聯網汽車功能與安全性將大幅躍升。4G與專用短距通訊(DSRC)技術可讓行駛中的車輛,與移動裝置、周圍車輛、路邊基礎設施及云端系統相互鏈接,實現各種智能應用,如車輛診斷、碰撞預警與事故通報,增進汽車駕駛安全,遂獲得車廠擴大采用。
聯網汽車(ConnectedCar)為近年各國探討智能交通的熱門研究主題之一,其發展目的是要打造出更安全、智能并兼顧環保的交通運輸工具。
在所有建設聯網汽車的所需條件中,連結性(Connectivity)為其實現的重要要素之一。聯網汽車可通過車與車(VehicletoVehicle)、車與路側單元(VehicletoRoadsideUnit)如交通號志、車與智能型手機或其他裝置的相互溝通鏈接,提供駕駛更多便利性功能,同時使汽車在行駛的旅程中能增添安全性。
聯網汽車的連結性應用,大致可分為以下三種:
車與車(V2V)的連結
通過車輛間相互溝通協助,以防止交通事故的發生,進而減少車禍傷亡。
車與路側(V2R)、基礎建設(V2I)的連結
可提供車主實時性與區域性的路況信息,促進旅程便捷快速。
車與其他智能型裝置/系統的鏈接
串連其他用戶系統,提供實時不間斷的服務,讓乘車環境與旅程更為安全舒適。
目前配置車聯網的新車數量逐漸增加,但多數應用服務僅是與車廠的后臺系統取得聯系以尋求幫助,或是在駕駛過程中提供導航和各種語音服務;但若涉及到更高層次,如與安全駕駛有關的應用功能則尚不多見。
數據顯示,美國每年因交通事故造成約三萬三千人死亡,兩百三十萬人受傷。2014年2月,美國國家公路交通安全管理局(National Highway Traffic Safety Administration,NHTSA)公開表示,將建議美國總統歐巴馬在2017年卸任前,立法規定車廠須在新的輕型車輛(Light Vehicle)上配備V2V通訊系統,以預防車禍發生。
美國國家公路交通安全管理局也將發表對于新系統初步的研究報告,其估計,此項新法規若真正實施,將幫助美國預防八成左右因非酒駕或車輛機件故障所引起的車禍。
WAVE/DSRC將成新車標準配備
有關車與車之間的溝通,美國計劃采取汽車專用短距離通訊(Dedicated Short Range Communications,DSRC)技術來實現。NHTSA雖然未明確表示將采用何種DSRC通訊技術,但就美國先前的研究開發與場域測試來看,其將采用的DSRC通訊技術應該是5.9GHz車用環境無線存取(WAVE)/DSRC,包含IEEE1609相關協議與IEEE802.11p的技術。
DSRC的有效通訊距離為數百米,車輛通過DSRC以每秒十次的頻率,向路上其他車輛發送位置、車速、方向等信息;當車輛接收到其他車輛所發出的信號,在必要時(例如馬路轉角有其他車輛駛出,或前方車輛突然緊急煞車、變換車道)車內裝置會以閃爍信號、語音提醒或是座椅、方向盤震動等方式提醒駕駛人注意(圖1)。
圖1 車機通過DSRC,可提供駕駛人安全警示信息。
為此,通用汽車(GM)已為汽車座椅震動技術申請了專利,福特(Ford)也研發出方向盤震動技術,以配合將可能強制安裝的車輛互連通訊系統。
此外,若交通管理號志等公路設施采用DSRC通訊技術,同樣也能與路上的車輛對話,告知車輛駕駛人相關路況(如前方道路壅塞、施工、路面坑洞等信息),以便駕駛人提前改道或注意。
DSRC建立自動駕駛基礎
美國密歇根交通局(MDOT)2011年在密執安州奧克蘭郡做實車展示測試,在這次的實車展示測試中,有將近三千輛裝有DSRC通訊裝置的汽車、巴士、貨車與摩托車參與,以進行V2V、V2I通訊效用的測試。
測試首先連結車輛與路口交通燈號控制設備的路側裝置,通過DSRC通訊技術,路口紅綠燈號志將信號相位和時序(SignalPhaseandTiming,SPaT)信息傳輸給車輛,車輛再基于差分全球衛星定位系統(DGPS)/全球導航衛星系統(GNSS)做精準定位,依其行車信息(車速、前進方向、停止線距離)與環境信息(路段長度、道路速限),估算后提供車輛駕駛人行駛速度建議,以達成行車安全與效率并重之應用(圖2)。
圖2 通過DSRC廣播SPaT信息示意圖
2014年1月在美國舉行的國際消費電子展(CES)上,福特、通用等汽車大廠紛紛展示出各自最先進的V2V溝通技術。據相關研發人員表示,這套系統的功能遠大于車用雷達、紅外線傳輸感應等技術,并將成為未來自動駕駛汽車的基礎;且待該技術進到商業化階段,新車安裝此系統僅須支付100多美元的額外成本。
雖然DSRC受到了福特、通用、本田(Honda)、現代(Hyundai)、奔馳(Mercedes-Benz)、日產(Nissan)、豐田(Toyota)等眾多汽車廠商支持,但美國運輸部(The United States Department of Transportation,USDOT)官員表示,新技術至少須10年才可能廣泛應用;另外,此項技術雖可望減少交通事故發生,但也可能引起侵犯個人隱私的爭議。汽車自動化專家表示,通過DSRC系統,汽車廠商等相關機構將能了解車主一舉一動,后續該技術在應用與法規制訂上,仍值得觀察。
除美國之外,歐洲國家及澳洲也著手研究與測試DSRC通訊技術,并開發新的應用領域;以葡萄牙來說,其利用五百多輛汽車及路側單元(Road Side Unit,RSU),建構出涵蓋整個城市的汽車網狀網絡(Vehicle Mesh Network),并作為港口碼頭管理系統的數據傳遞之用。
結合遠程服務車聯網優化車輛管理
前述的DSRC聯網汽車應用,主要通過互助式的行車安全警示及路況信息提供,達成減少車禍的發生與傷亡;設備上須有支持DSRC通訊功能的車機搭配政府布建的路側單元;此外,還要仰賴政府訂定法規來支持。
因當前多數車輛尚未配備有DSRC通訊功能的車機,政府亦未大量布建路側單元,使各大車廠僅先著手于連結智能型手機、車機與3G/4G網絡來提供自家的車聯網服務,比如通用汽車的OnStar,及福斯汽車(Volkswagen)的Car-Net(圖3)。
圖3 福斯汽車提供的Car-Net服務
以福斯汽車為例,目前已在部分車種上配備Car-Net車聯網服務,其服務大致可分為遠程車輛存取(RemoteVehicleAccess)、安全守護(Safe&Secure)、家人監護(FamilyGuardian)、診斷維護(Diagnostics&Maintenance)等幾類。
在「安全守護」方面,發生交通碰撞事故時,一旦車內的安全氣囊充氣彈出,車輛馬上會自動聯機到服務中心,由客服人員立即通知相關救護單位前往救援;又當車輛故障須要協助時,車主只須按下車內緊急通話按鈕,即可聯機服務中心,獲得適當的協助;而當車輛失竊時,亦可通過服務中心得知車輛目前位置,并持續追蹤車輛行徑,盡速協助車主尋回愛車(圖4)。
圖4 安全守護應用示意圖
若車主將車輛借予親友、家人使用時(比如父母將車借給子女),可以設定車輛速度警示(SpeedAlert)與邊境范圍警示(BoundaryAlert),持續追蹤車輛的行為;當家人超速開車或超出邊境范圍,車輛會對車主發出警示通知,讓車主聯系開車的家人注意安全,以達到「家人監護」功能(圖5)。
圖5 家人監護服務示意圖
有時車主停車后卻忘了將車鑰匙帶下車,因而無法開啟車門,此時車主就能通過智能型手機開啟車門;又或是下車離開后,卻忘了車門、車燈是否關上,此時車主在他處即可通過智能型手機來檢查車輛的油量、車門、車燈、引擎蓋、后行李箱等車況狀態,亦可通過智能型手機查詢最后停放的位置,甚至是操控喇叭、開閃光燈等「遠程車輛存取」功能(圖6)。
圖6 手機可通過遠程車輛存取服務查詢車況。
在「診斷維護」服務方面,車主通過該系統得以查詢維修保養廠位置,并在線預約保養維修時間,亦可通過系統做車輛遠程診斷,系統將以電子郵件定期傳送診斷報告給車主,確保行車安全(圖7)。
圖7 遠程診斷維護示意圖
智能運輸兼具安全與節能效益
綜合本文所述,先進國家與汽車大廠,對于智能運輸系統的聯網汽車與車聯網服務,均不遺余力地投入研發、測試與相關設施建置,希望通過科技來提高交通運輸工具與行程的安全、舒適、便捷,并減少車禍的發生與傷亡,進一步實現省油與節能減碳的環保概念。當前***在智能運輸系統方面,仍有很大的成長空間。
評論
查看更多