ITS國(guó)際國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀分析

郭志瑜　電信科學(xué)技術(shù)研究院標(biāo)準(zhǔn)工程師王曉鹿　電信科學(xué)技術(shù)研究院標(biāo)準(zhǔn)工程師童　鑫　電信科學(xué)技術(shù)研究院標(biāo)準(zhǔn)工程師秦　飛　電信科學(xué)技術(shù)研究院標(biāo)準(zhǔn)工程師

?

ITS國(guó)際國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀分析

郭志瑜電信科學(xué)技術(shù)研究院標(biāo)準(zhǔn)工程師
王曉鹿電信科學(xué)技術(shù)研究院標(biāo)準(zhǔn)工程師
童鑫電信科學(xué)技術(shù)研究院標(biāo)準(zhǔn)工程師
秦飛電信科學(xué)技術(shù)研究院標(biāo)準(zhǔn)工程師

摘要：回顧ITS議題在WRC-15周期內(nèi)的研究情況及WRC大會(huì)上的最新進(jìn)展，初步分析ITS在國(guó)際國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀，并簡(jiǎn)要介紹我國(guó)針對(duì)ITS議題安全相關(guān)業(yè)務(wù)提出的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LTE-V技術(shù)的研究進(jìn)展和未來(lái)規(guī)劃。

關(guān)鍵詞：ITS；WRC-15；LTE-V

1　引言

1885年，德國(guó)人本茨和戴姆勒各自完成了裝有高速汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)車(chē)和裝有二沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的三輪車(chē)，并成功企業(yè)化。自此，人類(lèi)社會(huì)進(jìn)入汽車(chē)時(shí)代，隨著社會(huì)的發(fā)展，幾乎同時(shí)誕生于19世紀(jì)末的汽車(chē)技術(shù)和無(wú)線(xiàn)電通信技術(shù)在21世紀(jì)初出現(xiàn)了融合的趨勢(shì)。無(wú)線(xiàn)電通訊能夠組織大量的汽車(chē)、基礎(chǔ)設(shè)施和行人，組成一種大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實(shí)施準(zhǔn)確、高效的綜合運(yùn)輸和管理系統(tǒng)，能夠有效降低運(yùn)輸時(shí)間經(jīng)濟(jì)成本和交通風(fēng)險(xiǎn)。這種綜合運(yùn)輸管理系統(tǒng)稱(chēng)為智能交通系統(tǒng)（ITS，Intelligent Transportation System）。由于ITS能夠給社會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)福利、安全福利和技術(shù)發(fā)展福利，國(guó)際主要發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)末或21世紀(jì)初已經(jīng)開(kāi)始就相關(guān)議題展開(kāi)大量研究，并獲得了初步成果。考慮到多個(gè)主管部門(mén)正在各區(qū)域規(guī)劃和實(shí)施ITS并已經(jīng)確立了繁復(fù)多樣的應(yīng)用和相關(guān)服務(wù)，為促進(jìn)ITS在全球范圍內(nèi)的應(yīng)用，并在為公眾提供ITS設(shè)備和服務(wù)的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)規(guī)模經(jīng)濟(jì)，ITU-R的相關(guān)研究組已經(jīng)開(kāi)展了一些研究，并形成了若干建議書(shū)和報(bào)告書(shū)。

針對(duì)ITS的頻率問(wèn)題，日本在A(yíng)PG15-4會(huì)議上首先提出希望在WRC-19新增一項(xiàng)有關(guān)ITS的研究議題，該議題旨在全球范圍內(nèi)確定統(tǒng)一的ITS頻率。日本認(rèn)為，考慮到ITS技術(shù)廣泛應(yīng)用以及人們對(duì)安全駕駛需求的不斷增加，有必要從全球范圍上協(xié)調(diào)統(tǒng)一ITS的頻率，從而更好地實(shí)現(xiàn)跨境貨物、觀(guān)光等運(yùn)輸，推進(jìn)ITS通信設(shè)備在交通工具制造時(shí)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)上的預(yù)安裝制造以便向全球各地銷(xiāo)售。從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，未來(lái)ITS的高速發(fā)展是大勢(shì)所趨；在全球范圍內(nèi)謀求頻段的協(xié)調(diào)一致也是大概率事件。針對(duì)該議題，我國(guó)主管機(jī)構(gòu)廣泛征求了各方意見(jiàn)，積極關(guān)注相關(guān)議題的研究和討論進(jìn)展。

在WRC-15大會(huì)上，經(jīng)過(guò)各國(guó)代表的討論，通過(guò)了第237［COM6/13］（WRC-15）號(hào)決議，請(qǐng)2019年世界無(wú)線(xiàn)電通信大會(huì)（WRC-19），在顧及ITU-R研究結(jié)果的同時(shí)，在現(xiàn)有移動(dòng)業(yè)務(wù)劃分下，為實(shí)施演進(jìn)的ITS考慮可能的全球或區(qū)域統(tǒng)一頻段。該議題確定為WRC-19的1.12議題。在CPM19-1會(huì)議上，將進(jìn)一步確定由WP5A負(fù)責(zé)WRC-191.12議題的研究工作。

2　ITS國(guó)際國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀分析

ITS的核心通信網(wǎng)絡(luò)為V2X，V2X承擔(dān)了車(chē)聯(lián)網(wǎng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的信息流通任務(wù)，在車(chē)聯(lián)網(wǎng)中扮演核心的信息通道角色。V2X是V2V（Vehicle to Vehicle）、V2I（Vehicleto Infrastructure）和V2P（Vehicleto Person）的合稱(chēng)。V2V是車(chē)輛和車(chē)輛之間的通信與信息交互。V2I是車(chē)輛和道路基礎(chǔ)設(shè)施以及車(chē)輛和其他廣域網(wǎng)絡(luò)之間的通信與信息交互。V2P是車(chē)輛與行人之間的通信與信息交互。

2.1 ITS國(guó)際研究現(xiàn)狀分析

各主要發(fā)達(dá)國(guó)家和經(jīng)濟(jì)體很早就認(rèn)識(shí)到了ITS系統(tǒng)的潛在應(yīng)用價(jià)值，因此很早就開(kāi)展了相關(guān)研究。

美國(guó)從20世紀(jì)80年代開(kāi)始智能交通系統(tǒng)ITS的研究和規(guī)劃。美國(guó)運(yùn)輸部和ITSAmerica于2001年聯(lián)合編制了《美國(guó)國(guó)家智能交通系統(tǒng)10年發(fā)展規(guī)劃》，明確了區(qū)域間作為一個(gè)整體系統(tǒng)發(fā)展建設(shè)的主體。在已有的規(guī)劃下，美國(guó)ITS建設(shè)不斷完善，緩解了日益惡化的交通擁擠和無(wú)力繼續(xù)擴(kuò)展交通基礎(chǔ)設(shè)施之間的矛盾。目前，美國(guó)ITS應(yīng)用已經(jīng)覆蓋了80%以上的交通設(shè)施，ITS體系結(jié)構(gòu)較為完善。

歐盟具有成員國(guó)國(guó)土狹小的特點(diǎn)。因此，歐盟ITS的研究采取整個(gè)歐洲一體化的方針，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織為了促進(jìn)ITS的發(fā)展并有效地協(xié)同整個(gè)歐洲的國(guó)際合作將ITS納入了始于1986年的“尤里卡”聯(lián)合研究和開(kāi)發(fā)計(jì)劃，旨在建立跨歐洲的智能化道路網(wǎng)。歐盟于2001年將其未來(lái)10年的交通政策白皮書(shū)《歐洲2010交通政策：決策的時(shí)刻》納入了ITS計(jì)劃。2002年約克市成為第一個(gè)成功使用城市交通管理和控制系統(tǒng)（UTMC）的城市，UTMC是為了滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)有效的城市交通管理的需求，它使得ITS系統(tǒng)在功能體系上成為了一種標(biāo)準(zhǔn)組件模式。2005—2009年，為迎接2012年倫敦奧運(yùn)會(huì)，倫敦交通局投入了總額為100億英鎊的公共交通基礎(chǔ)設(shè)施投資規(guī)劃，在政府長(zhǎng)期政策的支持下，目前倫敦已建成地上與地下、軌道交通與公路交通相交，集地鐵、火車(chē)、輕軌、公共汽車(chē)、出租車(chē)于一體的立體化交通網(wǎng)絡(luò)，并建立起了先進(jìn)的智能交通系統(tǒng)。到目前為止，經(jīng)過(guò)多年的研究和大規(guī)模投入，歐盟已建立較為完善的ITS標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)。與此同時(shí)，歐盟主要發(fā)達(dá)國(guó)家的重點(diǎn)城市也建立了較為先進(jìn)的智能交通系統(tǒng)。

日本是發(fā)展ITS較早的國(guó)家，1973年日本就提出了“綜合汽車(chē)交通控制系統(tǒng)”，研制出一套道路導(dǎo)航系統(tǒng)并進(jìn)行了試驗(yàn)。20世紀(jì)80年代，日本實(shí)施了“道路—汽車(chē)通信系統(tǒng)”和“先進(jìn)機(jī)動(dòng)車(chē)交通信息和通信系統(tǒng)”（后經(jīng)改進(jìn)，這兩個(gè)系統(tǒng)合并為“車(chē)輛信息和通信系統(tǒng)”）。20世紀(jì)80年代末到90年代，日本建立了“先進(jìn)道路運(yùn)輸系統(tǒng)”，在該項(xiàng)目的建設(shè)中形成了以道路車(chē)輛一體化來(lái)改善道路交通的概念。1997年1月，日本TC204委員會(huì)完成了DSRC標(biāo)準(zhǔn)制定工作，目前日本ETC用戶(hù)已經(jīng)超過(guò)3300萬(wàn)。2005年，日本不停車(chē)收費(fèi)系統(tǒng)使用率達(dá)50%，近兩年ETC的使用率更是已超過(guò)85%。1996年開(kāi)始試行道路交通情報(bào)通信系統(tǒng)（Vehicle Information and Communication System，VICS），至1998年，計(jì)劃擴(kuò)展至東京圈、大阪地區(qū)等所有高速公路，2001年9月全國(guó)32個(gè)縣全部使用VICS。根據(jù)日本VICS中心的數(shù)據(jù)顯示，到2010年，VICS車(chē)載機(jī)保有量達(dá)3000萬(wàn)臺(tái)，成為世界上有動(dòng)態(tài)導(dǎo)航最大的系統(tǒng)。

2.2 ITS國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀分析

我國(guó)政府十分重視和支持智能交通技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，為加快高新技術(shù)在傳統(tǒng)行業(yè)的應(yīng)用，科技部自1996年開(kāi)始組織了一系列智能交通技術(shù)國(guó)際交流和合作，支持和推進(jìn)國(guó)內(nèi)智能交通技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。科技部于2001年聯(lián)合交通部、鐵道部、公安部、建設(shè)部、國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局等部門(mén)，成立了全國(guó)智能交通系統(tǒng)協(xié)調(diào)領(lǐng)導(dǎo)小組及辦公室，總體規(guī)劃道路、鐵路、水運(yùn)、民航等行業(yè)智能交通發(fā)展戰(zhàn)略、標(biāo)準(zhǔn)制定和共性技術(shù)的研發(fā)和示范應(yīng)用。同時(shí)，科技部相繼批復(fù)成立了國(guó)家智能交通系統(tǒng)工程研究中心、國(guó)家鐵路智能運(yùn)輸系統(tǒng)工程中心、國(guó)家道路交通管理工程技術(shù)研究中心及智能交通協(xié)會(huì)。

ITS主要承載的業(yè)務(wù)大致可以分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是涉及道路行駛安全的安全類(lèi)業(yè)務(wù)，一類(lèi)是一般信息傳輸?shù)姆前踩?lèi)業(yè)務(wù)。由于安全類(lèi)業(yè)務(wù)直接關(guān)系到人身安全，因此近來(lái)成為各國(guó)關(guān)注的重點(diǎn)。我國(guó)在該方向上也開(kāi)展了大量研究，并在大唐、華為等公司主導(dǎo)下提出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LTE-V技術(shù)。目前，該技術(shù)已經(jīng)在3GPP、CCSA、C-ITS（中國(guó)智能交通產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟）、TIAA（車(chē)載信息服務(wù)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟）等多個(gè)國(guó)際國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化或行業(yè)組織內(nèi)開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)制定或技術(shù)研究工作。

3GPP上設(shè)立了LTEV2X研究課題，涉及需求、空口技術(shù)和系統(tǒng)架構(gòu)等3個(gè)層面，其中空口技術(shù)方面率先在2015年12月完成對(duì)V2V的WI立項(xiàng)，計(jì)劃于2016 年9月完成相關(guān)工作；V2I的立項(xiàng)預(yù)計(jì)于2016年6月啟動(dòng)，2017年3月完成。系統(tǒng)架構(gòu)方面預(yù)計(jì)于2016年初啟動(dòng)WI立項(xiàng)，2016年底完成。

CCSA的多個(gè)研究組也在同期開(kāi)展LTE-V的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化制定和頻譜研究工作。其中WG3開(kāi)展技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作，需求與系統(tǒng)架構(gòu)計(jì)劃于2016年底完成標(biāo)準(zhǔn)化，空口技術(shù)計(jì)劃于2017年3月完成標(biāo)準(zhǔn)化。WG8開(kāi)展頻譜研究工作，計(jì)劃2016年底完成初步研究。

此外，國(guó)內(nèi)還有國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)，部省合作項(xiàng)目等多種形式的研究或技術(shù)試驗(yàn)項(xiàng)都將LTE-V技術(shù)作為重要研究?jī)?nèi)容。2016年度國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“新一代寬帶無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)”中也包含了子課題“LTE-V無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化及樣機(jī)研發(fā)驗(yàn)證”。部省合作項(xiàng)目“基于寬帶移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的智能汽車(chē)與智慧交通應(yīng)用示范項(xiàng)目”也將LTE-V作為重要內(nèi)容，該項(xiàng)目將設(shè)立5個(gè)示范基地，可以支持LTE-V的技術(shù)驗(yàn)證及示范。這一系列重大項(xiàng)目都將進(jìn)一步促進(jìn)LTE-V的技術(shù)成熟和產(chǎn)業(yè)完善。

3　結(jié)束語(yǔ)

本文簡(jiǎn)要回顧了WRC-15周期內(nèi)針對(duì)ITS議題的相關(guān)研究情況以及WRC-15大會(huì)上形成的最新決議，初步分析了ITS相關(guān)技術(shù)國(guó)際國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀及未來(lái)趨勢(shì)。最后探討了ITS中涉及主動(dòng)安全相關(guān)技術(shù)的研究進(jìn)展，重點(diǎn)介紹了我國(guó)開(kāi)發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LTE-V技術(shù)的研究現(xiàn)狀和標(biāo)準(zhǔn)化情況。

參考文獻(xiàn)

［1］孫健，鄧克堂，高偉東.國(guó)外公交運(yùn)營(yíng)管理面面觀(guān)［N］.經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)，2007-5-28.

［2］CCSATC5 WG3.基于TD-LTE的車(chē)輛安全短程通信技術(shù)研究［R］.北京: CCSA，2014.

［3］ITU-R.智能交通系統(tǒng)—導(dǎo)則和目標(biāo): M.1890［R］. ITU-R，2011.

Analysis of international and domestic research status on ITS

Guo Zhiyu，Wang Xiaolu，Tong Xin，Qin Fei

Abstract：This paper reviewed the research status of ITS item inWRC-15 cycle and final resolution ofWRC-15 conference. It also analyzes the international and domestic research status on ITS safety-service relevant technique and mainly introduces theLTE-Vtechnique which is proposed and dominatedbyChinese companies.

Keywords：ITS；WRC-15；LTE-V（

收稿日期：2016-03-11）