DSRC技术在车路协调中的应用

1、DSRC在车路协调中的应用王东柱ITS中心专用短程通信(DSRC)介绍专用短程通信(Dedicated Short Range Communication, DSRC)技术是ITS的基础之一 DSRC能提供高速的数据传输，并且能保证通信 链路的低延时，保证系统的可靠性，是专门用 于车辆通信的技术。DSRCcommunications0SRC基于DSRC的车路协调安全预警交通标志识别车辆 检测器交通信号灯IR信标停牌NI 浜市 i5EK*UDSRC穿越道路安全辅助信号灯识别汇报内容美 Hlntellidrive 与 DSRC欧洲CVIS与DSRC日本 Smartway 与 DSRC1汇报内容美国

2、 Intellidrive 与 DSRCSmarter. Greener.欧洲CVIS与DSRC日本 Smartway 与 DSRC2009年11月8日，美国交通部(DOT)发布了智能交通 系统战略计划：2010-2014，为未来五年该部的智能交 通系统(ITS)研究项目提供战略引导战略研究计划的目标是利用无线通信建立一个全国性的、多模式的地面交通系统，形成一个车辆、道路基础设施、乘客的便携式设备之间相互连接的交通环境，最大程度地保障交通运输的安全性、灵活性和对环境的友好性lntellriuSafer.Smarter.Greener.实刃方式IntelliDrive核心是一个在车车(V2V)车

3、路 (V2I)或车手持设备Z间支持高速传送网 络，实现更安全、高效的应用。IntelliDrive由原来的 VII (Vehicle Infrastructure Integration)更名而来IntelliDrive SM实现目标 豐宴餘安全性(Safety)IntelliDrive SM将利用专用短程迪信系统(、D、SFy)代实现车辆巧 乎辆(丫2丫、车辆厅泵铀设施,01乙闻旳通倩,M需适迸向 划酿员提供建议或岌念奩机帝浣警告，捷話W页员的情境感矢u能 力及减少或免除碰撞事件的岌生；机动性(Mobility)o IntelliDrivernIntelliDrive SM将利用车辆与基础设

4、施(V2I)及乘客无线设备发送 的匿名信息，向交通管理机构发送动态更新的有关实时交通、运 鱗喺聚车餌的熬帚丛顾更克热噓理苕瞭紛疇加聽地. 焉J諏義、驾驶的时间和方式以遊免交逋拥堵；对环境的友好性(Environment)IntelliDrive SM坏境研究将为交通管理者提供数据，使他们更好地 了解实时做出的交通管理决策可能产生的环境影响。美国DSRC用 DSRC 实现 IntellidriveMake Intellidrive Happen With DSRC lntelliDriveSM由无线互连带来的一系列技术和应用无线互连包括所有类型的车辆和车队、基础设施和 消费者的无线设备采用DSR

5、C进行车车通信、车路通信Ray LaHood美国运输部部长2010 年5 月 5口专用短程通信(DSRC)能够在 车-车、车-路之间传送实时信息和 数据，我们知道这个技术不仅可以 取得新的安全方面效益，而且为无 薮裔业应用建立仓ij新平台。We're fully commined to Dedicated Short Range Communications (DSRC), which delivers real-time information and data toand betweemvehicles. We know that this technology will not

6、only archive new safety benefits, but also create a platform for innovations with countless commercial applications.美国:ITS通信标准基础协议 DSRC般泛指所有短距离的无线通讯技术，包含不同的技术和不同 的规格，但是用于交通上的5. 9GHz DSRC在MAC与PHY的底层为 IEEE802.lip 802. lip是IEEE在2003年以802. 11a为基础所制定，又称为WAVE (Wireless Access in the Vehicular Environment)

7、, 用在 5. 9GHz DSRC系统中 1609协议：应用层协议 IEEE 1609. 1 :资源管理 IEEE 1609. 2 :应用程序和管理信息安全加密 IEEE 1609. 3 :网络服务 IEEE 1609. 4 :通道协调优点：可用于高速移动、美国运输部以该标准构建基础建设。美国5.9GHz DSRC应用总结 IntelliDrive专用频段5.9GHz：美国联邦通讯委员会(FCC)批准DSRC 5.9GHz频段供安全性应用(V2V,V2I)其它应用可以使用5.9GHz DSRC ITS关键的安全性应用领域要求采用5.9GHz DSRC美国产业发展优先支持5.9GHz DSRC未

8、来美国主要路段将布设23.5万个路侧设备，所有销往美国的车辆都必须加装DSRC 5.9GHz车载设备在5.8GHz应用上，美国起引领作用欧洲随后采用5.9GHz日本随后采用5.8GHz汇报内容美国 Intellidrive 与 DSRC欧洲CVIS与DSRC日本 Smartway 与 DSRCCVIS欧洲主要智能父通协作式项B#CVISAFESPTucoopers欧洲 CVIS#CVIS-欧盟所支持的大型ITS研究与发展项目-实现目标开发标准化的网络终端以实现车车、车基础设施之间的通讯；利用伽利略和其它一些先进技术，开发获取增强车辆位置信息和动 态地图信息的新技术；采用车载和路侧设备来检测事故

9、、监控路网运行，强化基础设施与 交通流的合作；开发用于辅助驾驶、交通管理、移动信息服务、商务及货运管理的 合作性应用系统。该项目已在7个国家进行了许多大规模联合技术试验欧洲项目中DSRC应用总结超过400米超过400米超过600米通信范围车车通信5.9GHz全向天线 车路通信5.9GHz全向天线 车路通信5.9GHz定向天线说明 5.9GHz 5.9GHz直线传播较好，在转弯处大于20米时，不能正常工作 上述范围值是在最佳状态下.通常情况下只有最佳状态的30-50%欧洲项冃中DSRC应用结论:> 5.9GHz是虽然未来发展的方向，但是5.8GHz DSRC更有效益，例如 在收费上的应用；

10、5.9GHz和2G/3G无线通信技术配合使用是必要的。汇报内容mMARTWA/mMARTWA/日本 Smartway 与 DSRCmMARTWA/B>Fsmariway(2004,200)mMARTTAWyo2 Oi2 O2g1s96s96Nationwide deployment$2 a ga>ib o guVsksl »I egnSil puooas日本Smartway计划政府与23家企业共同发起 发展重点：整合日本各项ITS功能（主要是VICS和ETC）及建立车载单元的共同平台，使 道路与车辆（车路）能够由ITS通信双向传输 而成为智能道路和智能车辆计划在2010年

11、在全国普及。日本Smartway概念和服务SmartwayConcept and Services of SmartwayNew Open Platform for Different ServicesMany different 0All Realized by 5.8 GHz Active DSRCETCD riving XsistaiKcParkingPaymentInternetCunncetionOBU1OBU2New Services by Smartway (Examples)Alert!Inforiiiatioii onConditions AheadSnow Ahead!Si

12、ngle OBUOpen PlatforrIiiteruct Com Roadside tttes of Services Provided by ITS OBU©Safe Driving Assistance Enabled by DSRC and Advanced Car Navigation System 八nformation Provision in Static Imsge and Audio Form Enabled by High-Capacity DSRC Q丿Application to Probe and Card Payment Enabled by Two-

13、Way Communication of DSRC1rLVICS>Jvi ga tn m日本Smartway进展车辆导航系统和电子不停车收费系统（ETC）集成，一个终端设备实现多种功能.这些服务在路侧安装的ITS点和车载导航系统Z间实现高速和大容量通信（5.8GHzDSRC）,接收路侧ITS点传送的各种服务高速和大容量通信（58GHz DSRC）实现例如交通信息服务或图像服务等的多种服务用于接收路侧ITS点信息服务的车辆导航系统已经在2009年10月推出路侧ITS点在全国布设（人约1,600路侧设备安 装在主要的高速公路上ITS点（路侧设备）日本Sm artway进展一设备布设大约1,6

14、00个路侧设备安装在全国主要的高速公路上大约50个路侧设备安装在高速公路服务区韩国无人自动驾驶项目无人驾驶车辆通过传感器实现自动驾驶，可以自动对前方障碍物进行停车和避让，自动安照指令u型掉头，可以和信号灯通信实现红灯停、绿灯行，具有车道偏离检测，自动保持车道位置行驶。无人驾驶中使用的DSRC技术车路通信(V2I)技术信号灯通行预警一DSRC技术雷达探测和车道偏离预警系统LDWS交叉口安全服务一DSRC技术行人预警服务一DSRC技术交通信息服务 CCTV视频监控服务(图片)DSRC技术-交通信息服务一DSRC技术路径规划信息车辆自动驾驶行人障碍物预警服务-雷达传感，DSRC技术 车道偏离预警服务

15、-DGPS和GISDSRC技术优势分析 DSRC适合城区环境下的可靠通信目前2.4GHZ和5GHZ频段的广播、终端、热 点越来越多，干扰会越来越严重，表现岀来 为通信质量时好时坏，通信时延时长时短。 对高速移动中的车辆而言，一两次的干扰可 能就失去了通信机会，导致数据交互失败。干扰源分析汽车干扰。目前车辆采用2.4GHZ作为车内移动感应和告警频率。 该信号为持续广播，对2.4GHZ的干扰严重。蓝牙设备。蓝牙设备工作在2.42.4835 GHz它将信道分为79个1MHZ带宽信道，每秒切换超过1600次，可能造成其他设 备的通信时延。视频设备。基于模拟信号传送视频信号的设备发送增益和功率 均较大，

16、而且为连续不间断发送，对2.4GHZ频段存在较大干扰 无绳电话。为防止窃听，往往采用跳频技术，导致整个频段均 可能被干扰WIFI/ZIGBEE设备。工作在2.4GHZ频段，与上述设备均存在干 扰。微波炉。微波炉以极强功率发射2.4GHZ信号，对该频段影响 大，对车地通信可能影响较小。采用5.8GHZ专用频段的DSRC®信，消除了同频干扰现象，能够保证咼速移动中的通信效果-DSRC是唯一目前可见的满足智能交通实时、定点通信 的技术。从标准上提供了快速通信用的控制信道，省 去了建链时间。在各层协议上，提供了多种实时通信 接口，从而满足高速移动下的定点通信需求。 DSRC有利于高速移动车辆

17、的通信效率提升，DSRC协 议在物理层协议上，釆用较高的频率(5.8GHZ)和较 窄的信道(以10MHZ为单位切分信道)，可以有效减 少车辆高速移动时带来的多路径效应和多普勒效应带 来的通信效率下降，更适合于高速移动中的车辆通信。通信技术延迟时间比较延迟时间要求:6042010ay Satellite secs) Terrestrial Digital Radio & Satellite Digital Audio Radio(10-20 secs)Active Safety Latency Requirements (secs)Traffic Signal Violation war

18、ningCurve Speed Warning0,1r.00 0 0 05.4.3.Z L (SPUOOQS co AOUaEJCellular(1.5 - 3.5 secs)WiFi 8021(3-5 secs)WiMax(1.5 - 3.5 secs)Bluetooth(3 一 4 secs)Emergency Electronic Brake LightsPre-Crash SensingCooperative Forward Collision AssistantLane Change WarningStop Sign Movement AssistanceLeast stringen

19、t latencyrequirement for Active Safety(1 sec)0.02oT"0,1OJ0J02.oQ.9 GHz DSRC (.0002 secs)Most Stringent latencyrequirement for Active Safety(.02 sec)Communications TechnologiesNote: Y-axis not to scale for illustration purposesData source: Vehicle Safety Communications Project 一 Final ReportD SR

20、C总结干扰小：使用专用频段，减少类似WIFI的大量民用干 网络获取快：针对智能交通应用的快速资源获取设计 时延低：针对交通安全应用的通信协议设计高可靠：在需要的场合，可实现高级别的链路可靠性 多优先级通信：可针对安全应用设置高优先级别，优 女全与隐私：提供了安全的认证与隐私保护协议和算法低成本：DSRC采用分布式组网，类似P2P架构，车辆 间可逐跳转发，省去了复杂的网络基础设施建设。从 系统架构上实现了低成本的通信方案国际ITS DSRC通信标准比较Policy PriorityProjected TimingFrequencySystem & Data Protocol1 Safety & Collision Avoidance2. Mobility3. Environment2013 decision on reulation5.9 GHzL- IEEE