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从智能交通系统到车联网(上)

2014-02-25

摘要：车辆的爆炸式增长给人们带来便利的同时也使得交通拥堵及安全问题日益突出，建立基于现代通讯网络和信息技术的智能交通信息系统迫在眉睫。本文介绍了智能交通系统在国内外的发展状况和趋势，分析了主要相关技术特点及应用场合，为找到车联网的发展方向和切入点提供了参考。

关键词：智能交通，车联网，DSRC802.11，差分GPS

一、智能交通的历史及现状

智能交通起源于通过信息技术如仿真，实时控制以及通讯网络来解决来城市交通阻塞问题所作的尝试。交通阻塞已成为由于城市化和机动化所带来的世界性问题，并造成交通设施的低效率，大气污染及燃油消耗增加。智能交通的突出特点是以信息的收集、处理、发布、交换、分析、利用为主线，为交通参与者和管理者提供多样性的服务。

早在1991年，美国的联合地面运输效率法案(IS-TEA)开始成立联邦项目研究开发和测试智能交通系统(ITS)并付诸推广实施。2006年5月，美国交通部下属机构研究和创新技术管理局成为美国ITS管理委员会的主管部门并成立ITS战略规划组。随后美国交通部于2009年12月8日发布美国ITS战略研究计划(2010-2014)，该计划预计在未来5年中达成美国国内综合地面运输体系的愿景，其特征为将车辆，基础设施和交通参与者连结起来，以撬动使安全，机动性和环境效能最大化的技术。

美国ITS研究的核心是车连网研究(connectedvehicle)，旨在建立安全的，可互操作的车-车(V2V)，车-路(V2I)以及和交通参与者间的(包括其个人通讯设备的)网络化的无线通讯。1992年，美国材料与实验协会(ASTM)主要针对不停车收费(ETC)业务提出专用短程通信(DSRC)技术。1999年美国联邦通信委员会FCC分配75MHz频谱资源在5.850-5.925GHz频段区间分配给运输服务领域专门用于车载短程通信研究，可支持6-25Mbps传输速率，传输距离可达到数百米。2002年ASTM通过DSRC标准E2213-02，2003年通过其改进标准E2213-03。在标准E2213-03的基础之上，2004年，DSRC标准化工作转入IEEE工作组。IEEE制订了一套称为WAVE/DSRC的标准，目标是使其成为下一代智能交通系统网络的标准，用以改善行车和行人的安全，以及保证在高速车载环境下拥有卓越的通信性能。WAVE是WirelessAccessinVehicularEnvironments的缩写。2006年IEEE通过了IEEE1609.1—1609.4系列标准。2010年7月IEEE802.11p标准正式发布，该标准是DSRC的物理层和MAC层标准，主要制定了物理层和介质访问控制层规范。是针对ITS中的相关应用对IEEE802.11标准的扩充延伸。IEEE1609工作组基于802.11p标准制定了1609协议族，此协议族制定了链路层、网络层、传输层、安全、资源管理规范。美国ITS部门计划于2010年开始全面部署基于WAVE的智能交通系统基础。美国政府近期的ITS活动更加聚焦于国土安全。正在建议的很多ITS系统都包含公路监控系统以及大规模人口撤离的需求。2012年8月美国交通部启动了迄今最大规模的V2X车辆碰撞避免技术的路试，其能够大幅度避免或减少碰撞事故的危害。

欧洲和日本都相应制定了相关的DSRC标准。欧洲DSRC标准化工作小组CEN/TC278第9工作组于1994年开始DSRC标准的起草工作，1995年，完成欧洲DSRC标准的制定工作。1997年通过了ENV122535.8GHzDSRC物理层、ENV12795DSRC数据链路层和ENN12834“DSRC应用层”标准。随着欧洲ITS的演进，欧洲于2002年成立了eSafety论坛，旨在推进和加速智能车辆安全系统的开发和研究。2005年3月，论坛成立通讯工作组以定义欧洲智能车辆安全系统的通讯方面，包括频谱和通讯标准。协同车路系统是eSafety组织下进行的一项重要开发研究项目，目的是设计，开发和测试车路间通讯所需的技术。1997年日本DSRC标准化工作小组TC204委员会完成了DSRC标准制订工作，2001年和2004年又分别发布了ARIBSTD-T75和ARIBSTD-T88两项标准。

日本松下电器在CEATECJAPAN2006上展出了支持5.8GHz频段DSRC的新一代ITS车载设备，这种通信系统将过去一直用于ETC的DSRC应用范围扩展到了其他服务和安全行驶辅助领域，例如，接收交通拥堵信息等等。此外，推出DSRC芯片方案的还有冲电气工业、东光和TransCore公司。以TransCore公司研制出的Modem为例，它除了具备专用短距离通信功能之外，还能够实现长距离G