智能車路協同系統(tǒng)

楊晶茹　曲大義

摘 要：隨著車路協同技術與人工智能技術的不斷發(fā)展，國內對車路協同技術變得越來越關注，對智能車路協同系統(tǒng)技術的研究成為一大熱點，為便于對智能車路協同技術的研究，本文從基本概念、技術構建、信息采集等等6個方面對智能車路協同系統(tǒng)進行了綜述。

關鍵詞：智能交通 車路協同系統(tǒng) 云服務

一、基本概念

智能車路協同系，（IVICS，Intelligent Vehicle Infrastructure Cooperative Systems），簡稱車路協同系統(tǒng)（CVIS），是智能交通系統(tǒng)（ITS）的最新發(fā)展方向[1]。通過多學科交叉與融合，采用無線通信、傳感探測等先進技術手段，實現對人、車、路的信息的全面感知和車輛與基礎設施之間、車輛與車輛之間的智能協同和配合，從而達到優(yōu)化并利用系統(tǒng)資源、提高道路交通安全和效率、緩解道路交通擁擠的目標。簡言之，車路協同的實質就是將控制指揮方案與道路交通條件的需求相匹配，從而實現交通的安全、環(huán)保、高效。車路協同系統(tǒng)作為 ITS 的重要子系統(tǒng)備受國內外科研人員的關注，同時也是世界上交通發(fā)達國家研究、發(fā)展和應用的熱點。

二、技術架構及信息采集

（一）技術架構

隨著智能交通技術和車聯網的發(fā)展，為車路協同技術帶來了很多重要的發(fā)展機遇，例如云計算、大數據、移動互聯等技術等。目前車路協同技術發(fā)展具有如下趨勢：

①車路協同系統(tǒng)體系框架的構建：車路協同系統(tǒng)的發(fā)展方向是由特例實驗走向場景應用和制定通信協議標準。

②車路通信平臺的開放性：將從單一通信模式向多種通信手段的互補與融合方向發(fā)展。

③車載單元的多功能一體化集成：由單項服務向集成服務轉變，從單目標控制向多目標控制集成轉換。

④高速公路的安全管理信息服務走廊：通過車車、車路信息交互，在高速公路沿線構建一個安全信息服務走廊。

⑤多通道信息采集技術：通過多種信息的融合，提高路網交通狀態(tài)實時檢測精度。

⑥大范圍內實現交通協調控制：如交通信號協調控制、實時路徑誘導、公交優(yōu)先控制等。

（二）信息采集

智能車路協同技術在實時、可靠的全時空交通信息的基礎上，實現車輛與道路設施的智能化和信息共享，保證交通安全，提高通行效率[2]。智能車路協同系統(tǒng)主要由智能路側系統(tǒng)、智能車載系統(tǒng)和通訊平臺三個部分組成。其中，智能車載系統(tǒng)負責采集自身車輛狀態(tài)信息和感知周圍行車環(huán)境;智能路側系統(tǒng)負責采集交通流信息（車流量、平均車速等）和道路異常信息、道路路面狀況、道路幾何狀況等;通訊平臺主要是負責整個系統(tǒng)的通訊和實現路側設備與車載設備之間的信息交互[3]。

（三）通信

車路無線通信技術主要分為兩類：一是專用短程無線通訊技術（DSRC）;二是基于固定信標（Beacon）的定向無線通訊技術。歐美國家的車路協同通訊技術主要采用 DSRC，主要因為 DSRC 具有數據傳輸速度高、延時小、信號覆蓋范圍相對集中、抗干擾能力強等特點。但 DSRC還沒有制定完整的國際標準，美日歐分別建立了自己的DSRC 標準。

三、云服務中心與車路協同技術典型應用

（一）云服務中心

云服務中心在車路協同系統(tǒng)中主要用于預測道路交通姿態(tài)、大規(guī)模車輛誘導、車輛調度等。云服務中心系統(tǒng)由感知層、中間件、服務層及應用層組成。感知層由信息采集設備、信息處理分析設備、信息傳輸轉換設備、信息發(fā)布設備構成。中間件由系統(tǒng)安全管理軟件、數據庫管理軟件、信息處理分析軟件及系統(tǒng)服務應用軟件等構成，服務層由人與云服務中心（P2C）、車與云服務中心（V2C）、道路設施與云服務中心（I2C）、環(huán)境與云服務中心（E2C）、交通與云服務中心（T2C）五大云服務系統(tǒng)與云服務總中心連接構成，具有標準統(tǒng)一、信息共享的特點，并且具有良好的系統(tǒng)兼容性。應用層是智能交通系統(tǒng)為了滿足交通服務對象的交通需求而開發(fā)的應用服務系統(tǒng)層。

（二）車路協同技術典型應用

做車路協同技術研究，需要以場景做驅動，測試在不同場景下，車路之間、車車之間協同管理效果。例如，針對交叉口的車路協同。車路協同技術不但可以提升道路交通系統(tǒng)的安全性和通行效率，還可以緩解交通擁堵、優(yōu)化利用系統(tǒng)資源。下面針對交叉口和危險路段應用場景分析車路協同技術向車輛用戶和交通管理部門提供的服務。

道路交叉口應用場景，車路協同系統(tǒng)可提供如下應用：

1）交通信號信息發(fā)布系統(tǒng)

當車輛達到交叉口時，通過車路通信，向車輛發(fā)布紅綠燈相位和配時信息，并提醒駕駛員不要危險駕駛和協助其做出正確判斷和操作。另外，公交優(yōu)先信號控制也可以通過車路協同技術實現。

2）盲點區(qū)域圖像提供系統(tǒng)

當車輛在視距不足或無信號交叉口轉彎時，通過車路通信，可以向準備轉彎或在停止標志前停車的車輛提供盲點區(qū)域的圖像信息，從而防止車輛的直角碰撞事故。

3）過街行人檢測系統(tǒng)

當車輛達到交叉口時，通過車路通信，把人行道及其周圍環(huán)境的行人、自行車的位置信息發(fā)布給車輛，以防止機非、人機沖突。

4）交叉口通行車輛啟停信息服務

當車輛達到交叉口時，前車通過車路通信把啟動信息及時傳遞給后車，以提高交叉口的通行能力;另外，前車向后車傳遞緊急制動信息，以避免追尾事故的發(fā)生。

5）先進的緊急救援體系

當發(fā)生交通事故或車輛故障時，自動把事故地點、性質和嚴重程度等求助信息發(fā)送給急救中心及管理機構，通過車路通信實現信號燈優(yōu)先控制的調度，從而讓急救車輛先行并及時救援受傷人員。

四、結束語

智能車路協同系的發(fā)展方向會極大的改變未來的交通出行方式，本文總結了智能車路協同系統(tǒng)的概念及基本構架，分析了目前智能車路協同系統(tǒng)的發(fā)展方向及智能車路協同系統(tǒng)的應用，對以后智能車路協同系統(tǒng)的研究有一定的指導意義。

參考文獻

[1] 王云鵬.國內外ITS系統(tǒng)發(fā)展的歷程和現狀[J].汽車零部件，2012（6）：36

[2] 陳超，呂植勇，付姍姍，等.國內外車路協同系統(tǒng)發(fā)展現狀綜述[J].交通信息與安全，2011（1）：102-105.

[3] 鄒楓.智能交通車路協同系統(tǒng)數據交互方式設計與驗證[D].北京：北京交通大學2014.

作者簡介：楊晶茹（1995-），女，籍貫：山東威海，學歷：碩士研究生，研究方向：交通運輸工程。