車聯(lián)網(wǎng)V2X通信技術(shù)淺析與應用(下)

◆文/江蘇 高惠民

(接2020年第5期)

(2)車聯(lián)網(wǎng)典型應用場景

車聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了車輛、行人、基礎設施、網(wǎng)絡之間的互聯(lián)互通，從而在道路安全、交通管理、網(wǎng)絡服務方面極大地提高交通的智能化程度。下面分別介紹一些V2X的典型應用場景：

①前方靜止/低速車輛報警

圖19 前方靜止/慢速車輛報警

如圖19所示，本車(B)根據(jù)前方車輛(A)發(fā)出的消息內(nèi)容識別出其屬于靜止/低速運動狀態(tài)，且處于本車(B)前方行駛路線上，可能造成追尾事故。則本車產(chǎn)生自身警告同時，若路邊有路側(cè)單元檢測到車輛(A)非正常停車或低速運動，則對外廣播車輛信息，以便提醒更大范圍內(nèi)的車輛。該場景下，基于車聯(lián)網(wǎng)通信的汽車主動安全系統(tǒng)可以降低跟隨靜止/低速車輛的后方車輛因視線不良(如霧天、彎道、遮擋等)或駕駛注意力不集中、駕駛員距離/速度估計錯誤等因素引發(fā)的追尾碰撞事故。

②異常車輛報警

如圖20所示，當車輛(A)出現(xiàn)爆胎、轉(zhuǎn)向失控、制動系統(tǒng)失靈等異常情況時，成為異常車輛，則異常車輛(A)對外廣播本車此時的狀態(tài)，其他車輛(B)根據(jù)收到的消息內(nèi)容識別出其屬于異常車輛(A),且可能影響本車行駛路線時，其他車輛(B)產(chǎn)生本車報警提醒駕駛員注意。該場景下，基于車聯(lián)網(wǎng)通信的汽車主動安全系統(tǒng)可以將車輛內(nèi)部的故障/失控等信息及時對外廣播，便于周邊車輛迅速采取避讓等處置措施，降低單一車輛失控導致的連環(huán)碰撞次生事故風險。

圖20 異常車輛報警

③交叉路口防撞報警

圖21 交叉路口防撞報警

如圖21所示，車輛行駛時周期性地對外廣播本車的位置、速度、方向、加速度等信息，當車輛(A)和車輛(B)從不同方向準備通過無交通信號燈控制的交叉路口時，車輛A、B相互識別對方的消息后，判斷并提醒駕駛員注意路口有碰撞風險，需謹慎駕駛。在無線信號遮擋路口，可以設置路側(cè)單元。當路側(cè)單元檢測到路口有碰撞風險時，需要廣播交叉路口防撞報警。該場景下，基于車聯(lián)網(wǎng)通信的汽車主動安全系統(tǒng)可以降低車輛從不同方向通過未設置交通信號燈的路口發(fā)生的碰撞風險。

④非機動車(電動車、自行車等)或行人接近預警

人車事故造成交通死亡率非常高，尤其在我國，電動車事故發(fā)生率居高不下。很多情況下，電動車速度非常快且又不易被機動車駕駛員發(fā)現(xiàn)。另外，還有很多人車交通事故是由于行人低頭看手機，注意力分散，未注意到機動車的行駛情況。如圖22所示，在這些情況下，行人或者電動車、自行車(具備相關(guān)通信設備,如帶有特殊芯片的手機)，以及路側(cè)單元周期性地對外廣播其存在、位置、路線和速度等信息，機動車根據(jù)收到的信息判別非機動車或者行人在其周圍或者橫穿馬路，可能影響到本車行駛而造成交通事故，機動車會產(chǎn)生本車警告，提醒駕駛員。機動車也可以周期性地廣播其標識、位置、速度、方向等信息，行人或者非機動車接收到該信息后，會引起注意。該場景下，基于車聯(lián)網(wǎng)通信的汽車主動安全系統(tǒng)可以有效降低由于機動車駕駛員視線受限(雨雪霧天氣因素、其他車輛遮擋)、駕駛員分心、駕駛員距離/速度估計錯誤，行人或非機動車駕駛者注意力不集中、距離估計錯誤等因素引發(fā)的事故風險，有效保護行人及駕駛員的安全。

⑤基于環(huán)境物體感知的安全駕駛輔助提醒

在高密度的城市區(qū)域中，每輛車周圍都存在大量的車輛、行人和異常物體，存在發(fā)生碰撞的危險。由于車輛本身安裝了多種傳感器(雷達、圖像、紅外、聲納)，能夠通過多種途徑感知到周圍環(huán)境的物體，并通過無線通信V2V或V2I交互觀測到物體信息，周圍的車輛和行人根據(jù)接收到感知的物體信息，進行相應的安全駕駛輔助提醒。

圖22 非機動車/行人橫穿預警

一個典型的場景如圖23所示。車輛行駛時周期性地對外廣播本車位置、速度、方向、加速度等信息。在一個十字路口，汽車A和B有碰撞危險，由于兩輛車直線傳播路徑被建筑物遮擋，兩輛車直接數(shù)據(jù)交互無法實現(xiàn)碰撞檢測。但是，汽車C能夠同時接收車輛A和B的狀態(tài)信息，識別兩輛車的位置，并以一定的周期將兩輛車的位置廣播出去。此時車輛A和B可以根據(jù)車輛C廣播的感知物體數(shù)據(jù)識別潛在的碰撞危險，提醒駕駛員注意。

圖23 基于環(huán)境物體感知的安全駕駛輔助提醒

⑥緊急救助(SOS)服務

SOS服務是指車輛傳感器在檢測到汽車空氣囊啟用、車輛側(cè)翻或乘駕人員受到生命威脅的緊急情況下自動發(fā)送求救信息。該服務也可以由駕乘人員在非碰撞相關(guān)緊急情形下手動使用SOS開關(guān)報警。該服務信息由OBU通過V2I通信發(fā)送至RSU，并由RSU通過遠程通信轉(zhuǎn)發(fā)至當?shù)刈罱氖跈?quán)救援機構(gòu)。

⑦遠程診斷

車輛故障遠程診斷是指通過V2I通信由RSU接收來自OBU的車載故障診斷信息，通過遠程通信轉(zhuǎn)發(fā)至云端系統(tǒng)，云端系統(tǒng)會復檢故障信息，并由專家進行遠程診斷，向車主提供診斷報告。在故障確定后，遠程自動消除故障，無法消除的故障會推送到車主的手機APP上，并提供周邊服務網(wǎng)點。同時云端系統(tǒng)還將該信息轉(zhuǎn)發(fā)至相應的車輛服務商以確定潛在的維修需求。

圖24 豐田車載通信系統(tǒng)組成示意圖

圖25 豐田智行互聯(lián)系統(tǒng)服務項目

(3)豐田汽車車聯(lián)網(wǎng)

豐田汽車在TNGA(豐田全球新體系架構(gòu))生產(chǎn)的新一代凱美瑞、卡羅拉等車型上借助現(xiàn)代信息和通信技術(shù)，導入了TOYOTA Connect(豐田智行互聯(lián))系統(tǒng)(即車載通信系統(tǒng)，簡稱車聯(lián)網(wǎng))，實現(xiàn)車內(nèi)、車與車、車與路、車與人、車與服務平臺的全方位網(wǎng)絡連接。如圖24所示是豐田車載通信系統(tǒng)組成示意圖。

通過車載通信系統(tǒng)，能夠24小時365天提供緊急救援，車輛被盜追蹤等真正“安心、安全”的服務；同時通過車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)車況確認、遠程控制、提供“快捷、便利”的服務。在CR(客戶服務)活動支援方面，根據(jù)車輛使用狀況向客戶提供最合適的商品，確保車輛入廠保養(yǎng)與維修；故障發(fā)生時及時主動給客戶提供遠程診斷幫助。TOYOTA Connect車聯(lián)網(wǎng)服務項目和目的，如圖25所示。

圖26所示為是車載通信系統(tǒng)電路圖。

豐田車載通信零件組成及功能說明如表4。

表4 豐田車載通信零件組成及功能說明

圖26 豐田車載通信系統(tǒng)電路圖

表4 豐田車載通信零件組成及功能說明（續(xù)）

四、結(jié)束語

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是車輛信息化的核心內(nèi)容，是互聯(lián)網(wǎng)、車際網(wǎng)V2X和車內(nèi)網(wǎng)技術(shù)一體化發(fā)展的必然結(jié)果。今后，隨著5G技術(shù)在V2X的運用，V2X通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)更加安全、高效、便捷的駕駛體驗,同時也是未來高度自動駕駛的基礎支撐,是汽車產(chǎn)業(yè)融入萬物互聯(lián)時代的重要途徑。相信車輛全面智能化、網(wǎng)聯(lián)化已為時不遠了。