一种新型智能车载单元OBU系统的设计与量产

OBU(On Board Unit),即车载单元^[1]。在智能网联车路系统中,OBU使不同厂商车辆,以及路侧单元RSU(Road Side Unit)^[1]互联互通。本文设计了一种新型OBU系统,融合了5G通信、C-V2X通信(Cellular Vehicle to Everything,V2X)^[2]和GNSS定位、硬件加密等功能。针对客户需求和OBU系统架构,对软硬件子单元进行了详细分析和设计,经落地优化、批量生产,成功大规模应用于城市公交系统与车路协同项目中。     

考虑车车与车路通讯并存的路侧单元优化布设方法

路侧单元(Road Side Unit,RSU)作为车路协同系统(Cooperative Vehicle Infrastructure System,CVIS)中路侧感知控制网与网联化车辆自组网的重要节点，其布设方案对车路交互效能、系统建设成本与协同服务水平均产生较大影响。现有RSU优化布设研究主要基于车路(Vehicle to Infrastructure,V2I)通讯，忽视了车车(Vehicle to Vehicle,V2V)通讯的转发和中继作用，也缺乏对RSU设备及线网布设成本的相关考量。针对上述问题，面向V2V和V2I通讯并存环境，考虑信息覆盖正向收益与设备/线网布设负向收益，构建面向综合收益最优的RSU布设方案优化模型。首先结合信息流-交通流耦合模型获取传播时间矩阵，提出权重约束可达性算法，构建布设方案与信息覆盖正向收益之间的关系方程。然后针对动态最优布设方案条件下的最优线网布设问题，提出改进的最小生成树模型，并以此设计综合收益最优的RSU优化布设模型。最后，基于井字形算例路网，进行模型验证和关键系数敏感性分析；并基于Sioux Falls路网，将所提出的模型与现有未考虑信息流-交通流耦合特性的RSU优化布设模型进行对比。研究结果表明：所构建的布设方法可较好地反映实际信息流传播状态，覆盖率误差在5%以内；RSU最优布设方案与交通流运行状态密切相关，交叉口及路段中节点均有成为最优节点的可能；RSU布设方案将受线网/设备布设成本和信息生命周期的直接影响；对比现有模型，在Sioux Falls路网和所给定参数的条件下，所提方法在信息覆盖率和布设后的综合收益方面相较现有方法均提升了30%以上。     

网联环境下高速公路辅助驾驶车辆编队评估

为评估智能网联环境下高速公路辅助驾驶车辆编队的效果，首先基于V2X （Vehicle to Everything）和智能驾驶人模型（Intelligent Driver Model，IDM）对网联环境下的车辆跟驰行为进行建模，并对其进行参数校准；其次从安全性评价指标和通行效率两方面构建编队效果评价体系；然后通过VISSIM和VBA联合仿真，改变编队的车道、交通流量、网联车渗透率等变量进行试验。仿真结果表明，网联环境下车辆辅助驾驶编队在不同层面对于安全性与效率性都有提升；最后以不同期望速度在网联环境和非网联环境下分别进行实车辅助驾驶编队试验，以验证评价指标体系以及仿真试验的有效性。其中，实车试验结果显示，期望速度为70 km·h^-1时，网联环境下的辅助驾驶编队通行效率比非网联环境提升56%，90 km·h^-1时提升37.2%，110 km·h^-1时提升39.8%。通过与仿真试验结果对比，表明网联环境下车辆辅助驾驶编队对交通流安全性有一定程度的提升。     

车路协同 V2X仿真验证系统设计

为验证车路协同技术的有效性和安全性,基于车联网(V2X)测试需求,提出了一种车路协 同仿真验证系统的设计方案。使用 Prescan软件搭建了仿真场景,以用户数据报协议(UDP)形式将 仿真数据发送至 V2X 协议栈,通过 LTE-V 信道仿真设备仪表和被测器件(DUT),并经由直连通信 接口(PC5)进行通信。采用全球卫星导航系统(GNSS)模拟器,将模拟测试车辆的位置和时间等信息 与协议栈及 DUT 进行同步交互,DUT 接收到测试场景及位置的数据后,触发车路协同相关预警功 能。该方案可真实模拟 V2X环境,实现了 V2X应用场景的测试验证,能够有效推动车路协同系统的 开发和算法验证,促进 V2X技术的快速发展。     

基于C-V2X自适应巡航仿真研究

在传统的自适应巡航(Adaptive Cruise Control ACC)控制中,主要依靠雷达或视觉对车辆周围环境的感知,但是在一些情况,比如:下雨、雾天或者在弯道行驶时,因为传感器对外界感知能力的不足,造成自适应巡航体验不佳;为克服雷达和视觉传感器的不足,文章主要基于C-V2X(Cellular Vehicle to Everything)技术,结合RSU(Road Side Unit)发送局部地图,实现车辆对周边车辆的感知。在弯曲道路下,ACC利用车车通信V2V(Vehicle to Vehicle)和RSU发送的MAP消息集,实现对不同车道的目标车辆进行实时切换,保障车辆在弯道上的ACC行驶安全。通过Matlab/Simulink搭建基于C-V2X的ACC算法,通过仿真表明利用C-V2X的ACC在弯道上能够根据RSU提供的MAP消息集,针对不同车道远车RV(Remote Vehicle)进行实时的目标切换,同时主车HV(Host Vehicle)能够与跟踪目标车辆保持安全距离,实现车辆安全行驶。     

智能网联先导区道路交叉口车路协同系统设计

近年来,车路协同是汽车与交通行业发展的重要方向之一,而车路协同环境建设和推广也成为先导区建设的重中之重。车路协同系统利用无线通信、传感器检测、高精度地图定位、人工智能、计算机等众多技术来获取车辆和道路信息,在实现人、车、路充分协同的同时,从而达到主动提高道路交通安全、最优化利用系统资源、缓解交通拥挤的目标,形成安全、效率、环保的道路交通系统。先导区一般选址在车流量大、道路环境复杂、附近居住人口密集的区域。先导区内汽车智能与网联化测试、V2X场景实现均需要借助于车路协同系统环境。本文介绍了先导区道路交叉口车路协同系统涵盖的技术,以及实现的功能和信息服务场景,并从车端、路端给出了相应场景的解决方案。     

V2X车联网关键技术研究及应用综述

通过文献查阅及行业调研,研究全球汽车行业对网联化的需求。分析车联网技术的发展现状,指出当前国内外车联网技术的发展瓶颈,识别急需攻克的关键技术领域,并建议面向第5代移动通信的车路协同系统(Vehicle to Everything,V2X)车联网核心技术的演进路径,聚焦全球智能网联汽车的发展方向,为汽车产业全面数字化转型和互联网化应用提供理论基础和智力支持。     

武汉智能网联汽车配套基础设施及车路协同建设研究

新时代科技革命与产业升级进行得如火如荼,智能网联汽车作为一个新兴产业正快速进入产业化与市场部署阶段,成为汽车行业技术变革的重要突破口。武汉作为国内第一批发展车路协同与智慧城市的“双智”试点城市之一,正在大力促进智能网联车及配套技术的发展和应用。依托武汉光谷区域交通基础设施的工程实例,构建光谷完整的“车路智行的生态系统”,着重研究车路智行一体化的智能网联体系,归纳总结智能网联汽车示范段的建设,为推动自动驾驶、V2X等技术的研发应用进程奠定坚实基础,不断完善光谷智能网联汽车产业链,促进智能网联汽车产业发展。     

基于混行跟驰仿真的CAV专用进口道动态设置方法

信号交叉口是影响交通系统运行安全和效率的关键。在国家新基建战略的提出以及车路协同技术不断发展的环境下,合理设置网联自动驾驶车辆(Connected and Autonomous Vehicle,CAV)专用进口道,对信号交叉口进口道处不同网联类型的车辆进行科学的交通组织,能够提高交叉口的通行能力,降低行车延误,促进城市交通系统效率与安全的双提升。建立协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control,CACC)车辆跟驰模型和GM (General Motor)模型分别描述混行环境下网联车辆与非网联车的跟驰行为,以提高进口道通行能力、降低延误和油耗为优化目标,采取敏感度分析方法,提出不同CAV比例、进口道车道数、交通量和信号配时方案组合情况下CAV专用进口道的动态设置条件,适用于不同交通状况的信号交叉口,具有较强的普适性。数值仿真结果表明：采用该方法设置CAV专用进口道能够提高混行信号交叉口的通行能力、降低延误和车均油耗;在实际应用时,可视交叉口类型和交通智能化程度灵活选取CAV专用进口道设置方式,为混行交通流环境下交叉口进口道的交通组织优化提供理论依据和模型支持,对车路协同系统的相关研究具有参考意义。     

基于蚁群算法的自适应车路协作消息传输方法研究

为解决车辆因高速运动在路侧单元（RSU）覆盖范围内通行时间较短导致下载数据量有限的问题，提出了一种基于蚁群算法的车路协作消息传输策略。依据RSU间能够进行车辆数据等信息共享的特性，设计了相应的启发式函数与对应路径信息素更新规则，形成多个车路协作通信组，在增加网络中数据传输量和种类的同时避免了陷入局部最优解。通过SUMO仿真平台进行验证，结果表明，相对于非协作、联盟博弈（CGS）方案与多级联盟划分（MHEMs）方案，所提出策略在信息传输量、路网收益和运行时间等方面结果均更优，证明了该策略的有效性。     

Enhanced selective forwarding scheme for alert message propagation in vehicular <Emphasis Type="Italic">ad hoc</Emphasis> networks

Vehicle-based applications were recently introduced to improve traffic safety and efficiency. These applications are classified into either safety-oriented or non-safety-oriented applications. Safety-oriented applications are typically provided by means of vehicle-to-vehicle (V2V) communications to support reliable and fast alert message propagation to all surrounding vehicles when an emergency occurs on the road. In vehicular ad-hoc network (VANET) broadcast-based packet forwarding is typically preferred for the propagation of urgent traffic-related information to all reachable nodes within a specified dangerous region. However, this approach may cause broadcast storm problems, which can lead to serious contention between transmissions from adjacent nodes. In this paper, we propose an alert message propagation scheme that is based on selective forwarding and aims to i) minimize the number of rebroadcasting nodes and ii) guarantee reliable and fast alert message delivery to all reachable nodes. Our scheme was evaluated using two different highway scenarios. The simulation results demonstrated that the performance of the proposed scheme was better than that of existing broadcast schemes in terms of the message delivery latency, the message delivery ratio, and the message rebroadcasting ratio.     

自动驾驶系统交通规则符合性仿真验证方法

随着自动驾驶技术的不断发展，高级别自动驾驶车辆逐步在限定区域开展实际道路测试，确保和提高自动驾驶系统安全驾驶能力是当前研究、测试和工程开发的热点难点。面对自动驾驶车辆将长期与人类驾驶车辆混行，并与其他交通参与者遵守同样交通规则的现实需要，提出一种验证和测试自动驾驶系统交通规则符合性的方法，以期降低多车混行条件下的交通安全风险。针对各类交通法律法规语义自动解析技术瓶颈，提出规范化-逻辑化两阶段交通规则数字化模型，基于改进谓词度量时序逻辑框架(Metric Temporal Logic，MTL)，将自然语言交通规则转换为命题、逻辑连接词和时序算子组成的逻辑编码，生成了自动驾驶系统可理解、可执行、可验证的数字化交通规则，并构建了交通规则命题的分级分类体系。提出了一套基于自动驾驶车辆高精度运动轨迹的交通规则符合性验证算法，并搭建仿真试验平台，在高速公路交通场景下开展了试验验证。理论分析与试验表明：精简命题空间、新增时序算子和谓词逻辑词等改进有效提高了原有MTL框架的时间表现能力，解决了时序逻辑性不足等问题，大幅提高了交通规则数字化转换效率，对地方性交通法规和未来交通法规修订提供了良好的兼容性。提出的交通规则符合性验证方法及试验平台可以有效测试自动驾驶系统对现有交通规则的遵守能力，相关成果对提高自动驾驶系统安全性能和未来混行交通安全管控水平具有重要意义。     

车-车协同下无人驾驶车辆的换道汇入控制方法

多车协同驾驶是智能车路系统领域的研究热点之一,可有效降低道路交通控制管理的复杂程度,减少环境污染的同时保障道路交通安全。基于多车协同驾驶控制结构,提出了一种无人驾驶车辆换道汇入的驾驶模型及策略,系统分析了多车协同运行状态的稳定条件。在综合分析无人驾驶车辆换道汇入的协作准则、安全性评估后,基于高阶多项式方法,结合车辆运行特性,通过引入乘坐舒适性的指标函数,设计得到无人驾驶车辆换道汇入的有效运动轨迹。通过研究汇入车辆与车队中汇入点前、后各车辆的运动关系,详细分析车辆发生碰撞的类型和影响因素,给出避免碰撞的条件准则,从而确保无人驾驶车辆汇入过程中多车行驶的安全性和稳定性。基于车辆运动学建立车辆位置误差模型,结合系统大范围渐进稳定的条件,选取线速度和角速度作为输入,应用李雅普诺夫稳定性理论和Backstepping非线性控制算法,设计了无人驾驶车辆换道汇入后的路径跟踪控制器。仿真试验和实车试验结果表明：所设计的换道汇入路径是可行、安全的,控制器具有良好的跟踪效果,纵向和横向的距离误差在15 cm以内,方向偏差的相对误差在10%以内。研究结果为智能车路系统中的多车状态变迁与协同驾驶研究提供了参考,可服务于未来道路交通安全设计和评价。     

车路协同信息融合的智能汽车行驶状态模糊评判

为了监测与评判道路上行驶的智能汽车的实时状态,基于研发的智能汽车的车载感知系统,包括通过视觉传感器、激光雷达、GPS定位、车载传感器系统及车载总线获取车内及周围环境信息。采用V2X通讯设备等获取路侧端雷视一体机、路侧传感器、气象传感器传输的交通信息,通过V2X通讯设备、4G通讯模块传送到云服务器并建立模糊评判模型。基于可信度的模糊推理算法对环境信息和交通信息进行融合,并以此为依据对行驶车辆的状态进行评判。首先,建立针对车辆行驶状态的模糊评判集合和各参数隶属度函数,计算出各参数的隶属度,并对行驶车辆的各个参数建立典型的行驶状态评判参数数据集合。其次,采用模糊假言推理方法,以典型的数据集合为基础建立带可信度和阈值的模糊规则库。应用麦姆德尼方法,建立与规则库的每个规则所对应的模糊关系矩阵库。以车辆行驶时接收到的车载端和路侧端信息作为输入,应用规则库规则进行带有可信度的模糊推理。然后,以相似度作为匹配度,对推理规则设定阈限,按照证据与规则的前件不相等的情况,计算结论的可信度得出结论。对结论进行冲突消解时,冲突消解的策略为取可信度高的结论。最后,应用匹配度对结论的可靠性进行验证,并在多个道路场景实时行驶的车辆上对算法进行试验验证。研究结果表明:算法对行驶车辆状态的评判与实车的状态相一致,可实现对车辆不安全状态的报警与行驶状态的干预,对保障行车安全有显著积极的实际应用意义。     

人机混驾环境下混行车辆雾模型研究

目前搭载高级驾驶辅助系统和车联网（Vehicular Ad Hoc Network，VANET）技术的智能网联车（Intelligent Connected Vehicles，ICV）正大量涌入人工驾驶车（Manual Vehicle，MV）流之中，ICV与MV共存的异构车辆混行交通态势逐步形成，异构车辆之间的交互产生壁垒。混行之下单个ICV虽可依托单车硬件传感与单车计算单元实现与MV的交互意图识别，但其受有限算力与有限传感的影响，资源负载增大，时效性与安全性方面存在一定的误差与风险，而混行之下的VANET技术也不能够提供全局性车路资源用以高度匹配ICV与MV的交互场景，而且越来越多的ICV计算需求也在激增VANET的负载压力。对此，结合边缘计算概念中的雾计算理论，提出混行车辆雾模型（Mixed Vehicle Fog，MVF），充分发挥车联网络边缘节点能力，通过合理整合调度ICV资源的方法，解决对MV正常交互意图计算的时效性与安全性问题。该模型首先通过各感知单元响应混行交通环境下ICV与MV的正常交互事件，然后利用基于容错节点分簇的资源调度算法（Fault-tolerant Node Clustering Resource Scheduling Algorithm，FNC-RSA），动态划分局部路段内对交互事件具有相关意图感知与计算需求的ICV为一组"协同雾群"，再评估雾内ICV节点自身资源与路由代价，定向定量调度资源，最终实现雾群内部MV交互信息共享与驾驶意图协同计算。试验借助Prescan和MATLAB搭建联合仿真平台，与低能耗自适应分簇型路由算法（Low Energy Adaptive Clustering Hierarchy，LEACH）模型对比，验证MVF模型的运行效率与模型鲁棒性。研究结果表明：MVF模型通过交互事件细分协同雾群，保证了计算负载均衡，提高了ICV定向资源计算与传输效率，比LEACH模型降低了55.17%的平均跳数，缩短了45.40%的平均任务完成时间，抗时延干扰能力强，鲁棒性能优异。该模型对于打破混行环境异构车辆交互壁垒，提高混行道路交通行车安全，创造车联网络良性发展空间具有积极作用。     

交通宁静技术对机动车速度和道路安全的影响

在发展机动车交通的同时,如何给行人、社区居民一个和谐、安全的环境,是道路工程师和城市规划师必须要考虑的问题。交通宁静技术以速度管理和局部区域交通管理为设计基础,来合理控制住宅小区的交通量,以减少机动车对次要道路的主导作用。通过对国外相关文献的综合分析,来评定交通宁静技术对机动车速度和道路安全的影响,为我国的设计人员提供参考和建议。结果表明:交通宁静措施特别是竖向式偏移设施能够有效地减低机动车运行速度,其中高度为100 mm的减速丘和坡度为1:10~1:15的减速台为最有效的减速设施;交通宁静设施的设置尤其是实施全区域交通宁静技术方案后,对道路安全的改善有着十分积极的影响。     

交通拥堵的治本之道——城市不间断通行道路交通系统介绍

介绍了一种"城市不间断通行道路交通系统"。它是一个能够确保不会堵车的、高效快捷的智能化道路交通系统。这种交通系统没有红绿灯,车辆通行全过程不用停顿等候,排除了各种车辆通行的干扰因素,去除了各种交通瓶颈,避免了不同流向车流之间的交叉干扰,道路通行能力提高6倍以上,能自动保障公交、大中客车全天候畅行,能自动控制道路车流量。在这个系统中,还包括一个快捷高效的公交系统,确保乘坐公交上下班,主城区20 km路程包括换乘时间只需30 min。     

高速公路交通安全设施工程造价审查分析

随着道路使用者对其附属设施——交通安全设施要求的提高,交通安全设施费用占高速公路项目总投资的比重加大,交通安全设施造价审查日益受到重视。系统地分析了交通安全设施工程在工可、初步设计、招标、交竣工等不同阶段中的造价审查,探讨提出适合交通安全设施的造价审查思路和方法。     

浅谈利用ETC技术进行交叉口信号灯智能控制的优化

提出了一种利用ETC技术进行城市道路交叉口信号灯智能控制的优化措施,利用ETC设备的现有功能,通过收集交叉口等候车辆的信息,经计算机中心处理后,予以智能化控制,缩短交叉口车辆等候时间,提高道路通行效率。