丰田ITS:全球首度将路车间、车车间的无线通信配套于新款普锐斯等3款车型上

实时传递瞬息万变的交通信息、完善自律型安全装置

2016/05/05

概 要

协调型ITS服务
日本官民主推的“协调型ITS服务”,下方中央的ITS Spot服务已经实现,左上方的下一代DSSS是此次丰田所实现的技术(SIDS (Signal Information Drive System)除外)、其他3个项目以及SIDS是今后将要实现的技术(资料:ITS Japan)

 本报告将介绍,配套于丰田2015年下半年上市的3款车型:新款Prius、车型微改的Crown Majesta、配套于Royal/Athlete的ITS Connect。

 已经投入使用的ITS Spot(安装在高速公路上的安全驾驶辅助系统)及DSSS(Driving Safety Support Systems/安装在一般道路)称之为协调型ITS(Cooperative Intelligent Transportation Systems)。通过获得车载传感器无法捕捉到的信息从而完善自动安全驾驶系统,为降低事故做出贡献。丰田此次采用的ITS Connect则是利用路车间、车车间的无线通信,超越了协调型ITS以往的水准,通过实时把握、传递瞬息万变的交通信息,实现了更加精细的安全措施。

 ITS Connect使用ITS专用频率(760MHz),在十字路口时,通过路车间通信提供如“右转注意提醒”等安全措施、另外还开发了利用车车间通信的“通信利用型雷达巡航控制系统”。下一阶段将开发,利用车车间通信的会车防撞系统,以及推进行人和车辆间的无线通信技术。

 这些系统将使,预测车辆并线时动作等功能成为可能。因此,是未来在自动驾驶领域,实现智慧驾驶所必不可少的技术。

 当前可以预见的课题是,配备有路车间无线通信道路旁基础设施的十字路口,2016年3月底在东京都和爱知县仅有约50处,要在日本全国范围内配备将投入庞大的成本。丰田方面认为,上市配套有ITS Connect通讯功能的车辆,也有助于促进路边无线通信基础设施的普及,最终确定了配套车型的上市。

 此外在利用车车间通信的技术方面,戴姆勒在其2013年上市的,新款梅赛德斯奔驰S-Class、2016年上市的新款E-Class上配套了用于智能手机间通信的Car-to-X communication。率先采用了可以尽早实现的智能手机间的通信系统,而另一方面车车间的通信系统也正在开发中。

 本田方面确立了通过Wi-Fi通信实现车与车、车与持有专用智能手机App的行人间的通信技术。

 

相关报告:
丰田:加快“车联网技术”的发展、扩大车载通信设备“DCM”的应用(2016年3月)



丰田:全球首度将使用了路车间、车车间无线通信的ITS Connect进行车型配套

 丰田在2015年下半年,将使用了ITS专用频率(760MHz)、并利用路车间、车车通信的辅助系统ITS Connect作为预防安全套件 Toyota Safety Sense P 的选配,全球首度配套在面向日本的新款Prius、Crown Majesta、Royal/Athlete上。

 利用路车间通信可以在十字路口实现如“右转注意提醒”等新的安全措施。另外,开发了利用车车间通信的“通信利用型雷达巡航控制系统”。在以往通过毫米波雷达检测前车车距、相对车速的基础上,运用车车间通信所获得的前车加减速信息,提高追踪性能。

 在海外市场,路车间、车车间的通信标准一般为5.9GHz、丰田采用的760MHz电波可以绕到障碍物的背后,进行广范围的信号传递,因此,当要和处在路况较差的十字路口的车辆进行通信时十分有利。

 通过逐步扩大ITS Connect的配套车型,将有助于减少约占日本国内的交通事故总数约4成的、在十字路口附近发生的交通事故。

 截至2016年3月底,东京都和爱知县对应路车间通信的道路边基础配套设施,共有约50处。通信利用类技术是在普及后才会发挥效果的系统,丰田方面出于促进系统普及层面的考虑,率先采用了该系统。

 

ITS Connect
ITS Connect的右转注意提醒系统(照片:丰田)
巡航控制
利用通信进行雷达巡航控制(照片:丰田)
路边基础配套设施
ITS Connect的路边基础配套设施(感应器和无线发信器)(照片:丰田)

 

丰田已实现应用的ITS Connect

系统概要  ITS Connect是通过道路和车辆、或者车辆之间直接通信的方式获得车载传感器无法捕捉到的视野外的车辆和行人的存在,以及信号灯的信息,并将之告知驾驶员从而起到辅助安全驾驶的作用。
路车间通信
Vehicle-to-
infrastructure (V2I)
Communication
(注1)
<右转注意提醒>在十字路口打出右转转向灯准备停车时,可能会出现即使有来车及行人也冒然松开刹车起步等情况,驾驶员有时可能会漏看正在接近的来车及行人、这时系统会出现画面提示和警报音提醒驾驶员。
<红灯注意提醒>在接近已显示红灯的十字路口,因驾驶员可能漏看红灯而没有松开油门减速时,会出现画面提示和警报音提醒驾驶员。
<交通信号灯等待起步导向>在等红灯时,显示该红灯需要等待的大概时间。
<利用交通信号灯信息的EcoAccel Guide>当预测到前方十字路口将会遭遇红灯而停止时,HV系统指示器的EcoAccel Guide的表压将会清空,辅助驾驶员避免多余持续加速。
车车间通信
Vehicle-to-Vehicle (V2V) Communication
<利用通信型雷达巡航控制系统>利用雷达巡航控制进行前车跟踪时,如果前车也是对应通信型雷达巡航控制车辆的话,即可借由车车间的通信取得前车的加减速信息,并迅速进行车车间距离及速度的调整,实现顺畅的跟车行驶。实现宛如连接在一起,整齐划一的行车队列。
<紧急车辆通知>当有紧急车辆(如救护车)鸣笛时,装置将发出警报音,并显示于自身车辆的大致相对方向、距离以及紧急车辆的行进方向(配套了对应的通信的紧急车辆已在名古屋市投入使用)。
<通信车辆接近通知>在十字路口等处停车时,当配套有通信设备的车辆接近时,显示车辆的大致行进方向(只在车辆完全停止时有效)。
资料:丰田宣传资料 2014.11.26/2015.9.30
(注) 1. 本系统只针对安装了对应DSSS路边配套装置的十字路口、发信器有效。丰田方面称之为下一代DSSS或下一代ITS。
2. 丰田于2012年11月在东富士研究所(静冈县裾野市)新成立了“ITS实验场”。在车辆和道路基础设施(路车间)的基础上,通过增加车辆和车辆(车车间)、车辆和行人(人车间)的直接通信,进行下一代基础设施协调型安全驾驶辅助系统的研发。目的在于防止在交通状况恶劣的十字路口,车辆及行人间的事故发生。

 

ITS Connect实时传递瞬息万变的交通信息

 此次丰田投入使用的ITS Connect,作为协调型ITS,在实时传递来车辆及行人信息这点上较之ITS Spot及DSSS更进一步,是一套定位于“下一代ITS”的系统。

 以下整理了ITS Connect的特点以及其应用实例。

ITS Connect的特点以及其应用实例

辅助自动安全系统  防止仅靠自动系统不能完全应对的事故。例如,在人身事故的数据中:与行人的事故、会车事故、右转时和直行车辆的碰撞、左转时的碰撞等占了近半数,这些事故仅靠自动系统难以对应。(追尾、正面碰撞等靠自动系统可以对应。)
实时传递信息  实时传递瞬息万变的信息(来车辆、行人等信息)。例如,以往的雷达巡航控制在对应前车的加减速和后车的加减速的处理上会有延迟,使用通信型雷达巡航控制(C-ACC:Cooperative Adaptive Cruise Control)进行队列跟车行驶时,可几乎达到同时加减速。

资料:中部IT融合讲座“丰田对于ITS的举措和未来的展望” 2015.10.20



日本ITS的历史演变,从缓解堵车向安全、安心发展

 丰田此次配套的ITS Connect是借鉴近20年左右的ITS(Intelligent Transportation System)的发展历史所开发的、功能性更强的产品。

 1996年开始服务的VICS是用于缓解堵车的系统。2001年开始的ETC(Electronic Toll Collection System/自动付费系统)大幅缓解了收费处的堵车情况。

 2009年开始服务的ITS Spot(主要面向高速公路)和2011年开始服务的DSSS(主要面向一般道路),是利用信号灯及路边传感器信息的协调型ITS,是一款提高驾驶安全性的系统。此次丰田投入使用的ITS Connect是使用频率为760MHz无线电波的“下一代ITS”,是更加安全,使人更加安心的系统。


日本已经投入使用的ITS

VICS  Vehicle Information and Communication System(道路交通信息通信系统)的简称。1996年开始服务。主要通过安装在一般道路上“光指示牌”,提供前方30km左右的一般道路的道路交通信息。另外,通过安装在高速公路上的“电波指示牌”,提供前方200km左右的道路交通信息。
ETC  Electronic Toll Collection System(自动付费系统)的简称。2001年开始服务。配套后收费处的堵车现象骤减,现在高速公路上的车辆有9成使用该系统。通信方面使用5.8GHz的DSRC(Dedicated Short Range Communication)。
ITS Spot  主要由国土交通省负责,2009年开始运行。主要通过安装在高速公路上的“ITS Spot”和安装在车辆上的“ITS Spot对应车辆导航”间,进行高速、大容量的无线通信。从而提供如“左侧合流车注意提醒”、“前方道路状况映像(降雪等)”、“行进方向的堵车、堵车末端的信息”等。通信方面与ETC相同采用5.8GHz的DSRC。
DSSS  DSSS是警察局从2011年7月开始以一般道路为中心投入使用的基础设施协调型安全驾驶辅助系统。由安装在道路边感应器进行检测,通过车载导航接收光指示牌提供的道路的状況及交通管制信息(交通信号・标示等),根据速度及油门开度等车辆状态,通过音声和画面提供辅助安全驾驶的信息。开发目的主要是为了将因驾驶员认知、判断的延迟而发生的交通事故防患于未然。

资料:内阁官房信息通信技术(IT)综合战略室、国土交通部、丰田等
(注)ITS Spot和DSSS称为协调型ITS。丰田设定的ITS Connect是在现有DSSS的基础上,加上760MHz无线通信功能的“下一代ITS”。



开发ITS Connect的新技术,促进自动驾驶的完善

丰田安全装置布局概念图

 丰田方面将在2017年配套ITS Connect第2段階系统,主要通过车车间通信防止在交通状况恶劣的十字路口发生“会车碰撞”,以及通过和行人间的通信发出“存在交通弱势群体”的通知。

 丰田将把ITS Connect用于Toyota Safety Sense等自动安全装置的完善,并将之作为自动驾驶领域,实现智慧驾驶所必不可少的技术。


丰田开发中的ITS新技术

防止会车碰撞  在交通状况恶劣的十字路口等处,车辆之间通过直接通信,将接近车辆的信息传递给驾驶员敦促其注意。
通知存在
交通弱势群体
 行人持有的终端(发信器)和车直接通信,告知驾驶员有小孩及老人等“交通弱势群体”的存在,辅助其安全驾驶。
高速公路转折部的
交通圆滑服务
 所谓转折部是指,高速公路从下坡转上坡时的盆状地形,由于驾驶员不自觉的降低了速度使得高速公路上的堵车的有约6成发生在这里。通过利用ITS Spot等提供的信息提供和ACC(Adaptive Cruise Control)、C-ACC(Cooperative ACC/车车间通信)使车辆的加速变得流畅从而缓解堵车。

 

ITS Connect针对自动驾驶的活用案例

车道并线  在事先确认道路构造、车道形状等信息后,通过路车间、车车间通信获得自动传感器检测盲区的并线道路状况以及行驶车辆的位置、速度信息,预测并线后的位置及速度。
并线、变道
(利用通信)
 向目标车道上的车辆示意本车将要并线、变道,当目标车道直行车辆确认OK后,通过自动传感器进行车距控制、并线、变道的安全确认后,实施并线、变道,在并线、变道过程中及完成后,实时向目标车道的车辆进行通信联络。

 资料:中部IT融合讲座“丰田对于ITS的举措和未来的展望” 2015.10.20



戴姆勒配套Car-to-X communication,本田开发运用Wi-Fi的V2X

Car-to-X communication
配套于梅赛德斯奔驰S-Class/E-Class上的”Car-to-X communication”的概念图 (照片:戴姆勒)

 戴姆勒在2013年上市的新款S-Class和2016年2月上市的新款E-Class上配套了Car-to-X communication。通过配套本车的智能手机与其他车辆(梅赛德斯奔驰以外的车也可)配套的智能手机间的相互通信,进行现在所处位置盲区的危险提示等。

 2013年配套的系统是通过Drive Kit Plus将智能手机和车辆进行连接,2016年的系统将增加通过车载软件进行连接的功能。

 戴姆勒为了尽早投放市场,开发了利用智能手机的系统,车车间通信专用的Car-to-X communication系统则正在开发当中,同时两系统的并行使用也在计划中。

 另外,在传递信息方面包括自身车辆现在所处位置盲区道路上的故障车的存在、骤雨、霜冻路面等信息,这点与丰田ITS Connect所包含的在十字路口精密的控制不同。

 本田方面确立了使用Wi-Fi通信建立的车与车、车与持有专用智能手机App的行人间相互通信的技术。并计划于2020年投入使用。

 另外,虽然不是利用车车间通信的系统。沃尔沃于2016年1月在日本上市的新款XC90上配套了全球首款“Intersection support(右转时来车辆检测功能)系统,该系统配有毫米波雷达和摄像头,当系统判断车辆右转时与直行车辆碰撞的可能性很高时会自动制动从而回避碰撞。

配套于梅赛德斯奔驰S-Class/E-Class上的Car-to-X communication

S-Class  在2013年上市的新款S-Class上,梅赛德斯奔驰配套了全球首款Car-to-X communication系统。通过配套本车与其他车辆的智能手机构建了通信系统。
 由此可以尽早对视野不良区域的未知车辆,以及在障碍物背后无法看见的物体进行确认并采取对策。例如,对应路旁停有的破损车辆,突降暴雨时等情况,系统配套车辆既是接收器也是发信器。将来与交通信号等道路基础设施联动也在探讨当中。
 Car-to-X communication是通过安装Drive Kit Plus以及下载Digital DriveStyle App将顾客的智能手机与车辆的Architect相连接。通过安装Drive Kit Plus无论是品牌车型、行车、还是在用车都可以和Car-to-X communication相连接。
E-Class  新款E-Class(2016年2月在欧洲上市,同年夏天在美国上市),作为量产车型配套了全球首款并入车载系统的Car-to-X communication。该系统将是配套于S-Class的系统的升级版,把连接智能手机的功能写入了车载系统软件之中。

资料:戴姆勒

 

本田:开发利用Wi-Fi的实时通信系统V2X

 本田方面开发了利用Wi-Fi的高性能车载通信设备“V2X组件”,在2015年3月举办的“第6届 国际汽车通信技术展”上展出。确立了使用Wi-Fi通信的车与车、社会基础设施、持有专用智能手机App的行人间的车联网技术。
 该技术预设了诸如:向无法看见急转弯处堵车情况的车辆提供堵车相关信息;互相通信共享右转、左转的相关信息,实现顺畅的交通;当行人过马路时向周围车辆发出提示,使之可以安心过马路等多种使用方法。
 另外当发生灾害,手机等公众网络瘫痪时还能互相通过Wi-Fi传递避难等重要信息。

资料:本田宣传资料 2015.3.10

<全球汽车产业平台 MarkLines>