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V2X有哪些应用场景,车企们的量产部署都进展到什么程度了?

文章出处:互联网人气:发表时间:2017-11-14 17:52字体: [ ]

V2X有哪些应用场景,车企们的量产部署都进展到什么程度了?

一、V2X技术简介

V2X,顾名思义就是vehicle-to-everything。这项技术希望车辆能与一切可能影响它的实体实现信息交互,其通过类似WIFI的技术接收和发送位置、车速、道路情况、交通信号和驾驶员行为(如紧急制动)来实时提示周边驾驶员。目的是减少事故发生,减缓交通拥堵,降低环境污染以及提供其他信息服务。V2X主要包含vehicle-to-vehicle (V2V),vehicle-to-infrastructure (V2I),vehicle-to-network (V2N)和vehicle-to-pedestrian (V2P)。

V2X技术只是一个新的概念,其实摄像头采集红绿灯信号,雷达监测车辆或障碍物信号本身就是车辆与其他物体间的交互,但现在未被纳入V2X技术范畴。摄像头/雷达采集周边信息就像两个不说话陌生人之间直观的“猜测”,由于没有进行沟通,其中一个陌生人只能根据其动作行为来判定其意图,有时难免出现误判。而目前我们常说的V2X技术就像两个熟人间默契的眼神、语言的交流,车与物体之间“无话不谈”,误判、漏判的概率大大降低。

V2V和V2P是基于广播功能实现车与车、车与人之间的信息交互,例如提供位置、速度和方向信息用以避免车祸的发生。V2I是车与智能交通设施之间的信息交互。V2N是车与V2X服务器、交警指挥中心之间的信息交互,V2I/V2V/V2N/V2P他们之间交互是一个闭环的生态系统。

二、V2X技术应用场景

1. V2V安全应用场景

实现车与车之间的信息交互,给车辆装上第三只眼睛。根据场景的不同分为四类:直行、转向、交叉路口、变道。 

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(1)FCW:前碰撞预警(Forward Collision Warning)

提示驾驶员前方有碰撞风险,提前减速避让。根据统计的事故数据,将追尾事故分为三个场景:前车停车、前车减速、前车正常行驶;前车停车和前车减速这两种场景发生事故的原因:①紧挨着本车正前方的车辆停车或减速;②驾驶员视野范围以外的前方车辆停车或减速。

对于原因一情况下,如果车辆保持足够车距,驾驶员有足够注意前方,这种事故完全可以避免。但是对于原因二的事故,驾驶员不知远处交通状况很难避免此交通事故,这就是为何高速公路上经常会出现连环交通事故。如果V2V技术普及后,那么驾驶员可以提前制动或变道,减少原因二造成的事故。目前市场上大部分量产车型做的前碰撞预警功能都是借助雷达和摄像头传感器实现。

(2)CLW:失控预警(Control Losing Warning)

当车辆失控时,将车辆失控信息至少提供给周边左右1.5m,前后150m的车辆,周边车辆收到信息后提示驾驶员进行紧急避让,减少事故发生。

(3)EEBL:紧急电子刹车灯(Electronic Emergency Brake Light)

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当周边车辆(不一定在同一车道上)进行紧急制动时,向周边车辆发送急刹预警信号,驾驶员接收到预警信号后提前做好减速、避让准备。这与目前很多市面车型类似,在车速超过一定值,驾驶员紧急制动时,汽车双闪灯会自动点亮。

(4)DNPW: 禁止通过预警(Do Not Pass Warning)

在双向两车道的道路上行驶时,后方车辆想要超过前方车辆,必须要临时占用对向车道,当本车与对向车辆有超车碰撞隐患时,此时及时提醒驾驶员谨慎通过。

(5)LTA:左转辅助(Left Turn Assist)

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在驾驶员想要进行左转向时,此时对向如果有车辆正在靠近,系统及时提醒驾驶员注意前方车辆。目前仅有当驾驶员打开转向灯时才可触发此功能,未来系统可以不通过转向灯识别驾驶员左转意图,但是也有一定误报风险,毕竟有时候让系统识别驾驶员模棱两可的意图目前还是有一定难度的。

(6)IMA:交叉路口辅助(Intersection Movement Assist)

交叉路口是交通事故高发区,车辆通过复杂路口时通过V2V技术相关通讯,理解对方行驶意图,减少事故发生的概率,在无信号灯的路口直行、左转,在有信号灯的路口右转,闯红灯和闯禁行区都有较好的应用,及时提示驾驶员注意路口周边车辆。

(7)BSW/LCW:盲区/变道预警(Blind Spot Warning/Lane Change Warning)

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由于车体和内外后视镜在设计上与生俱来的角度问题,导致驾驶者在驾驶车辆的时候,在车身的左右后侧方都存在一个无法根除的视觉盲区,驾驶员很难察觉到视角盲区的车辆,借助于V2V技术,驾驶员变道前能够及时察觉到盲区车辆,减少事故的发生。这项功能与通过雷达、红外、摄像头实现变道辅助系统功能类似。

2. V2I安全应用场景

如果说V2V是两个“动态”物体间交互的话,V2I就是“一动一静”物体间的连接,主要有红灯预警、弯道限速预警、限速施工区域预警、天气预警、人行横道行人预警。

(1)RLVW:红灯预警(Red Light Violation Warning)

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当车辆接近有交通信号灯的路口,即将亮起红灯,V2I设备判断车辆无法及时通过此路口时,及时提醒驾驶员减速停车,这与基于摄像头采集到红灯提醒功能类似,但是它的优点是能与交通设施进行通讯,尤其是在无红绿灯倒计时显示屏的路口具有“预知”红绿灯时间的作用,减少驾驶员不必要的加速和急刹。

(2)CSW:弯道限速预警(Curve Speed Warning)

车辆从平直路面进入转弯工况时,V2I设备接收到相关弯道限速信号后及时提醒驾驶员减速慢行,这与基于GPS地理信息导航提醒或摄像头采集到限速标志提示驾驶员慢行的功能类似。

(3)WZW:限速施工区域预警(Reduced Speed/Work Zone Warning)

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当车辆行驶至限速区域(如学校)附近时,通过路边V2I设备向驾驶员传递显示提示或者仅仅当车辆超过限定车速时才提示驾驶注意车速。当车辆行驶至限行区域(如燃油车限行、单双号限行、货车限行)、施工区域附近时,通过车载V2I设备向驾驶员提示前方即将进入限行区域。

(4)SWIW:天气预警(Spot Weather Impact Warning)

当车辆行驶至恶劣天气的地带时,如多雾、雨雪天气时,及时提醒驾驶员控制车速、车距以及谨慎使用驾驶员辅助系统,这与目前高速公路边的提示雨雪天气减速慢行的功能类似。

(5)Transit-PSCW:人行横道行人预警(Pedestrian in Signalized Crosswalk Warning)

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人行横道线上安装有行人探测传感器,当车辆靠近人行横道时,交通信号设施向周边车辆发送行人信息,提示车辆减速及停车,这与通过雷达或摄像头实现的自动紧急制动(AEB)功能类似。

3. V2N安全应用场景

V2N主要是实现车辆与云端信息共享,车辆既可以将车辆、交通信息发送到云端交警指挥中心,云端也可以将广播信息如交通拥堵、事故情况发送给某一地区相关车辆。V2V和V2I都是代表的近距离通讯,而通过V2N技术实现远程数据传输。

4. V2P安全应用场景

V2P通过手机、智能穿戴设备(智能手表等)等实现车与行人信号交互,在根据车与人之间速度、位置等信号判断有一定的碰撞隐患时,车辆通过仪表及蜂鸣器,手机通过图像及声音提示注意前方车辆或行人。

(1)道路行人预警

行人穿越道路时,道路行驶车辆与人进行信号交互,当检测到具有碰撞隐患时,车辆会收到图片和声音提示驾驶员,同样行人收到手机屏幕图像或声音提示,这项技术非常实用,因为目前手机“低头党”非常多,过马路时经常有人只顾盯着手机屏幕,无暇顾及周边环境。

(2)倒车预警

行人经过正在经过倒车出库的汽车时,由于驾驶员视觉盲区未能及时发现周边的人群(尤其是玩耍的儿童),很容易发生交通事故,这与借助全景影像进行泊车功能类似。

5. V2M安全应用场景

其应用场景与V2P/V2V类似,目的也是实现车辆与机动单车实现信息交互。不过由于机动单车速度较高,对驾驶员防护较少,事故严重性、死亡率居高不下,其必要性也很强。

三、各大车企的研发进展

目前大部分V2X技术大部分还处于测试阶段,尤其是V2I、V2P、V2M未能大规模量产的原因如下:

(1)相关通讯技术有待于进一步完善,尤其C-V2X技术还处于标准制定阶段,尚未大规模测试,技术成熟度达到量产条件尚未有时间表;

(2)V2I、V2N技术的需要相关交通技术设施的配套升级,目前各大汽车市场仅进行智能交通示范测试,未大规模在某一地区部署;

(3)会增加整车成本和重量,汽车制造商无主动安装车载V2X设备的动力;

(4)目前生产的汽车无相关法规强制安装V2X设备(美国要求2019年底生产的车辆必须支持V2V通讯);

(5)对于安装V2X带来的网络安装问题目前尚未有很好的对此,由于牵涉到整车的安全问题,各大汽车厂商也是十分谨慎;

下面在V2X技术方面领先的国际、国内汽车厂商进行介绍。

1. 丰田

2016年在日本销售的最新版本的Prius,Lexus RX和Toyota Crown,都有ITS Connect系统可供选择。车辆之间通过两个小天线直接相互通信。发送和接收的消息非常小且频繁,并且不需要太多的处理能力。这三种型号都可以处理V2I或车队基础设施的通信。一些交通信号可以用它们当前的颜色发送信息,并且在光线改变到下一个颜色之前的秒数。如果信号灯要换成绿色时,汽车会提示司机。如果即将变成红色,普锐斯将进入积极的再生制动模式,以恢复更多的能量。

除了管理交通信号灯之外,ITS Connect还会再驾驶时与前方的汽车通信,以改善自适应巡航控制,并让你知道紧急车辆是否正在朝您的方向前进。通过V2V通信,驾驶员现在有更多的时间来应用刹车或逃避,而不是等待即将发生的碰撞,并且安全系统在最后一秒时才介入。

为了进一步研究联网汽车中V2V与V2I装置的有效性,丰田将与密歇根交通大学研究所(UMTRI)展开密切合作,投放5000辆联网汽车在密歇根州无人驾驶示范区进行测试。丰田美国研发中心位于全世界最大的专用短途通信(DSRC)技术测试地的密歇根州安阿伯市。

2. 通用

凯迪拉克的V2V技术是基于DSRC和GPS信号完成的,它每秒钟可以接收到距离最远300m之外的上千个信号。例如,当车辆靠近城市交叉路口时,它可以接收周边车辆位置、方向和速度信息,提示驾驶员潜在的风险,这样就能给驾驶员足够的反应时间。常见的危险场景如紧急刹车、湿滑路面和故障车辆。在下一代凯迪拉克娱乐系统,驾驶员可以自定义仪表和抬头显示中的预警设置。

通用汽车是最早开始进行V2X研究的汽车厂商之一,2017年在加拿大和美国市场生产的凯迪拉克CTS将标配V2V通讯,使用联邦通讯委员会分配的5.9GHz的频谱,可以提供全速范围内的自适应巡航、前碰撞预警、车道保持等功能。早在2016年时凯迪拉克首先将后摄像头影像集成在车内后视镜中,将驾驶员后部视野增加将近3倍。2016年通用在中国对外演示V2X通讯技术,相信不久的将来在中国地区也会有支持V2V技术的车型量产。

3. 奔驰

奔驰一直在追求的是通过革命性技术实现在未来智能出行时能够更加安全、舒适和高效,在2018年奔驰E-class车型将具备“Car-to-X Communication”,Car-to-X 技术负责人Christian Weiss说,Car-to-X Communication是基于广播实现车辆与车辆、车辆与交通设施之间的信息交互,工作时可以让车辆提前看到将要遭遇的工况,提前警示驾驶员和其他其他车辆。

当车辆接收到风险预警时,Car-to-X将车辆位置和风险位置做对比,当车辆靠近危险地点时,驾驶员会接受到语音和可视预警,这样就可以让驾驶员提前准备,提前调整驾驶行为避免事故发生。V2X不仅可以减少交通事故,让交通更高效,由于没有交通瘫痪,车流更顺畅。目前奔驰开始启动” Drive Kit Plus”计划,这样可以将客户的苹果手机加入到整车网络中,通过Drive Kit Plus可以实现所有品牌车辆实现车与车之间通讯,同时几乎所有现有车辆都可以通过iPhone实现Car-to-X Communication。

4. 奥迪

奥迪将要成为首家进入基于蜂窝通信的V2X技术的汽车厂商,目前已经开始LTE-V2X的相关测试,奥迪有些车型已经能和智能交通设施互联,借助于车载LTE/UMTS模块,车与车之间能够实现匿名的信息交互用于警示道路上危险路况。2016年底,奥迪成为首个将汽车与城市联网、与交通信号灯系统互联的汽车厂商,这套系统称为“Time-to-Green”,车辆可以通过移动通讯网络实现与城市交通管理中心连通,这就意味着驾驶员可以知道交通信号灯还有多长时间会变化,从而相应的调节自己的车速。作为V2I项目的一部分,奥迪最近进行A9高速公路的测试,来评估联网的车辆与交通指示牌之间的交互,这些实时的交通数据将会提示驾驶员限速、超车和封闭的车道。这些收集的数据最终流向Here高清实时地图,它是未来实现自动驾驶的基础。

5. 宝马

2015年7月份宝马宣布成为首家支持V2I通讯的汽车厂商,用户可以用手机下载“Enlighten App”,通过USB线将手机与汽车相连,驾驶员可以实时用中控显示屏查看交通信号数据,Enlighten App帮忙驾驶员预测交通信号变化从而提高整车安全,减少不必要的加速从而节约燃料。

它的工作需要这个城市具备一套完整的智能交通网络,目前支持的城市有美国波特兰、尤金、盐湖城,Enlighten App除了能显示前方交通信号灯状态以外还可以显示倒计时信息。根据当前车辆位置、车速等信号,它推荐驾驶员是通过还是等待下一个绿灯。

6. 上汽荣威

上汽是首家公开演示V2X技术的中国品牌厂商,计划到2019年实现具备量产条件,上汽的V2X技术由上汽集团、中国移动和华为联合开发,在2017年上海世界移动大会上签署三方合作框架协议,共同推进C-V2X产业的发展。上汽集团和同济主要负责在嘉定校区内建设智能网联汽车测评基地,用于V2X各种功能的测试和验证;华为主要负责提供所需的车载设备和网络接入设备等;移动则负责V2X测评基地的网络建设。此外,由上汽和阿里共同打造的“斑马”还负责将V2X提醒功能嵌入到车载多媒体系统中。

7. 奇瑞

奇瑞汽车建成安徽首条V2X测试道路,全长4.4km,涉及8个红绿灯路口,1条隧道。改装开放道路下行驶车辆10辆,安装路侧设备12套。一期示范道路实现的V2X应用场景包括:V2V场景:①无红绿灯交叉口碰撞预警;②换道辅助/盲区监测;③前向碰撞预警;④车队间视频传输;⑤前方事故车辆提醒;V2I场景:⑥红绿灯信号提醒+车速引导;⑦隧道提醒;⑧施工路段提醒;V2P场景:⑨路口行人提醒。二期项目主要场景应用包括区域(RSU)交通管理,路侧及车载信息采集传输,云平台搭建实现区域显示及策略控制等,同时二期还会把V2X技术与无人驾驶车辆全面融合,实现智能召唤、自动泊车、动态路径规划等一系列典型应用场景。

四、总结

我们常说做事情既要仰望星空、也需要脚踏实地,套用到自动驾驶领域就是既要V2X、也需要摄像头雷达传感器。通过V2X技术接收到的信息可以不受天气、障碍物阻挡的限制,可“看见”摄像头或人眼视野范围以外的物体,在一些场景下发挥不可替代的作用。

通过以上应用场景可知目前V2X技术主要是预警提示驾驶员,人是驾驶行为的主角,在整车控制中起到辅助作用,这与汽车自动化的发展水平有很大的关系。在未来无人驾驶阶段,整车的运动依靠中央驾驶控制单元控制,人就从驾驶行为中解放出来,实现从驾驶员到乘员的转变,V2X技术的作用从预警到影响控制整车的制动、转向等。

但是V2X应用以后又面临以下问题:

(1)未来V2X技术的应用对整车感知数据融合也是一个不小的挑战,目前借助雷达、摄像头、激光雷达等数据的融合本身就有一定的困难,再加上V2X采集到的数据,如何将他们有效融合也是未来研究的重点,对于感知信号如何划分主次之分,哪些场景下以雷达摄像头信号为主,哪些场景以激光雷达信号为主,哪些场景以V2X信号为主。

(2)V2X中V2V技术可能是最先可以进行量产的,各大汽车厂商采用的V2X通讯标准有些是基于DSRC标准,有些是基于C-V2X标准,不同通讯标准间的汽车如何进行V2V通讯呢?即使是采用同一套通讯标准的各大汽车厂商整车信号的定义也不相同,如何能够保证不同厂商汽车间的正常通讯也是一大难题,目前支持V2V通讯的凯迪拉克也仅仅实现CTS汽车间的信号交互。

(3)消除客户对数据隐私的疑虑问题,汽车厂商需要向客户承诺绝不收集客户的个人信息,收集的整车数据仅用于驾驶员辅助系统或者无人驾驶系统。

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