引 言

V2X 即 Vehicle to X， 其中 X 代 表 路邊 基 礎 設 施

（Infrastructure）、車輛（Vehicle）、人（Pedestrian）、路（Road）等。其概念的表述是物聯(lián)網(wǎng)應用的實現(xiàn)和對 D2D（Device to Device）技術的深入研究。

V2X 通信類型如圖 1 所示。V2X 包括 V2V，V2I，V2P， V2N 等四大類，而這四種類型協(xié)同合作是實現(xiàn)自動駕駛和智慧交通的重要環(huán)節(jié)。大力發(fā)展 V2X 車聯(lián)網(wǎng)技術不僅能減少交通事故的發(fā)生概率，提高道路交通的安全性，同時還能為實現(xiàn)自動駕駛、智能交通和下一代車聯(lián)網(wǎng)提供低成本、易于部署的支撐和基礎平臺。

1 V2X關鍵技術

在智慧交通系統(tǒng)中應用 V2X 車聯(lián)網(wǎng)的主要目的在于提高道路的安全性、解決交通問題和優(yōu)化交通管理等，需要通過車輛與路側單元、車輛與車輛等通信方式來向周圍車輛實時準確地發(fā)送安裝在車輛上的RFID（射頻識別）、傳感器等采集的車輛狀態(tài)信息（特別是車輛的位置、速度、方向）。這些信息匯聚后通過數(shù)據(jù)分析、處理來提取出有效信息，為車輛的出行提供智能的決策依據(jù)。在此過程中涉及的關鍵技術分別是在車輛高速行駛時能支持實時可靠通信的無線通信技術，用于獲取車輛精確位置的感知技術，以及海量數(shù)據(jù)處理評估技術。

1.1 無線通信技術

V2X 網(wǎng)絡系統(tǒng)通過無線通信技術（歐美的 802.11P 和我國的 LTE-V）實現(xiàn)信息交互。該技術實施的關鍵在于無線通信技術的時效性，即需要確保網(wǎng)絡的接入時間最短，傳輸時延較低，同時還需保證信息傳輸?shù)目煽啃院桶踩缘?。在一定范圍?nèi)，為實現(xiàn)車輛間通信，不僅要實現(xiàn)頻譜的再利用以滿足通信帶寬要求，還需要建立核心網(wǎng)絡，并利用系統(tǒng)的專用特殊組件來完成信息的中轉(zhuǎn)和傳輸。

1.2 車輛感知技術

作為實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)應用重要基礎的實時精準的車輛狀態(tài)感知技術十分重要。車輛狀態(tài)的感知技術通常包括車輛運動狀態(tài)的感知技術和行車環(huán)境的感知技術。通過這些技術來感知車輛本身和周圍車輛的運動狀態(tài)，從而分析判斷是否存在安全隱患。

在車輛運動狀態(tài)的感知過程中，使用 CAN（控制器局域網(wǎng)絡）采集車體內(nèi)各 ECU（電子控制單元）和傳感器設備產(chǎn)生的實時狀態(tài)數(shù)據(jù)（車輛的行駛狀態(tài)、安全設備等），通過對這些信息的綜合分析來獲得車輛的運動狀態(tài)。其中，用位置感知獲取精準的車輛位置信息尤為重要，位置感知通常分為絕對位置感知和相對位置感知，不同的位置感知技術和精準度被要求應用到不同的道路上。

車輛環(huán)境信息感知技術主要用于獲取車輛周圍環(huán)境的信息，例如道路線形、周圍非機動車輛和路面狀況等。可以通過交通地理信息系統(tǒng)獲得路線信息，或者通過車載設備采用模式識別技術完成線形在線識別。利用紅外傳感器和車載雷達可以感知路邊行人和非機動車輛的信息。有關路面狀況、冰雪冰凍程度等信息則可利用激光、視頻和紅外技術等進行檢測和采集。

1.3 數(shù)據(jù)處理技術

基于 V2X 的智能輔助駕駛系統(tǒng)通過信息融合和數(shù)據(jù)挖掘兩種手段對車輛產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進行綜合分析和評估，進而根據(jù)處理結果做出智能決策。

信息融合即數(shù)據(jù)融合，其大體可概括為利用計算機技術關聯(lián)和分析傳感器從多個信息源采集的信息，并根據(jù)算法優(yōu)化準則優(yōu)化處理后的信息，最終獲得智能決策所需的有效信息。在車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，信息融合技術主要是把來自車聯(lián)網(wǎng)各部分的信息（車載信息、路側信息等）進行加工融合，從而獲得車輛行駛所需的有效信息。

數(shù)據(jù)挖掘是處理持續(xù)增長的海量數(shù)據(jù)的基礎，一般包括尋找前期數(shù)據(jù)、探索數(shù)據(jù)規(guī)律和規(guī)律表示三個步驟 ：

從相關數(shù)據(jù)源中選出所需數(shù)據(jù)，并整合成數(shù)據(jù)集 ；

通過算法找出數(shù)據(jù)中所包含的隱含規(guī)律 ；

使用方便用戶理解的形式標出數(shù)據(jù)規(guī)律。

2 V2X技術標準

當前 V2X 技術分為 DSRC（專用短程通信）和 LTE-V 兩種，其中DSRC 主要基于 IEEE 802.11p 與IEEE 1609 系列標準， 是一種專門用于 V2V 和 V2I 之間的通信標準，其通信結構如圖 2 所示。LTE-V 是基于 LTE 的智能網(wǎng)聯(lián)汽車協(xié)議，由 3GPP 主導制定規(guī)范。

圖 2 DSRC 結 構

DSRC是基于 802.11p協(xié)議及其延伸擴展的技術，其典型應用場景有與安全相關的應用和非安全相關的應用。由于車輛的高移動性特點，DSRC技術對數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽?、低延遲等要求進行了優(yōu)化，使其適用于 V2V和 V2I場景。但 DSRC 技術也有很大的缺陷，當用戶數(shù)量較多時，系統(tǒng)容量急劇下降， 傳輸時延增加等。此外，DSRC因其路邊設施投入大，難以盈利，導致難以實現(xiàn)大規(guī)模的商業(yè)化使用。

LTE-V 是基于第四代移動通信技術的擴展技術，它是專為車輛與車輛間通信協(xié)議設計的 V2X 標準，其網(wǎng)絡架構如圖 3 所示。LTE-V 包括兩種工作模式，分別為 LTE-V Uu 和LTE-V PC5。前者表示接入網(wǎng) - 用戶終端 ；后者是直接通信空口 D2D 短距離直傳。Uu 空中接口主要用于傳統(tǒng)的車聯(lián)網(wǎng)通信業(yè)務，能滿足網(wǎng)絡與終端之間的大數(shù)據(jù)量要求 ；基于 PC5 的V2X 以 LTE-D2D 技術為基礎，可實現(xiàn) V2V/V2I/V2P/V2R 等V2X 業(yè)務，滿足終端之間低延遲和高可靠性的要求。

從技術定義可以看出，DSRC技術直接與 LTE-V的PC5 空中接口類似，但 DSRC不具備 LTE-V 技術中 Uu空中接口的蜂窩通信能力。因此，如果 DSRC的車載終端設備想要實現(xiàn)蜂窩網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸，則仍需依賴 LTE等蜂窩技術。3GPP 組織在近年來已制定了多種 V2X技術標準。

3 V2X技術典型應用

車聯(lián)網(wǎng)具有大量運用場景，可應用于道路交通信息提示、協(xié)作車輛預防碰撞服務、自動停車系統(tǒng)等方面。如今有些已被實際使用，其余一些人們正在討論和研究。

3.1 道路交通標識信息提示

目前駕駛員在駕駛車輛時，其獲得交通標識信息的途徑是眼睛，但由于人本能的反應時間，導致從發(fā)現(xiàn)標識到采取措施的時間極短，很容易造成交通事故和出現(xiàn)違規(guī)行為。V2X 技術可以有效緩解這種狀況。車聯(lián)網(wǎng)中的路側單元會將道路上的狀態(tài)信息（限行限速、信號燈狀態(tài)等）傳輸?shù)杰囕d終端，車載終端處理后提前生成提示信息（減速、直行等）并發(fā)送給駕駛員，以便駕駛員提前采取應對措施減少交通違規(guī)現(xiàn)象的發(fā)生。

3.2 協(xié)作車輛預防碰撞服務

通過預防車輛碰撞來提供道路安全服務，在該過程中， 車輛通過V2V 獲取和交換自身與周圍車輛的運動狀態(tài)信息， 并根據(jù)這些信息得到環(huán)繞本身車輛一周的鄰近車輛的狀態(tài)圖， 分析判斷是否存在潛在威脅，從而為駕駛員提供決策參考， 該過程為“協(xié)作”碰撞起預防作用。

4 自動停車系統(tǒng)

在具有大量停車位的停車場中，由于停車管理效率低， 駕駛員通常很難在第一時間找到停車位，所以 APS（自動停車系統(tǒng)）顯得十分重要。APS 是一個可以提供各區(qū)域（市區(qū)街道、公共停車場等）實時停車位信息的數(shù)據(jù)庫，其不僅支持通過智能手機訪問實時數(shù)據(jù)庫來獲取停車位信息，還允許司機預留可用的停車位，通過導航等應用程序?qū)④囕v引入停車位，并可使用免提支付停車來提高停車效率。

5 結 語

V2X車聯(lián)網(wǎng)技術是一種利用信息與通信技術來解決道路安全問題的新型技術。它整合了通信系統(tǒng)、信息處理、物聯(lián)網(wǎng)、定位感知等領域的尖端技術，通過車輛與車輛、車輛與人以及車輛與基礎設施等的信息交互，形成了車輛與外界之間的動態(tài)移動通信網(wǎng)絡系統(tǒng)，使汽車不再只是一種交通運輸工具，更成為了網(wǎng)絡系統(tǒng)中可移動的節(jié)點。V2X 車聯(lián)網(wǎng)技術的不斷發(fā)展和應用將會推動智能交通的進一步發(fā)展，從而改變?nèi)藗兊慕煌ㄉ睢?