駛員注意路口周邊車輛。探索新知1.V2V安全應用場景BSW/LCW：盲區/變道預警（BlindSpotWarning/LaneChangeWarning）車體和內外后視鏡在設計上與生俱來的角度問題，導致駕駛者在駕駛車輛的時候。探索新知1.V2V安全應用場景BSW/LCW：盲區/變道預警（BlindSpotWarning/LaneChangeWarning）車身的左右后側方都存在一個無法根除的視覺盲區，駕駛員很難察覺到視角盲區的車輛。探索新知1.V2V安全應用場景BSW/LCW：盲區/變道預警（BlindSpotWarning/LaneChangeWarning）借助于V2V技術，駕駛員變道前能夠及時察覺到盲區車輛，減少事故的發生。這項功能與通過雷達、紅外、攝像頭實現變道輔助系統功能類似。探索新知2.V2I安全應用場景01紅燈預警02彎道限速預警03限速施工區域預警05人行橫道行人預警04天氣預警探索新知2.V2I安全應用場景RLVW：紅燈預警（RedLightViolationWarning）當車輛接近有交通信號燈的路口，即將亮起紅燈，V2I設備判斷車輛無法及時通過此路口時，及時提醒駕駛員減速停車。紅燈預警探索新知2.V2I安全應用場景這與基于攝像頭采集到紅燈提醒功能類似，但是它的優點是能與交通設施進行通訊，尤其是在無紅綠燈倒計時顯示屏的路口具有“預知”紅綠燈時間的作用，減少駕駛員不必要的加速和急剎。紅燈預警RLVW：紅燈預警（RedLightViolationWarning）探索新知2.V2I安全應用場景CSW：彎道限速預警（CurveSpeedWarning）車輛從平直路面進入轉彎工況時，V2I設備接收到相關彎道限速信號后及時提醒駕駛員減速慢行，這與基于GPS地理信息導航提醒或攝像頭采集到限速標志提示駕駛員慢行的功能類似。探索新知2.V2I安全應用場景WZW：限速施工區域預警（ReducedSpeed/WorkZoneWarning）當車輛行駛至限速區域（如學校）附近時，通過路邊V2I設備向駕駛員傳遞顯示提示或者僅僅當車輛超過限定車速時才提示駕駛注意車速。限速施工區域預警探索新知2.V2I安全應用場景當車輛行駛至限行區域（如燃油車限行、單雙號限行、貨車限行）、施工區域附近時，通過車載V2I設備向駕駛員提示前方即將進入限行區域。WZW：限速施工區域預警（ReducedSpeed/WorkZoneWarning）限速施工區域預警探索新知2.V2I安全應用場景SWIW：天氣預警（SpotWeatherImpactWarning）當車輛行駛至惡劣天氣的地帶時，如多霧、雨雪天氣時，及時提醒駕駛員控制車速、車距以及謹慎使用駕駛員輔助系統，這與目前高速公路邊的提示雨雪天氣減速慢行的功能類似。探索新知2.V2I安全應用場景Transit-PSCW：人行橫道行人預警（PedestrianinSignalizedCrosswalkWarning）人行橫道線上安裝有行人探測傳感器，當車輛靠近人行橫道時，交通信號設施向周邊車輛發送行人信息，提示車輛減速及停車，這與通過雷達或攝像頭實現的自動緊急制動（AEB）功能類似。人行橫道行人預警探索新知3.V2N安全應用場景V2V和V2I都是代表的近距離通訊，而通過V2N技術實現遠程數據傳輸。車輛既可以將車輛、交通信息發送到云端交警指揮中心。云端也可以將廣播信息如交通擁堵、事故情況發送給某一地區相關車輛。V2N主要是實現車輛與云端信息共享探索新知4.V2P安全應用場景道路行人預警行人穿越道路時，道路行駛車輛與人進行信號交互，當檢測到具有碰撞隱患時，車輛會收到圖片和聲音提示駕駛員，同樣行人收到手機屏幕圖像或聲音提示，這項技術非常實用。探索新知4.V2P安全應用場景因為目前手機“低頭黨”非常多，過馬路時經常有人只顧盯著手機屏幕，無暇顧及周邊環境。道路行人預警探索新知4.V2P安全應用場景倒車預警行人經過正在經過倒車出庫的汽車時，由于駕駛員視覺盲區未能及時發現周邊的人群（尤其是玩耍的兒童），很容易發生交通事故，這與借助全景影像進行泊車功能類似。探索新知V2X通信技術DSRCLTE-V探索新知V2X通信技術DSRC(DedicatedShortRangeCommunication,專用短程通信）是以美國為引導主流的技術，DSRC是以依托IEEE802.11P底層協議和IEEE1609系列標準建立起來的。1.DSRC探索新知V2X通信技術專門用于車車通信和車路通信的通信標準。在美國DSRC的通信頻率是5.85GHz-5.925GHz。1.DSRC探索新知V2X通信技術1.DSRCDSRC主要是由車載單元OBU和路側單元RSU兩部分組成DSRC系統結構原理圖OBU是安裝在車上的移動終端，車載單元就是采用電子標簽，電子標簽內存儲車輛的基本信息：車型和車輛的物理參數：還可以存儲交易賬戶余額、交易記錄等。探索新知V2X通信技術1.DSRCDSRC主要是由車載單元OBU和路側單元RSU兩部分組成DSRC系統結構原理圖RSU是安裝在路側是固定通信設備，實現OBU和RSU之間的信息交互，DSRC系統結構原理圖如下圖所示。探索新知V2X通信技術小貼士DSRC信號可以攪蓋周圍1公里的范圍，在600m的距離內，平均時延低于5ms,控制信道和服務信道的丟包率分別低于15%、25%。DSRC技術是基于CSMA/CA傳輸介質爭用機制，在高密度場景下，信道的競爭增大，就會發生通信延遲的發生，大大降低了汽車的行駛安全性。DSRC信號特點探索新知V2X通信技術小貼士另外，即使解決了此問題，為了實現車路通信，也需要搭建一個全路段的DSRC網絡，帶要在路上每間隔一段距離就部署一個路側單元RSU,再通過光纖或無線網絡傳至ITS的服務器，車載單元與此系統組成一個專用短程通信網絡，基礎設施的搭建所需的費用也是不菲，而且這個過程也不是一蹴而就的，難以大規模商業化使用。DSRC信號特點探索新知V2X通信技術小貼士DSRC技術在針對自動駕駛方面沒有清晰的技術和標準演進路線，在國內也缺少核心知識產權，應用受到一定限制：DSRC的頻譜利用率不高、信道競爭問題以及廣播風暴問題還待進一步研究。DSRC信號特點探索新知DSRC應用場景ETC不停車收費系統具有傳輸速度快受干擾程度小安全性好可以靈活的將路邊和車輛聯系起來，實現路邊和車輛信息，雙向實時傳輸。探索新知DSRC應用場景ETC不停車收費系統利用微波或紅外線，讀寫識別設備對通過ETC車道的車輛實行車輛的自動識別和不停車自動收費，減少停車時間提高通行能力，對收費停車場進行自動計時和自動收費，使收費過程更加方便快捷，安全和易于管理。探索新知DSRC應用場景行人識別與躲避當車輛行駛到路口位置，路側的攝像頭監控是否有行人經過，通過RSU設備廣播出行人的信息，車輛上的OBU單元接收到消息后會在終端顯示或聲音進行警告提醒，駕駛員采取制動或減速，避免危險的發生。

探索新知DSRC應用場景紅綠燈自動調節道路上一些高優先權的特殊車輛（比如消防車、救護車、執勤車等），車上的OBU可以發送應急消息給路口的RSU，路口的紅綠燈收到RSU控制消息后，進行相應的變綠配時和相位的調節，使紅綠燈的節奏能夠配合汽車的行駛狀態，使車輛優先通行，快速通過。探索新知DSRC應用場景施工信息警示當道路進行施工時，可通過情報板向RSU向周圍車輛發送施工信息，告知車輛道路信息，車輛提前減速，降低汽車發生碰撞的危險性。車輛可以在超視距范圍內提前感知道路交通信息，車輛做好路線規劃或減速準備。

探索新知DSRC應用場景停車位檢測通過攝像頭對車位進行實時監控，利用DSRC通信技術，將車位有無被占用的信息通過RSU廣播給周圍車輛，車上OBU在收到消息后，終端就能顯示出停車位的使用情況和未被使用車位。探索新知LTE-V什么技術的通信距離長呢？是蜂窩移動通信。也就是我們使用的手機通信。進入21世紀后，蜂窩移動通信得到了快速的發展，技術水平和行業生態都飛速進步。于是，人們開始研究使用蜂窩通信技術（Cellular），用于車聯網通信。LTE-V車聯網解決方案探索新知LTE-V目前我們最主流的蜂窩通信技術標準是4GLTE。2014年9月，LG向3GPP提交了LTE在V2X通信應用的規范草案。同年12月，Ericsson提交了增強LTED2D相近服務的規范草案。LTE-V車聯網解決方案探索新知LTE-V隨后，2015年，3GPP正式啟動了LTE-V技術標準化的研究。速度很快，到2016年9月，3GPP就在R14版本里完成了對LTE-V2X標準的制定。可以這么說，LTE-V是給車聯網量身定制的LTE。LTE-V車聯網解決方案探索新知LTE-VLTE-V標準協議架構LTE-V是基于蜂窩通信網絡的V2I和V2V的通信物理層協議。當車速超過45Km/h，由于DSRC的通信距離較短，無法給對向來車提供及時的警告信息，也無法及時收到來自對方車輛的信息。物理層數據鏈路層應用層探索新知LTE-VLTE-V標準協議架構但是LTE-V的通信距離較遠，這一速度門限可以增加到70Km/h，即在車速不超過70Km/h時，車輛可以在保證安全的情況下借道超車，使用LTE-V技術使對向超車的速度從45Km/h增加到了7OKm/h。探索新知LTE-VLTE-V技術模式集中式（LTE-V-Cell）LTE-V-Cell需要基站作為控制中心，實現大帶寬、大覆蓋通信。分布式（LTE-V-Direct）LTE-V-Direct可以無需基站作為支撐，可直接實現車輛與車輛，車輛與周邊環境節點的可靠