車聯網V2X通信技術淺析與應用(下)

◆文/江蘇 高惠民

(接2020年第5期)

(2)車聯網典型應用場景

車聯網實現了車輛、行人、基礎設施、網絡之間的互聯互通，從而在道路安全、交通管理、網絡服務方面極大地提高交通的智能化程度。下面分別介紹一些V2X的典型應用場景：

①前方靜止/低速車輛報警

圖19 前方靜止/慢速車輛報警

如圖19所示，本車(B)根據前方車輛(A)發出的消息內容識別出其屬于靜止/低速運動狀態，且處于本車(B)前方行駛路線上，可能造成追尾事故。則本車產生自身警告同時，若路邊有路側單元檢測到車輛(A)非正常停車或低速運動，則對外廣播車輛信息，以便提醒更大范圍內的車輛。該場景下，基于車聯網通信的汽車主動安全系統可以降低跟隨靜止/低速車輛的后方車輛因視線不良(如霧天、彎道、遮擋等)或駕駛注意力不集中、駕駛員距離/速度估計錯誤等因素引發的追尾碰撞事故。

②異常車輛報警

如圖20所示，當車輛(A)出現爆胎、轉向失控、制動系統失靈等異常情況時，成為異常車輛，則異常車輛(A)對外廣播本車此時的狀態，其他車輛(B)根據收到的消息內容識別出其屬于異常車輛(A),且可能影響本車行駛路線時，其他車輛(B)產生本車報警提醒駕駛員注意。該場景下，基于車聯網通信的汽車主動安全系統可以將車輛內部的故障/失控等信息及時對外廣播，便于周邊車輛迅速采取避讓等處置措施，降低單一車輛失控導致的連環碰撞次生事故風險。

圖20 異常車輛報警

③交叉路口防撞報警

圖21 交叉路口防撞報警

如圖21所示，車輛行駛時周期性地對外廣播本車的位置、速度、方向、加速度等信息，當車輛(A)和車輛(B)從不同方向準備通過無交通信號燈控制的交叉路口時，車輛A、B相互識別對方的消息后，判斷并提醒駕駛員注意路口有碰撞風險，需謹慎駕駛。在無線信號遮擋路口，可以設置路側單元。當路側單元檢測到路口有碰撞風險時，需要廣播交叉路口防撞報警。該場景下，基于車聯網通信的汽車主動安全系統可以降低車輛從不同方向通過未設置交通信號燈的路口發生的碰撞風險。

④非機動車(電動車、自行車等)或行人接近預警

人車事故造成交通死亡率非常高，尤其在我國，電動車事故發生率居高不下。很多情況下，電動車速度非常快且又不易被機動車駕駛員發現。另外，還有很多人車交通事故是由于行人低頭看手機，注意力分散，未注意到機動車的行駛情況。如圖22所示，在這些情況下，行人或者電動車、自行車(具備相關通信設備,如帶有特殊芯片的手機)，以及路側單元周期性地對外廣播其存在、位置、路線和速度等信息，機動車根據收到的信息判別非機動車或者行人在其周圍或者橫穿馬路，可能影響到本車行駛而造成交通事故，機動車會產生本車警告，提醒駕駛員。機動車也可以周期性地廣播其標識、位置、速度、方向等信息，行人或者非機動車接收到該信息后，會引起注意。該場景下，基于車聯網通信的汽車主動安全系統可以有效降低由于機動車駕駛員視線受限(雨雪霧天氣因素、其他車輛遮擋)、駕駛員分心、駕駛員距離/速度估計錯誤，行人或非機動車駕駛者注意力不集中、距離估計錯誤等因素引發的事故風險，有效保護行人及駕駛員的安全。

⑤基于環境物體感知的安全駕駛輔助提醒

在高密度的城市區域中，每輛車周圍都存在大量的車輛、行人和異常物體，存在發生碰撞的危險。由于車輛本身安裝了多種傳感器(雷達、圖像、紅外、聲納)，能夠通過多種途徑感知到周圍環境的物體，并通過無線通信V2V或V2I交互觀測到物體信息，周圍的車輛和行人根據接收到感知的物體信息，進行相應的安全駕駛輔助提醒。

圖22 非機動車/行人橫穿預警

一個典型的場景如圖23所示。車輛行駛時周期性地對外廣播本車位置、速度、方向、加速度等信息。在一個十字路口，汽車A和B有碰撞危險，由于兩輛車直線傳播路徑被建筑物遮擋，兩輛車直接數據交互無法實現碰撞檢測。但是，汽車C能夠同時接收車輛A和B的狀態信息，識別兩輛車的位置，并以一定的周期將兩輛車的位置廣播出去。此時車輛A和B可以根據車輛C廣播的感知物體數據識別潛在的碰撞危險，提醒駕駛員注意。

圖23 基于環境物體感知的安全駕駛輔助提醒

⑥緊急救助(SOS)服務

SOS服務是指車輛傳感器在檢測到汽車空氣囊啟用、車輛側翻或乘駕人員受到生命威脅的緊急情況下自動發送求救信息。該服務也可以由駕乘人員在非碰撞相關緊急情形下手動使用SOS開關報警。該服務信息由OBU通過V2I通信發送至RSU，并由RSU通過遠程通信轉發至當地最近的授權救援機構。

⑦遠程診斷

車輛故障遠程診斷是指通過V2I通信由RSU接收來自OBU的車載故障診斷信息，通過遠程通信轉發至云端系統，云端系統會復檢故障信息，并由專家進行遠程診斷，向車主提供診斷報告。在故障確定后，遠程自動消除故障，無法消除的故障會推送到車主的手機APP上，并提供周邊服務網點。同時云端系統還將該信息轉發至相應的車輛服務商以確定潛在的維修需求。

圖24 豐田車載通信系統組成示意圖

圖25 豐田智行互聯系統服務項目

(3)豐田汽車車聯網

豐田汽車在TNGA(豐田全球新體系架構)生產的新一代凱美瑞、卡羅拉等車型上借助現代信息和通信技術，導入了TOYOTA Connect(豐田智行互聯)系統(即車載通信系統，簡稱車聯網)，實現車內、車與車、車與路、車與人、車與服務平臺的全方位網絡連接。如圖24所示是豐田車載通信系統組成示意圖。

通過車載通信系統，能夠24小時365天提供緊急救援，車輛被盜追蹤等真正“安心、安全”的服務；同時通過車聯網技術，實現車況確認、遠程控制、提供“快捷、便利”的服務。在CR(客戶服務)活動支援方面，根據車輛使用狀況向客戶提供最合適的商品，確保車輛入廠保養與維修；故障發生時及時主動給客戶提供遠程診斷幫助。TOYOTA Connect車聯網服務項目和目的，如圖25所示。

圖26所示為是車載通信系統電路圖。

豐田車載通信零件組成及功能說明如表4。

表4 豐田車載通信零件組成及功能說明

圖26 豐田車載通信系統電路圖

表4 豐田車載通信零件組成及功能說明（續）

四、結束語

車聯網技術是車輛信息化的核心內容，是互聯網、車際網V2X和車內網技術一體化發展的必然結果。今后，隨著5G技術在V2X的運用，V2X通信技術能夠實現更加安全、高效、便捷的駕駛體驗,同時也是未來高度自動駕駛的基礎支撐,是汽車產業融入萬物互聯時代的重要途徑。相信車輛全面智能化、網聯化已為時不遠了。