国内外车路协同系统发展现状综述

国内外车路协同系统发展现状综述 国the United States’ IntelliDriveSM, the European Union’ eSafety, Japanese Smartway and our collaborative development of the carriageway. And the same time, it makes the future development of the CVIS in our coubtry. Key words:Intelligent Transportation Systems; Cooperative Vehicle nfrast-ructure System; IntelliDriveSM 引言 智能交通运输系统(Intelligent Transportation Systems，ITS)是目前世界交通运输领域的前沿领域，已成为世界各国极力投注资源推动的重点之一，在美国、日本及欧盟等众多先进国家尤其受到重视，被认为是提高道路交通的可靠性、安全性和减少环境污染的有效手段之一。 车路协同系统(Cooperative Vehicle-Infrastructure System，CVIS)是基于无线通信、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，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[1] 。 图1 车路协同系统[2] 近年来，电子信息和无线通信技术的迅速发展与应用，推动了车路协同系统(CVIS)的发展。其作为ITS的重要子系统也备受国内外科研人员关注，是世界交通发达国家的研究、发展与应用热点。 1 国内外车路协同 1.1 美国IntellidriveSM 美国车路协同系统(Vehicle Infrastructure Integration，VII)是由美国联邦公路 SHTO、各州运输部、汽车工业联盟、ITS American等组成的特殊联合机局、AA 构，通过信息与通信技术实现汽车与道路设施的集成，并以道路设施为基础,计划于2005年推出可以实施的产品。各州将采用统一的实施模式，采用Probe Vehicle(试验车)获取实时交通数据信息，支持动态的路径规划与诱导，提高安全和效率[3,4]。 VII计划主要包括智能车辆先导(IVI)计划、车辆安全通信(VSC)计划、增强型数字地图(EDMap)计划等，并且通过美国通信委员会(FCC)为车路通信还专门分配了5.9GHz的专用短程通信(DSRC)频段[5,6]，为驾驶员提供安全辅助控制[7]。 最近美国交通部(the United States Department Of Transportation，USDOT)将VII更名为IntelliDriveSM，更加强调了交通安全的重要性，以下提到的IntelliDriveSM即是VII的后期，VII向IntelliDriveSM过渡趋势如图2所示。 图2 车路协同发展趋势 IntelliDriveSM项目特点: -路，车-X无线通讯技术，感知车辆周围360度范围?定 安全:应用车-车，车 义技术框架以支持新兴国家和国家政策性的金融运输。 目标5:通过汽车和基础设施的连接实现环境管理 ?从车辆移动捕获实时环境数据; ?通过在交通管理和性能改进方面的所有来源的数据使用，来整合实时环境数据; ?使用运输管理人员对环境影响的实时来数据，创建应用程序; ?使用旅客的环境影响信息创建信息的实时数据信息。 :为部署的安全性、流动性建立一个制度基础，环境方面的应用基于车 目标6 辆和基础设施的连接 ?确定和研究解决方案来解决国内和国际上的体制基础、治理、隐私问题、潜在法规和政策，以落实运输技术; ?在所有目标领域解决社会公平，以确保所有的用户在运输解决方案中受益 [11]。 1.2 日本Smartway[12] Smartway计划由政府与民间23家知名企业共同发起，用于促进土地、基础设施、运输和旅游、先进安全汽车(advanced safety vehicle，ASV)的发展[8]。Smartway发展重点在于整合日本各项ITS的功能及建立车上单元的共同平台，使道路与车辆能藉由ITS咨询的双向传输而成为Smartway与Smartcar，以减少交通事故和缓解交通拥堵，并希望在2010普及全日本。2007年已初步完成在Tokyo Metropolitan Expressway部分公路的试验计划，自2009年起将于日本三大都会区进行试验[13]。 基于统一与协调一致的行为方针Smartway示范系统还向用户提供以下几个方面的信息服务: ?辅助安全驾驶信息服务:通过路侧架设的一系列传感器检测前方道路转弯处或视线死角区域是否发生交通阻塞或存在路面障碍物等，并通过车路通信系统向驾驶者提供实时道路信息。 ?静止图像信息服务:通过闭路电视 (C C T V)摄像机采集的道路环境状况信息，将以静止图像的形式提供给驾驶者，例如在隧道入口处可以清楚地了解到出口处的车流情况等。 ?浮动车信息采集服务:基于浮动车技术实现实时交通信息的获取，并通过车路通信系统，连同天气、路面情况以及高危地段等信息迅速提供给临近的车辆。 ?道路汇集援助服务:通过专用短程通信(DSRC)天线检测行驶于主干道上的车辆，当车辆接近道路汇集处时，将通过车路通信系统向有关驾驶者发出警示信息。 ?停车场电子付费服务:通过车路通信系统实现停车场电子付费服务。 ?宽 带互联网连接服务:通过车路通信系统实现宽带互联网连接服务。 构建包括智能车辆、智能公路、紧急救援系统的Smartway，实现安全、高效、便利、舒适、低环境负荷的社会14,15]。 1.3 欧盟eSafety[16] eSafety由ERTICO最先提出，2003年9月得到欧盟委员会的认可并列入欧盟计划。主要内容是:充分利用先进的信息与通信技术(Information and Communi- ICT)，加快安全系统的研发与集成应用，为道路交通提供 cation Technology， 全面的安全解决方案。除自主式的车载安全装置外，还需考虑车—路协调合作方式，即通过车—车以及车—路通信技术获取道路环境信息，从而更有效地评估潜在危险并优化车载安全系统的功能。欧盟在其第6框架计划(FP6)中，准备启动77项与eSafety相关的研究开发项目，与之相配套，欧盟委员会还推荐了28项行动计划，可归纳为3类，即社会公共基础设施建设(包括道路交通基础设施及体系架构、电信基础设施等);车辆预防与保护系统 (包括车载智能终端系统、事故前安全辅助驾驶系统、事故中车内人员保护系统、事故后紧急救援系统等);以及事故原因分析、人为因素(Human Factor)研究、成本效益分析等[17]。 eSafety重点研究安全问题，更加重视体系框架和标准、交通通信标准化、综合运输协同等技术的研究，并推动综合交通运输系统与安全技术的实用化。以下介绍eSafety项目的几个重点子项目: PreVENT项目:利用先进的信息、通讯和定位技术，开发自主式和协调式主动安全系统，降低事故发生率和减小事故严重性。 I-way项目(Intelligent Cooperative System in Cars for Road):通过提供实时的周围车辆信息和路旁设备信息，来增强驾驶员的感知能力和对危险状况的反应能力。 Car2car项目:推动车—车、车—路通讯技术及其接口的标准化;发展战略和商业模式，推进车—车通讯技术市场化。 在欧洲，将从2010年开始用一年的时间对智能车进行道路测试，计划在欧洲道路上对1000辆以上安装了各种智能化车载设备的各种品牌汽车进行试验，测试8种不同的高新技术，通过大量的采集数据来检验安全、效能和舒适的程度，进而研究智能车辆对安全、能源与效率以及社会的影响[18]。 2 中国车路协同发展 根据交通运输发展战略需求，以改善道路安全与提高交通效率为重点，兼顾节能、环保。通过一系列关键技术攻关，建立车路智能协同系统，实现车路协同控制，改善交通安全，提高通行效率。通过提高通行效率，提高单位能耗的运输效率，在满足交通运输需求的条件下，达到节能、环保的目的[19,20]。 图3 车路智能协同发展需求 图4 车路协同技术集成图 ”计划车路协同部分的发展展望，如表1所示: 下表是对我国“十二五 表1 车路协同“十二五”发展 3 结束 车路协同技术(CVIS)在国内外都是近几年才发展起来的新型技术，其对缓解 交通拥堵以及改善交通安全有很大的帮助，因此得到了世界各国广泛的关注，部 分发达国家更为其制定长期发展路线。 我国车路协同(CVIS)实施起步较晚，但随着我国交通流量的迅速增加，交通 拥堵、交通事故等现象相应出现，推行车路协同技术势在必行。我国在引进、开 放车路协同学习的同时，也要结合我国城市发展需求结合国内车路协同系统，发 展符合我国国情的车路协同系统。 参考文献 [1]欧洲智能交通信息服务平台,促进汽车和基础设施的整合.网站: [2]Driving Down Lane-Departure Crash,BWMbroadcasting. [3]美国交通部,智能交通信息系统 站: [4]National System Requrements,Vehicle Infrastructure intellidriveSM,网 Integration(VII),April 2008,Version1.3.1. [5]柯亮宇.无线行动通讯明日之星 ,车载无线通讯发烧[J].台湾:财团法人车辆 研究测试中心.2009. [6]陈柏全,柯亮宇.智能安全车辆与车载无线通讯国际发展趋势简介.台湾:财团 法人车辆研究测试中心.2008. [7]王笑京.智能交通与道路交通安全—发展动态及建设，第四届中国智能交通 年会.2008. [8]Michael Chapman.Using Vehicle Probe Data to Diagnose Road Weather Conditions-Results from the Detroit IntelliDriveSM,TRB 2010 Annual Meeting. [9]Brain Smith,Ramkumar Venkatanaratana and Hyungjun Park,IntelliDriveSM Traffic Signal Control Algorithms.2010. [10]Hyungjun Park,Brain L.Smith. Investigating Benefits of IntelliDriveSM in Freeway Operation—Lane Changing Advisory Case Study，at the 2010 Annual Meeting of the Transportation Research Board.2009. [11]Valerie Briggs. USDOT ITS Strategic Planning,ITS Joint Program Office.2009. [12]欧洲智能交通信息服务平台.促进汽车和基础设施的整合,网站: ons_held_in_tokyo.htm. [13]淘治中.智慧型运输系统(ITS)整体发展趋势之比较与评析[J].中华技术.2009. [14]熊炜，李清泉，李宇光.智能道路系统的发展现状与趋势[C].2008. ，熊炜，李宇光.智能道路系统的体系框架及其关键技术研究[J].智能 [15]李清