《车路协同技术》PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,国家,863,计划现代交通技术领域专家组 副组长,北京航空航天大学 教授,王云鹏,车路协同技术 发展 现状与展望,1,我国,“,十二五,”,展望,发展趋势,国外研究现状,综述,车路协同,2,已部署实施,部署实施,/,原型系统,传统,ITS,技术,匝道信号控制,出行信息系统,交通管控中心,Research,当前,ITS,方案,车辆,通信设备,基础设施,驾驶员,ITS,前沿技术,车路协同,综合汽车安全系统,IVBSS,出行辅助系统,MSAA,一体化运输走廊管理系统,ICM,智能驾驶,电子认证收费,研究热点,车路协同,是未来,ITS,的核心,3,车路协同系统：,基于无线通信、传感探测等技术进行车路信息获取，通过车车、车路信息交互和共享，并实现车辆和基础设施之间智能协同与配合，达到优化利用系统资源、提高道路交通安全、缓解交通拥堵的目标。,4,GPS,DSRC,交通控制中心,车辆,道路设施,通信网络,驾驶员,政府部门,汽车企业,操作和运输状况信息,车辆运行状况,车辆、交通和服务信息,个人隐私,车路协同体系架构,5,6,车路协同应用领域,信号控制,事故处理,运输管理,出行信息,不停车收费,应急管理,高速路管理,多式联运,营运车辆管理,气象服务,施工警示,安全预防,交通信息管理,辅助驾驶,安全通报,碰撞预警,7,盲点警告,:,当驾驶员试图换道但盲点处有车辆时，盲点系统会给予驾驶员警告；,前撞预警：,当前面车辆停车或者行驶缓慢而本车没有采取制动措施时，给予驾驶员警告；,电子紧急制动灯：,当前方车辆由于某种原因紧急制动，而后方车辆因没有察觉而无采取制动措施时会给予驾驶员警告；,交叉口辅助驾驶：,当车辆进入交叉口处于危险状态时给予驾驶员以警告，如障碍物挡住驾驶员视线而无法看到对向车流；,禁行预警：,在可通行区域，试图换道但对向车道有车辆行驶时给予驾驶员警告；,违反信号或停车标志警告：,车辆处于即将闯红灯或停车线危险状态时，驾驶员会收到车载设备发来的视觉、触觉或者声音警告；,弯道车速预警：,当,车辆速度比弯道预设车速高时，系统会提示驾驶员减速或者采取避险措施；,典型应用场景,8,道路交通状况提示：,驾驶员会实时收到有关前方道路、天气和交通状况的最新信息，如道路事故、道路施工、路面湿滑程度、绕路行驶、交通拥堵、天气、停车限制和转向限制等。,车辆作为交通数据采集终端：,车载设备传输信息给路侧设备，此信息经路侧设备处理变为有效、需要的数据。,匝道控制：,根据主路和匝道的交通时变状况实时采集、传输数据来优化匝道控制。,信号配时：,收集并分析交叉口车辆实际行驶速度及停车起步数据，使信号的实时控制更加有效。如果将实时数据处理时间提高,10%,，每年延误时间可减少,170,万小时，节省,110,万加仑汽油以及减少,9600,吨,CO2,排放。,专用通道管理：,通过使用附近的或平行车道可平衡交通需求，也可使用控制策略，如当前方发生事故时可选择换向行驶；改变匝道配时方案；利用信息情报板发布信息，诱导驾驶员选择不同的路径。,交通系统状况预测：,实时监测交通运输系统运行状况，为交通系统有效运行提供预测数据，包括旅行时间、停车时间、延误时间等；提供交通状况信息，包括道路控制信息、道路粗糙度、降雨预测、能见度和空气质量；提供交通需求信息，如车流量等。,车路协同关键技术,车辆精准定位与高可靠通信技术,车辆行驶安全状态及环境感知技术,车载一体化系统集成技术,智能车载系统关键技术,车路协同关键技术,智能路侧系统关键技术,多通道交通流量检测,多通道交通状态信息辨识与采集,路面湿滑状态信息采集,交叉口行人信息采集,道路异物侵入信息采集,密集人群信息采集,突发事件快速识别与定位,车车,/,车路通信技术,通信模式,蜂窝,-3G,无线局域网,无线广域网,专用短程通信,自组织网络,传感器网络,密集车辆场景下公平高效的多信道接入控制技术,稀疏车辆场景下可信可靠的信息融合技术,高速车辆环境下稳定高效的切换及路由技术,路侧通信设备的位置优化技术,兼容各种无线网络协议的多模式连接技术,高速移动状态下的多信道、高可信、高可靠的车路,/,车车信息交互与融合,车辆动态分簇融合技术,车路协同关键技术,车车,/,车路控制技术,面向效率,面向安全,基于车路协同信息的,集群诱导技术,基于车路协同信息的,交叉口智能控制技术,车路协同关键技术,我国,“,十二五,”,展望,发展趋势,国外研究现状,综述,车路协同,13,美国,发展路线图,路线,1,事故场景框架定义,路线,2,互通性,路线,3,性能效益评估,路线,4,应用开发,路线,5,驾驶员相关问题,路线,6,政策问题,完成事故场景及相关性能的定义,完成通信协议的测试、隐私安全标准的制定,完成目标性能的测试、安全效益的评估,完成各种原型车及环境系统的建设,完成与驾驶员操作相关的各种警报、接口、工作量、接受程度的测试,各种标准规范、商业模式的完善,15,重点项目：交叉口避碰系统,(CICAS),路侧,设备,DSRC,频率,处理器,GPS,地图存储,交通控制设备,预警,车载设备,交通信号信息,车道,1,信号灯：红,4s,车道,2,信号灯：红,4s,车道,3,信号灯：绿,信号配时,系统架构,16,驾驶员与道路交互界面,驾驶员与车辆交互界面,判断开始,预处理,预警,关闭,低频闪烁,高频闪烁,路侧设备,路侧设备,车载设备,CICAS,应用场景,17,重点项目：营运车辆信息系统与网络,(CVISN),智能交通系统,(ITS),CVISN,营运车辆管理（,CVO,）,提高机动车运输工具、商业运输车辆和驾驶员的安全性,通过强制标准的实施提升营运车辆安全标准的实施效能,实现各州之间营运车辆的数据共享,降低国家和企业管理费用,目标,18,已制定车路协同相关标准,3,2,4,1,用于车路环境无线通信的,IEEE1609,系列试验用标准,用车路短程通信的,IEEE 802.11P,标准,SAE J2735,专用短程通信标准,5.9GHz,专用短程通信标准,19,欧洲,发展路线图,20,重点项目：基于合作的智能安全道路,(COOPERS),系统架构,RCU,：路侧设备控制单元,光缆,摄像机,TCC,(,交通控制中心,),检测线圈,多传感器温度,风速,21,重点项目：智能安全车路系统,(SAFESPOT),激光扫描系统,防火墙,定位系统,主机,以太网交换机,车内传感器数据,网关,车载总线,无线网关,应用计算机,笔记本,系统架构,22,重点项目：基于合作的车路系统,(CVIS),系统架构,路边,系统,交通管理,系统,路边,网关,IPv6,本地管理,中心,本地管理,中心,交通管理者,本地管理,中心,供应商,服务提供方,车辆,系统,驾驶员,车辆,网关,23,三个项目侧重点比较,COOPERS,CVIS,SAFESPOT,路车通信,交通安全信息,交通信息服务,车路通信,通信网络集成,自动控制,人机接口,车载一体化集成,车车通信,COOPERS,侧重于路车通信及交通安全信息方面的研究,CVIS,侧重于自动控制相关的研究,SAFESPOT,侧重于车载一体化集成方面的研究,24,日本,发展路线图,2007,2001,1995,导航系统,VICS,供应信息,电子收费,双向通信,ETC,2.4GHz,广播,5.8GHz,DSRC,多媒体,导航系统,下一代道路服务,5.8GHz,DSRC,：服务,：车载单元,：,Smartway,服务范围,ITS,车载单元,VICS(,大范围详细交通信息,),电子收费,出行信息，道路选择,车内上网,25,26,先进安全车辆,ASV,智能型公路系统,AHS,日本重点发展的两个项目,27,摄像机,夜间行车,前方探测,后方监测,辅助停车,图像合成,盲点监测,图像聚类,停车或前行,雷达,距离测量,道路标志,探测障碍物,真实图像,小轿车,卡车,合成的图像,摄像机图像,车后方图像,左后视镜,右后视镜,车辆行驶轨迹,由车辆行驶轨迹计算出的基准线,横向偏移量,重点项目：先进安全车辆,(ASV),28,车载单元,路侧单元,车载导航,动态地图,基本应用接口,车路通信功能,车路通信功能,车路通信,基本应用接口,基本应用,重点项目：智能型公路系统,(AHS),日本车路协同相关的研究组织,私人机构与政府部门联合研究,MLIT,NILIM,私人公司,国土设施及运输部,国土及基础设施管理,国家研究所,23,家企业,ITS JAPAN,ITS(,智能交通系统,),日本,AHSRA,先进高速公路巡航辅助,系统研究会,HIDO,高速公路工业,发展协会,ARIB,无线电工商业协会,JARI,日本汽车研究所,私人公司及组织,223,家公司及,组织,日本,DSRC,论坛,JAMA,日本汽车生产制造协会,ASV,具有先进安全性能的车辆,日本电子信息技术工业协会,JEITA,公共部门申请,私人部门申请,RSU,车,路,协同,ITS,OBU,29,1,车路协同系统应用场景,以美国、欧盟和日本为代表的发达国家对车路协同系统的应用场景基本定义完毕，不同组织对应用场景的定义基本一致。,2,车路协同系统通信协议标准化,美国和欧盟分别定义了车,-,车，车,-,路通信协议标准，目前美国的,Dedicated Short Range Communication(DSRC),协议在学术和企业界比较普及，同时,IEEE,也定义了,802.11P,通信协议用于车,-,车及车,-,路通信。,主要进展,3,车路协同系统技术进展,仍然处于相关技术的探讨、实验和测试阶段，尚未大规模推广和应用。,4,两种推进方式,美国模式,政府主导、科研机构积极参与；,日本模式,工业企业积极参与，政府协调,主要进展,我国,“,十二五,”,展望,发展趋势,国外研究现状,综述,车路协同,32,33,数据采集,电子支付,信号控制,实时交通数据信息,实时调控处置,各种新型技术和应用,安全信息,互联网,车路协同发展趋势,美国预计的装备,DSRC,的车辆总数、接入率等指标,时间,2010,2011,2012,2013,2014,2015,2034,装备,DSRC,的车辆总数（百万）,258,262,266,270,274,278,350,接入率百分比,5%,11%,16%,21%,26%,30%,100%,接入率（,v/s,）,0.25,0.55,0.8,1.05,1.3,1.5,5,数据包大小（,bits,）,6952,6952,6952,6952,6952,6952,6952,每秒写入的数据（,bits,）,1738,3824,5562,7300,9038,10428,34760,服务率（,v/s,）,1,2,2,3,3,3,5,传输数据的大小（,bits,）,6592,13904,13904,20856,20856,20856,34760,每秒每用户反映时间内的容量（,Kbps,）,6.95,13.90,13.90,20.86,20.86,20.86,34.76,每,10,秒每用户反映时间内的容量（,Kbps,）,0.70,1.39,1.39,2.09,2.09,2.09,3.48,每,60,秒每用户反映时间内的容量（,Kbps,）,0.12,0.23,0.35,0.35,0.35,0.35,0.58,34,35,重点技术,旅行和交通管理,公共运输管理,商业车辆管理,先进的车辆安全系统,辅助决策支持,电子付款,应急管理,信息管理,36,潜在的新技术,低碳绿色的出行诱导技术,富信息环境下的优化管理技术,交通流信息,运输状态信息,停车场信息,环境气象信息,排放最小化的行驶路线,便捷、绿色的出行方式,基于污染状态的交通疏导,我国,“,十二五,”,展望,发展趋势,国外研究现状,综述,车路协同,37,安全与效率已经成为制约我国交通运输发展的关键问题，亟需通过,车路协同等新技术的突破,来推动安全改善与效率提升。,突破车路协同智能控制关键技术，抢占,智能交通前沿技术制高点,，是未来我国能