车载自组网——提供车辆协作式安全应用 - 安防知识网

VANET将车间无线通信和高精度定位技术融合到车辆传感器组件中，可以提供超视距提前感知能力，在主动安全系统中引入预期或前馈行为，能够实现协作式驾驶应用。协作式安全系统使驾驶员有更长的反应时间避免进入危险驾驶情况，从而减少其它主动安全系统或被动安全系统的需求。

VANET参考协议栈

　　车载通信的一个典型特点是，针对不同的应用，各层协议可以变化很大，而且往往是跨层的考虑，或者是简化层次的考虑。IEEE给出的WAVE协议栈是目前比较权威的协议架构：物理层和数据链路层由IEEE 802.11p、IEEE 1609.4和IEEE 802.2构成;网络层和传输层拥有两套协议，分别是传统的TCP/IP协议和专门为车载安全应用设计的IEEE 1609.3协议；应用层区分了安全应用和非安全应用，并对安全应用引入了SAE协议作为消息子层;最后还有跨层的IEEE 1609.2作为安全协议。

　　车辆协作式安全

　　协作式安全应用包括三个阶段：信息阶段、警告阶段和自动化控制阶段。信息阶段和警告阶段需要驾驶员参与控制反馈回路。信息阶段需提供当前驾驶情况的信息，同时还不能分散驾驶员的注意力;警告阶段必须提醒驾驶员即将发生的紧急情况。自动化控制阶段不需要驾驶员参与控制反馈回路，由系统直接控制车辆的执行器来避免紧急情况。　

　　车辆协作式安全应用架构

　　相比纯自治安全系统，基于通信的协作式安全系统有四个优势：第一、通信提供了更远视角和更广范围的区域信息。根据传输频率和传输功率，电磁波可以绕过障碍物传输很远的距离，而在纯自治的安全系统中，驾驶员的时距达不到要求；第二、通过车-车(V2V)通信，车辆之间可以共享信息，或者在拥有基础设施的情况下，通过车-基础设施(V2I)通信可以获取更多数量、更高质量的信息，并将这些信息共享给其它车辆，从而减少车辆轨迹估计的计算量；第三、定位设备和通信设备的花费明显少于布置在车辆周围的360°自治传感器的花费；第四、通信允许车辆之间相互协作来实现安全目标，如避免碰撞，这种协作可以大大降低车辆为避免碰撞所需操作的紧急程度。
　　典型的协作式安全应用包括：紧急制动警告、并线警告、交叉路口违规警告、前向碰撞预警和弯道速度警告等。

　　紧急制动警告(EBW)

　　前方车辆紧急制动时，紧急制动警告(Emergency Brake Warning，EBW)将会提醒驾驶员。当制动车辆被其它车辆遮挡而不能被本车辆觉察时，EBW将会非常有用。通过系统开启车辆的后制动灯，EBW应用利用VANET系统的非视距优势来防止追尾事故。

　　 并线警告(LCW)

　　当车辆换道可能存在危险时，并线警告(Lane Change Warning，LCW)将提醒有意换道的驾驶员。LCW使用V2V通信和周边车辆的路径预测，利用链路的通信范围来预测驾驶员完成换道可能产生的碰撞。路径预测用于确定3~5s的时间内，驾驶员要到达的车道区域是否被占用。如果该车道已被占用，则LCW将会提醒驾驶员潜在的危险。

　　 交叉路口违规警告(IVW)

　　当驾驶员即将闯红灯时，交叉路口违规警告(Intersection Violation Warning，IVW)应用对他发出警告。IVW应用使用V2I通信方式，主车辆进行预测，其通信链路的主要优势是获取动态信息，如红绿灯阶段和红绿灯时间。部署了交通信号灯控制器的路边单元会广播交通信号灯信息，包括位置、红绿灯阶段、红绿灯时间、交叉路口几何形状等。靠近交叉路口的车辆将车辆的预期路径与交通信号灯信息进行比较，以确定是否会发生交通信号违规。如果车辆将要发生违规行为，则IVW应用将提醒驾驶员，同时车辆也会发送消息至红绿灯和周围车辆，以表明警告已经发出。