调研报告 - 智能网联汽车关键技术 - 201708 - 图文(2)

2020-03-27 19:35

的是源于ISO TC204(国内编号为SAC/TC268)的5.795~5.815 GHz ISM频段。

在1999年,美国联邦通信委员会提议将5. 9GHz 频谱处的75 MHz ( 5. 85 ~ 5. 925 GHz) 专门用作V2V 和V2I 通信。工作范围大约为1000 m,此网络支持私人数据通信和公众通信( 主要是安全类通信) ,但是公众通信应当有较高的优先级。美国在2006 年批准的5. 9 GHz 处的DSRC 标准系列,主要是为公共安全应用设想的,在这个频谱处的ITS 可能应用包括碰撞避免、先进的车辆控制、旅行信息、增加的货运支持、运输、停车和在修车场处的ITS 系统上下载的交通管理自动化汽车维修信息、电子不停车收费,同时也支持了一些其他的私人应用。

专用短程通信( DSRC) /车载环境下的无线接入( WAVE) 协议栈物理层标准为IEEE802. 11p,该标准规定了MAC 层和物理层的技术方案。802. 11p标准已于2010年7月颁布,该标准将目标锁定在车载环境下的无线通信,主要用于车上用户与路边目标之间、汽车之间等的通信。IEEE 1609 标准则是以IEEE 802. 11p 通讯协定为基础的高层标准,于2008 或2009 年成为正式使用的标准。

应用示范和产业化推进

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 ETSIITS-G5 技术,探索 ITS 与智能汽车发展。日本将 ITSConnect 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。

2016年12月,美国交通部正式发布《联邦机动车安全标准——第150号》(FMVSSNo.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。

DSRC应用前景

DSRC由路边单元RSU和车载单元OBU,控制中心以及一些辅助设备组成。

DSRC车载通信技术具有相当丰富的应用场景,主要集中在以下几个方面: 安全,通过安装在汽车上的DSRC 设备与其他车辆通信,实时监测周围危险信号; 交通管理,交通法规的制定,交通流量管理以及交通堵塞及时处理; 驾驶辅助系统,路边设备可以帮助驾驶员更好掌握周围可用资源信息; 执法,警察可以在以下方面应用车载通信网; 电子支付,例如高速公路使用费、停车费等; 导航和路线选择,到达目的地有多种路线,通过搜集相关信息,可以发现优化驾驶时间或者经济( 高速费、汽油费) 的最优路线; 出行信息提示,例如地图、加油站等;Internet 信息服务; 高速公路自动驾驶。

目前国内车联网方面的应用主要还是在V2I层面,除了卫星定位技术的应用外,集中在基于车辆定位信息回传后台和小数据指令下发的各种派生应用,如出租车定位调度、车队定位调度、乘用车互动导航、路况信息广播等。部分车厂开始涉及车辆诊断数据回传、车内上网等娱乐应用。

V2X无线通信技术

V2X 最重要的目是提高交通安全,其需求集中体现在:1、低时延,端到端在5ms 以内;2、高可靠,误包率在99.999% 以下,而且能在车辆发生拥塞,大量节点共享有限频谱资源时,仍能够保证传输的可靠性;3、可能需要支持高速移动,考虑到汽车之间的相对移动,最高相对时速可达500km/h;4、传输数据包至少能承载1600 字节的信息数据。目前,V2X 的技术标准有DSRC 和 LTE-V 两种。

DSRC( Dedicated Short Range Communications)即专用短程通信技术是一种成熟且高效的无线通信技术,可以理解为“wifi ”的增强版。它可以实现在特定小区域内对高速运动下的移目标识别和双向通信,是目前广泛应用于智能交通领域的通信技术,标准由美国、欧洲和日本主导。

LTE-V 是移动通信LTE (4G)的第四代演化版本,专用于实现车辆间和车辆与道路通信设施 间的通信,能够处理多应用类型,从智能互联车辆安全应用到智能互联车辆智能移动应用均有涉及,用于提升效能,使用户、系统和车辆能够适应节省燃料和减少行程延误等形式策略。LTE-V 针对车辆应用定义了两种通信方式:集中式(LTE-V-Cell)和分布式(LTE-VDirect)。

相对于同样提供V2X 通信的DSRC,LTE-V 有诸多优势。DSRC 基于802.11p,而802.11p 作为一种无线局域网标准,有许多无线局域网标准的共同缺陷。LTE-V 作为一种基于LTE 的增强技术,则不仅拥有LTE 相对于无线局域网的技术优势,还在时延和可靠性等关键指标上进行了改善。目前中国也已经是全球第一大汽车生产和消费,为了产业发展的安全和消费的便利,我国车联网 V2X 已经决定采用 LTE -V 技术和标准。

表 1 DSRC和LTE-V指标对比表

我国重点支持具有自主知识产权的LTE-V2X 技术研发与产业化,LTE-V2X 是一种基于 LTE 的V2X 无线通信技术,除支持车与车、车与人、车与路侧基础设施通过直通方式进行通信外,也包含基于云服务平台的 LTE 连接和信息服务,因此具备提供专用短程直接通信与广域蜂窝通信的综合通信能力。车与车、车与人、车与路侧基础设施短程直接通信,可以不需要 LTE 网络支撑,提供主动安全等低时延要求的应用;车与云服务平台则经由 LTE 网络提供基于云端的更加丰富的综合信息服务。

2015年初,3GPP 正式启动 LTE-V2X 技术的需求和标准化研究,我国华为、大唐、中兴等企业都积极参与其中;2016 年初,对直通车与车通信(V2V)启动 WI立项,已于2016年9月完成标准化,支持基于短距离直接通信的车与车通信;2016年6月,启动车与路侧基础设施通信(V2I)的WI立项,于2017年3月完成标准化,至此 LTE-V2X 标准全面完成。后续,3GPP 将继续开展 LTE-V2X 增强技术研究,2017 年 3 月启动了 R15 阶段的 LTE-V2X 技术增强研究,计划到2018年6月完成。

LTE-V路测设备

LTE-V2X于2017年3月在Release 14中正式完成标准化,LTE-eV2X于2017年3月正式启动标准化,预计2018年6月前在Release 15中完成标准化,NR V2X预研将于2017年开展,其第一个版本的标准化完成时间预计在2019年Q1。

日前,大唐电信集团提供国家智能网联汽车试点示范区(上海)的LTE-V路侧设备完成部署运行,并助力开园一周年庆典场景演示。大唐电信集团LTE-V路侧单元DTVL3000-RSU早在2017年4月初就部署在上海示范区,期间经受住了长时间高温和大雨的环境考验,持续平稳运行。在红绿灯引导、信息发布等应用场景的V2I通信演示中表现突出,通过实际场景演示验证了大唐路测单元设备对交通效率提升的作用。

此次开园一周年庆典场景演示中所涉及的LTE-V产品和技术全部由大唐电信集团提供,并协同星云互联车载设备和联通网络服务,以及中兴、一汽、福特和标致雪铁龙提供支持,演示包括V2I和V2P两大类场景,包括信息发布(道路湿滑、道路施工)、红绿灯(速度引导、闯红灯预警)、行人检测(与手机结合)等应用场景。

V2X测试环境

V2X测试主要涵盖V2V、V2I、V2P、V2N四大类通信方式以及安全、效率、信息服务和新能源汽车四大类应用场景,同时包含通信能力测试场景,以安全类场景为主。其中安全类是指在行驶过程中为了保证汽车安全而必须的应用场景,包括预警类、提醒类和辅助类;效率类是指为了提高行车效率与交通流通效率而设置的应用类场景,主要为多车协同等;信息服务类用于为汽车提供多样化的实时讯息;通信能力包括通信环境恶化(隧道、高架)时的通信能力测试场景。


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