車路協同技術在汽車防碰撞方面的研究

文/ 李睿

車路協同的交通安全技術

以智能化技術為基礎的車路協同技術，是現代化城市交通系統的重要保障性技術，它能夠從一定程度上提升車輛行駛的安全性以及道路交通協管的效率等，實現基于交通環境感知的協同決策和控制目標，有助于解決傳統技術模式下存在的一系列安全風險。目前比較常見的車路協同技術主要包括:

交通環境協同感知技術

和過去的交通狀態感知技術比較起來，交通環境協同感知技術明顯具有更可觀的應用價值，它能夠對當前路段的實時、全空間交通信息進行共享，這解決了過去傳感器信息融合困難的問題，保證了不同平臺的交互效果，在這種技術的支持下，復雜交通場景下的多平臺、多角度協同感知成為了可能，保證了車輛行駛中的安全性，降低了發生碰撞的可能性。

根據實際的使用情況來看，交通環境協同感知技術能夠在車路協同的過程中，通過各種傳感設備實現對車載與路側、運動與靜止等多種情況的有效識別，并通過統一模型表達出來，準確反饋當前的交通運行狀態，比如在超出視線范圍的場景識別當中，前后車輛就可以通過信息共享平臺實現路況同步，后車可根據前車感知結果保持安全駕駛。

交通群體協同決策與控制技術

交通群體協同決策與控制是智能車路協同系統應用的核心內容。在智能網聯環境下，交通系統自身擁有的自組織、網絡化、非線性、強耦合、泛隨機和異粒度等系統特性開始凸顯出來，尤其是交通主體擁有的智能決策與行為，催生了交通群體的協同決策與智能控制。

任意的道路交通場景均可看成是路口、匝道和路段3種基本場景的組合，針對智能車路協同環境下新型交通系統的復雜性和開放性等問題，引入泛在分布式與情景驅動下動態集中式相結合的協同決策與控制機制。

泛在分布式體現在道路上的每輛車或等效體被看作是獨立的智能體，無主次之分，獨立自主決策與控制，此時的管控目標是實現自身單個或多個優化目標的最優。情景驅動下的動態集中式應用在典型的交通瓶頸區域，通過路側設備的集中協調實現局部區域的系統最優。在實際交通系統中，車輛行駛安全與道路交通管控可分解為系統優化、路權分配和軌跡規劃3個層次的任務。

虛實結合的仿真測試驗證技術

車路協同技術的合理應用，讓交通系統的仿真分析效果得到了根本性提升，另外還使其具有了突出的測試驗證能力，借助這種虛實結合的仿真測試驗證技術進行車輛防碰撞，能夠取得比較可觀的效果，通過群體協同和微觀分析等方式，保證了群體行為仿真分析的合理性。

基于車路協同的自動駕駛技術

車路協同技術的出現，讓汽車的安全性得到了提升，同時也讓自動駕駛技術的可行性得到了提升，和過去的交通安全技術比較起來，以車路協同技術為基礎的自動駕駛技術，明顯具有智能網絡的相關優勢，無論是從環境感知還是信息分析方面，基于車路協同的自動駕駛技術都擁有更突出的性能。

和單一車輛的環境感知比較起來，車路協同技術能夠獲得更加穩定的交通信息，讓自動駕駛系統能夠在準確的數據支持下順利完成駕駛任務，保證汽車的安全性。

車路協同的交通安全技術在汽車防碰撞方面的應用

車路協同技術的出現標志著我國智能化技術與交通運輸業的有機結合成為了現實，更反映出我國現代化建設的喜人成果，目前已經在《國家交通強國建設綱要》中立項，具有不可估量的應用前景。而從實際情況來看，車路協同的交通安全技術在汽車防碰撞方面的應用同樣具有一定的現實價值，為確保其應用效果，可從以下幾方面入手:

初始期應用階段

在進行車路協同技術建設的今天，國家有關部門提出了先進行道路基礎設施建設的目標，要求在保證公路工程信息化建設的基礎上，引入智能化技術，通過大量智能化設備的穩定運行，為車輛防碰撞、車路協同等提供有力支持。

除此之外，還需要加強無線通信、云計算、大數據共享等方面的系統建設工作，確保其能夠保證車路協同的交通安全技術在汽車防碰撞方面的應用效果，為后續的深度應用打下堅實的基礎。

目前，車路協同技術的功能正在不斷地完善和調整，在輔助駕駛、信息提示等方面發揮了重要作用，比較常見的功能包括交通路況信息的共享、前方危險狀態預警、車輛超速控制預警等，通過這一系列的技術支持，車路協同技術等得以在規避汽車碰撞事故中扮演重要角色，其社會經濟效益可見一斑。

建設期應用階段

經歷應用初期的大規模準備，車路協同的交通安全技術在汽車防碰撞方面的應用進入建設期，此時公路工程的配套設施已經比較成熟，為車路協同技術提供支持的傳感器等已經建設完畢，此時重點應放在車輛本身的建設上。

在這個階段中，支持車路協同的OBU作為智能汽車的重要組成部分，得到了應有的關注，再加上物聯網技術和云計算技術的支持，其將會真正做到對車輛信息進行實時監控和共享等，這使得車路協同的交通安全技術在汽車防碰撞方面的中級應用目標得以實現。

在這個階段中能夠實現的功能主要包括:對車輛進行防碰撞協同、對特種車輛進行優先協調、對車輛超速等問題進行預警、在極端特殊天氣條件下保證車輛安全行駛等，不難看出，此時車路協同的交通安全技術在汽車防碰撞方面的應用效果較上一個階段已經有所增長。

規模化應用階段

經過大規模的建設和嘗試以后，車路協同的交通安全技術在汽車防碰撞方面的應用基礎設施基本上建設完畢，而車輛本身的網絡化智能化建設也初見成效，此時可以進行推廣應用階段。

在這個階段當中，交通系統已經具有保持穩定運行的能力，能夠為聯網的車輛提供全時空交通信息的實時共享服務，在各種運算模式的基礎上，還能夠實現行之有效的群體協同決策與控制計算等功能，應用效果極其可觀。

具體應用實例

車路協同交通安全技術具有一定的應用價值，在汽車防碰撞方面的應用也不再是天方夜譚，通過上述幾個階段的建設和調試以后，其基本實現了視覺盲區警告、輔助換道，緊急避碰等功能，而目前已經成型的應用方向包括:

1.基于車車通信的嵌入式向前預警系統

根據道路交通安全事故的實際情況來看，駕駛員在發生事故前是否接到預警直接決定了規避的幾率，也就是說必須要采取措施讓駕駛員提前感知到風險才能解決車輛碰撞問題，在這種情況下，目前有一些傳感器輔助系統通過激光雷達、超聲波、聲納和視覺等方式為駕駛員提供信息支持，但是目前市面上的一些系統都具有一定的不足之處，比如說車輛行駛在沒有車距分道線的距離等信息的道路上時，激光雷達、聲納等傳感器就會失去應有的作用，不能第一時間為駕駛員提供信息支持。在這種情況下，一些專家學者提出了一種新型的基于車車通信的嵌入式前向碰撞預警系統。

這一系統主要通過ARM微處理器A9進行核心主控，能夠在車間通信平臺的支持下確定附近車輛的情況，根據自身的行駛情況等判斷與前車的安全距離，在此基礎上把本車的運行情況上傳到共享平臺上，這樣一來附近的車輛將能夠順利實現預警，避免車輛之間發生碰撞。

2.基于車車通信的超車輔助系統

超車輔助系統實際上并不是一個新鮮的事物，它和預警系統的發展之路有一定的相似性，主要也是通過視覺和雷達等傳感器實現信息收集。在可見的未來，車路協同的交通安全技術在汽車防碰撞方面的應用必然會大規模推廣，在保證我國交通系統運輸能力、避免車輛行駛事故等方面發揮應有的作用。

結語

人均收入水平的提升，讓我國的汽車保有量逐年增長，這提升了人民群眾出行的便利性，但是也無形當中增加了交通運輸事故的發生幾率，而在各種各樣先進技術不斷發展的今天，以智能化技術、傳感技術、共享技術為基礎的車路協同技術開始進入人們的視野，有效地保證了交通運輸安全、規避了汽車碰撞問題。在今后的工作中，技術人員還需要在現有的建設基礎上不斷努力研發，尋找更具有應用價值的車路協同的交通安全技術，為保障車輛安全行駛提供有力支持。