曹增良，陳 新，陳效華 Cao Zengliang，Chen Xin，Chen Xiaohua

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V2X系統(tǒng)應(yīng)用中多場(chǎng)景融合及預(yù)警優(yōu)先級(jí)淺析

曹增良，陳 新，陳效華 Cao Zengliang，Chen Xin，Chen Xiaohua

（北汽集團(tuán)新技術(shù)研究院，北京 101300）

在V2X（Vehicle to X，車對(duì)外界的信息交換）系統(tǒng)應(yīng)用中，存在多種不同的具體功能場(chǎng)景，如前向碰撞預(yù)警、緊急剎車預(yù)警、車輛變道預(yù)警等。在具體車輛行駛過(guò)程，多場(chǎng)景同時(shí)觸發(fā)的情況肯定存在。主要討論在此種情況下，在保證車輛和公共安全的前提下，考慮如何確定多場(chǎng)景觸發(fā)情況下的優(yōu)先級(jí)分類，同時(shí)優(yōu)化多場(chǎng)景同時(shí)觸發(fā)下的優(yōu)先級(jí)報(bào)警問(wèn)題。

V2X；多場(chǎng)景融合；優(yōu)先級(jí)分類；車輛分類；目標(biāo)分類

0 引 言

V2X（Vehicle to X，車對(duì)外界的信息交換）是未來(lái)智能交通運(yùn)輸系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，使得車與車、車與基站、基站與基站之間能夠通信，從而獲得實(shí)時(shí)路況、道路信息、行人信息等一系列交通信息，提高駕駛安全性、減少擁堵、提高交通效率、提供車載娛樂(lè)信息等。

吳建軍：一系列針對(duì)性舉措密集出臺(tái)，最主要的信號(hào)是國(guó)家將大力支持民營(yíng)企業(yè)發(fā)展，消除各種顯性和隱性壁壘，切實(shí)解決民營(yíng)企業(yè)在發(fā)展中遇到的難題，為其提供良好的法制環(huán)境和營(yíng)商環(huán)境，依法保護(hù)民營(yíng)企業(yè)的權(quán)益，鼓勵(lì)、支持、引導(dǎo)民營(yíng)企業(yè)繼續(xù)發(fā)展壯大，充分發(fā)揮民營(yíng)企業(yè)的活力和創(chuàng)造力，提升企業(yè)和市場(chǎng)的信心。目前，中國(guó)經(jīng)濟(jì)面臨眾多的困難和挑戰(zhàn)，例如消費(fèi)需求不足、投資增速下滑、出口受阻、金融不能為實(shí)體經(jīng)濟(jì)提供有效支持等等。成本與資金壓力較大、債務(wù)問(wèn)題不斷增加、對(duì)未來(lái)發(fā)展的信心不足阻礙了民營(yíng)經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展。以上困難與挑戰(zhàn)，既有周期性因素，也有結(jié)構(gòu)性因素，還與體制改革不到位及企業(yè)自身能力不足有關(guān)。

討論V2X范圍中的V2V（Vehicle to Vehicle）所包含的各種應(yīng)用場(chǎng)景[1]。在應(yīng)用中，車輛間通過(guò)周期性的廣播BSM（Basic Safety Message）消息，將本車的位置（經(jīng)、緯度信息）、高度、速度、加速度等信息發(fā)送至周邊車輛，同時(shí)接收周邊車輛發(fā)來(lái)的同樣信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算處理上述2組數(shù)據(jù)，可以判斷分析出周邊車輛相對(duì)本車的距離和位置。根據(jù)周邊車輛的相對(duì)位置，結(jié)合實(shí)際車輛行駛的工況，以保證車輛和公共安全為出發(fā)點(diǎn)，衍生出各種不同的功能場(chǎng)景，如緊急剎車預(yù)警、十字路口不明狀態(tài)預(yù)警、車輛變道預(yù)警等。

實(shí)際的車輛行駛工況有較高的實(shí)時(shí)性且環(huán)境十分復(fù)雜。上述功能場(chǎng)景的劃分是從理論上將實(shí)際行駛工況進(jìn)行分割劃分，但在V2X具體實(shí)際應(yīng)用中必須將各種功能場(chǎng)景再進(jìn)行融合，并且對(duì)不同的功能場(chǎng)景的危害等級(jí)和預(yù)警的先后順序進(jìn)行排序，即在同一時(shí)刻觸發(fā)2種以上不同功能場(chǎng)景時(shí)，預(yù)警信息不能同時(shí)顯示，只能單一分先后進(jìn)行預(yù)警。

1 車輛位置分類

根據(jù)實(shí)際周邊車輛相對(duì)于本車的位置，按照遠(yuǎn)近和方位大致可分為13種相對(duì)位置，如圖1所示，即正前、正遠(yuǎn)前、前左、前右、前遠(yuǎn)右、前遠(yuǎn)左；正右、正左；正后、后左、后右、后遠(yuǎn)左，后遠(yuǎn)右。V2X系統(tǒng)的具體功能場(chǎng)景應(yīng)用即是在分辨出兩車的上述相對(duì)位置后再經(jīng)過(guò)計(jì)算距離和時(shí)間，最終產(chǎn)生預(yù)警。

2 功能場(chǎng)景的定義和分類

同時(shí)，V2X系統(tǒng)的功能場(chǎng)景還衍生出非緊急情況下的各種應(yīng)用，如異常車輛提醒、道路危險(xiǎn)狀況提醒、限速預(yù)警、闖紅燈預(yù)警、弱勢(shì)交通參與者碰撞預(yù)警、綠波車速引導(dǎo)、前方擁堵提醒、緊急車輛提醒等，此類應(yīng)用預(yù)警為提高公共交通安全和公共交通效率有很多幫助。

國(guó)外對(duì)發(fā)生交通事故的原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從事故發(fā)生的頻率、損失成本等因素綜合考量，發(fā)生事故的工況環(huán)境可分為前車停止、前車控制力缺失、車輛在無(wú)信號(hào)燈時(shí)拐彎、前車減速、車輛變道等。分析以上幾種工況可以總結(jié)出具體的應(yīng)用場(chǎng)景和預(yù)警，例如EEBL（Electronic Emergency Brake Light，緊急電子剎車燈）、FCW（Forward Collision Warning，前向碰撞預(yù)警）、BSW（Blind Spot Warning，盲區(qū)預(yù)警）、LCW（Lane Change Warning，車輛變道預(yù)警）、DNPW（Do Not Pass Warning，逆向超車預(yù)警）、IMA（Intersection Motion Assistant，十字路口移動(dòng)輔助）、CLW（Control Lost Warning，車輛失控預(yù)警）等。

3 功能場(chǎng)景在車輛位置中的分類

我國(guó)《國(guó)家安全法》第52條規(guī)定：“國(guó)家安全機(jī)關(guān)、公安機(jī)關(guān)、有關(guān)軍事機(jī)關(guān)根據(jù)職責(zé)分工，依法搜集涉及國(guó)家安全的情報(bào)信息?！碧貏e在第四章第二節(jié)“情報(bào)信息”第51條～第54條中，分別規(guī)定了“情報(bào)工作制度”“各部門搜集上報(bào)情報(bào)信息職責(zé)”“情報(bào)信息工作運(yùn)用現(xiàn)代科技手段和加強(qiáng)研判分析”“情報(bào)信息的報(bào)送要求”等內(nèi)容?！霸摲ǖ牧⒎Ｊ匠尸F(xiàn)‘原始型’（即分散式立法）向‘混合型Ⅰ’（即分散式＋專門式立法）再向‘混合型Ⅱ’（即分散式＋專門式＋綜合式立法）發(fā)展的趨勢(shì)”?！秶?guó)家安全法》是我國(guó)國(guó)家安全領(lǐng)域的基礎(chǔ)性法律，也是統(tǒng)籌、引領(lǐng)國(guó)家安全領(lǐng)域立法工作的綜合性法律之一，該法涵蓋了國(guó)家安全多個(gè)領(lǐng)域。

其他交通輔助類和交通效率類的場(chǎng)景，如道路危險(xiǎn)狀況提示，限速預(yù)警，闖紅燈預(yù)警等與本車發(fā)生位置不確定，未在分析中。

式中：Ton為EVA中比較寄存器 CMPR1、CMPR2、CMPR3的值；T1為2倍通用定時(shí)器周期寄存器T1PR的值；ωt為采樣時(shí)刻，ωt=2 kπ/N（k=0，1，2，…，N-1），代入式（5）得到：

4 多場(chǎng)景融合條件下的預(yù)警順序

在安全類預(yù)警中再細(xì)分多場(chǎng)景融合條件下的優(yōu)先級(jí)先后順序，需要考慮各場(chǎng)景發(fā)生所涉車輛間的最小碰撞時(shí)間和相對(duì)位置關(guān)系等因素。最小碰撞時(shí)間是首要考慮因素，在這一前提下再考慮所涉車輛的相對(duì)位置關(guān)系。結(jié)合圖2中各功能場(chǎng)景在相對(duì)車輛位置的分類，總結(jié)安全類預(yù)警優(yōu)先級(jí)如圖4所示。

結(jié)合圖1中的車輛相對(duì)位置劃分，將V2X系統(tǒng)具體功能場(chǎng)景進(jìn)行分類填充，如圖2所示，F(xiàn)CW和EEBL場(chǎng)景產(chǎn)生于本車正前方，且EEBL有可能是遠(yuǎn)前方位置，因?yàn)橹虚g可能會(huì)間隔其他車輛；而B(niǎo)SW和LCW兩個(gè)場(chǎng)景產(chǎn)生于本車側(cè)后方的兩側(cè)，且兩個(gè)場(chǎng)景可能是融合運(yùn)用，即如果沒(méi)有轉(zhuǎn)向信號(hào)，場(chǎng)景為盲點(diǎn)檢測(cè)預(yù)警，如果有轉(zhuǎn)向信號(hào)，場(chǎng)景為盲點(diǎn)檢測(cè)預(yù)警和車輛變道預(yù)警同時(shí)觸發(fā)；DNPW和IMA 兩個(gè)場(chǎng)景可能產(chǎn)生于本車側(cè)前方的兩側(cè)。

圖2 功能場(chǎng)景相對(duì)位置分布

注：V2P（Vehicle to Pedestrians，車載單元與行人設(shè)備通信）。

綜合考慮所有功能場(chǎng)景的工況，結(jié)合實(shí)際發(fā)生危害的嚴(yán)重程度，將所有功能場(chǎng)景預(yù)警分為2類，即安全類預(yù)警和交通輔助及效率類預(yù)警。基于車輛安全和公共交通的基礎(chǔ)前提，可以肯定安全類預(yù)警的優(yōu)先級(jí)大于交通輔助及效率類預(yù)警，如圖3所示。

1）基于授課過(guò)程進(jìn)行評(píng)價(jià)。在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生可在每次課后對(duì)課堂教學(xué)進(jìn)行評(píng)價(jià)，授課教師在課后可以看到學(xué)生的評(píng)價(jià)結(jié)果，以判斷學(xué)生對(duì)自己本次授課的滿意程度，從而主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并加以總結(jié)改進(jìn)。在一個(gè)學(xué)期內(nèi)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的授課或者課程全部結(jié)束之后，教師已獲得學(xué)生多次評(píng)價(jià)，從評(píng)價(jià)結(jié)果曲線可以判斷學(xué)生對(duì)自己一段時(shí)間內(nèi)授課內(nèi)容的接受程度，也可以看出學(xué)生對(duì)授課內(nèi)容中不太滿意的章節(jié)，便于后續(xù)的復(fù)習(xí)總結(jié)中有所側(cè)重。同時(shí)，學(xué)生在每次課后評(píng)價(jià)中也可以以文字形式更加具體直接地向教師反饋意見(jiàn)，便于教師在后續(xù)課程中改進(jìn)。

圖4 安全類預(yù)警優(yōu)先級(jí)判定

圖4中的每個(gè)模塊，在每個(gè)場(chǎng)景同時(shí)觸發(fā)的前提下，即最小碰撞時(shí)間相同，以保證人身安全為首要要求。EEBL和BSW相比，前車EEBL更為緊要，所以預(yù)警優(yōu)先級(jí)排序?yàn)椋篤2P＞FCW＞EEBL＞BSW+LCW＞DNPW＞IMA。

在交通輔助及效率類功能場(chǎng)景預(yù)警中，同樣以保證車輛安全和公共安全為前提條件，以此可以判定預(yù)警優(yōu)先級(jí)的順序，如圖5所示。

圖5 交通輔助及效率類優(yōu)先級(jí)判定

在限速預(yù)警、闖紅燈預(yù)警和危險(xiǎn)道路提醒3個(gè)場(chǎng)景中，闖紅燈預(yù)警的優(yōu)先級(jí)最高，危險(xiǎn)道路提醒和限速預(yù)警分別次之。在前方擁堵提醒、車速引導(dǎo)和緊急車輛提醒3個(gè)預(yù)警中，前方擁堵提醒優(yōu)先級(jí)最為靠后，車速引導(dǎo)相對(duì)靠前。因此整體優(yōu)先級(jí)順序?yàn)椋宏J紅燈預(yù)警＞危險(xiǎn)道路提醒＞限速預(yù)警＞車速引導(dǎo)＞緊急車輛提醒＞前方擁堵提醒。

5 總 結(jié)

討論V2X系統(tǒng)應(yīng)用中多場(chǎng)景融合條件下各種不同預(yù)警的優(yōu)先級(jí)排序問(wèn)題。在保證最基本的車輛和公共安全的前提下，首先考慮預(yù)警觸發(fā)時(shí)具體功能場(chǎng)景中所涉車輛間最小碰撞時(shí)間；其次考慮相關(guān)車輛的相對(duì)位置；然后綜合各種工況因素，在非緊急情況下，可能同時(shí)產(chǎn)生2種以上的預(yù)警。

[1]合作式智能運(yùn)輸系統(tǒng)車用通信系統(tǒng)應(yīng)用層及應(yīng)用數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)：中國(guó)汽車工程協(xié)會(huì)T/CSAE 53-2017[S].

2017-08-22

1002-4581（2017）06-0030-03

U46:TP18

A

10.14175/j.issn.1002-4581.2017.06.009