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互联汽车技术的演变：从智能的司机到智能汽车再到自动驾驶汽车
车辆对车辆和车辆对基础设施技术正在改变着我们在道路上的行驶方式。美国华盛顿交通工程师研究所运输技术高级主管Siva R. K. Narla，由相关研究中分析探讨了这些技术是如何影响人们在美国和欧洲的出行场景。
未来十年的《驾驶员教育手册》可以由这样一句开场白展开：“我们的汽车与其他汽车、交通灯以及其他道路设施对话，而道路也与您的汽车对话。”我们很好奇，在每一代汽车都搭载上比上一代技术设备更加先进智能的今天，让汽车互相“通话”的V2V通信技术将带领我们走向何处。任何技术融合及有效应用的真正标志是人们能直观地适应它。V2V和车辆到基础设施（V2I）技术计划正试图提供一个框架，帮助用户以尽可能无缝和直观的方式转换未来的驾驶方式。这些初始技术在美国也统称为V2X技术，在欧洲统称为CAR2X技术。本文旨在帮助我们了解技术变革的发展过程，使我们能够在没有伴随着这种变革的大肆宣传和承诺的情况下，直观地看到未来的变革。
ITS和GPS技术：为智能驾驶员转型奠定基础
过去20年来，运输技术的创新一直是为了向用户提供更好的信息。当驾驶员掌握了更多的信息他就能更好的完成驾驶工作。从基础设施技术的角度来看，这种改进的信息交换通过使用智能交通系统（ITS），具有改进的通信和集中的交通管理功能，可以不同程度的为用户提供信息。以全球定位系统（GPS）为基础的服务和车内安全系统驱动了车辆基于交通技术的创新。信息技术（IT）和通信标准以及这些ITS、GPS和车载技术的基础协议已成为新的联网车辆（CV）技术以及正在开发的其他新标准的框架。
车辆互联技术如何工作？
V2V通信被设计为车辆间实时、短程无线数据交换的框架，这将提供显著的安全效益。根据美国运输部（USDOT）的说法，CV技术能够匿名交换有关位置、速度和位置的车辆数据。V2V通信使车辆能够360度感知其他车辆的位置以及这些车辆可能构成的威胁或危险，然后通过发送和计算风险，向驾驶员发出警告或提示，先发制人采取措施，以避免或缓解车祸的发生。V2V通信的核心是一个称为“我在这”的数据消息基本应用程序。这条信息目前被设想为专用于短程通信（DSRC）的信息，但它也可以通过使用非基于车辆的技术（如GPS）来识别车辆或基于车辆的传感器数据的位置和速度，这将从车辆的计算机中获得位置和速度数据，并将其与其他数据相结合，如纬度、经度或角度，以产生其他车辆位置的详细态势感知。
图1。车对车（V2V）通信正被设计成一个旨在提供重大安全改进的短距离的实时短距离无线数据交换框架。
V2V的愿景是，最终道路上的每一辆车（汽车、卡车、公共汽车、长途汽车和摩托车）将能够与其他车辆通信，而这一丰富的数据和通信将支持新一代主动安全应用和安全系统。USDOT相信，V2V通信将使主动安全系统能够帮助驾驶员防止76%的道路交通事故，从而减少每年在美国发生的伤亡事故。
互联车辆安全试点模型部署
“互联车辆安全试点模型部署计划”是世界上最大的基于DSRC的联网车辆通信技术进行的现实测试，在美国密歇根州安娜堡的公共街道上运行约3000辆车辆，为期一年（2012年8月至2013年8月）。密歇根大学运输研究所（UMTRI）正在进行模型部署，作为与美国运输部耗资2200万美元合作的一部分。该试验旨在确定车辆无线通信技术在现实条件下的工作效果，以及V2V和V2I系统在改善道路方面的有效性和安全性。根据UMTRI安全试点网站的说法，该实验被看作为一个未来的“缩小版”，而在这个未来里所有车辆都将连接在一起。为了测试V2X技术的有效性，实验中的车辆将无线发送和接收彼此以及基础设施的电子数据。在特定的危险交通情况下，如区间内的盲区即将发生碰撞、车辆在另一辆车的盲区变道、或可能与被停止的车辆发生追尾碰撞，这些数据将转换为对相关车辆驾驶员的警告。
试点项目包括73车道英里（117公里）的安阿伯公路，安装有29个路边设备装置，将用于模型部署的V2I部分。八家主要汽车制造商将基于合作协议与USDOT密切合作，进行这项研究：福特汽车公司、通用汽车有限责任公司、本田研发美洲公司、现代起亚美洲技术中心公司、梅赛德斯-奔驰北美研发公司、日产北美技术中心、丰田汽车北美工程制作中心以及大众集团美国公司。
NHTSA机构决议
国家公路交通安全管理局（NHTSA）是根据1970年《公路安全法》成立的，旨在实施安全计划，指导由1966年《国家交通和机动车安全法》、1966年《公路安全法》、1972年《机动车信息和成本节约》制定的高速公路安全和消费者计划，以及随后对这些法律的修订。NHTSA密切关注CV技术的发展，其最近的分析结论是，V2V和V2I技术的结合可能将解决高达80%的的车祸。国家公路交通安全管理局负责制定、推广和实施旨在结束可预防车辆悲剧的计划，国家公路交通安全管理局认为，相关车辆技术保证了可能的监管措施。国家公路交通安全管理局将使用通过安全试点计划收集的研究数据来在2013年做出将成为里程碑的重大决策，预计2014年重型卡车也会做出类似的决定。
图2。马里科帕县交通部（MCDOT）及其合作伙伴正在开发和演示先进的ITS应用程序，这些应用程序将车辆与亚利桑那州马里科帕县系统管理的主干道（智能）道路系统集成在一起，以展示其能力、评估其效益，并为未来的SMARTDrive应用程序提供平台。
根据安全试点模型部署数据所揭示的情况，美国国家公路交通安全管理局（NHTSA）有关轻型车辆交通安全系统的决定可能包括以下几种选择之一：强制在新车中部署该技术，自愿安装新车中的无线设备，或额外的研发。USDOT相信在5.9GHz下的DSRC是目前最好的通信选择，能够有效和可靠地支持主动安全应用。国家公路交通安全管理局打算在2014年跟进调查中重型车辆技术的监管选择，随后调查规则并制定规划2015年的基础设施建设，以支持当时的CV技术和车辆法规。
McDot SmartDrive程序
马里科帕县交通部（MCDOT）及其合作伙伴正在开发和演示先进的ITS应用程序，他们将美国亚利桑那州马里科帕县的车辆与系统管理的主干道（智能）道路系统集成在一起，以展示其能力、评估其效益，并为未来的SM ArtDrive应用程序提供平台。SmartDrive计划的重点是将装有CV的车辆连接到安装在多个路段上的道路基础设施，以演示SmartDrive支持公交和应急车辆优先权的功能。移动设备的一个界面显示了当优先权被授予时，哪些车辆将被用于运输和应急响应。SmartDrive演示的关键组成部分包括：六个装有DSRC无线电的信号交叉口；Wi-Fi和蓝牙读卡器；交通信号优先应用程序的安装；用于测试应用程序优先级逻辑；紧急和交通应用程序的现场测试；使用智能手机显示交叉口状态的行人人行横道应用程序；以及收集详细的车辆和交通运行数据，以便进行运行后分析。智能驾驶测试的结果将为USDOT CV研究项目提供有价值的信息，尤其是在信号应用和动态机动性项目方面。
图3。SmartDrive计划的重点是将装有CV的车辆与安装在几个交叉口的道路基础设施连接起来，以证明SmartDrive支持公交和应急车辆优先权的功能。
国际部署合作ITS
欧洲委员会和美国运输部之间的国际合作ITS的部署旨在为现场操作测试和评估工具建立一个联合框架；合作车辆安全、机动性和持续能力应用研究项目以及国际ITS标准，以支持合作ITS增加区域研究的价值。这次合作最重要的成就是美国和欧洲共同制定了一个被严格监控的核心安全信息：美国基本安全信息（BSM）和欧盟合作意识信息（CAM），这是欧盟与美国工业、政府和标准共同体合作的结果。简单的软件重新配置是这些系统几乎可以互换使用这两个消息的唯一要求。这将使面向两个地区的产品能够使用通用硬件和基本上通用的软件，从而降低制造商和最终消费者的成本和复杂性。四种信号相位和定时（SPAT）应用已被提出，以供将来在智能启动/停止辅助、能源效率交叉口控制、交通编队和战略路线以及生态驾驶支持等领域的联合研究。
图4。Car2x通信（又称车对车通信和车对基础设施通信）是指交通参与者与基础设施之间的信息交换，目的是提高安全性和便利性，优化交通流量。
CAR2X技术在欧盟的发展
Car2x通信（美国称为V2V和V2I）是指在优化交通流的同时，为了提高安全性和便利性，在车辆和基础设施之间进行信息交换。保证Car2x通信的高级工程系统被称为智能传输系统。Car2x通信的基本概念包括通过空中接口发送和接收标准化信息，并使交通参与者能够相互预处理其包含的状态信息。ITS站（ITS-S）根据瞬时流量位置保持消息的最新状态，并定期发送消息，或者由事件驱动。最重要的状态信息通过信息类型cam、分散环境通知信息（denm）、SPAT和拓扑规范（topo）传输。
欧洲电信通信标准协会（ETSI）已经指定了CAM和DENM消息。SPAT和TOPO目前是按项目逐个处理的。该系统使接收到的交通信号员（如车辆）有机会获取广泛区域内即时相关交通状况的信息，必要时警告车辆驾驶员，甚至干预车辆控制。宝马和西门子在2010年展示了一个试验系统，该系统在红绿灯和车辆之间传输数据，以优化发动机自动启停功能，并在接近红绿灯时恢复制动能力。当前的车辆使用传感器不断收集有关速度、环境或前方交通的信息。通过联网，车辆可以在结冰的道路、交通堵塞或类似情况下警告后面的车辆。如果宝马高效动力公司的自动发动机停止启动系统知道交通信号周期，则可以提高能效并降低燃油消耗。
技术扫描和免费在线研讨会
技术扫描和评估是一系列正在进行的研究，可免费提供，或作为实时或记录的网络研讨会，跟踪趋势、技术和可能在5至7年时间内影响或作为下一代智能交通系统的一部分进行更新。网络研讨会系列涵盖了许多新技术可能与未来DSRC（联网车辆）核心系统连接的系统。过去的网络研讨会包括：推动这一切的宣传、机器对机器（M2M）平台的创新、应用和标准、第四代无线基础设施、长期发展、先进和异种网络（HETNET）、计算机愿景和智能运输系统。
自动驾驶时代——我们实现了吗？
自动驾驶汽车在利用雷达、激光雷达、GPS和计算机视觉等技术感知环境和自主导航的同时，满足了传统汽车的运输能力，其关键区别在于它不是由人驾驶的。先进的控制系统解析信息，以确定适当的导航路径，以及障碍物和相关提示标志。自动驾驶汽车通常根据感官输入更新地图，这样它们就可以在未知环境中导航。
在大多数公共道路上，自动驾驶汽车都是违法的，这是妨碍汽车普及的最重要的障碍之一。内华达州立法机关于2011年6月通过了一项授权使用自动驾驶汽车的法律，成为世界上第一个在公共道路上合法操作自动驾驶汽车的司法管辖区。该法案于2011年6月16日由内华达州州长签署成为法律。根据法律规定，内华达州机动车辆部负责制定安全和性能标准，该机构负责指定可以测试自动驾驶汽车的区域。2012年9月，加利福尼亚州通过了一项法案，允许在加利福尼亚州对无人驾驶汽车进行合法化，该法案还要求加利福尼亚州机动车辆部在2015年之前起草法规。
图5。互联车辆技术的愿景是让道路上的每一辆车与其他车辆进行通信，从而实现新一代的主动安全应用和安全系统。
弗罗斯特和沙利文的David Frigard于2013年5月14日在美国有线电视新闻网（CNN）硅谷电视台（Silicon Valley Future）的一个节目中报道，到目前为止，7个州已经将无人驾驶汽车合法化。引用Frigard先生的话，他说：“技术今天起作用了。我们说的是飞车。我们现在谈论的是一款能在今天工作的汽车，引用《纽约时报》技术编辑约翰·马尔科夫的话说，我们的公司（奥迪、梅赛德斯、宝马和沃尔沃）将在未来12个月内在市场上推出自动化汽车。我们即将进入这个伟大的社会实验。前电子前沿基金会主席Brad Temple-ton说，汽车将因其舒适和愉快的经历来销售，而不是速度。孩子们可能会说：“我们已经迎来了自动驾驶时代吗？”我们到了吗？美国有线电视新闻网《未来预测》的主题可能会让大多数人感到惊讶，但不会让技术专家感到惊讶，标题是“旅行的未来：无人驾驶汽车如何改变一切。”3
结论
支持驾驶的汽车和基础设施在70多年来一直处于缓慢的发展状态。在过去20年中，通过采用ITS、GPS和车内安全系统，使运输技术的转变速度加快，从而使智能驾驶员成为可能。目前，汽车行业正朝着技术革新的转型阶段发展，最终发展成为智能汽车。接下来是无驾驶汽车的阶段，它对汽车驾驶、基础设施或汽车保险的影响可能会非常具有破坏性和戏剧性，但目前还
资料编号：[5889]
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