自动驾驶环境下交通基础设施协同建设思考

正自动驾驶环境下车辆如何与交通基础设施协同,是交通基础设施规划、设计、建设所面临的问题。本文介绍了自动驾驶与车路协同技术以及相关法律规范现状,指出当前自动驾驶所面临的问题,提出了自动驾驶环境下市政交通基础设施建设的思考。一、自动驾驶与车路协同1.自动驾驶自动驾驶是指通过给车辆装备智能软件和多种感应设备,包括车载传感器、雷达、GPS以及摄像头等,根     

基于车联网技术的车路协同系统设计

在全面分析系统功能的基础上,基于车联网技术提出了一种具有感知功能的车路协同系统的设计方案,对系统的物理框架和逻辑框架进行了设计,重点研究了各子系统的组成与功用,分析了系统的智能感知、车路协同通信和智能信息处理等关键技术.研究表明:该系统可以实时、准确地感知和采集车辆、道路环境以及全路网的交通运行状况等信息,有效实现车与...     

车路协同场景下导航播报方式有效性评估

导航信息作为驾驶人进行决策的重要依据， 其播报方式差异性会对驾驶人的信息接受程度和理解程度产生不同的作用效果， 因此， 有必要研究不同播报方式对驾驶行为的影响表现。 针对高速公路大流量路段车路协同场景下， 不同导航播报方式对驾驶行为的有效性评估， 缺乏量化依据的问题， 文章基于驾驶模拟器， 搭建了 4 类车路协同典型场景， 并选取 38 名驾驶人进行驾驶模拟实验， 获取驾驶行为数据并采用灰色近优综合评价法， 从驾驶效率和安全 2 个层面选取 4 个指标， 评估了近距离、 远距离两种播报时机和哔声、 语音两种播报形式 4 种组合方案的有效性。 研究结果表明， 高速公路大流量路段车路协同场景下驾驶人偏向远距离语音播报。     

基于C-V2X的交通信号采集系统设计及测试研究

为研究在蜂窝车联网(C-V2X)车路协同环境下,实现交通信号机与路侧单元设施以及中心平台间快速、稳定地进行信息传输,解决智能感知、协议解析、格式互转等问题,采用智能网联通信技术、信号控制及信号采集技术,构建基于C-V2X的交通信号采集系统,包括系统架构设计、接口设计以及功能设计,利用交通信号统一管控协议,对接不同型号、...     

智能车路协同系统关键技术与应用

智能车路协同技术是当今国际智能交通领域的前沿技术和必然发展趋势，是保证安全、提 高效率、优化能耗、降低排放的有效手段，将以集计模型为基础的道路交通流理论提升到以对交 通主体的精确描述为基础的新道路交通流理论。本文将智能车路协同系统作为未来道路交通系 统的基础性公共平台，重点探讨因此产生的国家智能交通系统体系框架用户服务中服务领域划 分的变化；在此基础上分别介绍构建和应用智能车路协同系统需要的相关技术，包括由多模通 信、智能网联、信息安全和系统集成构成的系统构建关键技术，以及由协同感知、协同决策与控 制、仿真测试验证和自动驾驶构成的系统应用关键技术；考虑智能车路协同系统建设与应用的长 期性，给出不同应用阶段的主要建设内容、信息共享程度和可以实现的协同功能等；针对我国智 能车路协同系统应用过程中面临的挑战，指出加深对智能车路协同技术内涵的理解，把握智能车 路协同技术实质，提升智能车路协同系统服务体验并适度加快智能车路协同技术的规模应用，可 有效推进现代智能交通系统的发展。总之，开展智能车路协同系统相关基础理论研究、关键技术 开发和实际系统应用，对未来智能交通系统建设和相关学科发展具有重要作用。     

基于交通业务特征理解的车路协同可信交互方法

为保障车路协同环境下信息的可信交互，分析了车车、车路协同信息交互流程和不同模式下的交互需求，设计了车路协同可信交互架构；构建了车辆行为状态推演模型与路径扰动因子量化模型，设计了车辆主体可信度计算方法与等级评估规则，实现了车辆主体行为可信认证；通过对交通业务的有效特征理解构建了消息紧急度量化模型，利用低分辨率筛选策略初步过滤了消息报文，基于支持向量机(SVM)对消息内容进行了深度理解，形成了多分辨率交互内容认知方法；使用包含OMNeT++和SUMO仿真模拟器的Veins搭建了仿真测试环境，针对不同网联自动驾驶车辆(CAV)渗透率下的开放道路和交叉口场景开展了仿真试验，对提出的车路协同可信交互方法进行了测试验证。研究结果表明:结合交通业务特征理解能够有效改善车路协同信息交互的可信度判别，提出的方法对信标位置消息的平均认知正确率可以达到90.91%，相比基于时效性检测的可信交互方法提高了8.68%；在安全效率消息可信交互验证试验中，随着恶意车辆比例的增加，传统基于投票机制的车路协同可信交互方法逐渐失效，而提出的方法在保证单次认证时延小于13 ms的条件下，平均正确率达到94.96%，较传统基于反向传播(BP)神经网络的方法提高了3.05%，且CAV渗透率越大，可信交互检测结果的准确率越高，漏报率越低，能够满足车路协同可信交互需求。      

基于车路协同多业务优先级的车载通信退避算法

为研究车路协同下不同优先级业务的通信,打破传统IEEE802.11 标准的CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance)协议所采用的二进制指数退避策略（Binary Exponential Backoff, BEB）仅适用于传统业务如语音、视频等业务,而未考虑车路协同场景典型业务及其优先级的限制,提出一种面向车路协同的车载通信退避算法。首先,研究车路协同场景下的典型通信业务;然后,利用层次分析法建立了业务优先级层次结构模型,对车路协同下的业务进行了优先级的划定;最后,基于车路协同多业务优先级不同对传统BEB算法进行改进,提出一种面向车路协同的车载通信退避算法。通过仿真,验证了所提算法具有良好的适应性,可针对不同业务优先级,提供差异化的信息资源和业务传输保障,相对于传统的通信协议系统丢包率降低,系统吞吐量增加。     

泛在交通信息服务系统的概念、架构与关键技术

分析了现有交通信息服务系统存在的感知能力有限、服务方式单一和动态信息更新不及时的问题,围绕当前交通工程和信息技术领域的研究发展趋势,提出了一种泛在交通信息服务系统（U-TISS）的架构,将先进的协同感知、泛在网络、云计算、大数据等技术综合运用于交通信息服务领域,实现交通信息服务系统与交通物理系统的深度融合。U-TISS 架构包括感知、网络、计算和服务4层次。感知层主要通过传感器、射频标签、识读器、摄像头、全球定位系统、车载智能终端设备等,实现对人、车、路、环境的全面感知;网络层是以ZigBee、蓝牙、DSRC 等短程通信为主的末梢节点通信与以3G/4G或有线通信链路为主的承载网络通信,通过车路短程通信和自组织网络、路侧与感知中心的承载网络实时采集和传输各种交通信息,构建交通要素信息的精准获取与发布体系;计算层利用云计算技术实现有效的交通富信息挖掘与提取,提升交通信息服务质量;服务层构建基于泛在网络和云计算的交通信息服务平台,通过移动智能终端、车载终端、资讯广播、可变信号板等信息发布方式,为交通参与者提供实时动态的交通信息服务和丰富全面的辅助决策支持,实现交通信息服务的智能化与个性化。基于U-TISS架构,分析了实现U-TISS的关键技术,包括智能终端的普适感知与交互、车辆精确定姿与定位、交通信息路侧协同感知、车车/车路短程通信与组网、车载移动互联、交通信息云管理、交通大数据分析与挖掘、信息安全与隐私保护。分析结果表明：U-TISS具有泛在感知、开放互联、实时传输、深度挖掘与优质服务的特点,能够从安全性、高效性、便捷性和环保性4方面改进与提升现有交通信息服务系统的服务水平。在安全性方面,基于DSRC的车车/车路通信与组网技术使驾驶人可以获取超越视距、超车载感知能力范围与多时空尺度的交通信息,增强车车/车路间的协同能力;在高效性方面,借助泛在感知的海量路网运行信息和云计算平台提供的大数据分析技术,通过精细化的管理实现交通系统的高效运行;在便捷性方面,通过智能终端能够为公众出行路线、方式和出发时间的个性化定制提供支持;在环保性方面,通过对车辆控制系统提供更多的行车环境信息实现车辆控制的优化,通过大数据或社交网络提高驾驶人对环保驾驶的认知,实现绿色出行。U-TISS 关键技术的深入研究、推广与应用,及相关行业标准与规范的出台,将引起交通信息服务类应用商业模式的创新与变革,最终实现协作式智慧交通。     

车路协同系统的视景仿真模型

在车路协同系统仿真的基础上,以局部交通网络的实时交通仿真为例,建立了车路协同系统视景仿真模型库,确立了视景仿真系统的框架体系结构。将视景仿真集成为整个仿真系统的一个联邦成员,建立了车车信息交互、车路信息交互的典型视景仿真功能模型。使用LOD模型简化技术对视景仿真功能模型进行分解,生成了5个不同精细程度的LOD模型。采用DOF、LOD、Switch功能化节点,从节点结构上优化了典型应用场景中的交叉口信号灯、车辆运动等相关模型,建立了一套类似模型几何形状的层级节点结构。构建了车路协同系统可视化视景仿真平台,包括HLA/RTI信息交互与控制模块、车路协同数据处理模块、信息交互模块、模型引导控制模块、视角动态切换模块与模型状态参数动态显示模块。采用建模优化相关技术,对典型交通场景进行了视景仿真。仿真结果表明:通过LOD模型简化技术,模型简化率最高可达95.5%,内存占用减少86.3%;通过视景仿真方法的使用,提高了渲染效率与系统仿真效率,车路协同典型交通场景验证了仿真方法的可行性。     

车路协同雾天预警系统对车辆运行生态特性的影响

为探究车路协同技术对车辆运行生态特性的影响，基于驾驶模拟试验平台构建车路协同条件下的雾天预警系统，测试了驾驶人在浓雾条件下驾驶车辆的能耗排放特征；设计了空白对照组、可变情报板(DMS)预警组、人机交互界面(HMI)预警组以及DMS+HMI预警组4种试验场景，招募43名驾驶人开展驾驶模拟试验，通过对比不同预警方式作用下车辆总体和道路关键区段的能耗排放差异，明确不同预警系统对车辆运行生态特性的影响效用。分析结果表明:相对于空白组，3种车路协同雾天预警系统均能显著降低车辆整体能耗与排放，但是不同预警方式的作用效果并无明显差别；道路场景分为了预警前、预警区、渐变区和雾区4个关键区段，3种预警系统在预警区及渐变区均可有效降低车辆能耗及排放；HMI从发出预警信息后开始生效，DMS可在车辆进入预警区前产生效果，DMS+HMI在预警区的效果最为显著，但进入雾区后不能有效降低车辆能耗与排放。可见，虽然车路协同雾天预警系统整体可以提升车辆运行生态特性，但是单一增加预警强度或改变预警方式并不能有效保证整个雾天影响区域不同区段均具有节能减排效用，合理设置车路协同预警系统应综合考虑不同预警方式、预警信息触发点位及时机、驾驶人特性等因素的匹配关系。      

车路协同环境下交通业务服务系统设计与开发

为解决车路协同个性化服务和交通管理应用需求的冲突问题，对现有应用进行了总结，基于应用集成设计了车路协同环境下的交通业务服务系统。综合考虑国标、国内外研究组织提出的应用以及国内实际落地的应用，并分析了上述应用的发展方向，共整合总结得到14个依托实际交通场景的交通业务，作为系统目标。针对现有主体产品集中于路侧单元和车载单元两类核心设备的现状，运用结构化的系统分析和设计方法进行了功能模块和逻辑框架的设计，统一考虑了各类交通设施的实体特性和通信特性，设计了服务系统的物理架构和数据流内容，实现了对所提出的14项交通业务的兼容。开发了示范系统并实现了样例功能，系统表现出良好的适应性和可移植性。     

基于车路协同的高速公路弯道危险预警系统设计

针对车辆在高速公路弯道处容易发生侧滑和侧翻等交通事故的情况,以道路本身为研究点,提出了一套基于车路协同的弯道安全度预警系统;详细阐述了预警系统组成模块、各模块功能以及数据参数选择和工作流程。     

新型混合交通交叉口信号与车辆轨迹协同控制方法

新型混合交通环境下的交叉口交通控制可通过信号灯控制与自动驾驶车辆的轨迹控制协同实现,能够极大地优化道路通行资源利用效率。已有研究中,信号配时与车辆轨迹集中优化的控制策略难以应用于车辆自组织控制的现实场景,且往往计算复杂度较高。本文提出一种无中心框架下基于逻辑的交叉口信号与车辆轨迹协同控制方法。基于协同理论中的快慢变量主动伺服控制原理,设计一种交叉口信号配时慢变量与车辆轨迹策略快变量协同框架,并分别提出基于逻辑的信号配时优化和网联自动驾驶车辆轨迹协同控制方法。协同控制方法可以在车辆自主控制的条件下,一方面,实现交叉口信号配时动态适应交通需求;另一方面,实现网联自动驾驶车辆主动优化驾驶速度,高效通过交叉口。而且网联自动驾驶车辆在进口道可引导混合车队高效通过交叉口,降低绿灯启动损失,提高交叉口通行效率。仿真实验表明,本文的协同控制方法相较于传统控制方法可显著降低交叉口车辆平均延误,同时,基于逻辑的决策模型可实现快速求解。通过对网联自动驾驶车辆控制策略关键参数的敏感性分析,进一步讨论新型混合交通流交叉口通行公平性,并比较在不同网联自动驾驶车辆渗透率下的控制效果。     

专道公交车经济驾驶的车速引导机制与计算

通过车路协同系统,减少车辆行驶过程中加速、减速怠速工况次数是实现经济驾驶的一种新方法。结合油耗理论、驾驶行为和车速引导等知识体系,设计出一套不同于传统车速引导的公交车经济驾驶车速引导机制与计算方法。机制与算法在后续研究中,通过VISSIM仿真与驾驶模拟器平台实验和实际实地实验验证了其合理性,结果显示实现经济驾驶的效果良好。     

基于车路信息交互的车辆卫星定位协同定权方法

为确保基于卫星导航系统的车辆定位性能满足特定交通应用需求，本文针对导航卫星观 测量权重分配对复杂动态运行环境的跟踪适配问题，建立基于车路信息交互的车辆卫星定位协 同定位增强总体框架；基于加权最小二乘定位解算模式，设计基于轻量级梯度提升机建模与多车 信息综合决策的协同定权方法，提出面向学习建模通道的导航卫星伪距残差轻量级梯度提升机 建模方案，面向定权计算通道设计了基于多车信息综合决策的导航卫星观测量权重决策策略。 实验结果表明：运用轻量级梯度提升机构建伪距残差模型，相较于支持向量机、随机森林以及仅 基于基础卫星观测特征的轻量级梯度提升机，均方根误差分别降低了62.1%，29.9%，60.4%；运用所建立的预测模型协同定权所得水平误差标准差，相对于等权和卫星仰角/信噪比组合定权策略分别降低了48.5%和47.6%。研究结果对于充分发挥车路协同系统模式下，信息交互机制的核心优势和优化车辆卫星定位性能具有重要意义。     

基于车路协同的车辆定位算法研究

为解决道路交叉口车辆由于定位信号缺失或者延迟引起的车辆定位偏差较大的问题,提出了基于车路协同的协同地图匹配算法（cooperative map-matching,CMM）. 首先利用扩展Kalman滤波（extended Kalman filter,EKF）融合GPS与车载航位推算系统（vehicular dead reckoning,DR）信息作为协同地图匹配的预先定位;然后基于短程通讯技术实现车辆信息的交换与共享,在电子地图的基础上,利用道路约束实现车辆进一步定位. 为了验证算法的有效性,搭建了模拟真实场景的仿真环境进行实验. 研究结果表明:采用EKF融合GPS/DR数据的交叉口车辆定位平均偏差为9.09 m,相比GPS 的14.31 m,定位偏差减小30.87%;采用CMM算法的交叉口车辆,当参与CMM车辆数为7时,平均位置偏差为4.5 m,参与CMM车辆数为10辆时,平均位置偏差为2.75 m,相比EKF定位偏差减小69.74%.      

GPS/CP车辆定位与交叉口冲突检测

针对车辆行驶在城市道路中时GPS定位性能受限的问题,提出了一种基于车路协同定位(CP)与高度约束模型的紧耦合定位方法.基于短程通信协议(DSRC)实现交叉口车路共享车辆状态信息,提出了一种车车(V2V)/车路(V2I)信息协同交互的交叉口车辆冲突检测方法.为了验证GPS/CP车辆定位与交叉口车辆冲突检测方法的效能,搭建了基于场景的仿真环境,进行组合定位仿真验证与多场景交叉口冲突检测仿真验证.仿真结果表明:在可见卫星数量下降的情况下车辆定位误差保持在3m以内;在交叉口车辆为20 veh,且无定位误差的情况下,车辆冲突数和冲突率减少,车辆通过数略有下降;要实现交叉口冲突检测,车辆定位误差应小于6 m.综合利用GPS/CP车辆定位方法较高的定位精度和基于V2V/V2I的交叉口冲突检测方法较高的安全性,能获得较低的交叉口车辆冲突率和较高的交叉口车辆通过数.     

城市道路紧急救援交通管控研究综述

城市紧急救援事关人民生命财产安全,须需对其出行进行交通管理与控制,保证其优先通行。文章在分析城市紧急救援定义的基础上,从紧急救援交通管控思路及目标演化、管控模型及其评价等方面对国内外现有的研究进行了归纳和总结,指出了现状研究的不足,并进一步指出与车路协同系统、车载数据的结合是其未来发展的方向。     

车路协同系统仿真信息多分辨率交互方法

车路协同系统仿真研究对于交通系统的发展具有重要的意义.为了研究车路协 同系统的仿真关键技术并构建车路协同系统仿真平台,本文提出信息多分辨率交互方法 解决基于HLA的系统仿真过程中的网络拥塞问题,建立了高分辨率车辆行驶状态信息模 型、中分辨率车队状态信息模型、低分辨率交通流信息模型,运用聚合解聚法实现不同信 息分辨率间的仿真过程,采用模糊预测发送缓冲区信息排队长度方法确定多分辨率模型 间的聚合解聚时机.通过仿真管理器联邦成员的运行结果分析表明,该方法能够有效减少 系统属性吞吐量,从而较好控制网络拥塞,降低系统属性延时,提高仿真效率.     

基于车路协同的商运车辆载重实时监测技术的应用

车路协同系统(Cooperative Vehicle-Infrastructure System,CVIS)是基于无线通信、传感探测等技术进行车路信息获取,通过车车、车路信息交互和共享,实现车辆和基础设施之间智能协同与配合,达到优化利用系统资源、提高道路交通安全、缓解交通拥堵的目标.车路协同的建设与发展,将对交通运营管理和提高交通运行质量有着划时代的意义.美国政府的车路协同概念涉及智能交通的诸多方面.