車路協(xié)同系統(tǒng)技術研究

高繼崗

摘 要：車路協(xié)同系統(tǒng)（CVIS），作為智能交通運輸系統(tǒng)（ITS）的重要子系統(tǒng)，近年來備受國內(nèi)外科研人員關注，是當前智慧交通研究、發(fā)展與應用的熱點。本文通過搜集與查閱資料文獻，對當前國內(nèi)外車路協(xié)同技術的研究現(xiàn)狀進行了歸納，總結和整理，對車路協(xié)同系統(tǒng)中的主要技術進行了較為具體的介紹。同時對在5G技術及大數(shù)據(jù)環(huán)境下的車路協(xié)同系統(tǒng)進行了展望，為今后對車路協(xié)同系統(tǒng)的研究提供了一定的理論依據(jù)。

關鍵詞：車路協(xié)同;研究現(xiàn)狀;主要技術;5G

1 緒論

當前社會環(huán)境下，科學技術不斷更新?lián)Q代，5G時代下，車路協(xié)同技術，憑借其突出的優(yōu)勢：能夠?qū)崟r觀察分析車輛所處的交通情況以及自身的運行狀況，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，改善其服務水平，而越來越受到交通管理人員的研究和重視。我國于2000年正式開始研究智能交通系統(tǒng)，經(jīng)過無數(shù)位交通專家學者以及交通從業(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系統(tǒng)，車輛自動保持車道控制技術等。2011年，交通部門正式實施“智能車路協(xié)同關鍵技術研究”計劃。在清華大學的引領下，我國眾多高校紛紛加入其中進行研究，目前已經(jīng)實現(xiàn)了車路協(xié)同系統(tǒng)在多個典型場景的成功應用。

為了實現(xiàn)車路協(xié)同中對車輛的精確定位，張輝，莊文盛等人[1]提出了一種基于對信息標識進行識別的車輛定位方法。該方法是在道路上安裝一種儲存道路信息的標識，當車輛駛過，車上的成像裝置便會對對標識圖像進行拾取，利用特定算法，將其實現(xiàn)直線擬合，得到車輛的運動方向，結合識別出來的圖像信息，得到車輛的精確位置，從而實現(xiàn)車輛的精確定位。

2 車路協(xié)同系統(tǒng)功能及主要技術

2.1 車路協(xié)同系統(tǒng)的功能

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

2.2 系統(tǒng)主要技術

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

（2）基于車路協(xié)同的交通安全技術。在交通安全方面，車路協(xié)同技術也發(fā)揮了極其重要的作用。馬小陸等人[3]通過研究車車通信方式，開發(fā)出一種新的嵌入式前向碰撞預警系統(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。張建保等人[5]基于車路協(xié)同技術，實時獲取道路上車輛的行駛狀態(tài)和交通信息。借助車速引導，完成車輛與交通控制系統(tǒng)之間所必要的動態(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控制方法，并建立了計算模型。

3 5G時代下的車路協(xié)同系統(tǒng)

隨著5G技術的不斷成熟，萬物互聯(lián)時代即將到來。在此背景下，車路協(xié)同技術將會得到更進一步地提升與改善。本節(jié)主要從5G對自動駕駛以及路側(cè)設施的建設兩個方面進行闡述。

3.1 5G與車輛駕駛

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

首先，5G帶來的是數(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)境及云平臺之間更快信息傳輸?shù)募~帶。

其次，5G技術將實現(xiàn)“萬物互聯(lián)”，人、車、路之間不再彼此割裂，而是真正融為一體。5G強大的網(wǎng)絡能力將增強車輛的感知系統(tǒng)，面對道路的突發(fā)狀況，能夠更快的做出判斷，對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。

3.2 5G與智慧路側(cè)系統(tǒng)

為在5G技術潮流的驅(qū)動下，更好地解決日益突出的交通安全、效率問題，介紹一下5G時代下的智慧路側(cè)系統(tǒng)的架構。

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

（2）高精定位基站。目前，大部分定位系統(tǒng)由于技術的有限性，其定位精度可達米級。但在5G技術的支持下，憑借其極低的信息傳輸延遲與高可靠性，可持續(xù)跟蹤所有可見衛(wèi)星，并通過數(shù)據(jù)電臺向移動站發(fā)送差分修正數(shù)據(jù)。流動站接收基準站發(fā)射的差分修正數(shù)據(jù)，并在內(nèi)部進行位置解算處理，實時獲取流動站高精位置，從而實現(xiàn)對車輛的高精度定位。

（3）高精地圖分發(fā)。高精地圖就是在常規(guī)地圖之上疊加更細化的道路參數(shù)圖層、更實時的交通狀態(tài)圖層，即靜態(tài)高精圖層和動態(tài)高精圖層。借助5G技術，實現(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態(tài)更新方式，靜態(tài)高精圖層數(shù)據(jù)主要通過云端獲取方式，動態(tài)高精圖層數(shù)據(jù)則需要從鄰近區(qū)域的RSU獲取最實時的動態(tài)數(shù)據(jù)。

4 總結

車路協(xié)同系統(tǒng)，通過技術手段將車車，車路以及車與駕駛?cè)酥g進行有機的連接，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與駕駛體驗，因此必定是今后智能交通發(fā)展的主要趨勢。

雖然車路協(xié)同技術的研究目前已取得了一些進展，但是未來的發(fā)展需要解決的困難還有許多，例如：缺少統(tǒng)一的協(xié)議標準;某些核心技術仍處于研究和試驗階段;缺少國家法律法規(guī)的支撐;以及對于出行者的出行隱私的保障等，這些問題還有待于進一步改進。

參考文獻：

[1]張輝，莊文盛，楊永強，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，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警系統(tǒng)[J].中國公共安全（學術版），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)設計與實現(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控制優(yōu)化方法[J].交通運輸系統(tǒng)工程與信息，2013，13（3）：

40-45.

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