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擁有一輛“永遠也不會相撞”的“智能”車不再是夢 來源: 發布日期:2012-06-26 10:09:16 點擊次數:2274 標簽:
推薦一下高速公路上的駕駛過程中,低頭看一眼手機短信,僅僅幾秒鐘,汽車的緊急自動剎車系統就會響起警報,在你的視線重新回到道路前方時,你的車子馬上就要撞到前面正在減速的貨運卡車尾部了。
  推薦一下高速公路上的駕駛過程中,低頭看一眼手機短信,僅僅幾秒鐘,汽車的緊急自動剎車系統就會響起警報,在你的視線重新回到道路前方時,你的車子馬上就要撞到前面正在減速的貨運卡車尾部了。這個令人心驚膽戰的驚險情景正是2012年初美國交通部和包括福特、通用在內的八家汽車制造商一起在加州進行最后的六次道路測試所采用的場景。

  這項測試就是美國交通部針對多個汽車制造商研發的新一代車輛通信技術進行的實際道路測試,目的是驗證該系統能否減少交通事故的發生,從而挽救生命,改善交通狀況。永不相撞的汽車根據美國國家公路交通安全管理局的調查報告顯示,80%的公路交通事故是由于駕駛員在事故發生前3秒內的疏忽造成的。戴姆勒-奔馳公司的一項實驗表明,如果提前0.5秒示警駕駛員,60%的追尾事故可以避免;若駕駛員能提早1.5秒得到示警并采取措施,則可以避免90%的追尾撞車事故。

  上面提到的新一代車輛通信技術是指汽車通信網WAVE(IEEE802.11p),這個顯得專業高深的技術術語其實并不難理解。WAVE的全稱是Wireless Access in the Vehicular Environment,意為實現汽車環境下進行無線訪問的通信協議,從IEEE開頭命名的協議編碼我們可以看出該協議已經成為了工業標準,即我們目前經常聽到的“車聯網”。

  任何技術的產生如果沒有實際的應用場景都是沒有意義的,WAVE也不例外,目前該技術在應用層面主要用于兩個主要的應用領域,一個是V2V(Vehicle to Vehicle)系統 ,即車對車通信系統,簡稱車間網,可以實現高速率的車輛之間的數據交換。另一個是V2X(Vehicle to Infrastructure)系統,即車對道路基礎設施通信系統,簡稱車路網,可以實現車輛與指定波段的標準智能交通系統(ITS)路邊基礎設施之間的通信和雙向數據交換。在V2V系統中,每輛汽車都必須使用一種約定好的標準方式來廣播車對車通信的信息,但信息的具體展現方式是不受限制的,這就給了汽車制造商很大的發揮空間。

  這些系統的設計其實是一門藝術,參與V2V系統研發和道路測試的八大汽車制造商在這方面也是各顯神通。舉個例子,當你正準備穿過一個十字路口時,正好有輛車想從你的右邊超車,謳歌TL車型會在里程表的上方顯示黃色的提示信息;而福特開發的系統會在你的擋風玻璃上閃爍從左至右的紅燈來提示,同時為了確保你能獲得該項提醒,你的座椅也會從左至右地發生振顫。

  實際測試表明,最有效的警報策略是聽覺警報和觸覺警報,將兩者結合在一起的方式最為合理,并被廣泛采用。由于行駛過程中駕駛者的視覺盯在道路前方,已經在接收很多信息,而聽覺系統和觸覺的負擔則較輕,所以駕駛員對振動或者剎車錄音的反應要比對儀表盤上指示燈提示的反應更加敏感。在這些測試中,無一例外,所有汽車制造商設計的系統都是用聲音作為最緊急的警報,如即將撞車的警報。而其他的、相對不那么重要的提醒,如一輛車正從另外一條車道加速駛來的信息通常采用視覺提醒,顯示在儀表盤、擋風玻璃或是后視鏡上。

  令人興奮的是,隨著該項測試的完成,美國交通部決定下一階段在美國的六個城市進行一整年的現場試點。將近幾十萬輛汽車、卡車和巴士將會裝配V2V系統。通過該試點結果,美國交通部將決定是否在2013年強制要求汽車制造商在近幾年里為所有的新車安裝V2V通信系統。如果政府要求汽車制造商在所有的車輛上開始安裝V2V系統,那么首批使用該技術的汽車預計將會在2018年左右面市。另據通用汽車公司表示,V2V系統的價格將約為208美元(約合1579元人民幣)。

  過去,為了減少和避免交通事故,汽車設計工程師們一直在想辦法如何設計出最好的防抱死制動系統、緊急剎車輔助系統用來提高汽車的行駛穩定性,并為車輛配置三點式安全帶、安全氣囊等被動安全設施來加強對駕乘者的保護。盡管這些方法在過去都曾經無數次地保護了人們的安全甚至挽救其生命,但它們并不是解決安全駕駛的唯一途徑,更不是科技高速發展下的未來汽車所應具備的特性。V2V這個系統的誕生恰恰給出了新的解決方案,因為這種主動安全系統可以讓汽車變得更加“聰明”更加“智能”。

  V2V系統就像給汽車賦予了生命,給予了這些機器“說話交談”的能力,可以對其他汽車說:“哥們兒,小心點,別和我撞上了!”“別加塞兒!”“慢點,前方有事故,我要減速了。”如果說V2V賦予了汽車與汽車之間溝通交談的能力,那么可以把V2X當作賦予了汽車感知環境的能力。

  V2X系統可以與任何安裝在路邊或附近的兼容的基礎設施設備傳遞信息,讓司機在視線被前方大型車輛或障礙物阻擋時能及時作出應對。例如,在危險的拐角處安裝該設備,一旦車輛高速接近該彎道,裝有V2X應用系統的智能手機就會給駕駛者發送提醒信號。路邊設備還可以標示道路施工區域的位置,當車輛進入區域時,系統會給駕駛者發送建議信息,并接收在施工區域的其他車輛的行駛信息。該系統還可以將道路表面狀況及時通知后方車輛。當車輛遇到道路上的凹坑時,懸架系統能夠通過測量陷入深度來確定凹坑的損壞程度。

  因此,當前方行駛車輛遇到凹坑時,凹坑的位置和損壞程度會同時傳遞給通信范圍內的后方車輛,該車的駕駛員得到提示后,可以根據實際情況選擇提前避讓或快速通過。這個系統和現階段很多汽車制造商研發的主動安全系統究竟有何區別?

  目前曝光較多的是沃爾沃汽車引以為傲的城市安全系統,該系統利用安裝在風擋玻璃頂部的一個激光傳感器監測前方路況,能探測到車輛保險杠前方10米以內的物體。當車速低于30公里/小時,如果駕駛員對于前方物體距離過近而沒有相應反應,如踩剎車,該系統判斷有即將發生碰撞的危險時,會自動對車輛制動處理。這類技術有一個最大的問題就是傳感器探測距離短,只有當汽車處于低速行駛狀態時才能發揮作用。V2X系統可以將預警距離擴展得更遠,并且可以通過攝像傳感器和專用短程通信路邊設備,與覆蓋范圍內的周邊環境同步。它利用衛星導航系統定位車輛所處的位置坐標,并通過專用短程通信技術把路況、車輛信息無線傳送到周邊的不同車輛上。

  在城市環境中,通信范圍通常為300米。在空曠地帶,通信信號可以到1000米。V2X系統由傳感器、專用短程通信系統、一個具有獨立顯示屏幕的便攜式終端設備組成。駕駛者可以通過便攜式終端了解交換的信息,也可以將V2X應用程序安裝在智能手機內與車輛互聯。

  相比其他短距離、低車速條件下的主動避讓安全系統,V2X系統300米的覆蓋半徑可以讓駕駛者在車輛高速行駛時有時間處置突發情況。專用短程通信是專門為汽車應用設計的一項技術,采用特許通訊頻帶,無線信號傳輸很快,車輛與路邊基礎設施之間基本無需信號交換。如果車輛在路邊設備的通信范圍內,就能同步獲取并處理相關信息。如果車輛以110千米/小時的速度接近一個300米遠的路邊設備,它會在到達路邊設備大約10秒鐘前接收到該設備發出的信息。

  實際上,準確監測行人的位置比準確監測車輛的位置要困難得多,相關的系統也需要更深入的研究后才能對駕駛員發出預警,提醒他們可能要碰撞到行人。因此,為了感知行人的狀態,僅僅依靠汽車本身的傳感器檢測是遠遠不夠的,只有和環境的互動監控才能及時準確地感知行人。例如,為了捕獲人行道上的行人信息,需要在十字路口安裝攝像傳感器和專用短程通信路邊設備。

  隨著車輛的爆發式增長,交通擁堵以及交通安全已經成為中國目前面臨的兩大問題,這兩大問題在大城市尤為明顯。V2V和V2X系統的應用及普及將有助于改善中國的道路現況。就在兩個月前,電裝集團Denso和中國同濟大學展開合作,自今年3月22日起在中國江蘇太倉市的公路上進行無線通信交通控制系統(V2X技術)現場測試。

  電裝集團Denso之前已經在日本、美國以及歐洲成功地進行過類似測試。電裝的V2X技術目前定位公共車輛的應用,讓緊急用車(如救護車以及消防車等)能夠同其周圍車輛以及路旁基礎設施進行無線通信。當緊急用車接近時,V2X技術可以改變十字路口的交通信號燈并警示其周圍的車輛轉換車道,借此實現緊急車輛優先通行并防止事故發生。

  縱觀未來,V2V和V2X不僅僅能夠解決駕駛安全和交通擁堵的緊迫課題,而且同時奠定了新的汽車技術發展方向。利用該系統,可以實現汽車的手動駕駛和自動駕駛的兼容。

  例如,搭配了該系統的車型,在自動駕駛模式下,能夠通過對實時交通信息的分析,自動選擇路況最佳的行駛路線,從而大大緩解交通堵塞。除此之外,通過使用車載傳感器和攝像系統的V2X,還可以感知周圍環境,做出迅速調整,從而實現“零交通事故”。

  “內容和應用為王”一直是移動互聯網領域不變的定律。我們可以想象,未來基于V2V和V2X技術,將會不斷涌現出更多極具想象力的車載信息服務和車聯網應用。微軟公司在今年3月底正式發布了代號為“Project Detroit(底特律計劃)”的車聯網概念原型車。“底特律計劃”為開源項目,將會在年底對開發人員公布。

  無論是V2V系統還是V2X系統,要想使其發揮最大的作用,最重要的是得到政府的有力支持,利用政策手段鼓勵和推動該系統的應用和普及,從而實現規模化和大范圍應用。中國應該大力發展和推廣該技術在汽車和交通管理的普及和應用。

主要基于以下三個方面考慮:

  首先,如果在中國使用V2V和V2X系統,據不完全預測統計,每年可減少車禍死亡人數約5萬,減少傷殘人數約30萬,減少直接經濟損失約200億元,減少間接經濟損失更加巨大。并且大大緩解城市交通堵塞,節約能源,減少空氣污染。從而徹底改變我國交通事故發生率高的落后局面,大步進入交通事業最先進的國家行列。

  其次,從我國汽車工業的發展現狀看,涉及到汽車動力和控制的核心產品部分均為由境外商控制,中國自主企業很難介入,而車載信息娛樂系統(車聯網)和安全系統則存在極大發展空間。提高汽車安全性成為汽車業面臨的最大課題之一,未來汽車安全系統將開辟汽車電子的新市場。汽車安全系統是汽車電子領域增長最強勁的市場之一。

  最后,智能交通管理是國民經濟中朝陽產業,也是V2X的主要應用領域,市場前景無限,社會效益和經濟效益都十分明顯。此外,我國目前公路建設的年投資額超過3000億元人民幣,城市基礎設施、智能交通管理系統和物聯網應用也在大規模積極建設,應很好地抓住這個技術課題,增加產品和相關技術標準制定的工作力度,加大對試點和科研項目的投入。

  期望在不久的將來,中國的車主都會擁有一輛“永遠不會相撞”的“智能”汽車。
 
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