基于車路協同的高速公路車載安全駕駛提示系統

杜新新

摘 要：本文利用現有移動通訊設備作為信息顯示提示終端并引入車載自組網實現車輛之間的信息交流，對現有信息提示系統進行了相應改進，提出了全方位的道路信息的采集以及實時提示系統。該系統信息提示延遲、遺漏等情況，同時有利于系統建設成本的控制。

關鍵詞：車路協同；高速公路；車載；信息提示

截止到 2015 年底我國公路總里程達 457.73 萬公里，其中高速公路總里程為 12.35 萬公里，所占百分比僅僅為 2.67%，然而高速公路事故發生情況卻遠遠超過這個比例。高速公路車輛行駛車速高，一旦發生事故死亡率高，經濟損失大[ 1 ]。安毅[ 2 ]等人針對城市道路車輛定位受限問題，提出了基于車路協同定位與高度約束模型的緊耦合定位方法。鄺仲平[ 3 ]針對惡劣天氣對高速公路交通安的不良影響研制了實現人、車、路互動的全路段氣象檢測與交通信息實時提示系統。本文在現有設備的基礎上以提高信息提示精確度、低成本和實時提示為目的提出了針對高速公路的安全駕駛提示系統。

一、系統組成及原理

本文提出的高速公路安全駕駛提示系統，由道路信息采集系統，車輛運行參數采集系統，車路信息交互系統，車車信息交互系統，信息顯示系統組成。

該系統的工作原理是通過信息采集裝置對所需信息進行采集，并通過車載信息綜合處理系統，過濾掉無關信息，留取影響駕駛員駕駛的信息，將道路狀況、氣候狀況、事故點距離、附近車輛參數等進行綜合處理，并通過車載信息提示系統通過語音加文字的形式對駕駛員進行提醒，使得駕駛員對視距外的道路交通情況以及天氣情況能夠了如指掌，而且由于實現了車輛間信息交換，駕駛員可以根據周圍車輛的運行狀態做出最佳駕駛決策。

（一）信息采集

目前氣候信息的采集可以采用WS-RM 道路氣象監測系統，該系統可以對道路能見度、路面溫度、路面積水、積雪、結冰等情況進行實時監測；使用地感線圈設備或視屏監控設備對道路車流量、事故發生情況以及道路通行狀況進行實時監測。利用雷達測速裝置對車輛行駛速度進行準確測量。使用GPS定位技術進行車輛位置信息獲取。

（二）信息交互系統

使用無線通信技術，實現道路信息與車輛信息交換。利用車載自組網車輛通信平臺可以實現車-車與-路通信，車載自組網主要包括車與車（V2V）和車與設施（V2I）兩部分，其中一定范圍之內的車輛可以相互交換車速、和位置信息，并自動建立移動網絡，經由路由器以多跳的方式將數據向距離更遠的車輛傳輸[ 6 ]。

使用車載自組網可以實現遠距離車輛信息相互交換，通過車-路信息交換系統，則可以是道路對道路信息，以及車輛行駛信息進行綜合采集。并且隨著車載自組網技術的不斷發展，以及采集設備的不斷優化，可以利用車輛對道路信息以及附近車輛運行信息進行動態采集，并通過路由器設備進行擴散通訊，實現車輛行駛采集路網信息的動態車路信息采集網絡。

（三）車載提示系統

本文將信息提示系統安裝在車輛內部，通過信息接收數據線與駕駛員的智能手機進行連接，在行車過程中只要將將二者連接，則可實時接收道路及周圍車輛信息，而在非駕駛狀態下斷開兩者連接即可。

車載提示系統具有以下優點：

1）成本低。利用已有移動設備來進行信息提示減少了道路顯示設備的安裝成本。

2）不受外部氣候環境影響。避免了在大霧等能見度低的情況下，視距過短同時避免了雨、雪等對設備的影響。

3）實時提示。道路 LED 提示設備間隔在5-10km左右，在其間發生交通事故，則該路段的車輛看不到提信息示。該系統，避免了這一缺點，可以進行實時信息提示。

二、面臨的問題

該信息提示系統仍然存在一些問題亟待解決：

（一）系統故障產生危害

任何設備都有故障的可能，當信息提示系統出現故障時，如果停止工作，則提示功能消失，對道路交通安全產生的不良影響相對較小。然而系統故障導致信息混亂則對道路交通安全產生重大影響，甚至導致交通事故發生。

（二）網絡信息被惡意入侵

系統使用過程中，一旦遭到入侵，對整個局部網路的道路以及行車狀況進行篡改，則會引發重大交通事故。

（三）普遍安裝存在問題

該系統除了道路信息采集系統外還包括各種信息交換系統、車載信息處理系統、車載顯示系統，實現大規模安裝是一大難題。

（四）作用目標有限

該系統僅僅起到了信息提示的作用，如果駕駛員不能根據提示信息做出相應的駕駛決策，則無法達到安全形勢的目的。比如在針對駕駛員疲勞、酒架等行為，信息提示系統的作用受到局限。

（五）對駕駛員產生影響

提示信息一方面可以幫助駕駛員進行決策，但另一方面也會在一定程度上分散駕駛員注意力。同時會在一定程度上改變駕駛員的駕駛習慣，使駕駛員在駕駛過程中產生依賴。

三、小結

高速公路車載安全駕駛提示系統，采用現有移動設備作為信息提示終端，降低了系統建設成本和外界不良環境的影響。但仍存在設備可靠性、后期維護以及網路安全等問題。

若實現車輛自測道路狀況與車-車通信實現車輛無線交流網絡，則無需其他監測設備，車輛組成的信息通訊網絡，可以實現動態信息采集，隨著車輛的增多，道路安全隱患越多，則采集交流的數據就越多，反之亦然。

參考文獻：

[1] 劉東，馬社強，牛學軍.我國高速公路交通事故特點分析[J].中國人民公安大學學報（自然科學版），2008，4：65-68.

[2] 安毅，寧濱，蔡伯根，上官偉，王劍.GPS/CP 車輛定位與交叉口沖突檢測[J].交通運輸工程學報，2013，13（1）：104-113.

[3] 鄺仲平.基于物聯網的高速公路全路段氣象監測與交通信息實時提示系統[J].交通工程，2013，5（9）：149-151.

[4] 常促宇，向勇，史美林.車載自組網的現狀與發展[J].通信學報，2007，28（11）：116-126.