5G-V2V將是解決車與車之間通信的核心發(fā)展方向

車與車通信是車聯(lián)網(wǎng)最典型的應(yīng)用場景，也是當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的具體應(yīng)用。在“物-物”互聯(lián)方面，當(dāng)前工業(yè)機(jī)器設(shè)備之間、共享單車與云控平臺(tái)、智能家居物聯(lián)、環(huán)境監(jiān)測、可穿戴設(shè)備等都是具體的應(yīng)用，但是多年來最應(yīng)該實(shí)施物聯(lián)的車與車之間的通信發(fā)展緩慢，而5G-V2V就是解決車與車之間通信（Vehicle to Vehicle，V2V）的核心發(fā)展方向，是未來無人駕駛的基礎(chǔ)，是無人駕駛在漸進(jìn)式發(fā)展中不可逾越的階段。

V2V理論與實(shí)踐進(jìn)展

理論方面

業(yè)內(nèi)最早在2000年左右提出了Ad Hoc（移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)），Ad Hoc源自于拉丁語，意思是“for this”引申為“for this purpose only”，移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)是一種多跳的臨時(shí)性自治系統(tǒng)，最早用在軍事領(lǐng)域，目前在無人機(jī)領(lǐng)域應(yīng)用。Ad Hoc雖然也可以應(yīng)用在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到未來車聯(lián)網(wǎng)、無人駕駛使用場景的要求。

1992年，美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)(ASTM)最早提出DSRC（Dedicated Short Range Communications，專用短程通信技術(shù)），是國際上專門開發(fā)適用于車輛通信的技術(shù)；近兩年，國內(nèi)有技術(shù)研發(fā)人員提出了“城市車聯(lián)網(wǎng)V2V鏈路時(shí)延動(dòng)態(tài)預(yù)測”；“基于V2V和GPS的不受控交叉口的預(yù)警算法”提出在一些沒有紅綠燈的交叉路口，車輛如何安全高效地通行，這也是未來沒有紅綠燈時(shí)代V2V的技術(shù)基礎(chǔ)；“基于車輛自組網(wǎng)中V2V通信模型仿真設(shè)計(jì)”作者提出車輛自組網(wǎng)，這也是未來自動(dòng)駕駛編隊(duì)的雛形；街道環(huán)境V2V通信信道建模與容量分析；“時(shí)延QoS保證的D2D_based_V2V車載通信功率分配方案”提出了車載通信功率分配的算法、模型。以上這些最新研究都是最新的V2V探索。

總之，目前車與車通信主要有DSRC技術(shù)、Ad Hoc技術(shù)、C-V2V技術(shù)，其中5G-V2V是未來的發(fā)展趨勢。

實(shí)踐應(yīng)用方面

2012年，美國交通局成立了一個(gè)專門研究V2V技術(shù)的研究中心研究5.9GHz的無線網(wǎng)絡(luò)；2016年12月，奧巴馬政府提議，所有的汽車、輕型卡車都配置V2V技術(shù)；美國市場推出2017款凱迪拉克CTS時(shí)就已經(jīng)在部分車型中提供了V2V功能，到了中期這項(xiàng)技術(shù)將成為標(biāo)配；通用集團(tuán)在數(shù)年前就已經(jīng)推出了安吉星提供的LTE網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。豐田也在日本推出了V2V技術(shù)。

關(guān)于V2V還有很多其它說法，一些廠商把它叫做Car-to-X，還有“internet of cars”以及“connected car”。但是無論是什么稱謂，在未來車載系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化之前，V2V技術(shù)都只是一種高端品牌車型內(nèi)部使用的功能，V2V在短期內(nèi)更多的只是豪華汽車?yán)镆粋€(gè)炫目的科技配置，而真正普及要到5G-V2X標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)之后（預(yù)計(jì)2020年）。

V2V技術(shù)基礎(chǔ)分析

V2V主要包含以下幾個(gè)技術(shù)要點(diǎn)。

V2V節(jié)點(diǎn)通信技術(shù)

使用了V2V技術(shù)后，車輛可以在每秒內(nèi)發(fā)送10次地點(diǎn)、時(shí)速、方向以及其他方面的信息，一輛汽車可以檢測另一輛車的運(yùn)行軌跡，比如，另外一輛車是否要搶紅燈，或者是否會(huì)突然拐彎等，從而避免碰撞事故的發(fā)生。通過使用無線網(wǎng)絡(luò)，各種車輛之間都可以通過V2V實(shí)現(xiàn)通信，比如商用卡車和客車、農(nóng)用車輛以及施工和礦山車輛可以通過車載設(shè)備進(jìn)行通信。在起始階段，V2V技術(shù)將主要在園區(qū)、礦山、大型展館、校園等相對封閉環(huán)境下實(shí)現(xiàn)。

V2V的組播技術(shù)

正如V2V技術(shù)提出之初所預(yù)測的，車輛行駛信息的提前播報(bào)可以為駕駛員提供足夠反應(yīng)時(shí)間，針對前方路況決定是否要提前減速或者繞道行駛在交通安全與道路通行效率方面，能帶來很大的幫助。車輛信息的播報(bào)是車輛實(shí)施精確動(dòng)態(tài)安全預(yù)警計(jì)算的依據(jù)。

V2V的屏幕顯示技術(shù)

在高級輔助駕駛階段（L3級別），V2V技術(shù)通過視頻顯示、聲光告警提示駕駛員行駛安全。比如通過平視顯示器（Head Up Display）、抬頭顯示系統(tǒng)等實(shí)時(shí)顯示動(dòng)態(tài)提醒，當(dāng)信息量較大時(shí)，需要通過V2C云端作為信息中轉(zhuǎn)與處理的平臺(tái)。

V2V視聯(lián)技術(shù)

汽車之間行駛記錄儀配合V2V、5G技術(shù)可以升級為視聯(lián)自組織網(wǎng)絡(luò)，車隊(duì)之間的行駛信息狀態(tài)可以在需要的場景下被調(diào)用，基于這個(gè)技術(shù)也會(huì)帶來豐富的應(yīng)用場景；車輛傳送的視頻數(shù)據(jù)可以通過請求和同意實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互動(dòng)。

V2V的應(yīng)用場景分析

當(dāng)前，汽車主動(dòng)安全技術(shù)（L2/ADAS為主）已經(jīng)應(yīng)用在C級以上的轎車上，包括自動(dòng)緊急剎車（AEB）、自適應(yīng)巡航（ACC）、車道保持系統(tǒng)（LKS）、自動(dòng)泊車（AP）、前車防撞預(yù)警（FCW）、車道偏離預(yù)警（LDW）、行人碰撞預(yù)警（PCW）、疲勞預(yù)警（DMS）、盲區(qū)監(jiān)測（BSD）、遠(yuǎn)近光燈輔助（ADB）、夜視系統(tǒng)等。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，裝備了自動(dòng)剎車系統(tǒng)的汽車可以減少27%的事故發(fā)生率；車道保持與偏離預(yù)警功能可以提高高速行駛下車輛的穩(wěn)定性；可以提醒自適應(yīng)巡航功能，保持前后車的距離。

這些技術(shù)都是基于汽車本身的自動(dòng)化控制技術(shù)，而汽車與汽車之間則由互通信技術(shù)更進(jìn)一步提高車輛之間的行駛安全。如果采用V2V技術(shù)，美國交通部預(yù)測，對于不涉及酒精以及毒品的交通事故中，V2V技術(shù)甚至可以防止或者降低80%的事故率。因?yàn)樗梢詸z測到建筑物后面、傳感器及攝像頭監(jiān)控范圍以外的車輛。V2V技術(shù)體現(xiàn)的最主要功能是車輛間交流車速與所在位置，以此延伸到共享實(shí)時(shí)路況信息、緊急事故甚至惡劣天氣信息等。

高速公路V2V技術(shù)典型應(yīng)用場景

在高速公路環(huán)境下，相對于V2P，V2V是主要的使用環(huán)境，其車輛有多種行駛狀態(tài)：拋錨停車、前方堵車、車輛編隊(duì)行駛、跟車行駛、變道行駛等。高速公路拋錨停車是非常危險(xiǎn)的場景，后方車輛車速很快，剎車距離在60~80米左右，大貨車剎車距離更長，人沿著道路逆向擺放“三腳架”也是非常危險(xiǎn)的。此時(shí)V2V就會(huì)派上用場，通過組播方式實(shí)時(shí)告訴后方車輛距離前方拋錨車輛多少米，你還有多少米需要減速。在大霧、暴雪、冰凍等場景下，幾十乃至上百輛車連環(huán)追尾的事件每年時(shí)有發(fā)生。2017年1月26日在黑龍江省哈綏高速公路，路面出現(xiàn)雪霧、結(jié)冰，能見度較低，發(fā)生多車連撞特大交通事故，多達(dá)幾十輛貨車、大巴車、小汽車連環(huán)追尾。而如果采用了V2V技術(shù)，則可以提前500~800米通過V2V廣播事故點(diǎn)和相對距離，提醒后方所有車輛根據(jù)距離減速、剎車，而當(dāng)前所有的地圖導(dǎo)航功能都是不具備該功能的。

在高速公路環(huán)境下，物流車隊(duì)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編隊(duì)巡航行駛，車輛之間可以保持合理距離，提高安全系數(shù)、降低運(yùn)輸保險(xiǎn)成本，當(dāng)車輛配備了無人駕駛能力，可以在頭車引領(lǐng)下，車隊(duì)保持無人駕駛環(huán)境下的勻速行駛，減少駕駛員數(shù)量、降低物流成本，為企業(yè)提高競爭力。

城市道路V2V技術(shù)典型應(yīng)用場景

在城市道路環(huán)境下，V2V典型的場景是“十”字路口、“T”型路口、道路擁堵、高架橋事故提醒等。城市道路中V2I、V2C、V2P相對比V2V的功能使用場景要多，但是V2V也非常必要。在V2V的場景下，車輛通過交叉路口可以互相通信，根據(jù)所在車道互相告訴對方速度和行駛軌跡。

紅綠燈的存在是因?yàn)檐囕v通行無法進(jìn)行排序，而采用了雙向“大顆?！钡牡却龝r(shí)間來排序，這種排序效率很低，哪怕是十字方向上，某一方向只有1輛車，另外一個(gè)方向有幾十輛車也要一起等待幾十秒的紅綠燈。而所有的紅綠燈加起來就是全社會(huì)一起等待的時(shí)間。但采用V2V技術(shù)，車輛有始發(fā)地和目的地、行駛軌跡，車輛在交叉路口可以參與一起排序，類似通信行業(yè)的交換技術(shù)，一開始是模擬交換、縱橫制，效率很低，隨著電話的普及和計(jì)算機(jī)技術(shù)提升，程控交換、IP交換等得以實(shí)現(xiàn)，按照這個(gè)邏輯，配合V2P、V2I，未來的紅綠燈即將消失。初期紅燈閃爍，提示哪個(gè)方向有危險(xiǎn)，隨著V2V的普及，所有車輛進(jìn)行V2V，則可以實(shí)現(xiàn)市場應(yīng)用漸進(jìn)式發(fā)展。

另外，城市中的應(yīng)急車輛、公交車也可以通過V2V提高通行效率，而不是僅靠救護(hù)警笛、長設(shè)專用車道的方式。當(dāng)車輛需要使用專用車道時(shí)，通過V2V通知前方車輛變道讓出車道，這樣可以提高應(yīng)急車輛、專用車道的通過率。

普通公路V2V技術(shù)典型應(yīng)用場景

普通公路是所有公路里程最多的，其道路場景也是最復(fù)雜的（這里的普通公路特指連接城市與鄉(xiāng)村、城市與城市之間的國道、省道、縣道、鄉(xiāng)道等），這些公路配套基礎(chǔ)設(shè)施不如高速公路、城市道路，V2V可以派上大用場。自然災(zāi)害阻塞道路預(yù)警、惡劣天氣行駛提醒（如大霧環(huán)境下車輛之間互相告知距離和速度、碰撞告警）、道路擁堵視頻網(wǎng)聯(lián)、對相會(huì)車提醒、不受控交叉路口的交叉通過等都有一定的應(yīng)用場景。

如岔路口輔助，很多普通公路交叉路口沒有紅綠燈，其應(yīng)用如上述城市十字路口場景。車輛通過V2V向周邊車輛廣播車輛位置、車輛行駛和車輛操作數(shù)據(jù)，車輛通過收集多個(gè)方向的的車輛位置、速度計(jì)算可能出現(xiàn)的車輛碰撞概率，計(jì)算是否可能發(fā)生前向碰撞，并提醒駕駛員注意，或者在無人駕駛時(shí)車輛直接作出決策。

另外，普通公路還有較常用的場景是當(dāng)車道比較少時(shí)，前方車輛為卡車等大型車輛行駛速度較慢，此時(shí)車輛若要借助對向車道進(jìn)行變道，需要V2V輔助提醒是否能夠變道，并作出聲光提醒。

總之，V2V的應(yīng)用會(huì)開辟“物-物”通信的典范，從商業(yè)價(jià)值上來說，是個(gè)逐步演進(jìn)的過程，提高了汽車消費(fèi)者使用車輛的安全性、節(jié)省了通行時(shí)間。從減少事故發(fā)生概率降低社會(huì)保險(xiǎn)成本、減少車輛維修費(fèi)用、減少經(jīng)濟(jì)損失、提高交通管理效率等方面綜合來看，投入是比較經(jīng)濟(jì)的，而且V2V也是實(shí)現(xiàn)無人駕駛的技術(shù)基礎(chǔ)。