V2X等車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開枝散葉 朝全面普及邁進(jìn)

隨著資通訊技術(shù)快速發(fā)展，利用相關(guān)技術(shù)協(xié)助駕駛?cè)伺袛嗦窙r并預(yù)防事故發(fā)生已成為近年各大車廠與各國(guó)政府致力發(fā)展的目標(biāo)；而在通訊標(biāo)準(zhǔn)、感測(cè)技術(shù)與頻譜規(guī)畫等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)相繼到位后，V2X等車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用已日益開枝散葉，朝向全面普及方向邁進(jìn)。

在交通安全對(duì)全球人民生命財(cái)產(chǎn)造成極大威脅，各國(guó)政府主管除透過法規(guī)管理用路人行為外，隨資通訊技術(shù)快速發(fā)展，利用相關(guān)技術(shù)協(xié)助駕駛?cè)伺袛嗦窙r預(yù)防事故發(fā)生為近年各大車廠與政府致力發(fā)展的目標(biāo)，感測(cè)技術(shù)與通訊技術(shù)為車聯(lián)網(wǎng)安全應(yīng)用領(lǐng)域之核心，相關(guān)技術(shù)需要政府配置頻譜資源協(xié)助發(fā)展與應(yīng)用。

汽車安全系統(tǒng)可分為被動(dòng)式安全與主動(dòng)式安全，被動(dòng)式安全如安全氣囊、安全帶等，主要在災(zāi)害發(fā)生時(shí)減輕對(duì)駕駛?cè)伺c乘客受害程度，主動(dòng)式安全可實(shí)時(shí)偵測(cè)車體周遭，事前預(yù)防事故發(fā)生如先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driving Assistant System， ADAS），各國(guó)主管單位積極推動(dòng)將相關(guān)系統(tǒng)列入新車評(píng)鑒指標(biāo)，國(guó)際車廠如BMW、Mercedes-Benz、Volkswagen等亦投入相關(guān)技術(shù)研發(fā)與導(dǎo)入。

車聯(lián)網(wǎng)安全應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)包含感知層、通訊層與應(yīng)用層，感知層包含雷達(dá)、光學(xué)雷達(dá)與影像傳感器等，提供車輛收集周邊環(huán)境信息；通訊層也可稱為汽車局域網(wǎng)絡(luò)（Vehicle Area Network， VAN），分為車載通訊（in-vehicle communicaTIon）、車外通訊、車間通訊（vehicle to vehicle communicaTIon）與車路通訊（vehicle to road communicaTIon）等四部分，目前商用汽車已經(jīng)能夠支持車載通訊及車外通訊，車間通訊與車路通訊尚在研發(fā)與測(cè)試階段；應(yīng)用層則提供數(shù)據(jù)分析與決策協(xié)助等。

汽車感測(cè)技術(shù)部分包含影像、雷射、超音波與雷達(dá)等（圖1），其中雷達(dá)系統(tǒng)在天氣適應(yīng)性、直接探測(cè)范圍及速度方面都較其他傳感器具優(yōu)勢(shì)。

圖1　汽車所使用的傳感器越來越多，且技術(shù)型態(tài)益發(fā)多元，各自有不同的偵測(cè)范圍。 圖片來源：亞德諾

雷達(dá)依據(jù)偵測(cè)距離可分為短距雷達(dá)（Short Range Radar， SRR）、中距雷達(dá)（Medium Range Radar， MRR）以及長(zhǎng)距雷達(dá)（Long Range Radar， LRR），提供車輛于不同環(huán)境中整合運(yùn)用。SRR主要提供30公尺內(nèi)近距離的物品偵測(cè)，如前方碰撞預(yù)防、盲點(diǎn)偵測(cè)與車道變換協(xié)助等；LRR則提供30∼150公尺距離偵測(cè)范圍，提供自動(dòng)導(dǎo)航功能。

LRR在汽車上最早應(yīng)用可追朔至1999年Mercedes-Benz于S-class系列車款中導(dǎo)入全球第一個(gè)雷達(dá)主動(dòng)車距控制巡航系統(tǒng)（Autonomous Cruise Control， ACC），結(jié)合SRR和LRR將可以提供駕駛者更多行車判斷與協(xié)助。

雷達(dá)系統(tǒng)基本運(yùn)作方式為透過發(fā)射器輻射特定波形的電磁波，由接收器感測(cè)周邊目標(biāo)物體所反射之電波，依據(jù)電波發(fā)射回傳的時(shí)間測(cè)量目標(biāo)物與車體的距離，根據(jù)回傳電波的到達(dá)角度得知目標(biāo)物的方向，透過回傳訊號(hào)的都卜勒頻移（Doppler Frequency Shift）測(cè)定目標(biāo)物的相對(duì)速度。

雷達(dá)主要分為脈沖波雷達(dá)（Pulsed Radar）與連續(xù)波雷達(dá)（ConTInuous Wave Radar）。車聯(lián)網(wǎng)安全應(yīng)用之雷達(dá)主要使用頻段包含SRR的24∼26GHz、79GHz頻段，以及LRR使用76∼77GHz。雷達(dá)愈往高頻體積愈小，分辨率愈高，可提供更精準(zhǔn)判斷，因此包含歐洲、日本多國(guó)皆積極推動(dòng)毫米波雷達(dá)發(fā)展。

此外，光學(xué)雷達(dá)（Light Detective Raging， LiDAR）近年被Google、福特（Ford）等廠商采用發(fā)展自動(dòng)駕駛技術(shù)，LiDAR因?yàn)榫邆洳皇茈姶挪ǜ蓴_、可描繪物體外圍輪廓提供辨識(shí)、測(cè)距精確度高等特性，能夠及時(shí)建立車體周圍的3D環(huán)境地圖（圖2），但光學(xué)雷達(dá)在應(yīng)用上遇到高成本、體積大與偵測(cè)能力易受氣候影響等因素影響，使相關(guān)發(fā)展仍受到限制。

圖2　光達(dá)技術(shù)因被Google、福特用來開發(fā)自駕車而獲得大量關(guān)注。 圖片來源：Velodyne

車間與車路間網(wǎng)絡(luò)通訊部分，過去有紅外線、微波、Wi-Fi等，在移動(dòng)性、覆蓋范圍與傳輸速度上皆有所差異。目前國(guó)際上主要關(guān)注的技術(shù)包含專用短程通訊（Dedicated Short Range Communication， DSRC）與LTE-V。