車(chē)載自組網(wǎng)——提供車(chē)輛協(xié)作式安全應(yīng)用

2016-01-07 11:57 閱讀 2544 來(lái)源：轉(zhuǎn)載評(píng)論區(qū)

VANET將車(chē)間無(wú)線通信和高精度定位技術(shù)融合到車(chē)輛傳感器組件中，可以提供超視距提前感知能力，在主動(dòng)安全系統(tǒng)中引入預(yù)期或前饋行為，能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)作式駕駛應(yīng)用。協(xié)作式安全系統(tǒng)使駕駛員有更長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間避免進(jìn)入危險(xiǎn)駕駛情況，從而減少其它主動(dòng)安全系統(tǒng)或被動(dòng)安全系統(tǒng)的需求。

VANET參考協(xié)議棧

　　車(chē)載通信的一個(gè)典型特點(diǎn)是，針對(duì)不同的應(yīng)用，各層協(xié)議可以變化很大，而且往往是跨層的考慮，或者是簡(jiǎn)化層次的考慮。IEEE給出的WAVE協(xié)議棧是目前比較權(quán)威的協(xié)議架構(gòu)：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層由IEEE 802.11p、IEEE 1609.4和IEEE 802.2構(gòu)成;網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層擁有兩套協(xié)議，分別是傳統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議和專(zhuān)門(mén)為車(chē)載安全應(yīng)用設(shè)計(jì)的IEEE 1609.3協(xié)議；應(yīng)用層區(qū)分了安全應(yīng)用和非安全應(yīng)用，并對(duì)安全應(yīng)用引入了SAE協(xié)議作為消息子層;最后還有跨層的IEEE 1609.2作為安全協(xié)議。

　　車(chē)輛協(xié)作式安全

　　協(xié)作式安全應(yīng)用包括三個(gè)階段：信息階段、警告階段和自動(dòng)化控制階段。信息階段和警告階段需要駕駛員參與控制反饋回路。信息階段需提供當(dāng)前駕駛情況的信息，同時(shí)還不能分散駕駛員的注意力;警告階段必須提醒駕駛員即將發(fā)生的緊急情況。自動(dòng)化控制階段不需要駕駛員參與控制反饋回路，由系統(tǒng)直接控制車(chē)輛的執(zhí)行器來(lái)避免緊急情況。　

　　車(chē)輛協(xié)作式安全應(yīng)用架構(gòu)

　　相比純自治安全系統(tǒng)，基于通信的協(xié)作式安全系統(tǒng)有四個(gè)優(yōu)勢(shì)：第一、通信提供了更遠(yuǎn)視角和更廣范圍的區(qū)域信息。根據(jù)傳輸頻率和傳輸功率，電磁波可以繞過(guò)障礙物傳輸很遠(yuǎn)的距離，而在純自治的安全系統(tǒng)中，駕駛員的時(shí)距達(dá)不到要求；第二、通過(guò)車(chē)-車(chē)(V2V)通信，車(chē)輛之間可以共享信息，或者在擁有基礎(chǔ)設(shè)施的情況下，通過(guò)車(chē)-基礎(chǔ)設(shè)施(V2I)通信可以獲取更多數(shù)量、更高質(zhì)量的信息，并將這些信息共享給其它車(chē)輛，從而減少車(chē)輛軌跡估計(jì)的計(jì)算量；第三、定位設(shè)備和通信設(shè)備的花費(fèi)明顯少于布置在車(chē)輛周?chē)?60°自治傳感器的花費(fèi)；第四、通信允許車(chē)輛之間相互協(xié)作來(lái)實(shí)現(xiàn)安全目標(biāo)，如避免碰撞，這種協(xié)作可以大大降低車(chē)輛為避免碰撞所需操作的緊急程度。
　　典型的協(xié)作式安全應(yīng)用包括：緊急制動(dòng)警告、并線警告、交叉路口違規(guī)警告、前向碰撞預(yù)警和彎道速度警告等。

　　緊急制動(dòng)警告(EBW)

　　前方車(chē)輛緊急制動(dòng)時(shí)，緊急制動(dòng)警告(Emergency Brake Warning，EBW)將會(huì)提醒駕駛員。當(dāng)制動(dòng)車(chē)輛被其它車(chē)輛遮擋而不能被本車(chē)輛覺(jué)察時(shí)，EBW將會(huì)非常有用。通過(guò)系統(tǒng)開(kāi)啟車(chē)輛的后制動(dòng)燈，EBW應(yīng)用利用VANET系統(tǒng)的非視距優(yōu)勢(shì)來(lái)防止追尾事故。

　　 并線警告(LCW)

　　當(dāng)車(chē)輛換道可能存在危險(xiǎn)時(shí)，并線警告(Lane Change Warning，LCW)將提醒有意換道的駕駛員。LCW使用V2V通信和周邊車(chē)輛的路徑預(yù)測(cè)，利用鏈路的通信范圍來(lái)預(yù)測(cè)駕駛員完成換道可能產(chǎn)生的碰撞。路徑預(yù)測(cè)用于確定3~5s的時(shí)間內(nèi)，駕駛員要到達(dá)的車(chē)道區(qū)域是否被占用。如果該車(chē)道已被占用，則LCW將會(huì)提醒駕駛員潛在的危險(xiǎn)。

　　 交叉路口違規(guī)警告(IVW)

　　當(dāng)駕駛員即將闖紅燈時(shí)，交叉路口違規(guī)警告(Intersection Violation Warning，IVW)應(yīng)用對(duì)他發(fā)出警告。IVW應(yīng)用使用V2I通信方式，主車(chē)輛進(jìn)行預(yù)測(cè)，其通信鏈路的主要優(yōu)勢(shì)是獲取動(dòng)態(tài)信息，如紅綠燈階段和紅綠燈時(shí)間。部署了交通信號(hào)燈控制器的路邊單元會(huì)廣播交通信號(hào)燈信息，包括位置、紅綠燈階段、紅綠燈時(shí)間、交叉路口幾何形狀等?？拷徊媛房诘能?chē)輛將車(chē)輛的預(yù)期路徑與交通信號(hào)燈信息進(jìn)行比較，以確定是否會(huì)發(fā)生交通信號(hào)違規(guī)。如果車(chē)輛將要發(fā)生違規(guī)行為，則IVW應(yīng)用將提醒駕駛員，同時(shí)車(chē)輛也會(huì)發(fā)送消息至紅綠燈和周?chē)?chē)輛，以表明警告已經(jīng)發(fā)出。

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