車載無(wú)線通信技術(shù)推動(dòng)ITS發(fā)展

責(zé)任編輯:qzhao

2011-12-05 09:25:52

摘自:www.iot-online.com

交通系統(tǒng)(ITS)建立在網(wǎng)絡(luò)化的信息通信技術(shù)的基礎(chǔ)之上,以實(shí)現(xiàn)交通管理的最佳化和道路的有效利用為手段,提高行車的安全性、舒適性以及道...

交通系統(tǒng)(ITS)建立在網(wǎng)絡(luò)化的信息通信技術(shù)的基礎(chǔ)之上,以實(shí)現(xiàn)交通管理的最佳化和道路的有效利用為手段,提高行車的安全性、舒適性以及道路的運(yùn)輸效率。據(jù)報(bào)道,日本在先進(jìn)安全自動(dòng)車(AdvancedSafetyVehicle,ASV)概念中,把ITS所需要的重要駕駛支持系統(tǒng)歸納為包括如下方面:
 
  1.防止碰撞前方障礙物的支持系統(tǒng); 

  2.防止進(jìn)入彎道危險(xiǎn)速度支持系統(tǒng); 

  3.制動(dòng)并用式車間距離定速控制ACC(全速度域控制)系統(tǒng); 

  4.防止越出車線支持系統(tǒng); 

  5.維持車線支持裝置; 

  6.防止碰撞車輛周圍死角障礙物系統(tǒng); 

  7.光隨動(dòng)系統(tǒng)(AFS); 

  8.碰撞預(yù)知傷害降低系統(tǒng); 

  9.行人傷害降低及安全氣囊系統(tǒng); 

  10.睡意警報(bào)裝置; 

  11.所有座位安全帶使用勸告裝置; 

  12.后側(cè)方和側(cè)方信息提供裝置; 

  13.緊急制動(dòng)信息提供裝置; 

  14.夜間前方行人信息提供系統(tǒng); 

  構(gòu)建上述系統(tǒng)需要用于道路環(huán)境和車輛狀態(tài)檢測(cè)的各種傳感器以及用于信息提供、報(bào)警及操作支持的各種控制裝置。此外,與ASV道路交通和通信信息系統(tǒng)配套的車載信息通信系統(tǒng)(Telematics)要滿足兩方面的通信需求: 

  1.與道路信息的協(xié)調(diào); 

  2.與通信系統(tǒng)的協(xié)調(diào)。 

  因此,以汽車為中心的信息通信技術(shù)、先進(jìn)的駕駛控制系統(tǒng)和環(huán)境識(shí)別系統(tǒng)是汽車電子發(fā)展的下一波熱點(diǎn),其中,核心技術(shù)之一就是先進(jìn)的無(wú)線通信技術(shù)。 

   本文試圖向中國(guó)汽車電子、半導(dǎo)體和通信行業(yè)的技術(shù)人員概要介紹先進(jìn)的車載無(wú)線通信技術(shù)在推動(dòng)智能交通系統(tǒng)的發(fā)展中所發(fā)揮的作用,從而為中國(guó)汽車電子產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)提供參考?!?br />
車載無(wú)線網(wǎng)關(guān)提供統(tǒng)一的信息通信平臺(tái) 

  目前,領(lǐng)先的汽車制造商已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)針對(duì)駕駛員的信息服務(wù)系統(tǒng)和信息通信系統(tǒng)。例如克萊斯勒集團(tuán)和HughesTelematics公司宣布將提供集合了信息娛樂(lè)、安全和遠(yuǎn)程診斷功能的車載信息通信系統(tǒng)(Telematics)。福特公司將提供配備藍(lán)牙和微軟操作系統(tǒng)的汽車。AutonetMobile 公司也計(jì)劃推出能夠?yàn)檐囕v提供互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)的技術(shù)?!?br />
  建立這些系統(tǒng)有望為制造商、零售商、消費(fèi)者、導(dǎo)航服務(wù)提供商以及內(nèi)容原創(chuàng)公司帶來(lái)新的附加價(jià)值。例如,基于陸地和衛(wèi)星的技術(shù)將為安全、保密、信息娛樂(lè)、遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)通知和多播提供信息通信服務(wù),最終有可能使遠(yuǎn)程升級(jí)車載系統(tǒng)成為可能。如圖1所示,下一代智能交通系統(tǒng)將建立在先進(jìn)的移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信和互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)之上。



圖1基于互聯(lián)網(wǎng)的智能交通系統(tǒng)需要建立完善的車載信息通信系統(tǒng)

 

  從上圖顯而易見(jiàn),無(wú)線通信技術(shù)將在智能交通系統(tǒng)中扮演重要的角色。瑞薩科技的專家指出(圖2),為了滿足基于無(wú)線的信息通信系統(tǒng)的需要,汽車中有望出現(xiàn)一個(gè)智能交通電子控制單元(ITSECU),由它通過(guò)WLAN和專用短程通信(DSRC,DedicatedShortRangeCommunication)實(shí)現(xiàn)車與車之間、車與路之間的通信??梢韵胂?,3G無(wú)線通信有著廣闊的應(yīng)用前景,本文在此不贅述。

  



圖2以汽車為中心的無(wú)線通信技術(shù)

 

        值得注意的是DSRC技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向。國(guó)際上,DSRC標(biāo)準(zhǔn)化體系分為歐、美、日三大陣營(yíng)所制訂。歐洲采用的是CEN/TC278標(biāo)準(zhǔn)、日本采用的是ISO/TC204標(biāo)準(zhǔn),它們都選擇5.8GHz作為DSRC通信頻率;美國(guó)正逐步地將應(yīng)用于智能交通領(lǐng)域內(nèi)的自動(dòng)車輛識(shí)別的頻率轉(zhuǎn)向 5.8GHz~5.9GHz系統(tǒng),F(xiàn)CC(美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì))也正式將5.9GHz頻段批準(zhǔn)用于專用短程通信。中國(guó)目前采用的是源于ISO/TC204 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織智能運(yùn)輸系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)(國(guó)內(nèi)編號(hào)為SAC/TC268)的5.795-5.815GHzISM頻段。目前,2.45GHz系統(tǒng)應(yīng)用相對(duì)較少,沒(méi)有形成主流。 

        目前,國(guó)際汽車半導(dǎo)體廠家在毫米波雷達(dá)器件上已經(jīng)取得了一系列突破。例如,飛思卡爾半導(dǎo)體已經(jīng)展示了使用硅鍺(SiGe)技術(shù)的面向 77GHz頻帶毫米波雷達(dá)的射頻(RF)芯片。該芯片主要面向在部分汽車上配備的車與車之間的間距控制系統(tǒng)及預(yù)防撞安全系統(tǒng)等的車間距檢測(cè)用途。與此同時(shí),飛思卡爾還開(kāi)發(fā)將射頻芯片與接口IC、微控制器一起封裝的毫米波雷達(dá)模塊,以及旨在使該模塊實(shí)現(xiàn)小型化的小型天線。由于通用毫米波雷達(dá)將來(lái)會(huì)成為必不可少的裝備,據(jù)稱,該公司今后還將對(duì)毫米波雷達(dá)的所有技術(shù)進(jìn)行不斷開(kāi)發(fā)?!?br />
  此外,新日本無(wú)線公司成功開(kāi)發(fā)了使用76GHz頻帶的面向車載毫米波雷達(dá)的VCO。在AlN底板上形成基于微帶線的電路后,通過(guò)表面封裝耿氏二極管及變?nèi)荻O管形成VCO。日本村田公司也推出了采用介質(zhì)振蕩器、振蕩頻率為38GHz的VCO。京瓷不久前也推出了兩款用于60GHz頻段無(wú)線通信和76GHz頻段車載雷達(dá)等毫米波頻段的陶瓷天線?!?br />
  在實(shí)際使用的過(guò)程中,雷達(dá)系統(tǒng)與偏航速率傳感器采用一體化設(shè)計(jì),配備于車前隔柵后方。成功的案例包括:德?tīng)柛W畲髾z測(cè)角度為15度的新型巡航控制系統(tǒng)毫米波雷達(dá);雷克薩斯LS460車型使用毫米波雷達(dá)和攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)車輛前方障礙物識(shí)別功能和后方車輛識(shí)別功能;日野為Profia車型增加的標(biāo)配追尾減輕制動(dòng)系統(tǒng),它利用毫米波雷達(dá)判斷出追尾危險(xiǎn)后,發(fā)出警報(bào)音并起動(dòng)制動(dòng)器,通過(guò)追尾減輕制動(dòng)系統(tǒng)中的“預(yù)防撞安全系統(tǒng)”來(lái)防止碰撞。 

  由于毫米波雷達(dá)產(chǎn)生的電波能夠穿透人體,從而給健康造成不良影響,因此毫米波雷達(dá)在能夠檢測(cè)的障礙物方面存在局限性,比如不能將行人作為障物來(lái)檢測(cè)等,只能借助于攝像技術(shù)。在這方面,NEC搶占日本市場(chǎng)半壁江山的“預(yù)防撞安全”系統(tǒng)市場(chǎng),該公司利用車載圖像識(shí)別并行處理器,通過(guò)采用結(jié)合毫米波雷達(dá)及攝像頭等多個(gè)傳感器的信息進(jìn)行綜合處理的方式,檢測(cè)包括前方車輛及行人在內(nèi)的立體物體的距離和速度,向駕駛員發(fā)出警報(bào),從而減輕沖撞造成的傷害。因此,代表了環(huán)境識(shí)別技術(shù)的發(fā)展方向之一。圖3為基于毫米波雷達(dá)和圖像傳感器的環(huán)境識(shí)別技術(shù)在汽車中的應(yīng)用的示意圖。

    

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