近年各國探討智能交通的熱門研究主題之一是聯(lián)網(wǎng)汽車(Connected Car)，其發(fā)展目的是要打造出更安全、智能并兼顧環(huán)保的交通運輸工具。
在所有建設聯(lián)網(wǎng)汽車的所需條件中，連結性(Connectivity)為其實現(xiàn)的重要要素之一。聯(lián)網(wǎng)汽車可通過車與車(Vehicleto Vehicle)、車與路側單元(Vehicle to Roadside Unit)如交通號志、車與智能型手機或其他裝置的相互溝通鏈接，提供駕駛更多便利性功能，同時使汽車在行駛的旅程中能增添安全性。
聯(lián)網(wǎng)汽車的連結性應用，大致可分為以下三種：
1、車與車(V2V)的連結
通過車輛間相互溝通協(xié)助，以防止交通事故的發(fā)生，進而減少車禍傷亡。
2、車與路側(V2R)、基礎建設(V2I)的連結
可提供車主實時性與區(qū)域性的路況信息，促進旅程便捷快速。
3、車與其他智能型裝置/系統(tǒng)的鏈接
串連其他用戶系統(tǒng)，提供實時不間斷的服務，讓乘車環(huán)境與旅程更為安全舒適。
目前配置車聯(lián)網(wǎng)的新車數(shù)量逐漸增加，但多數(shù)應用服務僅是與車廠的后臺系統(tǒng)取得聯(lián)系以尋求幫助，或是在駕駛過程中提供導航和各種語音服務;但若涉及到更高層次，如與安全駕駛有關的應用功能則尚不多見。
WAVE/DSRC將成新車標準配備
有關車與車之間的溝通，美國計劃采取汽車專用短距離通訊(Dedicated Short Range Communications，DSRC)技術來實現(xiàn)。NHTSA雖然未明確表示將采用何種DSRC通訊技術，但就美國先前的研究開發(fā)與場域測試來看，其將采用的DSRC通訊技術應該是5.9GHz車用環(huán)境無線存取(WAVE)/DSRC，包含IEEE1609相關協(xié)議與IEEE802.11p的技術。
DSRC 的有效通訊距離為數(shù)百米，車輛通過DSRC以每秒十次的頻率，向路上其他車輛發(fā)送位置、車速、方向等信息;當車輛接收到其他車輛所發(fā)出的信號，在必要時(例如馬路轉角有其他車輛駛出，或前方車輛突然緊急煞車、變換車道)車內(nèi)裝置會以閃爍信號、語音提醒或是座椅、方向盤震動等方式提醒駕駛人注意(圖1)。
圖1 車機通過DSRC，可提供駕駛人安全警示信息為此，通用汽車(GM)已為汽車座椅震動技術申請了專利，福特(Ford)也研發(fā)出方向盤震動技術，以配合將可能強制安裝的車輛互連通訊系統(tǒng)。
此外，若交通管理號志等公路設施采用DSRC通訊技術，同樣也能與路上的車輛對話，告知車輛駕駛人相關路況(如前方道路壅塞、施工、路面坑洞等信息)，以便駕駛人提前改道或注意。
DSRC建立自動駕駛基礎
美國密歇根交通局(MDOT)2011年在密執(zhí)安州奧克蘭郡做實車展示測試，在這次的實車展示測試中，有將近三千輛裝有DSRC通訊裝置的汽車、巴士、貨車與摩托車參與，以進行V2V、V2I通訊效用的測試。
測試首先連結車輛與路口交通燈號控制設備的路側裝置，通過DSRC通訊技術，路口紅綠燈號志將信號相位和時序(Signal Phaseand Timing，SPAT)信息傳輸給車輛，車輛再基于差分全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(DGPS)/全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)做精準定位，依其行車信息(車速、前進方向、停止線距離)與環(huán)境信息(路段長度、道路速限)，估算后提供車輛駕駛人行駛速度建議，以達成行車安全與效率并重之應用(圖2)。
圖2 通過DSRC廣播SPaT信息示意圖2014 年1月在美國舉行的國際消費電子展(CES)上，福特、通用等汽車大廠紛紛展示出各自最先進的V2V溝通技術。據(jù)相關研發(fā)人員表示，這套系統(tǒng)的功能遠大于車用雷達、紅外線傳輸感應等技術，并將成為未來自動駕駛汽車的基礎;且待該技術進到商業(yè)化階段，新車安裝此系統(tǒng)僅須支付100多美元的額外成本。
雖然DSRC受到了福特、通用、本田(Honda)、現(xiàn)代(Hyundai)、奔馳(Mercedes-Benz)、日產(chǎn)(Nissan)、豐田(Toyota)等眾多汽車廠商支持，但美國運輸部(The United States Department of Transportation，USDOT)官員表示，新技術至少須10年才可能廣泛應用;另外，此項技術雖可望減少交通事故發(fā)生，但也可能引起侵犯個人隱私的爭議。汽車自動化專家表示，通過DSRC系統(tǒng)，汽車廠商等相關機構將能了解車主一舉一動，后續(xù)該技術在應用與法規(guī)制訂上，仍值得觀察。
除美國之外，歐洲國家及澳洲也著手研究與測試DSRC通訊技術，并開發(fā)新的應用領域;以葡萄牙來說，其利用五百多輛汽車及路側單元(Road Side Unit，RSU)，建構出涵蓋整個城市的汽車網(wǎng)狀網(wǎng)絡(Vehicle Mesh Network)，并作為港口碼頭管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞之用。
結合遠程服務，車聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化車輛管理
前述的DSRC聯(lián)網(wǎng)汽車應用，主要通過互助式的行車安全警示及路況信息提供，達成減少車禍的發(fā)生與傷亡;設備上須有支持DSRC通訊功能的車機搭配政府布建的路側單元;此外，還要仰賴政府訂定法規(guī)來支持。
因當前多數(shù)車輛尚未配備有DSRC通訊功能的車機，政府亦未大量布建路側單元，使各大車廠僅先著手于連結智能型手機、車機與3G/4G網(wǎng)絡來提供自家的車聯(lián)網(wǎng)服務，比如通用汽車的OnStar，及大眾汽車(Volkswagen)的Car-Net(圖3)。
圖3 大眾汽車提供的Car-Net服務以福斯汽車為例，目前已在部分車種上配備Car-Net車聯(lián)網(wǎng)服務，其服務大致可分為遠程車輛存取(Remote Vehicle Access)、安全守護(Safe & Secure)、家人監(jiān)護(Family Guardian)、診斷維護(Diagnostics & Maintenance)等幾類。
在「安全守護」方面，發(fā)生交通碰撞事故時，一旦車內(nèi)的安全氣囊充氣彈出，車輛馬上會自動聯(lián)機到服務中心，由客服人員立即通知相關救護單位前往救援;又當車輛故障須要協(xié)助時，車主只須按下車內(nèi)緊急通話按鈕，即可聯(lián)機服務中心，獲得適當?shù)膮f(xié)助;而當車輛失竊時，亦可通過服務中心得知車輛目前位置，并持續(xù)追蹤車輛行徑，盡速協(xié)助車主尋回愛車(圖4)。[!--empirenews.page--]
圖4 安全守護應用示意圖若車主將車輛借予親友、家人使用時(比如父母將車借給子女)，可以設定車輛速度警(Speed Alert)與邊境范圍警示(BoundaryAlert)，持續(xù)追蹤車輛的行為;當家人超速開車或超出邊境范圍，車輛會對車主發(fā)出警示通知，讓車主聯(lián)系開車的家人注意安全，以達到「家人監(jiān)護」功能(圖5)。
圖5 家人監(jiān)護服務示意圖有時車主停車后卻忘了將車鑰匙帶下車，因而無法開啟車門，此時車主就能通過智能型手機開啟車門;又或是下車離開后，卻忘了車門、車燈是否關上，此時車主在他處即可通過智能型手機來檢查車輛的油量、車門、車燈、引擎蓋、后行李箱等車況狀態(tài)，亦可通過智能型手機查詢最后停放的位置，甚至是操控喇叭、開閃光燈等「遠程車輛存取」功能(圖6)。
圖6 手機可通過遠程車輛存取服務查詢車況在「診斷維護」服務方面，車主通過該系統(tǒng)得以查詢維修保養(yǎng)廠位置，并在線預約保養(yǎng)維修時間，亦可通過系統(tǒng)做車輛遠程診斷，系統(tǒng)將以電子郵件定期傳送診斷報告給車主，確保行車安全(圖7)。
圖7 遠程診斷維護示意圖編后語
V2V模式可以讓汽車減少事故發(fā)生率，這個比單純使用傳感器、雷達和攝像頭會更有效。但使用5.9GHz和使用wifi道理是一樣的，都會有干擾。在15年有關于此類技術被國外某組織發(fā)文聲討過，其大意表示該技術非常適用于未來駕駛，但干擾問題目前無法避免。保持 5.9GHz 頻段不受干擾是車輛通訊時一個至關重要的環(huán)節(jié)，汽車制造商協(xié)會認為，只有當證明在 V2V、V2I 系統(tǒng)通訊不會受干擾時，這個頻段才可以被允許開放使用。
其實早在1999年，5.9GHz 頻段就被聯(lián)邦通信委員會(FCC)分配用來保障公共交通安全。因此這個頻段其實并沒有被聯(lián)邦政府保留，而是一直都作為部署智能交通的一項技術。
而對于汽車制造商來說，他們有以下觀點：
1. 車廠、大學、政府在合作開發(fā) V2V、V2I(vehicle-to-infrastructure)技術，這可以讓我們所謂的“互聯(lián)汽車”有專用的頻段來進行瞬時或持續(xù)的通訊。 汽車工業(yè)一直都計劃為 V2V 和 V2I 使用一個相對小眾、有價值、高效的頻段，并且創(chuàng)造能夠協(xié)調(diào)千萬量級的車輛運行的系統(tǒng)。
2.汽車行業(yè)可以支持頻段的有效利用，并且會測試5.9GHz 頻段是否可以在未經(jīng)授權的用戶之間安全的共享。
3.美國國家公路交通安全管理局(NHTSA)估計,V2V 和 V2I 技術可以減少高達80%的交通事故傷亡。
4.互聯(lián)汽車可以減少交通擁堵，節(jié)省乘客的時間和金錢，同時也可以減少車輛怠速時排出的尾氣。
再有，從上文我們可以知道DSRC必須配有兩樣東西，定位的GPS和具有提示和顯示功能的車機。之前我們有發(fā)過“上帝視角”的問題，V2I(汽車對基礎建設)使用周邊的建設可以彌補GPS在高樓密集地或者地下通道等問題。
因現(xiàn)在的定位技術及時在空曠地方定位也會相差5~6米距離，放在馬路上就會有3條車道的距離，根據(jù)各種交通意外來判斷，很多交通意外還是近距離的磕磕碰碰，這個時候還是需要毫米波雷達、紅外和攝像頭來解決近距離問題，所以有多種技術給汽車做安全鋪墊是一定會大大減少意外發(fā)生，提高生存幾率。
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