车路协同关键技术研究

国家高技术研究发展计划现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究牵头申请单位：中国科学院合肥物质科学研究院联合申请单位：长安大学中国科学技术大学奇瑞汽车股份有限公司报告人：梁华为现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究报告提纲五四三一研究目标二研究方案实施方案研究基础与条件立项依据现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究1、研究意义2、国内外发展现状、趋势一、立项依据3、知识产权状况的分析现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究•道路交通事故造成的生命和经济损失十分巨大——全世界每年100万人死于交通事故，已死亡3200多万人，远远高于同期战争的死亡人数。——2009年中国发生道路交通事故238351起，造成67759人死亡、275125人受伤，直接财产损失9.1亿元人民币。（公安部交通管理局，2010）——车祸造成的经济损失约占GDP的1~2%。（世界卫生组织，2004）车祸猛于虎！一、立项依据1、研究意义现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究阶段因素人员车辆和设备环境碰撞前防止碰撞信息态度损伤交警执法力度车辆性能照明制动操控速度管理道路设计道路布局速度限制行人装备碰撞时防止伤害固定装置的使用损伤乘员固定系统其他安全装置防碰撞设计道路两侧防撞物体碰撞后生命支持急救技术医疗救助容易进入车内起火的危险救援设施交通阻塞•智能车路协同技术能够促进道路交通安全保障从被动防护转向主动预防，有效地避免车祸——被动防护与救援能够减轻车祸造成的伤害，但不能避免车祸。——主动安全依赖于车和路的智能化水平。哈顿矩阵模型——人、车、环境在碰撞前、中、后的相互作用一、立项依据1、研究意义现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究•——美国•1998开始将交通安全调整为ITS的主要内容之一•车路集成系统（VII，Vehicle-InfrastructureIntegration）•车路合作系统（CVHAS，CooperativeVehicle-HighwayAutomationSystems）•SafeTrip-21•提出了国家支持的智能车辆行动计划（IVI，IntelligentVehicleInitiative）一、立项依据2、国内外发展现状和趋势现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究•——美国•DARPA无人车比赛2004崎岖地形大挑战，全长228公里，最远的一队也才跑了11.78公里而已；2005沙漠挑战赛，全长212公里，有五队完成比赛，斯坦福大学“新手号”获得冠军；2007城市挑战赛，全长96公里，有六辆车抵达终点，卡耐基的“BOSS”获得冠军。研究重点：1、通过避免碰撞与改善基于基础设施的合作来增强安全；2、推进智能基础设施、智能车辆和控制技术的集成。一、立项依据2、国内外发展现状和趋势现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究•——欧洲•eSafety计划,roadsafetyandeco-drivingtechnologies•PReVENT项目•车路协同系统（CVIS，CooperativeVehicleInfrastructureSystems）研究重点：1、将道路、车辆、卫星和计算机利用通信系统进行集成；2、远景是将各国独立的系统逐步转变为车与车、车与路、车与X的合作系统，实现人和物的移动信息互操作。一、立项依据2、国内外发展现状和趋势现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究•——日本•智能道路系统（Smartway）•面向21世纪的交通管理系统（UTMS21，UniversalTrafficManagementSystemforthe21stcentury）驾驶安全支持系统（DSSS,DrivingSafetySupportSystem）•先进安全车辆（ASV，AdvancedSafetyVehicle）研究重点：1、依托各种先进的通信系统和车载系统，集成现有的应用系统，为出行者提供更加安全和便利的服务；2、通过车路协调改善道路安全。一、立项依据2、国内外发展现状和趋势现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究从美国、欧洲和日本等交通技术发达的国家和地区的研究情况看——智能车路协同技术的发展方向：车车/车路通讯技术车载安全控制技术车路协同的信息共享一、立项依据2、国内外发展现状和趋势现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究•——中国•“九五”期间，我国正式开始进行国家ITS体系框架、国家ITS标准体系等方面的研究和试验；•《国家中长期科学和技术发展规划纲要2006-2020》明确提出将“交通运输安全与应急保障”作为优先发展主题；•在863计划和国家基金委的支持下，取得了一大批典型成果：大范围交通协同控制系统以及多智能体的交通控制与交通诱导系统研究基于混杂Petri网的城市路网交通拥堵波及效应研究智能道路系统信息结构及环境感知与重构技术研究基于车路协调的道路智能标识与感知技术研究基于泛在网络技术的道路设施及灾害信息采集和融合城市道路交叉口交通仿真器软件开发……一、立项依据2、国内外发展现状和趋势现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究•——中国•智能车辆和车辆智能技术的研究•2008年，国家基金委设立“视听觉认知计算”重大研究计划•以智能车为应用平台开展视听觉认知技术研究•2009年、2010年：中国智能车未来挑战赛一、立项依据2、国内外发展现状和趋势现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究一、立项依据2、国内外发展现状和趋势目前，道路交通安全正向车路协同、把智能的车和智能的路有机结合起来的方向发展。针对这一特点，我们组织了有车、有路、产学研紧密结合的优势合作团队，开展智能车路协同系统的研究。近年，我国道路建设突飞猛进，为进行智能车路协同技术的研究奠定了基础。而中国严重的人车混行状况，对实施智能车路协同技术，提高道路交通安全提出了更加迫切的要求。而且，技术要求更高，难度更大。现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究•专利检索情况国外检索•美国专利商标局网上专利检索•欧洲专利局网上专利检索=en_EP•世界知识产权组织网上专利检索国内检索•国家知识产权局-专利搜索一、立项依据3、知识产权状况的分析现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究一、立项依据3、知识产权状况的分析结论：在智能车载系统方面，国内外的专利集中在车辆安全辅助驾驶方面，没有检索到与车路协同相关的智能车载系统方面的专利。结论：在智能路侧系统方面，国内外的专利集中在功能单一的交通信息检测设备方面，没有检索到能同时检测行人、路面状况、交通事件并提供车路通信功能的智能路侧系统方面的专利。现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究一、立项依据3、知识产权状况的分析结论：在车车/车路信息交互与协同控制技术方面，国内外的专利集中在一些功能单一的车路/车车通信设备、基于传感器的车辆主动避撞控制技术方面，没有涉及多模式车车/车路通讯以及车车/车路协同的车辆、行人识别和安全控制方面的专利。现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究一、立项依据3、知识产权状况的分析结论：在车路协同关键技术仿真方面，国内外基于GIS的交通仿真软件方面的专利较多，没有涉及到车车、车路通信、无线通信模式与路由协议方面的仿真，无法实现对车路协同系统的微观仿真。结论：在国内外没有检索到关于智能车路协同系统集成技术和测试验证环境方面的专利。现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究由此可见，国内外的专利主要集中在以下3个方面：1、交通信息采集和交通管理2、基于车载感知的安全报警和控制3、车车/车路通讯和信息共享结论：目前尚未在车路协同的感知和安全控制方面形成系统的专利一、立项依据3、知识产权状况的分析现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究1、总体目标二、研究目标2、预期成果现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究建立体系框架智能车载系统智能路侧系统车车/车路通讯与协同控制系统集成仿真测试研制系统装备形成主动安全保障核心技术体系项目总体目标攻克关键技术二、研究目标1、总体目标现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究构建智能车路协同技术体系框架建成智能车路协同原型系统和试验环境建立智能车路协同关键技术仿真平台团队建设与人才培养预期成果智能车载系统智能路侧系统车车/车路通讯系统申请发明专利15项，发表论文60篇形成3项行业技术标准智能协同控制安全评估车辆自组网协议与配置优化仿真培养博士10，硕士30建立智能车路协同核心技术团队二、研究目标2、预期成果现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究≥98％≤1m≥95％≥93％≥20≥1000≤500ms≥95％3＞100m＞6Mbps≥1000≥98%≤1m≥90%≥90%≤500ms≥90%≥2＞100m＞6Mbps≥500≥5≥500预期指标智能车载系统：120km/h以下，前车的识别准确率100m范围内跟车距离识别误差50m范围内行人识别准确率机动车和行人冲突辨识准确率仿真平台：支持路口数车辆数智能路侧系统：交通状况和突发事件识别，反应时间准确率通讯系统：支持通讯模式数单跳无线传输距离数据传输速率传输管理软件支持节点数指南指标预期成果的主要技术指标测试验证环境：交叉口数实验车辆数无指标≥106≥10二、研究目标2、预期成果现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究1、研究内容和技术路线三、研究方案2、技术难点、创新点和可行性分析4、年度计划5、经费预算3、拟获取的知识产权现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究智能车路协同系统体系架构信息处理单元1气象传感器信息处理单元2视频传感器线圈传感器信息处理单元3雨、雪、雾、冰、能见度、风力、风向、温度行人、抛落物、事件、交通参数车流量、交通状态控制主机1路侧DSRC设备工业以太网光纤局域网车辆数据服务器道路数据服务器高性能计算服务器无线热点监控服务器监控中心千兆网情报板60Km/h信息处理单元1气象传感器信息处理单元2视频传感器线圈传感器信息处理单元3雨、雪、雾、冰、能见度、风力、风向、温度行人、抛落物、事件、交通参数车流量、交通状态控制主机n路侧DSRC设备工业以太网无线热点情报板60Km/h………路侧现场车载移动端车车/车路通讯系统移动监控终端三、研究方案1、研究内容和技术路线现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究车车/车路信息交互与协同控制技术智能路侧系统关键技术智能车载系统关键技术车路协同关键技术仿真平台系统集成与测试验证研究内容三、研究方案1、研究内容和技术路线现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究智能车载系统关键技术多源信息融合的关联车辆与行人识别车辆自身行驶状态及行为识别车车/人车冲突预警和消解方法车载系统一体化集成三、研究方案1、研究内容和技术路线系统集成关键技术车辆与行人识别车辆行为识别冲突消解感知系统通讯系统控制系统决策系统人机交互执行机构以太网CAN总线CAN总线以太网现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究多源信息融合的关联车辆与行人识别90树三、研究方案1、研究内容和技术路线现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究车辆自身行驶状态及行为识别三、研究方案1、研究内容和技术路线车辆状态基本信息：位置、速度、加速度、刹车、安全气囊、方向盘转角、车辆尺寸、故障信息、主光灯、左转向灯、右转向灯、双跳灯安全性行为样本超车急停转弯变道故障贝叶斯网络行为贝叶斯网络现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究冲突模型车车/人车冲突预警和消解方法时间冲突区决策级融合制动控制转向控制油门控制三、研究方案1、研究内容和技术路线PNN现代交通技术领域智能车路协同关键技术研究感知系统计算机决策系统计算机控制系统PC/EMPC8PG-Ethernet交换机KVM交换机CAMERA急停开关CAN接口手自动开关发动机控制方向控制变速器控制灯光控制显示器