车路智能协同课件

1、 高速公路运行中存在的问题及原因高速公路运行中存在的问题及原因 高速公路运行中存在问题的解决策略高速公路运行中存在问题的解决策略 高速公路交通事件管理高速公路交通事件管理 基于基于ITS的交通事件管理实施技术的交通事件管理实施技术 基于基于ITSITS的事件管理系统框架的事件管理系统框架 2022-2-31课程回顾课程回顾智能运输系统 高速公路交通拥挤如何分类？试分别分析其高速公路交通拥挤如何分类？试分别分析其发生的原因。发生的原因。（1 1）高速公路交通拥挤一般可分为：）高速公路交通拥挤一般可分为： - - 常发性交通拥挤常发性交通拥挤 - - 偶发性交通拥挤偶发性交通拥挤（2）常发性交通拥

2、挤常发性交通拥挤 可以从可以从“运行因素运行因素”和和“几何因素几何因素”两个角度来分两个角度来分析：析： 2022-2-32思考题思考题智能运输系统 高速公路交通拥挤如何分类？试分别分析其高速公路交通拥挤如何分类？试分别分析其发生的原因。发生的原因。 运行因素：运行因素： - - 交通需求超过通行能力交通需求超过通行能力 - - 不受限制的入口匝道不受限制的入口匝道 - - 出口匝道排队出口匝道排队 - - 收费站收费收费站收费 2022-2-33思考题思考题智能运输系统 高速公路交通拥挤如何分类？试分别分析其高速公路交通拥挤如何分类？试分别分析其发生的原因。发生的原因。 几何因素：几何因素

3、： 车道减少、交织路段短、道路横截面窄、标志车道减少、交织路段短、道路横截面窄、标志短缺、视线不良、互通式立交不合标准等。短缺、视线不良、互通式立交不合标准等。 2022-2-34思考题思考题智能运输系统 2. 简述高速公路交通事件管理的步骤及对应含简述高速公路交通事件管理的步骤及对应含义。义。高速公路交通事件管理的步骤包括：高速公路交通事件管理的步骤包括：（1 1）事件监测）事件监测 证实某一事件已经发生，事件管理过程的第一步。证实某一事件已经发生，事件管理过程的第一步。（2 2）事件确认）事件确认 确认一个事件已经发生，确定它的确切位置，获得尽确认一个事件已经发生，确定它的确切位置，获得尽

4、 可能多的与时间相关的细节信息。可能多的与时间相关的细节信息。 2022-2-35思考题思考题智能运输系统 2. 简述高速公路交通事件管理的步骤及对应含简述高速公路交通事件管理的步骤及对应含义。义。高速公路交通事件管理的步骤包括：高速公路交通事件管理的步骤包括：（3 3）向驾驶员提供信息）向驾驶员提供信息 向其他驾驶员提供与该事件相关的信息以及其他出行向其他驾驶员提供与该事件相关的信息以及其他出行 所需的交通信息。所需的交通信息。（4 4）事件响应）事件响应 一旦确认事件发生，即启动、协调和管理适当的人一旦确认事件发生，即启动、协调和管理适当的人 员、设备、通信和驾驶员信息媒介。员、设备、通信

5、和驾驶员信息媒介。 2022-2-36思考题思考题智能运输系统 2. 简述高速公路交通事件管理的步骤及对应含简述高速公路交通事件管理的步骤及对应含义。义。高速公路交通事件管理的步骤包括：高速公路交通事件管理的步骤包括：（5 5）事件现场管理）事件现场管理 包括：精确评估事件、建立适当的处理优先等级、通包括：精确评估事件、建立适当的处理优先等级、通 知和协调相关部门，以维持良好的通信连接。知和协调相关部门，以维持良好的通信连接。（6 6）交通管理）交通管理 在受到事件影响的区域内进行交通控制，使用交通控在受到事件影响的区域内进行交通控制，使用交通控 制设施和动用人员对事件现场和周围交通问题进行管

6、制设施和动用人员对事件现场和周围交通问题进行管 理。理。 2022-2-37思考题思考题智能运输系统 2. 简述高速公路交通事件管理的步骤及对应含简述高速公路交通事件管理的步骤及对应含义。义。高速公路交通事件管理的步骤包括：高速公路交通事件管理的步骤包括：（7 7）事件清除）事件清除 清除影响正常交通流或致使车道强制关闭的碰撞车辆清除影响正常交通流或致使车道强制关闭的碰撞车辆 残骸、碎片或其他障碍物，并使道路的通行能力恢复残骸、碎片或其他障碍物，并使道路的通行能力恢复 到事件前状态的过程。到事件前状态的过程。 2022-2-38思考题思考题智能运输系统 9车路智能协同系统车路智能协同系统（Co

7、operative Intelligent Vehicle-Infrastructure System）智能运输系统 车路智能协同系统的概念及其作用车路智能协同系统的概念及其作用车路智能协同系统的工作原理及其系统结构车路智能协同系统的工作原理及其系统结构车路智能协同系统关键技术车路智能协同系统关键技术 - 智能车辆技术智能车辆技术 - 智能路侧系统关键技术智能路侧系统关键技术 - 车路车路/车车协同信息交互技术车车协同信息交互技术车路智能协同系统的发展现状车路智能协同系统的发展现状 协同系统应用举例协同系统应用举例 车路智能协同系统发展趋势车路智能协同系统发展趋势 2022-2-310内容概要

8、内容概要智能运输系统 车路协同是未来车路协同是未来ITSITS的核心的核心 2022-2-3智能运输系统11已部署实施已部署实施部署实施部署实施/原型系统原型系统传统传统 ITS技术技术匝道信号控制匝道信号控制出行信息系统出行信息系统交通管控中心交通管控中心Research当前当前 ITS 方案方案车辆车辆通信设备通信设备基础设施基础设施驾驶员驾驶员ITS前沿技术前沿技术车路协同车路协同综合汽车综合汽车安全系统安全系统IVBSS出行辅助系统出行辅助系统MSAA一体化运输走一体化运输走廊管理系统廊管理系统ICM智能驾驶智能驾驶电子认证收费电子认证收费研究热点研究热点 基于无线通信、传感探测等技术

9、进行车路基于无线通信、传感探测等技术进行车路信息获取，通过车辆与车辆、车辆与道路信息信息获取，通过车辆与车辆、车辆与道路信息交互和共享，实现车辆和道路基础设施之间智交互和共享，实现车辆和道路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。道路交通安全、缓解交通拥堵的目标。2022-2-312什么是车路智能协同系统？什么是车路智能协同系统？智能运输系统 -提高驾驶安全性，减少交通事故发生率提高驾驶安全性，减少交通事故发生率-提高驾驶舒适性提高驾驶舒适性-提高交通系统的运行效率，缓解或解决交通拥提高交通系统的运行效率，

10、缓解或解决交通拥堵问题堵问题-减少汽车尾气排放，降低空气污染减少汽车尾气排放，降低空气污染2022-2-313车路智能协同系统的作用车路智能协同系统的作用智能运输系统 车路智能协同系统的工作原理及其系车路智能协同系统的工作原理及其系统结构统结构2022-2-3智能运输系统14 车路协同关键技术车路协同关键技术2022-2-3智能运输系统15 1 1、 车辆精准定位与高可靠通信技术车辆精准定位与高可靠通信技术-研究基于研究基于GPSGPS、激光、雷达、图像数据、传感器网络、激光、雷达、图像数据、传感器网络等多种手段的等多种手段的环境感知技术环境感知技术，以及高精度多模式，以及高精度多模式车载车载

11、组合定位组合定位、惯性导航惯性导航和和航迹推算航迹推算、高精度地图及其匹高精度地图及其匹配配等技术，实现车辆的无缝全天候高可信精准定位，等技术，实现车辆的无缝全天候高可信精准定位，将是车辆精准定位技术发展的主流方向将是车辆精准定位技术发展的主流方向；- 掌握多信道多收发器通信技术、基于自组织网络和双掌握多信道多收发器通信技术、基于自组织网络和双向数据通信技术、向数据通信技术、 WLAN WLAN通讯技术、通讯技术、RFIDRFID、DSRCDSRC、WiFiWiFi、1X1X、3G3G等无线传输技术，研究高可靠车载通等无线传输技术，研究高可靠车载通信技术，实现车路信技术，实现车路/ /车车之间

12、的稳定有效的数据实时车车之间的稳定有效的数据实时通讯与传输成为智能车辆发展的必然趋势。通讯与传输成为智能车辆发展的必然趋势。2022-2-316智能车载关键技术智能车载关键技术智能运输系统 2 2、车辆行驶安全状态及环境感知技术车辆行驶安全状态及环境感知技术-车辆制动、转向、侧倾等自身运行安全状态参数的实车辆制动、转向、侧倾等自身运行安全状态参数的实时获取和传输技术时获取和传输技术；-驾驶驾驶员员危险行为的在线监测技术危险行为的在线监测技术；-基于多传感器的行驶环境（基于多传感器的行驶环境（其其他车他车辆辆信息、障碍物检信息、障碍物检测等）检测技术测等）检测技术。 实时监测、获取与感知实时监测

13、、获取与感知复杂路况下车辆危险状态复杂路况下车辆危险状态信息、驾驶行为和行驶环境状态，从而更有效地评估信息、驾驶行为和行驶环境状态，从而更有效地评估潜在危险并优化智能车载信息终端的功能。潜在危险并优化智能车载信息终端的功能。2022-2-317智能车载关键技术智能车载关键技术智能运输系统 3 3、车载一体化系统集成技术车载一体化系统集成技术 - - 基于本车传感器、临近车以及路侧或控制中心的多种基于本车传感器、临近车以及路侧或控制中心的多种数据的处理和融合技术数据的处理和融合技术 - - 基于车载一体化终端和车辆总线的信息通信和数据共基于车载一体化终端和车辆总线的信息通信和数据共享技术等。享技

14、术等。2022-2-318智能车载关键技术智能车载关键技术智能运输系统 智能路侧系统旨在利用道路设置的各种智能路侧系统旨在利用道路设置的各种监测监测系统系统，向驾驶员提供，向驾驶员提供道路状况道路状况、路面状况路面状况、交交通堵塞通堵塞、旅行时间旅行时间等信息等信息。1. 1.多通道交通信息采集技术多通道交通信息采集技术 主要采集的动态交通信息包括：主要采集的动态交通信息包括：车流量、平均车速车流量、平均车速、车辆定位、行程时间等、车辆定位、行程时间等； 采用的采集方式有：采用的采集方式有：感应线圈检测、微波检测、红感应线圈检测、微波检测、红外线检测、视频检测以及基于外线检测、视频检测以及基于

15、GPS GPS 定位的采集技术、定位的采集技术、基于蜂窝网络的采集技术、基于基于蜂窝网络的采集技术、基于RFID RFID 的采集技术等的采集技术等。2022-2-319智能路侧智能路侧关键技术关键技术系统系统智能运输系统 2. 2.多通道多通道路面状态路面状态信息采集技术信息采集技术 路面状态良好是保证车辆安全运行的基础条件之一路面状态良好是保证车辆安全运行的基础条件之一，对于路面状态需要采集的信息主要包括：，对于路面状态需要采集的信息主要包括： - - 道路路面状况道路路面状况（积水、结冰、积雪等）（积水、结冰、积雪等） - - 道路几何状况道路几何状况（车道宽度、曲率、坡度等）（车道宽度

16、、曲率、坡度等） - - 道路异常事件信息道路异常事件信息（违章车辆、发生会车、碰撞事故（违章车辆、发生会车、碰撞事故、非法占有车道的障碍物）等、非法占有车道的障碍物）等2022-2-320智能路侧智能路侧关键技术关键技术系统系统智能运输系统 2. 2. 多通道多通道路面状态路面状态信息采集技术信息采集技术 单一的传感器无法满足多路面状态信息实时采集的单一的传感器无法满足多路面状态信息实时采集的要求要求，必须通过必须通过融合多传感器信息融合多传感器信息，如雷达、超声波，如雷达、超声波、计算机视觉以及无线传感器网络等，实现、计算机视觉以及无线传感器网络等，实现车辆间、车辆间、车路间车路间进行信息

17、交换，才能实现道路路面状况信息的进行信息交换，才能实现道路路面状况信息的实时采集。实时采集。2022-2-321智能路侧智能路侧关键技术关键技术系统系统智能运输系统 3. 3.路侧设备一体化集成技术路侧设备一体化集成技术智能道路基础设施涉及到智能道路基础设施涉及到：u 路况信息感知装置路况信息感知装置u 道路标识电子化装置道路标识电子化装置u 基于道路的各种车路协调装置基于道路的各种车路协调装置u 信息传送终端信息传送终端 实现路侧设备无线通讯和数据管理一体化功能实现路侧设备无线通讯和数据管理一体化功能。2022-2-322智能路侧智能路侧关键技术关键技术系统系统智能运输系统 车路协同系统的车

18、、路间无线通信技术主要分为车路协同系统的车、路间无线通信技术主要分为两类：两类：1. 1.专用短程无线通讯技术（专用短程无线通讯技术（DSRCDSRC，Dedicated Short Range Dedicated Short Range CommunicationCommunication） DSRC DSRC具有数据传输具有数据传输速度高速度高、延时小延时小、工作稳定工作稳定、抗抗干扰能力强干扰能力强、信号覆盖范围相对集中信号覆盖范围相对集中等特点，特别适合等特点，特别适合应用于仅在特定路段进行通讯、要求通讯设备稳定可靠应用于仅在特定路段进行通讯、要求通讯设备稳定可靠的车路协同系统的车路协

19、同系统。2022-2-323车路车路/ /车车车车协同信息交互技术协同信息交互技术 智能运输系统 车路协同系统的车、路间无线通信技术主要分为车路协同系统的车、路间无线通信技术主要分为两类：两类：2. 2. 基于固定信标（基于固定信标（BeaconBeacon）的定向无线通讯技术）的定向无线通讯技术 日本主要采用了日本主要采用了无线电信标无线电信标（Radio Wave BeaconRadio Wave Beacon）和）和红外信标红外信标（Infrared BeaconInfrared Beacon）两种定向无线通讯信标。）两种定向无线通讯信标。2022-2-324车路车路/ /车车车车协同信

20、息交互技术协同信息交互技术 智能运输系统 美国美国分别开展了分别开展了VII VII 、CVHASCVHAS和和IntelliDriveIntelliDrive等国家项目等国家项目。VIIVII：在美国所有生产的车辆上将装备通讯设备以及在美国所有生产的车辆上将装备通讯设备以及GPSGPS模块，以能够与全国性的道路网进行数据交换模块，以能够与全国性的道路网进行数据交换；CVHAS：旨在通过车载传感器与车旨在通过车载传感器与车- -路或车路或车- -车间通信等车间通信等信息获取方式提供驾驶的辅助控制或全自动控制；信息获取方式提供驾驶的辅助控制或全自动控制；IntelliDrive计划计划：是在是在

21、VIIVII的基础上深化研究车路协同控的基础上深化研究车路协同控制，是美国在制，是美国在ITSITS方面的最新国家项目，强调用人车方面的最新国家项目，强调用人车路一体化方法来解决现代交通所存在的严重问题路一体化方法来解决现代交通所存在的严重问题。2022-2-325车路车路协同协同系统发展现状系统发展现状智能运输系统 2. 2. 欧洲欧洲 欧洲欧洲ITSITS组织组织ERTICOERTICO最先提出最先提出eSafetyeSafety基本概念基本概念，将将车路通信与协同控制作为研究重点之一，其中代表性车路通信与协同控制作为研究重点之一，其中代表性项目为项目为PReVENTPReVENT、CVI

22、SCVIS、CarTalk2000CarTalk2000和和COMeSafetyCOMeSafety、NoWNoW项目项目。2022-2-326车路车路协同协同系统发展现状系统发展现状智能运输系统 3. 3. 日本日本 2005-2010 2005-2010 期间围绕期间围绕 5 5 个重点展开研究，其中包括个重点展开研究，其中包括车车路间协调系统路间协调系统、智能汽车系统智能汽车系统等；从等；从20052005年开始年开始AHSAHS进入其实用化技术普及的第进入其实用化技术普及的第2 2阶段，阶段，从从20102010年后年后, ,重点重点加强利用无线通讯技术的加强利用无线通讯技术的车车车车

23、/ /车路间协调系统车路间协调系统实用实用化技术的研发，构筑人车路一体化的高度紧密的信息化技术的研发，构筑人车路一体化的高度紧密的信息网络网络。2022-2-327车路车路协同协同系统发展现状系统发展现状智能运输系统 车路协同典型应用车路协同典型应用1. 1. 交叉口车路协同技术应用交叉口车路协同技术应用 2022-2-3智能运输系统28 车路协同典型应用车路协同典型应用交叉口车路协同技术应用交叉口车路协同技术应用（1 1）交通信号信息发布系统交通信号信息发布系统 通过车路通信，向接近交叉口的车辆发布信号相位通过车路通信，向接近交叉口的车辆发布信号相位和配时信息，判断在剩余绿灯时间内是否能安全

24、通过和配时信息，判断在剩余绿灯时间内是否能安全通过交叉交叉。 提醒驾驶人不要危险驾驶提醒驾驶人不要危险驾驶( (例如闯红灯例如闯红灯) )，并协助驾驶，并协助驾驶人做出正确判断，避免车辆陷入交叉口的人做出正确判断，避免车辆陷入交叉口的“两难区两难区”，防止信号交叉口的直角碰撞，防止信号交叉口的直角碰撞(right angle)(right angle)事故。事故。 2022-2-3智能运输系统29 车路协同典型应用车路协同典型应用交叉口车路协同技术应用交叉口车路协同技术应用（2 2）盲点区域图像提供系统盲点区域图像提供系统通过车路通信，向交叉口准备转弯或者准备在停止标通过车路通信，向交叉口准备

25、转弯或者准备在停止标志前停车的车辆提供盲点区域的图像信息志前停车的车辆提供盲点区域的图像信息; ; 防止由转弯车辆视距不足引起的事故和无信号交叉防止由转弯车辆视距不足引起的事故和无信号交叉口的直角碰撞事故口的直角碰撞事故。2022-2-3智能运输系统30 车路协同典型应用车路协同典型应用交叉口车路协同技术应用交叉口车路协同技术应用（3 3）过街行人检测系统过街行人检测系统 通过车路通信，向接近交叉口的车辆发布人行道通过车路通信，向接近交叉口的车辆发布人行道及其周围的行人、自行车的位置信息，防止机动车和及其周围的行人、自行车的位置信息，防止机动车和非机动车之间的事故。非机动车之间的事故。2022

26、-2-3智能运输系统31 车路协同典型应用车路协同典型应用交叉口车路协同技术应用交叉口车路协同技术应用（4 4）交叉口通行车辆启停信息服务交叉口通行车辆启停信息服务通过车通过车车车通信，前车把启动信息及时传递给后车，减通信，前车把启动信息及时传递给后车，减少后车起步等待时间，从而提升交叉口通行能力少后车起步等待时间，从而提升交叉口通行能力；在同向行驶中，前车把紧急制动信息快速传递给后车在同向行驶中，前车把紧急制动信息快速传递给后车，避免追尾事故的发生。，避免追尾事故的发生。2022-2-3智能运输系统32 车路协同典型应用车路协同典型应用交叉口车路协同技术应用交叉口车路协同技术应用（5 5）先

27、进的紧急救援体系先进的紧急救援体系在车辆发生故障或交通事故时，会自动向急救中心及在车辆发生故障或交通事故时，会自动向急救中心及管理机构发出有关事故地点、性质和严重程度等求助管理机构发出有关事故地点、性质和严重程度等求助信息信息；通过车路通信调度信号灯优先控制，让急救车辆先行通过车路通信调度信号灯优先控制，让急救车辆先行，及时救援受伤人员。，及时救援受伤人员。2022-2-3智能运输系统33 车路协同典型应用车路协同典型应用2. 2. 危险路段车路协同技术应用危险路段车路协同技术应用2022-2-3智能运输系统34 车路协同典型应用车路协同典型应用2. 2. 危险路段车路协同技术应用危险路段车路

28、协同技术应用（1 1）车辆安全辅助驾驶信息服务车辆安全辅助驾驶信息服务u路侧设置的多传感器检测前方道路转弯处或死角区域路侧设置的多传感器检测前方道路转弯处或死角区域是否发生交通阻塞、突发事件或存在路面障碍物是否发生交通阻塞、突发事件或存在路面障碍物；u通过车路通信系统向驾驶者提供实时道路信息通过车路通信系统向驾驶者提供实时道路信息。2022-2-3智能运输系统35 车路协同典型应用车路协同典型应用2. 2. 危险路段车路协同技术应用危险路段车路协同技术应用（2 2） 路面信息发布系统路面信息发布系统 向接近转弯路段的车辆发布向接近转弯路段的车辆发布路面信息路面信息( (例如是否冰例如是否冰冻、

29、积水、积雪冻、积水、积雪) )，提醒驾驶人注意减速，防止追尾，提醒驾驶人注意减速，防止追尾事故。事故。（3 3）最优路径导航服务最优路径导航服务 路侧设备检测到前方道路拥堵严重，通过车路、路侧设备检测到前方道路拥堵严重，通过车路、车车通信系统以及车载终端显示设备车车通信系统以及车载终端显示设备， 提醒驾驶者提醒驾驶者避开拥挤道路，并为其选择以最短时间到达目的地的避开拥挤道路，并为其选择以最短时间到达目的地的最佳路线最佳路线。2022-2-3智能运输系统36 车路协同典型应用车路协同典型应用2. 2. 危险路段车路协同技术应用危险路段车路协同技术应用（4 4）前方障碍物碰撞预防系统前方障碍物碰撞

30、预防系统u通过车路、车车通信，向车辆传递危险信息（如障碍通过车路、车车通信，向车辆传递危险信息（如障碍物的绝对位置、速度、行驶方向等）物的绝对位置、速度、行驶方向等）；u 帮助避免发生车辆之间或车辆与其它障碍物之间的帮助避免发生车辆之间或车辆与其它障碍物之间的前撞、侧撞或后撞等；前撞、侧撞或后撞等；u避免与相邻车道上变更车道的车辆发生横向侧碰等。避免与相邻车道上变更车道的车辆发生横向侧碰等。2022-2-3智能运输系统37 车路协同典型应用车路协同典型应用2. 2. 危险路段车路协同技术应用危险路段车路协同技术应用（5 5）弯道自适应车速控制弯道自适应车速控制u向车辆传递前方弯路的相对距离、形状（曲率半径、向车辆传递前方弯路的相对距离、形状（曲率半径、车线等）等信息车线等）等信息；u 车辆结合自身运动状态信息，给予驾驶车辆结合自身运动状态信息，给予驾驶员