V2X等車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開枝散葉 朝全面普及邁進
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政府致力發(fā)展的目標(biāo)；而在通訊標(biāo)準(zhǔn)、感測技術(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。
在交通安全對全球人民生命財產(chǎn)造成極大威脅，各國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)可分為被動式安全與主動式安全，被動式安全如安全氣囊、安全帶等，主要在災(zāi)害發(fā)生時減輕對駕駛?cè)伺c乘客受害程度，主動式安全可實時偵測車體周遭，事前預(yù)防事故發(fā)生如先進駕駛輔助系統(tǒng)（Advanced Driving Assistant System， ADAS），各國主管單位積極推動將相關(guān)系統(tǒng)列入新車評鑒指標(biāo)，國際車廠如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、光學(xué)雷達與影像傳感器等，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)與測試階段；應(yīng)用層則提供數(shù)據(jù)分析與決策協(xié)助等。
車用感測技術(shù)五花八門 各有優(yōu)缺點汽車感測技術(shù)部分包含影像、雷射、超音波與雷達等（圖1），其中雷達系統(tǒng)在天氣適應(yīng)性、直接探測范圍及速度方面都較其他傳感器具優(yōu)勢。
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，各自有不同的偵測范圍。 圖片來源：亞德諾
雷達感測雷達依據(jù)偵測距離可分為短距雷達（Short Range Radar， SRR）、中距雷達（Medium Range Radar， MRR）以及長距雷達（Long Range Radar， LRR），提供車輛于不同環(huán)境中整合運用。SRR主要提供30公尺內(nèi)近距離的物品偵測，如前方碰撞預(yù)防、盲點偵測與車道變換協(xié)助等；LRR則提供30∼150公尺距離偵測范圍，提供自動導(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)入全球第一個雷達主動車距控制巡航系統(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。
雷達系統(tǒng)基本運作方式為透過發(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)射回傳的時間測量目標(biāo)物與車體的距離，根據(jù)回傳電波的到達角度得知目標(biāo)物的方向，透過回傳訊號的都卜勒頻移（Doppler Frequency Shift）測定目標(biāo)物的相對速度。
雷達主要分為脈沖波雷達（Pulsed Radar）與連續(xù)波雷達（ConTInuous Wave Radar）。車聯(lián)網(wǎng)安全應(yīng)用之雷達主要使用頻段包含SRR的24∼26GHz、79GHz頻段，以及LRR使用76∼77GHz。雷達愈往高頻體積愈小，分辨率愈高，可提供更精準(zhǔn)判斷，因此包含歐洲、日本多國皆積極推動毫米波雷達發(fā)展。
光達感測此外，光學(xué)雷達（Light Detective Raging， LiDAR）近年被Google、福特（Ford）等廠商采用發(fā)展自動駕駛技術(shù)，LiDAR因為具備不受電磁波干擾、可描繪物體外圍輪廓提供辨識、測距精確度高等特性，能夠及時建立車體周圍的3D環(huán)境地圖（圖2），但光學(xué)雷達在應(yīng)用上遇到高成本、體積大與偵測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
DSRC、LTE-V搶攻車間/車路通訊商機車間與車路間網(wǎng)絡(luò)通訊部分，過去有紅外線、微波、Wi-Fi等，在移動性、覆蓋范圍與傳輸速度上皆有所差異。目前國際上主要關(guān)注的技術(shù)包含專用短程通訊（Dedicated Short Range Communication， DSRC）與LTE-V。
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