车路智能协同.ppt

,Intelligent Transportation Systems,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,智能运输系统概论,*,高速公路运行中存在的问题及原因,高速公路运行中存在问题的解决策略,高速公路交通事件管理,基于,ITS,的交通事件管理实施技术,基于,ITS,的事件管理系统框架,2025/12/17 周三,1,课程回顾,智能运输系统,高速公路交通拥挤如何分类？试分别分析其发生的原因。,（,1,）高速公路交通拥挤一般可分为：,-,常发性交通拥挤,-,偶发性交通拥挤,（,2,）,常发性交通拥挤,可以从,“,运行因素,”,和,“,几何因素,”,两个角度来分析：,2025/12/17 周三,2,思考题,智能运输系统,高速公路交通拥挤如何分类？试分别分析其发生的原因。,运行因素：,-,交通需求超过通行能力,-,不受限制的入口匝道,-,出口匝道排队,-,收费站收费,2025/12/17 周三,3,思考题,智能运输系统,高速公路交通拥挤如何分类？试分别分析其发生的原因。,几何因素：,车道减少、交织路段短、道路横截面窄、标志短缺、视线不良、互通式立交不合标准等。,2025/12/17 周三,4,思考题,智能运输系统,2.,简述高速公路交通事件管理的步骤及对应含义。,高速公路交通事件管理的步骤包括：,（,1,）事件监测,证实某一事件已经发生，事件管理过程的第一步。,（,2,）事件确认,确认一个事件已经发生，确定它的确切位置，获得尽,可能多的与时间相关的细节信息。,2025/12/17 周三,5,思考题,智能运输系统,2.,简述高速公路交通事件管理的步骤及对应含义。,高速公路交通事件管理的步骤包括：,（,3,）向驾驶员提供信息,向其他驾驶员提供与该事件相关的信息以及其他出行,所需的交通信息。,（,4,）事件响应,一旦确认事件发生，即启动、协调和管理适当的人,员、设备、通信和驾驶员信息媒介。,2025/12/17 周三,6,思考题,智能运输系统,2.,简述高速公路交通事件管理的步骤及对应含义。,高速公路交通事件管理的步骤包括：,（,5,）事件现场管理,包括：精确评估事件、建立适当的处理优先等级、通,知和协调相关部门，以维持良好的通信连接。,（,6,）交通管理,在受到事件影响的区域内进行交通控制，使用交通控,制设施和动用人员对事件现场和周围交通问题进行管,理。,2025/12/17 周三,7,思考题,智能运输系统,2.,简述高速公路交通事件管理的步骤及对应含义。,高速公路交通事件管理的步骤包括：,（,7,）事件清除,清除影响正常交通流或致使车道强制关闭的碰撞车辆,残骸、碎片或其他障碍物，并使道路的通行能力恢复,到事件前状态的过程。,2025/12/17 周三,8,思考题,智能运输系统,9,车路智能协同系统,（,Cooperative Intelligent Vehicle-Infrastructure System,）,智能运输系统,车路智能协同系统的概念及其作用,车路智能协同系统的工作原理及其系统结构,车路智能协同系统关键技术,-,智能车辆技术,-,智能路侧系统关键技术,-,车路,/,车车协同信息交互技术,车路智能协同系统的发展现状,协同系统应用举例,车路智能协同系统发展趋势,2025/12/17 周三,10,内容概要,智能运输系统,车路协同是未来,ITS,的核心,2025/12/17 周三,智能运输系统,11,已部署实施,部署实施,/,原型系统,传统,ITS,技术,匝道信号控制,出行信息系统,交通管控中心,Research,当前,ITS,方案,车辆,通信设备,基础设施,驾驶员,ITS,前沿技术,车路协同,综合汽车安全系统,IVBSS,出行辅助系统,MSAA,一体化运输走廊管理系统,ICM,智能驾驶,电子认证收费,研究热点,基于无线通信、传感探测等技术进行车路信息获取，通过车辆与车辆、车辆与道路信息交互和共享，实现车辆和道路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。,2025/12/17 周三,12,什么是车路智能协同系统？,智能运输系统,提高驾驶安全性，减少交通事故发生率,提高驾驶舒适性,提高交通系统的运行效率，缓解或解决交通拥堵问题,减少汽车尾气排放，降低空气污染,2025/12/17 周三,13,车路智能协同系统的作用,智能运输系统,车路智能协同系统的工作原理及其系统结构,2025/12/17 周三,智能运输系统,14,车路协同关键技术,2025/12/17 周三,智能运输系统,15,车辆精准定位与高可靠通信技术,车辆行驶安全状态及环境感知技术,车载一体化系统集成技术,智能车载系统关键技术,1,、,车辆精准定位与高可靠通信技术,研究基于,GPS,、激光、雷达、图像数据、传感器网络等多种手段的,环境感知技术,，以及高精度多模式,车载组合定位,、,惯性导航,和,航迹推算,、,高精度地图及其匹配,等技术，实现车辆的无缝全天候高可信精准定位，将是车辆精准定位技术发展的主流方向,；,-,掌握多信道多收发器通信技术、基于自组织网络和双向数据通信技术、,WLAN,通讯技术、,RFID,、,DSRC,、,WiFi,、,1X,、,3G,等无线传输技术，研究高可靠车载通信技术，实现车路,/,车车之间的稳定有效的数据实时通讯与传输成为智能车辆发展的必然趋势。,2025/12/17 周三,16,智能车载关键技术,智能运输系统,2,、,车辆行驶安全状态及环境感知技术,车辆制动、转向、侧倾等自身运行安全状态参数的实时获取和传输技术,；,驾驶,员,危险行为的在线监测技术,；,基于多传感器的行驶环境（,其,他车,辆,信息、障碍物检测等）检测技术,。,实时监测、获取与感知,复杂路况下车辆危险状态信息、驾驶行为和行驶环境状态，从而更有效地评估潜在危险并优化智能车载信息终端的功能。,2025/12/17 周三,17,智能车载关键技术,智能运输系统,3,、,车载一体化系统集成技术,-,基于本车传感器、临近车以及路侧或控制中心的多种数据的处理和融合技术,-,基于车载一体化终端和车辆总线的信息通信和数据共享技术等。,2025/12/17 周三,18,智能车载关键技术,智能运输系统,智能路侧系统旨在利用道路设置的各种,监测系统,，向驾驶员提供,道路状况,、,路面状况,、交,通堵塞,、,旅行时间,等信息,。,1.,多通道交通信息采集技术,主要采集的动态交通信息包括：,车流量、平均车速、车辆定位、行程时间等,；,采用的采集方式有：,感应线圈检测、微波检测、红外线检测、视频检测以及基于,GPS,定位的采集技术、基于蜂窝网络的采集技术、基于,RFID,的采集技术等,。,2025/12/17 周三,19,智能路侧,关键技术,系统,智能运输系统,2.,多通道,路面状态,信息采集技术,路面状态良好是保证车辆安全运行的基础条件之一，对于路面状态需要采集的信息主要包括：,-,道路路面状况,（积水、结冰、积雪等）,-,道路几何状况,（车道宽度、曲率、坡度等）,-,道路异常事件信息,（违章车辆、发生会车、碰撞事故、非法占有车道的障碍物）等,2025/12/17 周三,20,智能路侧,关键技术,系统,智能运输系统,2.,多通道,路面状态,信息采集技术,单一的传感器无法满足多路面状态信息实时采集的要求,，,必须通过,融合多传感器信息,，如雷达、超声波、计算机视觉以及无线传感器网络等，实现,车辆间、车路间,进行信息交换，才能实现道路路面状况信息的实时采集。,2025/12/17 周三,21,智能路侧,关键技术,系统,智能运输系统,3.,路侧设备一体化集成技术,智能道路基础设施涉及到,：,路况信息感知装置,道路标识电子化装置,基于道路的各种车路协调装置,信息传送终端,实现路侧设备无线通讯和数据管理一体化功能,。,2025/12/17 周三,22,智能路侧,关键技术,系统,智能运输系统,车路协同系统的车、路间无线通信技术主要分为两类：,1.,专用短程无线通讯技术（,DSRC,，,Dedicated Short Range Communication,）,DSRC,具有数据传输,速度高,、,延时小,、,工作稳定,、,抗干扰能力强,、,信号覆盖范围相对集中,等特点，特别适合应用于仅在特定路段进行通讯、要求通讯设备稳定可靠的车路协同系统,。,2025/12/17 周三,23,车路,/,车车,协同信息交互技术,智能运输系统,车路协同系统的车、路间无线通信技术主要分为两类：,2.,基于固定信标（,Beacon,）的定向无线通讯技术,日本主要采用了,无线电信标,（,Radio Wave Beacon,）和,红外信标,（,Infrared Beacon,）两种定向无线通讯信标。,2025/12/17 周三,24,车路,/,车车,协同信息交互技术,智能运输系统,美国,分别开展了,VII,、,CVHAS,和,IntelliDrive,等国家项目,。,VII,：,在美国所有生产的车辆上将装备通讯设备以及,GPS,模块，以能够与全国性的道路网进行数据交换,；,CVHAS,：,旨在通过车载传感器与车,-,路或车,-,车间通信等信息获取方式提供驾驶的辅助控制或全自动控制；,IntelliDrive,计划,：,是在,VII,的基础上深化研究车路协同控制，是美国在,ITS,方面的最新国家项目，强调用人车路一体化方法来解决现代交通所存在的严重问题,。,2025/12/17 周三,25,车路,协同,系统发展现状,智能运输系统,2.,欧洲,欧洲,ITS,组织,ERTICO,最先提出,eSafety,基本概念,，,将车路通信与协同控制作为研究重点之一，其中代表性项目为,PReVENT,、,CVIS,、,CarTalk2000,和,COMeSafety,、,NoW,项目,。,2025/12/17 周三,26,车路,协同,系统发展现状,智能运输系统,3.,日本,2005-2010,期间围绕,5,个重点展开研究，其中包括,车路间协调系统,、,智能汽车系统,等；从,2005,年开始,AHS,进入其实用化技术普及的第,2,阶段，,从,2010,年后,重点加强利用无线通讯技术的,车车,/,车路间协调系统,实用化技术的研发，构筑人车路一体化的高度紧密的信息网络,。,2025/12/17 周三,27,车路,协同,系统发展现状,智能运输系统,车路协同典型应用,1.,交叉口车路协同技术应用,2025/12/17 周三,智能运输系统,28,车路协同典型应用,交叉口车路协同技术应用,（,1,）,交通信号信息发布系统,通过车路通信，向接近交叉口的车辆发布信号相位和配时信息，判断在剩余绿灯时间内是否能安全通过交叉,。,提醒驾驶人不要危险驾驶,(,例如闯红灯,),，并协助驾驶人做出正确判断，避免车辆陷入交叉口的,“,两难区,”,，防止信号交叉口的直角碰撞,(right angle),事故。,2025/12/17 周三,智能运输系统,29,车路协同典型应用,交叉口车路协同技术应用,（,2,）,盲点区域图像提供系统,通过车路通信，向交叉口准备转弯或者准备在停止标志前停车的车辆提供盲点区域的图像信息,;,防止由转弯车辆视距不足引起的事故和无信号交叉口的直角碰撞事故,。,2025/12/17 周三,智能运输系统,30,车路协同典型应用,交叉口车路协同技术应用,（,3,）,过街行人检测系统,通过车路通信，向接近交叉口的车辆发布人行道及其周围的行人、自行车的位置信息，防止机动车和非机动车之间的事故。,2025/12/17 周三,智能运输系统,31,车路协同典型应用,交叉口车路协同技术应用,（,4,）,交叉口通行车辆启停信息服务,通过车,车,通信，前车把启动信息及时传递给后车，减少后车起步等待时间，从而提升交叉口通行能力,；,在同向行驶中，前车把紧急制动信息快速传递给后车，避免追尾事故的发生。,2025/12/17 周三,智能运输系统,32,车路协同典型应用,交叉口车路协同技术应用,（,5,）,先进的紧急救援体系,在车辆发生故障或交通事故时，会自动向急救中心及管理机构发出有关事故地点、性质和严重程度等求助信息,；,通过车路通信调度信号灯优先控制，让急救车辆先行，及时救援受伤人员。,2025/12/17 周三,智能运输系统,33,车路协同典型应用,2.,危险路段车路协同技术应用,2025/12/17 周三,智能运输系统,34,车路协同典型应用,2.,危险路段车路协同技术应用,（,1,）,车辆安全辅助驾驶信息服务,路侧设置的多传感器检测前方道路转弯处或死角区域是否发生交通阻塞、突发事件或存在路面障碍物,；,通过车路通信系统向驾驶者提供实时道路信息,。,2025/12/17 周三,智能运输系统,35,车路协同典型应用,2.,危险路段车路协同技术应用,（,2,）,路面信息发布系统,向接近转弯路段的车辆发布,路面信息,(,例如是否冰冻、积水、积雪,),，提醒驾驶人注意减速，防止追尾事故。,（,3,）,最优路径导航服务,路侧设备检测到前方道路拥堵严重，通过车路、车车通信系统以及车载终端显示设备,，,提醒驾驶者避开拥挤道路，并为其选择以最短时间到达目的地的最佳路线,。,2025/12/17 周三,智能运输系统,36,车路协同典型应用,2.,危险路段车路协同技术应用,（,4,）,前方障碍物碰撞预防系统,通过车路、车车通信，向车辆传递危险信息（如障碍物的绝对位置、速度、行驶方向等）,；,帮助避免发生车辆之间或车辆与其它障碍物之间的前撞、侧撞或后撞等；,避免与相邻车道上变更车道的车辆发生横向侧碰等。,2025/12/17 周三,智能运输系统,37,车路协同典型应用,2.,危险路段车路协同技术应用,（,5,）,弯道自适应车速控制,向车辆传递前方弯路的相对距离、形状（曲率半径、车线等）等信息,；,车辆结合自身运动状态信息，给予驾驶,员,最优车速，避免车辆在转弯时发生侧滑或侧翻。,2025/12/17 周三,智能运输系统,38,车路协同,系统的发展趋势,建立车路协同系统体系框架,：从特例实验走向到应用场景和通信协议的标准制定。,车路协同系统的研究已经从小规模,/,特例实验向应用系统和通信协议的标准制定方向发展。,2025/12/17 周三,智能运输系统,39,车路协同,系统的发展趋势,2.,车路通信平台的开放性,：从单一模式走向多种通信手段的互补与融合。,可用于车路通信的方式包括：,DSRC,、,WiFi,、,WiMAX,、,GSM/GPRS,、,3G,、,RFID,、,BlueTooth,等，但是每种通信技术各有优缺点，单独一种很难满足车路通信需求，需建立一种多方式兼容的通信平台。,2025/12/17 周三,智能运输系统,40,车路协同,系统的发展趋势,3.,车载终端的一体化,：从单项服务向集成服务转换，从单目标控制向多目标控制集成转变。,通过统一的车载装置提供路桥收费、信息发布、信息采集等多种服务，减少多终端带来的负面影响，加快车载终端的普及。,2025/12/17 周三,智能运输系统,41,车路协同,系统的发展趋势,4.,重视人的行为对安全的重要影响,：从简单的安全控制发展到考虑人的可接受性和反馈影响。,重视信息对人的行为的研究以及人机交互界面的优化设计等工作，更加突出,“,人机协作,”,和,“,人机交互,”,。,2025/12/17 周三,智能运输系统,42,