V2X延迟优化通信设备的发展

V2X延迟优化通信设备的发展

在过去的10年间，交通系统发生了重大的变化。V2X通信的出现，将汽车从一个独立的机械装置转换为一个具有大量传感器的移动平台。这些传感器所测数据能反映汽车行驶状态，并帮助驾驶员对周围环境进行感知。通过与其车辆或基础设施进行通信，可优化交通、实现盲点监测等。目前，现有技术还不能实现车间的直接通信，主要是基于GSM通过移动电话网络或中心服务器进行通信。若要实现紧急制动和碰撞提醒，需要对V2X通信延迟进行优化。对此，给出了一种新的通信架构，其可以对通信延迟进行优化，以满足V2X信息的实时约束。

现有的V2X系统主要基于IEEE 1609协议和SAE J2735标准进行信息处理，其通信延迟极度依赖于电控单元的负载以及每秒传输信息的数量。现代汽车所使用的电控单元个数超过80个，这些电控单元进行通信时，消息的处理速率约为700～2700条/ s。要保证汽车的行驶安全，电控单元必须能够处理附近汽车发出的所有信息。美国运输部规定，最大延迟需低于100ms。两辆汽车的相对速度可以达到60m/s，则100ms将行走6m，这样的延迟过高。为保证人身安全，延迟应低于10ms；为保证公共设施的安全，延迟应处于10～20ms之间。采用IEEE 1609.2协议，所有的消息都需要使用签名并加密。通过软件进行信息处理的最大速率为1500条/s，因而需要采用硬件加速器进行处理。新通信架构除采用硬件加速器外，还基于汽车位置和行驶方向对接收到的附近消息进行过滤，以减少需要处理的信息量。采用新加坡安富利Zed Board开发工具包，基于德州仪器生产的Zynq-7000SoC开 发 板 ，在Vivado 2014.2模拟器上进行新设备的模拟试验。试验结果表明，采用新的通信设备后，通信延迟、信息处理时间和电控单元的负载都可实现最小化。即使在最坏的通信情况下（2700条/s），新设备也能够有效且可靠地工作。

FelixPistoriusetal.SAE 2016-01-0150.

编译：李臣