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自动驾驶功能的应用和产业化发展中车联网的作用

导读: 当前,世界经济加速向以网络信息技术产业为重要内容的经济活动转变,在汽车产业表现尤为突出,传统汽车和新能源汽车向着网联化、智能化方向演进,信息服务、自动驾驶等新应用不断涌现,车联网综合服务体系正在加快形成。

自动驾驶功能的应用和产业化发展中车联网的作用

1 引言

当前,世界经济加速向以网络信息技术产业为重要内容的经济活动转变,在汽车产业表现尤为突出,传统汽车和新能源汽车向着网联化、智能化方向演进,信息服务、自动驾驶等新应用不断涌现,车联网综合服务体系正在加快形成。

车联网是物联网在汽车领域的典型应用,也是5G的核心应用场景,具有应用空间广、产业潜力大、社会效益强的特点,对带动汽车、电子、信息通信、交通管理等行业的产业转型升级具有重要意义。借助新一代信息通信技术,车联网将实现车内、车与车、车与路、车与人、车与云服务平台的V2X(Vehicle to Everything)全方位网络连接,支撑构建汽车生活新业态,提升汽车智能化水平,提高交通出行和管理效率,同时为用户提供智能、舒适、安全、节能、高效的综合服务。由此,车联网不仅可以为自动驾驶功能的应用提供必要的信息交互渠道;更将为自动驾驶的产业化发展构建一个共享分时租赁、车路人云协同的综合服务体系。

2 车联网核心关键技术进展

V2X无线通信技术(包括DSRC、LTE-V2X、5G-V2X等)是车联网领域的技术热点和重点,当前已经进入发展的成熟期。借助于V2X无线通信技术,可突破单一汽车在智能化发展方面的非视距感知、车辆信息共享等技术瓶颈,助力实现汽车自动驾驶功能的应用,包括前向碰撞预警等主动安全类预警应用、高速编队行驶等部分自动驾驶应用以及面向未来的完全自动驾驶应用。

当前,国际成熟的V2X无线通信技术有两种技术路线选择,一是基于IEEE 802.11p的专用短程无线通信技术(Dedicated Short Range Communications,DSRC),二是我国参与推动的基于LTE的V2X无线通信技术(LTE-V2X)。美国、欧盟、日本等国家已经启动基于IEEE 802.11p的DSRC专用短程无线通信技术的外场试验工作,美国交通部希望全美汽车增加DSRC功能。与IEEE 802.11p相比,LTE-V2X具有技术上的后发优势,又可以利用成熟的蜂窝网络覆盖和芯片、终端产业基础。

2.1 DSRC专用短程无线通信技术

DSRC专用短程无线通信技术是一种高效的无线通信技术,提供高速的数据传输,并保证通信链路的低延时和高可靠。DSRC专用短程无线通信技术在物理实现上主要包含路侧基础设施设备(Road Side Unit,RSU)和车载设备(On Board Unit,OBU)两个部分。美国、欧盟、日本都采取了一系列技术试验、应用示范和行政措施助力DSRC专用短程无线通信技术发展。

(1)在频谱使用方面

给出了明确规定,美国为基于IEEE 802.11p的DSRC专用短程无线通信提供了5850~5925MHz的75MHz频段;欧洲为DSRC划分了专用频道5855~5925MHz,其中30MHz用于主动安全应用;日本则选择将755.5~764.5MHz作为智能交通系统的专用通信频段。

(2)在技术标准体系建设方面

美国已经形成SAE、IEEE 1609、IEEE 802.11p相关联衔接的系列技术标准体系,IEEE 802.11p与上层IEEE 1609共同构成WAVE系列标准,SAE则以WAVE为基础设计制定了SAE J2945、J2735相应协议标准,共同构成了美国交通部推进DSRC专用短程无线通信项目的基础;欧洲已经形成欧洲电信标准协会(ETSI)/欧洲标准化委员会(CEN)联合制定的ITS-G5系列标准体系,包括底层IEEE802.11p、网络层GeoNetwork、应用层CAM和DENM等协议标准。

(3)在应用示范和产业化推进方面

美国在MCity示范区以及安娜堡地区对DSRC专用短程无线通信技术进行了大规模的测试验证,并拥有了大量的数据集(Safety Pilot Model Deployment,SPMD),可用于进行DSRC通信性能和应用有效性的分析;美国交通部出资4200万美元在纽约、怀俄明州、弗罗里达州3个地方开展安全测试,利用DSRC技术减少交通拥堵和加快道路通行速度,预计截止2017年将试装1万辆。此外,美国汽车厂商通用在2017款凯迪拉克CTX已经前装DSRC通信模块。荷兰、德国和奥地利联合建立欧洲协同式智能交通走廊,基于ETSI ITS-G5技术,探索ITS与智能汽车发展。日本将ITS Connect车路、车车间通讯系统作为合作式智能交通的重要部分,丰田、本田、电装等积极推进DSRC专用短程无线通信技术产品研发和试验验证。

(4)在行政措施方面

2016年12月13日,美国交通部正式发布《联邦机动车安全标准——第150号》(FMVSS No.150),要求所有轻型车辆强制安装V2V通讯设备,确保车辆和车辆之间能够发送和接收基本安全信息,V2V选择DSRC专用短程无线通信技术作为车车通信统一标准。美国交通部同时将该项FMVSS强制标准纳入《联邦机动车安全法案》(修正案草案)向立法机构正式提出,预计经历90天公众评议期和《联邦公报》全文刊登之后,将正式编入联邦法律第49章节(49 CFR Part 571)。主要内容包括:

●在所有新出厂的轻型车辆上强制安装V2V通讯设备

从长远来看,目前的规定属于“试验”性质,强制安装的范围暂时划定为轻型新车。法律规定,在执行一段时间之后,V2V强制安装将会扩大到中型和重型车辆上。此外,NHTSA对于已经在路上行驶的所有车辆(旧车),不排除未来要求其强制安装V2V通讯设备。

●V2V通讯标准采用DSRC专用短程无线通信技术

将DSRC写入立法,是联邦通讯委员会(FCC)与交通部、商务部三方共同协商的结果,后续将由FCC暂行负责美国与欧盟、北美自由贸易区(NAFTA)、亚太等地区的标准协调事宜。

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