智能车路协同系统-(北航 王云鹏)

1,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,2,我国“十二五”展望,发展趋势,国外研究现状,综述,车路协同,3,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,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,4,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。,5,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,6,车路协同应用领域,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,车路协同关键技术,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,13,我国“十二五”展望,发展趋势,国外研究现状,综述,车路协同,15,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,16,重点项目：交叉口避碰系统(CICAS),系统架构,17,CICAS应用场景,18,重点项目：营运车辆信息系统与网络(CVISN),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,19,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IEEE802.11P标准,SAEJ2735专用短程通信标准,5.9GHz专用短程通信标准,20,欧洲发展路线图,21,重点项目：基于合作的智能安全道路(COOPERS),系统架构,22,重点项目：智能安全车路系统(SAFESPOT),系统架构,23,重点项目：基于合作的车路系统(CVIS),系统架构,交通管理系统,路边网关,IPv6,本地管理中心,交通管理者,供应商,服务提供方,驾驶员,车辆网关,24,三个项目侧重点比较,COOPERS,CVIS,SAFESPOT,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,25,日本发展路线图,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,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,ITSJAPAN,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,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,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DedicatedShortRangeCommunication(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,32,我国“十二五”展望,发展趋势,国外研究现状,综述,车路协同,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,34,美国预计的装备DSRC的车辆总数、接入率等指标,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,37,我国“十二五”展望,发展趋势,国外研究现状,综述,车路协同,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，是未来我国能否形成智能交通产业核心竞争力的关键。,39,1,2,3,4,多模式车路/车车通信从单一模式走向多种通信手段的互补与融合,车载终端的一体化从单目标控制向多目标控制集成转变,通过典型场景的应用带动技术创新以典型场景形成相关的技术体系,建立车路协作系统的体系框架从特例实验走向应用场景和通信协议的标准制定,发展路线图,40,项目战略目标和具体任务指标,初步建立我国车路协同技术框架体系，抢占智能车路协同前沿技术制高点，为智能交通系统产业升级提供技术保障。,实现智能车路协同的交通信息采集、车车/车路信息交互，集成智能车载、路侧设备和系统。,建立智能车路协同系统测试验证环境，实现关键技术与系统的仿真测试验证。,1,2,3,战略目标,41,项目战略目标和具体任务指标,具备精确定位、车辆-驾驶员-环境实时感知的智能