车路协同技术在汽车防碰撞方面的研究

文/ 李睿

车路协同的交通安全技术

以智能化技术为基础的车路协同技术，是现代化城市交通系统的重要保障性技术，它能够从一定程度上提升车辆行驶的安全性以及道路交通协管的效率等，实现基于交通环境感知的协同决策和控制目标，有助于解决传统技术模式下存在的一系列安全风险。目前比较常见的车路协同技术主要包括:

交通环境协同感知技术

和过去的交通状态感知技术比较起来，交通环境协同感知技术明显具有更可观的应用价值，它能够对当前路段的实时、全空间交通信息进行共享，这解决了过去传感器信息融合困难的问题，保证了不同平台的交互效果，在这种技术的支持下，复杂交通场景下的多平台、多角度协同感知成为了可能，保证了车辆行驶中的安全性，降低了发生碰撞的可能性。

根据实际的使用情况来看，交通环境协同感知技术能够在车路协同的过程中，通过各种传感设备实现对车载与路侧、运动与静止等多种情况的有效识别，并通过统一模型表达出来，准确反馈当前的交通运行状态，比如在超出视线范围的场景识别当中，前后车辆就可以通过信息共享平台实现路况同步，后车可根据前车感知结果保持安全驾驶。

交通群体协同决策与控制技术

交通群体协同决策与控制是智能车路协同系统应用的核心内容。在智能网联环境下，交通系统自身拥有的自组织、网络化、非线性、强耦合、泛随机和异粒度等系统特性开始凸显出来，尤其是交通主体拥有的智能决策与行为，催生了交通群体的协同决策与智能控制。

任意的道路交通场景均可看成是路口、匝道和路段3种基本场景的组合，针对智能车路协同环境下新型交通系统的复杂性和开放性等问题，引入泛在分布式与情景驱动下动态集中式相结合的协同决策与控制机制。

泛在分布式体现在道路上的每辆车或等效体被看作是独立的智能体，无主次之分，独立自主决策与控制，此时的管控目标是实现自身单个或多个优化目标的最优。情景驱动下的动态集中式应用在典型的交通瓶颈区域，通过路侧设备的集中协调实现局部区域的系统最优。在实际交通系统中，车辆行驶安全与道路交通管控可分解为系统优化、路权分配和轨迹规划3个层次的任务。

虚实结合的仿真测试验证技术

车路协同技术的合理应用，让交通系统的仿真分析效果得到了根本性提升，另外还使其具有了突出的测试验证能力，借助这种虚实结合的仿真测试验证技术进行车辆防碰撞，能够取得比较可观的效果，通过群体协同和微观分析等方式，保证了群体行为仿真分析的合理性。

基于车路协同的自动驾驶技术

车路协同技术的出现，让汽车的安全性得到了提升，同时也让自动驾驶技术的可行性得到了提升，和过去的交通安全技术比较起来，以车路协同技术为基础的自动驾驶技术，明显具有智能网络的相关优势，无论是从环境感知还是信息分析方面，基于车路协同的自动驾驶技术都拥有更突出的性能。

和单一车辆的环境感知比较起来，车路协同技术能够获得更加稳定的交通信息，让自动驾驶系统能够在准确的数据支持下顺利完成驾驶任务，保证汽车的安全性。

车路协同的交通安全技术在汽车防碰撞方面的应用

车路协同技术的出现标志着我国智能化技术与交通运输业的有机结合成为了现实，更反映出我国现代化建设的喜人成果，目前已经在《国家交通强国建设纲要》中立项，具有不可估量的应用前景。而从实际情况来看，车路协同的交通安全技术在汽车防碰撞方面的应用同样具有一定的现实价值，为确保其应用效果，可从以下几方面入手:

初始期应用阶段

在进行车路协同技术建设的今天，国家有关部门提出了先进行道路基础设施建设的目标，要求在保证公路工程信息化建设的基础上，引入智能化技术，通过大量智能化设备的稳定运行，为车辆防碰撞、车路协同等提供有力支持。

除此之外，还需要加强无线通信、云计算、大数据共享等方面的系统建设工作，确保其能够保证车路协同的交通安全技术在汽车防碰撞方面的应用效果，为后续的深度应用打下坚实的基础。

目前，车路协同技术的功能正在不断地完善和调整，在辅助驾驶、信息提示等方面发挥了重要作用，比较常见的功能包括交通路况信息的共享、前方危险状态预警、车辆超速控制预警等，通过这一系列的技术支持，车路协同技术等得以在规避汽车碰撞事故中扮演重要角色，其社会经济效益可见一斑。

建设期应用阶段

经历应用初期的大规模准备，车路协同的交通安全技术在汽车防碰撞方面的应用进入建设期，此时公路工程的配套设施已经比较成熟，为车路协同技术提供支持的传感器等已经建设完毕，此时重点应放在车辆本身的建设上。

在这个阶段中，支持车路协同的OBU作为智能汽车的重要组成部分，得到了应有的关注，再加上物联网技术和云计算技术的支持，其将会真正做到对车辆信息进行实时监控和共享等，这使得车路协同的交通安全技术在汽车防碰撞方面的中级应用目标得以实现。

在这个阶段中能够实现的功能主要包括:对车辆进行防碰撞协同、对特种车辆进行优先协调、对车辆超速等问题进行预警、在极端特殊天气条件下保证车辆安全行驶等，不难看出，此时车路协同的交通安全技术在汽车防碰撞方面的应用效果较上一个阶段已经有所增长。

规模化应用阶段

经过大规模的建设和尝试以后，车路协同的交通安全技术在汽车防碰撞方面的应用基础设施基本上建设完毕，而车辆本身的网络化智能化建设也初见成效，此时可以进行推广应用阶段。

在这个阶段当中，交通系统已经具有保持稳定运行的能力，能够为联网的车辆提供全时空交通信息的实时共享服务，在各种运算模式的基础上，还能够实现行之有效的群体协同决策与控制计算等功能，应用效果极其可观。

具体应用实例

车路协同交通安全技术具有一定的应用价值，在汽车防碰撞方面的应用也不再是天方夜谭，通过上述几个阶段的建设和调试以后，其基本实现了视觉盲区警告、辅助换道，紧急避碰等功能，而目前已经成型的应用方向包括:

1.基于车车通信的嵌入式向前预警系统

根据道路交通安全事故的实际情况来看，驾驶员在发生事故前是否接到预警直接决定了规避的几率，也就是说必须要采取措施让驾驶员提前感知到风险才能解决车辆碰撞问题，在这种情况下，目前有一些传感器辅助系统通过激光雷达、超声波、声纳和视觉等方式为驾驶员提供信息支持，但是目前市面上的一些系统都具有一定的不足之处，比如说车辆行驶在没有车距分道线的距离等信息的道路上时，激光雷达、声纳等传感器就会失去应有的作用，不能第一时间为驾驶员提供信息支持。在这种情况下，一些专家学者提出了一种新型的基于车车通信的嵌入式前向碰撞预警系统。

这一系统主要通过ARM微处理器A9进行核心主控，能够在车间通信平台的支持下确定附近车辆的情况，根据自身的行驶情况等判断与前车的安全距离，在此基础上把本车的运行情况上传到共享平台上，这样一来附近的车辆将能够顺利实现预警，避免车辆之间发生碰撞。

2.基于车车通信的超车辅助系统

超车辅助系统实际上并不是一个新鲜的事物，它和预警系统的发展之路有一定的相似性，主要也是通过视觉和雷达等传感器实现信息收集。在可见的未来，车路协同的交通安全技术在汽车防碰撞方面的应用必然会大规模推广，在保证我国交通系统运输能力、避免车辆行驶事故等方面发挥应有的作用。

结语

人均收入水平的提升，让我国的汽车保有量逐年增长，这提升了人民群众出行的便利性，但是也无形当中增加了交通运输事故的发生几率，而在各种各样先进技术不断发展的今天，以智能化技术、传感技术、共享技术为基础的车路协同技术开始进入人们的视野，有效地保证了交通运输安全、规避了汽车碰撞问题。在今后的工作中，技术人员还需要在现有的建设基础上不断努力研发，寻找更具有应用价值的车路协同的交通安全技术，为保障车辆安全行驶提供有力支持。