- 蜂窝车联网（C-V2X）
- 陈山枝 胡金玲等
- 1893字
- 2025-01-07 16:52:01
2.1.1 道路安全类应用
安装V2X通信设备的交通参与者，如车辆、路侧设备、行人、自行车、摩托车等，可以通过感知周围V2X通信节点的实时状态信息，进行危险信息预警，辅助驾驶员决策判断是否可能发生危险情况，从而有效降低交通事故发生率，提高交通安全性。
美国交通部联合多家车企通过碰撞避免标准联盟（CAMP，Crash Avoidance Metrics Partnership）的VSC-A（Vehicle Safety Communications-Applications）项目研究基于通信的道路安全应用[1]，通过对碰撞的频度、碰撞造成的经济损失、碰撞引起的人员伤亡带来的社会损失等因素进行综合分析，初期选择了7个防碰撞应用研究，后续通过CAMP VSC3驾驶员接受度评估项目[2-3]增加了左转辅助应用，共选择8个应用作为核心道路安全类应用。这8个应用被美国[4]、欧洲[5-7]及中国的应用层标准[8]部分或全部采纳，并在测试中进行验证。
下面以这8个典型应用为例，对道路安全类应用进行简要说明[1-8]。
（1）紧急制动预警（EEBL，Electronic Emergency Brake Light）
前方车辆（RV，Remote Vehicle）RV-1进行紧急制动时，通过车联网通信广播紧急制动状态信息。此场景下，对于后方车辆HV（Host Vehicle）来说，虽然RV-2可能遮挡HV和RV-1之间的视线，但HV能够接收到前方车辆RV-1的紧急制动状态信息，如判断该事件与本车有关，则进行预警，避免发生追尾碰撞，如图2-1所示。
图2-1 紧急制动预警（EEBL）：同车道HV前方的RV-1紧急制动[4]
（2）前向碰撞预警（FCW，Forward Collision Warning）
当前方同一车道的车辆RV-1与主车HV存在追尾碰撞危险时（RV-2可能遮挡HV和RV-1之间的视线），FCW应用对HV的驾驶员进行预警，避免发生追尾碰撞，如图2-2所示。
图2-2 前向碰撞预警（FCW）：同车道HV的前方RV-1在同一车道慢速或减速行驶[4]
（3）盲区预警/变道预警（BSW/ LCW，Blind Spot Warning/Lane Change Warning）
当主车HV的相邻车道有同向行驶的RV-1出现在HV的盲区时，BSW应用对HV驾驶员进行预警。当HV尝试进行变道操作时，如果相邻车道有同向行驶的RV处于或将进入HV的盲区，LCW应用对HV驾驶员进行预警。BSW/LCW应用可避免车辆变道时与相邻车辆发生侧面碰撞，如图2-3和图2-4所示。
图2-3 盲区预警（BSW）：RV-1在HV的盲区可能发生侧面碰撞[4]
图2-4 变道预警（LCW）：HV准备变道可能与相邻车道RV-1发生侧面碰撞[4]
（4）逆向超车预警（DNPW，Do Not Pass Warning）
当主车HV的前方车辆RV-2行驶速度过慢，HV意图借用逆向车道进行超车时，如果超车路段被逆向行驶的车辆RV-1占用，导致HV无法安全超过前方慢速行驶的车辆RV-2，则DNPW应用对HV驾驶员进行预警，如图2-5所示。
图2-5 逆向超车预警（DNPW）：HV逆向车道被RV-1占用[4]
（5）交叉路口碰撞预警（IMA，Intersection Movement Assist）
当主车HV通过交叉路口，与侧向行驶的远车RV-1可能发生碰撞时（RV-2可能遮挡HV和RV-1之间的视线），IMA应用将对HV驾驶员进行预警。IMA应用可避免或减轻侧向碰撞，提高交叉路口交通安全，如图2-6所示。
图2-6 交叉路口碰撞预警（IMA）：HV和RV-1同时通过交叉路口[4]
（6）车辆失控预警（CLW，Control Loss Warning）
当远车RV出现失控状态，触发制动防抱死系统（ABS，Antilock Brake System）、电子稳定系统（ESP，Electronic Stability Program）、牵引力控制系统（TCS，Traction Control System）、车道偏移预警系统（LDW，Lane Departure Warning）等功能时，RV广播失控状态信息，对HV驾驶员进行预警。主车HV根据收到的消息识别出RV失控，可能影响HV行驶路线，如图2-7所示。
图2-7 车辆失控预警（CLW）：HV和RV同向行驶，RV出现失控状态[4]
（7）左转辅助（LTA，Left Turn Assist）
当主车HV在交叉路口左转，与对向行驶的远车RV-1可能发生碰撞时，LTA应用对HV驾驶员进行预警。LTA应用可辅助避免或减轻侧向碰撞，提高交叉路口交通安全，如图2-8所示。
图2-8 左转辅助（LTA）：HV在交叉路口左转[4]
以上道路安全类应用中的信息传输可利用V2V通信方式，在车车间进行信息交互。其中交叉路口碰撞预警（IMA）应用以及左转辅助（LTA）应用还可利用交叉路口的红绿灯等路侧设施提供辅助信息，通过V2I通信提高交叉路口安全通行能力。
在中国标准及产业组织共同研究制定的中国汽车工程学会（China SAE，China Society of Automotive Engineer）应用层及应用数据交互标准中，对上述8类典型应用的通信需求进行了总结，见表2-1[8]。
表2-1 China SAE应用层及应用数据交互标准中道路安全应用通信需求[8]
3GPP TS 22.185[9]中对道路安全类应用的通信需求进行了总结：节点间V2V/V2P/V2I通信最大时延为100ms，预碰撞感知等特殊情况的最大通信时延为20ms；V2N通信端到端时延不超过1000ms；不包括安全开销的情况下，周期性广播消息的负荷为50~300byte，事件触发类消息的负荷最大为1200byte；最大消息发送频度为10Hz；车车通信范围要足够支持驾驶员的反应时间进行处理（如典型值为4s）；支持V2V应用最大相对速度为500km/h，支持V2V和V2P应用最大相对速度为250km/h，支持V2I应用最大相对速度为250km/h[9]。
除了以上通信需求，在数据处理方面，据统计单车每天产生约吉字节级数据，通过汇聚车辆、道路和交通等信息数据，需要满足海量数据存储的需求，并满足实时共享、分析和开放的需求。在定位方面，定位精度需满足车道级（米级）定位需求，需要获知道路拓扑结构等信息[10]。