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车对车通信技术(Vehicle to Vehicle,V2V)
2024-07-02
  
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极深®数据
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车对车通信技术(Vehicle to Vehicle,V2V)技术,是智能交通系统(ITS)中的关键组成部分,它允许车辆之间进行实时通信,以提高道路安全性和交通效率。
V2V(Vehicle to Vehicle)技术,即车对车通信技术,是一种允许车辆之间通过无线方式交换信息的技术,以提高道路安全性和交通效率。根据搜索结果,V2V技术是V2X(Vehicle to Everything)车联网通信的一个重要组成部分,它利用车辆上的无线射频识别(RFID)、传感器、摄像头等设备获取车辆行驶情况和周边环境信息,并通过D2D(Device to Device)技术实现信息的端对端传输和共享。
一、V2V技术发展
一、T/CSAE 53-2017标准
1. **技术基础**:V2V技术通常基于专用短程通信(DSRC)或蜂窝车联网(C-V2X)技术。DSRC技术基于IEEE 802.11p标准,而C-V2X技术则基于3G/4G/5G蜂窝网络演进形成。
中国智能网联汽车产业创新联盟在2017年发布了《合作式智能交通系统 车用通信系统应用层及应用数据交互标准》(T/CSAE 53-2017),这是国内首个针对V2X应用层的团体标准,为V2X应用的开发和测试提供了统一的数据交换标准和接口。该标准涵盖了应用定义、主要场景、系统基本原理、通信方式、基本性能要求和数据交互需求等方面,制定了17个应用的具体要求,包括通信频率、类型、最大时延、通信距离和定位精度等。
2. **通信协议**:V2V通信协议包括物理层、数据链路层和应用层。物理层主要负责帧传输控制服务和信道激活,数据链路层负责信息的可靠传输,而应用层则实现通信初始化和释放程序等。
车用通信系统作为C-ITS的核心组成部分,其应用层及应用数据交互标准对于实现车辆之间(V2V)、车辆与基础设施之间(V2I)、以及车辆与行人等交通参与者之间的有效信息交换至关重要。
3. **通信方式**:V2V技术包括广域集中式蜂窝通信和短程分布式直通通信两种方式。广域集中式蜂窝通信基于现有蜂窝技术的扩展,而短程分布式直通通信则绕过基站或路边设施进行直接通信。
合作式智能交通系统通过集成先进的信息与通信技术(ICT),使车辆能够实时共享路况、交通信号、紧急事件等信息,从而实现更加智能化、安全高效的交通管理。车用通信系统(Vehicle-to-Everything, V2X)是这一愿景得以实现的技术基石,它包括但不限于DSRC(Dedicated Short Range Communications)和C-V2X(Cellular Vehicle-to-Everything)等通信方式。
4. **安全认证**:V2V系统需要提供安全机制来保障使用者的信息安全,预防非法及伪装终端设备进入网络,包括身份认证管理、异常用户检测、个人隐私保护等。
1. 车联网基础功能分类
5. **应用场景**:V2V技术的应用场景包括车辆编队、传感器扩展、先进驾驶和远程驾驶等。这些场景可以提高车辆的感知能力,支持自动驾驶技术的发展。
● 安全类应用:如前向碰撞预警、紧急制动警告、盲区监测等,旨在减少交通事故发生。
6. **技术比较**:与DSRC相比,C-V2X技术利用现有的蜂窝网络基础设施,提供大容量的数据传输和低时延的广域通信,有助于提高交通道路安全。
● 效率类应用:例如交通流量优化、绿波带通行、动态路线引导等,以提高交通流畅度和行驶效率。
7. **政策支持**:中国政府在《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》中提出加强新能源汽车与电网(V2G)能量互动,推动新能源汽车与电网的互联互通。
● 信息服务类应用:如停车信息、充电站位置、天气预报等,增强驾驶体验和便利性。
8. **辅助技术**:智能无人机辅助V2V通信可以提供实时交通信息分享,帮助驾驶员更好地了解交通状况。
2. 数据交互标准
9. **硬件发展**:V2V技术的发展也推动了相关硬件的进步,例如适用于车辆间通信的先进RF滤波器,这些滤波器需要满足DSRC频段中的802.11p、LTE与Wi-Fi共存以及卫星无线电的要求。
● 消息格式定义:标准详细定义了V2X消息的结构、编码规则和数据字段,确保数据的准确传达与解析。
10. **产业化进程**:C-V2X技术正在逐步缩小与DSRC之间的差距,并且由于拥有核心自主知识产权,可以减少在知识产权方面的限制,推动产业化进程。
● 安全机制:内置安全防护措施,如数据加密和身份验证,保护通信内容免受篡改和未经授权的访问。
二、C-V2X标准
● 时间同步:规定了时间同步机制,确保高精度的时间一致性,对时间敏感的安全应用至关重要。
C-V2X(Cellular Vehicle-to-Everything)标准是一种基于蜂窝网络的车联网通信技术,它允许车辆与车辆(V2V)、车辆与基础设施(V2I)、车辆与行人(V2P)以及车辆与网络(V2N)之间进行通信。C-V2X技术基于3GPP标准,包括LTE-V2X和5G-V2X两个阶段,两者之间是互补和共存的关系。
3. V2X应用开发流程
**LTE-V2X** 是C-V2X的初级阶段,基于4G LTE网络,支持车联网的基本应用,如道路安全、交通效率提升等。它利用现有的蜂窝网络基础设施,通过PC5接口实现车辆之间的直接通信。
标准还概述了V2X应用的开发流程,包括需求分析、设计、测试验证、部署实施等关键环节,为开发者提供了清晰的指导框架,加速C-ITS解决方案的市场推广和技术迭代。
**NR-V2X** 或 **5G-V2X** 是C-V2X的高级阶段,基于5G NR(New Radio)技术,提供更高的数据传输速率、更低的时延和更高的可靠性。5G-V2X支持更复杂的应用场景,如增强的自动驾驶功能、高精度定位和车路协同等。
二、技术基础
C-V2X标准的特点包括:
车对车通信技术(V2V)是智能交通系统(ITS)的重要组成部分,目前正在逐步形成一系列的国际标准。
- **高速数据传输**:支持高速的无线数据传输,满足车联网对大量数据实时传输的需求。
1. 技术基础:V2V技术通常基于专用短程通信(Dedicated Short-Range Communications, DSRC)或蜂窝车联网(Cellular Vehicle-to-Everything, C-V2X)技术。DSRC技术基于IEEE 802.11p标准,而C-V2X技术则基于3G/4G/5G蜂窝网络演进形成。
- **低时延**:提供低时延的通信能力,满足自动驾驶等对时延敏感的应用需求。
2. 通信协议:V2V通信协议包括物理层、数据链路层和应用层。物理层负责帧传输控制服务和信道激活,数据链路层负责信息的可靠传输,应用层实现通信初始化和释放程序等。
- **高可靠性**:确保通信的高可靠性,对安全性至关重要。
3. 通信方式:V2V技术包括广域集中式蜂窝通信和短程分布式直通通信两种方式。广域集中式蜂窝通信基于现有蜂窝技术的扩展,而短程分布式直通通信则绕过基站或路边设施进行直接通信。
- **扩展性**:支持未来技术的演进,如5G和后续的通信技术。
4. 安全认证:V2V系统需要提供安全机制来保障使用者的信息安全,预防非法及伪装终端设备进入网络,包括身份认证管理、异常用户检测、个人隐私保护等。
- **兼容性**:与现有的蜂窝网络和未来的5G网络兼容。
5. 技术比较:与DSRC相比,C-V2X技术利用现有的蜂窝网络基础设施,提供大容量的数据传输和低时延的广域通信,有助于提高交通道路安全。
C-V2X技术的应用场景包括但不限于:
三、发展规划
- **碰撞避免**:通过V2V通信,车辆可以提前感知潜在的碰撞风险并采取措施。
智能网联汽车车路协同战略是一个综合性的发展规划,它涵盖了技术、政策、基础设施建设、产业链协同等多个方面。
- **交通流量优化**:通过V2I通信,交通信号灯等基础设施可以与车辆通信,优化交通流量。
1. 技术基础与创新:智能网联汽车的发展需要依托先进的通信技术,V2X技术及5G网络的部署。
- **紧急车辆优先**:紧急车辆(如救护车)可以通过V2V通信提醒其他车辆让路。
2. 基础设施建设:车路协同需要智能化的路侧基础设施,如5G通信网络、LTE-V2X直连通信路侧单元(RSU)等C-V2X基础设施。
- **行人安全**:通过V2P通信,车辆可以感知行人的位置,避免碰撞。
3. 产业链协同:智能网联汽车的发展需要汽车制造商、通信企业、软件开发商、硬件供应商等多方的紧密合作,形成完整的产业链。
C-V2X标准的发展得到了全球多个国家的支持,中国在这一领域处于领先地位,已经分配了LTE-V2X频谱并进行了规模部署。随着5G技术的发展,C-V2X标准将在全球范围内得到更广泛的应用和推广。
4. 安全与标准:确保通信的安全性和制定统一的技术标准是智能网联汽车发展的重要前提。
这些动态表明V2V技术正不断发展和成熟,未来有望在智能交通系统中发挥更大的作用。
通过上述战略思考,可以为智能网联汽车车路协同的发展提供指导,推动实现更安全、高效、环保的道路交通系统。
四、应用和挑战
V2V通信技术可以提供如前向碰撞预警、交叉路口碰撞预警、紧急刹车预警等智能服务,有助于减少交通事故的发生。然而,V2V技术的普及和应用还面临一些挑战,例如需要所有车辆都能相互通信以建立通信网络,以及需要开发一个全球车辆互通的系统,以确保通信的稳定性和清晰性。
此外,还有关于V2V技术在电动汽车充放电方面的应用,如V2V电动汽车之间充放电的技术规范,包括电动汽车动力蓄电池通过充放电装置与其他电动汽车相连,实现能量的交换。这些规范有助于推动电动汽车的能源利用效率和灵活性。
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