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车路协同技术 发展 现状与展望
国家863计划现代交通技术领域专家组 北京航空航天大学 王云鹏 教授 副组长
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车 路 协 同
综述 国外研究现状 发展趋势 我国“十二五”展望
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车路协同是未来ITS的核心
研究热点
当前 ITS 方案
传统 ITS技术
ITS前沿技术 车路协同
Research
匝道信号控制
出行信息系统
一体化运输走 廊管理系统 ICM
智能驾驶
驾驶员
车辆 电子认证收费 综合汽车 安全系统 IVBSS 出行辅助系统 MSAA 通信设备
基础设施
交通管控中心
已部署实施
部署实施/原型系统
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车路协同系统：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，并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。
用于车路环境无线通信的IEEE1609系列试验用标准
1 2 3 4
用车路短程通信的IEEE 802.11P标准
SAE J2735专用短程通信标准
5.9GHz专用短程通信标准
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欧洲——发展路线图
CVIS项目
车-路间多种方 式混合通讯解决 方案
通讯技术 开发、标 准化、推 广 eSafety综合 项目启动
车载总线
以太网 交换机
应用计算机
无线网关 激光扫 描系统
笔记本
主机
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系统架构
重点项目：基于合作的车路系统 (CVIS)
驾驶员
路边 网关
路边 系统
本地管理 中心
交通管理 系统
IPv6
车辆 网关 本地管理 中心
车辆 系统
交通管理者
本地管理 中心
供应商
服务提供方
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三个项目侧重点比较
COOPERS
COOPERS SAFESPOT CVIS
互通性
完成通信协议的测试、隐私安全标准的制定
路线3
性能效益评估
完成目标性能的测试、安全效益的评估
路线4
应用开发
完成各种原型车及环境系统的建设
路线5
驾驶员相关问题
完成与驾驶员操作相关的各种警报、接口、工作量、业模式的完善
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重点项目：交叉口避碰系统 (CICAS)
车辆安全通信 (VSC)
车辆与基础设施集成(VII)
智能型公路系统（AHS） 先进安全车辆 (ASV) Smartway项目
1998 1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
15 路线1
美国——发展路线图
事故场景框架定义
完成事故场景及相关性能的定义
路线2
2004
2005
2006
2007
2008
……
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系统架构
重点项目：基于合作的智能安全道路 (COOPERS)
检测线圈 摄像机 多传感器 温度 风速…
光缆 TCC (交通控制中心) RCU：路侧设备控制单元
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系统架构
重点项目：智能安全车路系统 (SAFESPOT)
定位系统
防火墙
车内传感器数据
网关
重点项目：营运车辆信息系统与网络 (CVISN)
目标 智能交通系统 (ITS)
提高机动车运输工具、商业运输车 辆和驾驶员的安全性 通过强制标准的实施提升营运车辆
CVISN
营运车辆管理 （CVO）
安全标准的实施效能
实现各州之间营运车辆的数据共享 降低国家和企业管理费用
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已制定车路协同相关标准
系统架构
DSRC频率
交通信号信息
车道1信号灯：红4s 车道2信号灯：红4s 车道3信号灯：绿 信号配时
处理器
预警
GPS
地图存储
路侧 设备
交通控制设备
车载设备
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驾驶员与道 路交互界面
CICAS应用场景
驾驶员与车 辆交互界面
关闭
路侧 设备 路侧 设备
预处理
低频闪烁
判断开始
车载 设备
高频闪烁
预警
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重点项目：先进安全车辆 (ASV)
车辆行驶轨迹 横向偏移量 车后方图像 左后视镜
摄像机图像
由车辆行驶 轨迹计算出 的基准线
后方监测 前方探测 辅助停车 图像合成 夜间行车 盲点监测 摄像机 停车或前行 图像聚类
真实图像 小轿车 卡车
右后视镜
合成的图像
探测障碍物
•雷达 •距离测量 •道路标志
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富信息环境下的优化管理技术
交通流信息 运输状态信息 停车场信息 环境气象信息
通信 模式
无线广域网 自组织网络
无线局域网 传感器网络
专用短程通信
蜂窝-3G
车路协同关键技术
车车/车路控制技术 面向效率 基于车路协同信息的 交叉口智能控制技术 基于车路协同信息的 集群诱导技术
面向安全
智能车速预警与控制
弯道侧滑/侧翻事故预警
无分隔带弯道安全会车 车间距离预警与控制 临时性障碍预警等
接入率百分比
5%
接入率（v/s）
数据包大小（bits） 每秒写入的数据（ bits ）
0.25
6952 1738
0.55
6952 3824
0.8
6952 5562
1.05
6952 7300
1.3
6952 9038
1.5
6952
5
6952
10428 34760
服务率（ v/s ）
传输数据的大小（ bits ） 每秒每用户反映时间内的 容量（Kbps）
导航系 统
导航系 统
VICS 2.4GHz 广播
ITS 车载单 元 ETC
电子收费
5.8GHz DSRC
5.8GHz DSRC
出行信息，道路选择
供应信息
：服务 电子收费 双向通信 下一代道 路服务
车内上网
：车载单元 ：Smartway 服务范围
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日本重点发展的两个项目
先进安全车辆ASV
智能型公路系统AHS
223家公司及 组织
日本 DSRC 论坛
主要进展 车路协同系统应用场景 1
以美国、欧盟和日本为代表的发达国家对车路协 同系统的应用场景基本定义完毕，不同组织对应 用场景的定义基本一致。
车路协同系统通信协议标准化 2
美国和欧盟分别定义了车 - 车，车 - 路通信协议 标 准 ， 目 前 美 国 的 Dedicated Short Range Communication (DSRC) 协议在学术和企业界比 较普及，同时IEEE也定义了802.11P通信协议用 于车-车及车-路通信。
车路协同关键技术
车车/车路通信技术 高速移动状态下的多信道、高可信、高可靠的 车路/车车信息交互与融合
高速车辆环境下稳定高效的切换 及路由技术 密集车辆场景下公平高效的多信 道接入控制技术 稀疏车辆场景下可信可靠的信息 融合技术
车辆动态分簇融合技术 路侧通信设备的位置优化技术 兼容各种无线网络协议的多模式 连接技术
ITS(智能交通系统)日 本 日本汽车生产制造协会
公共部门申请
私人部门申请 ITS OBU
ASV
具有先进安全性能的车辆
AHSRA
先进高速公路巡航辅助 系统研究会
RSU
车——路 协同
JEITA
日本电子信息技术工业 协会
HIDO
高速公路工业 发展协会
ARIB
无线电工商业 协会
JARI
日本汽车研究所
私人公司及 组织
主要进展
车路协同系统技术进展
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仍然处于相关技术的探讨、实验和测试阶段， 尚未大规模推广和应用。
两种推进方式 4
美国模式——政府主导、科研机构积极参与； 日本模式——工业企业积极参与，政府协调
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车 路 协 同
综述 国外研究现状 发展趋势 我国“十二五”展望
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车路协同发展趋势
互联网
电子支付
各种新型技 术和应用
2. 前撞预警：当前面车辆停车或者行驶缓慢而本车没有采取制动措施时，给予驾驶
3. 电子紧急制动灯：当前方车辆由于某种原因紧急制动，而后方车辆因没有察觉而
无采取制动措施时会给予驾驶员警告；
4. 交叉口辅助驾驶：当车辆进入交叉口处于危险状态时给予驾驶员以警告，如障碍
物挡住驾驶员视线而无法看到对向车流；
5. 禁行预警：在可通行区域，试图换道但对向车道有车辆行驶时给予驾驶员警告；
实时交通数据信息
安全信息
信号控制
实时调控处置
数据 采集
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美国预计的装备DSRC的车辆总数、接入率等指标
时间 2010 2011
262 11%
2012
266 16%
2013
270 21%
2014
274 26%
2015
278 30%
2034
350 100%
装备DSRC的车辆总数（百万） 258
COOPERS项目
车-路通讯功能 车辆作为移动探测器 安全、高速的通讯
SAFESPOT项目 车-路协 同技术系 统应用
安全车速和安全车距维持 交叉路口安全辅助 危险区域警示 避免碰撞行人及非机动车
车-车协 同技术系 统应用
Car 2 Car项目
车辆间专用频率快速数据传输 车-车协调工作的智能交通
2003