联网汽车功能与安全性将大幅跃升。4G与专用短距通讯(DSRC)技术可让行驶中的车辆,与移动装置、周围车辆、路边基础设施及云端系统相互链接,实现各种智能应用,如车辆诊断、碰撞预警与事故通报,增进汽车驾驶安全,遂获得车厂扩大采用。
联网汽车(ConnectedCar)为近年各国探讨智能交通的热门研究主题之一,其发展目的是要打造出更安全、智能并兼顾环保的交通运输工具。
在所有建设联网汽车的所需条件中,连结性(ConnecTIvity)为其实现的重要要素之一。联网汽车可通过车与车(VehicletoVehicle)、车与路侧单元(VehicletoRoadsideUnit)如交通号志、车与智能型手机或其他装置的相互沟通链接,提供驾驶更多便利性功能,同时使汽车在行驶的旅程中能增添安全性。
联网汽车的连结性应用,大致可分为以下三种:
车与车(V2V)的连结
通过车辆间相互沟通协助,以防止交通事故的发生,进而减少车祸伤亡。
车与路侧(V2R)、基础建设(V2I)的连结
可提供车主实时性与区域性的路况信息,促进旅程便捷快速。
车与其他智能型装置/系统的链接
串连其他用户系统,提供实时不间断的服务,让乘车环境与旅程更为安全舒适。
目前配置车联网的新车数量逐渐增加,但多数应用服务仅是与车厂的后台系统取得联系以寻求帮助,或是在驾驶过程中提供导航和各种语音服务;但若涉及到更高层次,如与安全驾驶有关的应用功能则尚不多见。
数据显示,美国每年因交通事故造成约三万三千人死亡,两百三十万人受伤。2014年2月,美国国家公路交通安全管理局(NaTIonal Highway Traffic Safety AdministraTIon,NHTSA)公开表示,将建议美国总统欧巴马在2017年卸任前,立法规定车厂须在新的轻型车辆(Light Vehicle)上配备V2V通讯系统,以预防车祸发生。
美国国家公路交通安全管理局也将发表对于新系统初步的研究报告,其估计,此项新法规若真正实施,将帮助美国预防八成左右因非酒驾或车辆机件故障所引起的车祸。
WAVE/DSRC将成新车标准配备
有关车与车之间的沟通,美国计划采取汽车专用短距离通讯(Dedicated Short Range CommunicaTIons,DSRC)技术来实现。NHTSA虽然未明确表示将采用何种DSRC通讯技术,但就美国先前的研究开发与场域测试来看,其将采用的DSRC通讯技术应该是5.9GHz车用环境无线存取(WAVE)/DSRC,包含IEEE1609相关协议与IEEE802.11p的技术。
DSRC的有效通讯距离为数百米,车辆通过DSRC以每秒十次的频率,向路上其他车辆发送位置、车速、方向等信息;当车辆接收到其他车辆所发出的信号,在必要时(例如马路转角有其他车辆驶出,或前方车辆突然紧急煞车、变换车道)车内装置会以闪烁信号、语音提醒或是座椅、方向盘震动等方式提醒驾驶人注意(图1)。
图1 车机通过DSRC,可提供驾驶人安全警示信息。
为此,通用汽车(GM)已为汽车座椅震动技术申请了专利,福特(Ford)也研发出方向盘震动技术,以配合将可能强制安装的车辆互连通讯系统。
此外,若交通管理号志等公路设施采用DSRC通讯技术,同样也能与路上的车辆对话,告知车辆驾驶人相关路况(如前方道路壅塞、施工、路面坑洞等信息),以便驾驶人提前改道或注意。
DSRC建立自动驾驶基础
美国密歇根交通局(MDOT)2011年在密执安州奥克兰郡做实车展示测试,在这次的实车展示测试中,有将近三千辆装有DSRC通讯装置的汽车、巴士、货车与摩托车参与,以进行V2V、V2I通讯效用的测试。
测试首先连结车辆与路口交通灯号控制设备的路侧装置,通过DSRC通讯技术,路口红绿灯号志将信号相位和时序(SignalPhaseandTiming,SPaT)信息传输给车辆,车辆再基于差分全球卫星定位系统(DGPS)/全球导航卫星系统(GNSS)做精准定位,依其行车信息(车速、前进方向、停止线距离)与环境信息(路段长度、道路速限),估算后提供车辆驾驶人行驶速度建议,以达成行车安全与效率并重之应用(图2)。
图2 通过DSRC广播SPaT信息示意图
2014年1月在美国举行的国际消费电子展(CES)上,福特、通用等汽车大厂纷纷展示出各自最先进的V2V沟通技术。据相关研发人员表示,这套系统的功能远大于车用雷达、红外线传输感应等技术,并将成为未来自动驾驶汽车的基础;且待该技术进到商业化阶段,新车安装此系统仅须支付100多美元的额外成本。
虽然DSRC受到了福特、通用、本田(Honda)、现代(Hyundai)、奔驰(Mercedes-Benz)、日产(Nissan)、丰田(Toyota)等众多汽车厂商支持,但美国运输部(The United States Department of Transportation,USDOT)官员表示,新技术至少须10年才可能广泛应用;另外,此项技术虽可望减少交通事故发生,但也可能引起侵犯个人隐私的争议。汽车自动化专家表示,通过DSRC系统,汽车厂商等相关机构将能了解车主一举一动,后续该技术在应用与法规制订上,仍值得观察。
除美国之外,欧洲国家及澳洲也着手研究与测试DSRC通讯技术,并开发新的应用领域;以葡萄牙来说,其利用五百多辆汽车及路侧单元(Road Side Unit,RSU),建构出涵盖整个城市的汽车网状网络(Vehicle Mesh Network),并作为港口码头管理系统的数据传递之用。
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