V2X延遲優(yōu)化通信設(shè)備的發(fā)展

在過(guò)去的10年間，交通系統(tǒng)發(fā)生了重大的變化。V2X通信的出現(xiàn)，將汽車(chē)從一個(gè)獨(dú)立的機(jī)械裝置轉(zhuǎn)換為一個(gè)具有大量傳感器的移動(dòng)平臺(tái)。這些傳感器所測(cè)數(shù)據(jù)能反映汽車(chē)行駛狀態(tài)，并幫助駕駛員對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行感知。通過(guò)與其車(chē)輛或基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行通信，可優(yōu)化交通、實(shí)現(xiàn)盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)等。目前，現(xiàn)有技術(shù)還不能實(shí)現(xiàn)車(chē)間的直接通信，主要是基于GSM通過(guò)移動(dòng)電話(huà)網(wǎng)絡(luò)或中心服務(wù)器進(jìn)行通信。若要實(shí)現(xiàn)緊急制動(dòng)和碰撞提醒，需要對(duì)V2X通信延遲進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)此，給出了一種新的通信架構(gòu)，其可以對(duì)通信延遲進(jìn)行優(yōu)化，以滿(mǎn)足V2X信息的實(shí)時(shí)約束。

現(xiàn)有的V2X系統(tǒng)主要基于IEEE 1609協(xié)議和SAE J2735標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行信息處理，其通信延遲極度依賴(lài)于電控單元的負(fù)載以及每秒傳輸信息的數(shù)量。現(xiàn)代汽車(chē)所使用的電控單元個(gè)數(shù)超過(guò)80個(gè)，這些電控單元進(jìn)行通信時(shí)，消息的處理速率約為700～2700條/ s。要保證汽車(chē)的行駛安全，電控單元必須能夠處理附近汽車(chē)發(fā)出的所有信息。美國(guó)運(yùn)輸部規(guī)定，最大延遲需低于100ms。兩輛汽車(chē)的相對(duì)速度可以達(dá)到60m/s，則100ms將行走6m，這樣的延遲過(guò)高。為保證人身安全，延遲應(yīng)低于10ms；為保證公共設(shè)施的安全，延遲應(yīng)處于10～20ms之間。采用IEEE 1609.2協(xié)議，所有的消息都需要使用簽名并加密。通過(guò)軟件進(jìn)行信息處理的最大速率為1500條/s，因而需要采用硬件加速器進(jìn)行處理。新通信架構(gòu)除采用硬件加速器外，還基于汽車(chē)位置和行駛方向?qū)邮盏降母浇⑦M(jìn)行過(guò)濾，以減少需要處理的信息量。采用新加坡安富利Zed Board開(kāi)發(fā)工具包，基于德州儀器生產(chǎn)的Zynq-7000SoC開(kāi) 發(fā) 板 ，在Vivado 2014.2模擬器上進(jìn)行新設(shè)備的模擬試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，采用新的通信設(shè)備后，通信延遲、信息處理時(shí)間和電控單元的負(fù)載都可實(shí)現(xiàn)最小化。即使在最壞的通信情況下（2700條/s），新設(shè)備也能夠有效且可靠地工作。

FelixPistoriusetal.SAE 2016-01-0150.

編譯：李臣