基于ETC技术的车路协同方案
基于ETC技术的车路协同方案
2021/10/11 16:06:00 中国智能交通协会 关键词：ETC技术 车路协同解决方案 浏览次数：
ETC-X是指基于ETC技术的车路协同解决方案，依托现有的ETC网络、龙门架系统等基础设施，通过适度的技术升级，以较小的成本实现交通安全和效率的显着提升车路协同应用。
一、方案概述
ETC-X是指基于ETC技术的车路协同解决方案，依托现有的ETC网络、龙门架系统等基础设施，通过适度的技术升级，以较小的成本实现交通安全和效率的显着提升车路协同应用。 在国家政策的大力推动下，截至2019年底，全国已形成超过2亿的ETC用户和覆盖整个高速公路网络的ETC龙门架系统，构建了全球最大的智能交通用户生态和基础设施网络。 为ETC-X的实现奠定了坚实的基础。
ETC底层通信技术为5.8G DSRC，是一种低数据速率、低功耗的有源RFID通信技术，具有在车路之间传输小数据量信息的能力。 我国现有的ETC系统仅支持收费功能。 通过对其应用层信道编码进行适度技术升级，实现对交通安全、效率和服务的信息广播，支持I2V车路协同应用，实现更多、更快、更好、更经济通过这种方式让用户体验车路协同的应用，从而保障行车安全，提高行车效率，加强交通管控和监控手段，促进智能交通技术的应用，为V2X车辆的大规模应用积累经验-未来的道路协调。
在业界普遍探索V2X车路协同的运营管理和商业模式之际，锦逸科技凭借多年参与智能交通行业建设的经验和优势，率先提出车联网-基于ETC技术的道路协同解决方案。 依托庞大的用户群体、广泛覆盖的基础设施和完备的行业，为行业提供可快速规模化的创新解决方案，探索车路协同运营管理和商业模式。
2.系统设计
2.1. 系统架构和组成
与单纯用于充电的ETC系统相比，ETC-X需要推送实时预警或服务消息，如面向安全的车路协同应用发布路侧预警消息。 因此，除了传统的ETC RSU（支持ETC-X之外），还需要包含路侧感知、MEC边缘计算等子系统，与传统的车路协同感知三位一体的系统架构一致，决策和互动。 ETC-X系统架构图如图1所示：
ETC-X系统的核心部件包括路侧感知子系统、MEC（边缘计算）主机、ETC-X RSU、ETC-X OBU、ETC-X交互网络和云控制平台。 系统各组成部分的具体功能描述如下：
① 路侧传感子系统：接入各种传感器（如摄像头、雷达、气象传感器等），实现对交通流量、交通事件、交通环境的检测和监控； 有效的融合解决了单个传感器识别能力有限的问题，实现了对路网的精准全息感知。
②MEC（Edge Computing）主机：MEC对传感器采集的数据进行处理，形成实时决策，也可以接收来自云平台的数据，进行综合逻辑判断。 MEC 将数据、应用和智能引入到基站的边缘侧。 一方面，减少数据传输路由节点，将服务部署在边缘节点上，减少端到端通信时延。 另一方面，MEC作为本地服务托管环境，可以支持部署更具地域性和区域性、吞吐量更高的Local ETC-X服务中国交通etc设备图片，如路径优化分析、区域车辆服务引导等。
③ETC-X RSU：指支持ETC-X场景的ETC路边天线。 传统的ETC RSU天线仅支持扣费操作，需要升级支持ETC-X的业务功能。 升级后的ETC-X路侧设备可实现车辆信息的采集和上传，以及云平台或MEC下发的交通事件等信息。
④ETC-X OBU：指支持ETC-X功能的智能车载终端，具有前装和后装多种产品形态。 根据国家政策要求，2020年7月起，新出厂车型应配备ETC预装可选配置。 ETC-X应用支持； ETC智能后视镜、ETC行车记录仪等多功能ETC售后产品也为ETC-X的实现提供支持。
⑤ETC-X交互网络：采用5.8G DRSC技术实现ETC-X场景下的车路信息传输。 由于传输距离和数据量有限中国交通etc设备图片，无法实现V2V交互，主要用于实现较短距离的车路通信。
⑥云管控平台：主要实现交通数据的采集与分析，支持设备状态管理、交通事件管理、大数据分析、交通调度信息发布等。 该平台通过对海量交通数据的挖掘和分析，形成准确可靠的交通决策信息，并通过标准化互联互通服务发布实时交通信息。 平台具备提供全量数据资源、高性能计算能力和深度分析能力，解决当前平台多样化、应用离散、信息孤岛等问题，确保高效、安全、实时、和信息的无缝访问。
2.2. 关键系统设备及部署
①ETC-X RSU
ETC-X RSU可以使用现有的传统ETC天线（每车道一个），如图2所示，只需对天线进行适度的软件升级即可实现。
②ETC-X 车载单元
ETC-X车载设备包括前装和后装两种模式。
如图3所示，预装OBU由车辆供电，与车辆人机界面集成，可增加蓝牙功能连接手机，通过手机App实现ETC自助服务.
后置OBU有ETC后视镜、ETC行车记录仪等多种产品形态。 例如金逸科技的多功能智能OBU产品，如图4所示，可以满足ETC-X车路协同场景播报，实现V2X应用标准中定义的所有V2I应用，支持4G&Wi-Fi热点、行车记录仪、智能语音、实时路况播报和智能导航、蓝牙电话等特色功能。
三、方案优势
（一）有利于响应国家政策号召，推进新型基础设施建设
ETC-X是新基建中信息基础设施和融合基础设施的综合呈现。 一方面，ETC-X的系统设计综合考虑了可行性和前瞻性。 在复用现有ETC设施设备的基础上，继续推进基础设施的智能化、数字化。 通过感知、决策、交互三位一体体系建设，推动物联网、北斗等通信网络基础设施、人工智能、云计算等新技术基础设施加快落地，交通垂直领域的数据中心等算力基础设施； 另一方面，依托上述新技术的应用，ETC-X解决方案支持传统高速公路收费基础设施转型升级，进而形成一体化的智能交通基础设施，有利于有效巩固提升ETC 政策的结果和最大化现有基础设施的价值。
（2）有利于盘活现有用户群体，构建车路协同用户生态
车路协同用户生态的构建是当前行业共同面临的问题。 通过ETC-X系统盘活现有ETC用户，快速培育车路协同用户群体，是突破行业现有瓶颈的又一途径。 截至2019年底，全国ETC用户累计规模已达2.04亿户，在政策刺激下，预装ETC用户也将稳步增长。 预计从2023年起，ETC新车装配率将达到100%，即所有新车都将支持ETC-X信息接收。 通过ETC-X系统，将ETC用户转化为车路协同用户，可以快速构建庞大的车路协同用户生态，为探索车路协同运营管理和商业模式提供基础条件； 同时，多快是最好、最经济的方式，让大部分用户体验到车路协同消息发布功能，对提高行车安全和效率具有重要意义，有利于培养用户习惯，促进持续增长的用户规模。
（3）有利于先行探索商业模式，积累车路协同实践经验
ETC-X集ETC、电子车标、车路协同等特点于一体，可实现车辆识别、预警、服务消息推送、金融支付等功能； 同时，ETC前装设备由车厂补贴，后装产品由通信运营商和银行补贴，企业可以获得新用户和数据红利，已经形成了良好的商业模式。 利用ETC-X提前探索和验证车路协同的应用场景、运营管理模式、用户接受度、商业模式等，为V2X车联网的大规模应用和推广抢占时间窗口积累经验-道路协调。 5G-V2X技术完全成熟、成本降低后，基于ETC-X的应用成果和完善的路侧感知与决策系统，可快速大规模推广。
四、系统应用
ETC-X可用于实现V2X应用标准中定义的所有V2I应用。 同时，借助ETC的车辆识别和金融支付能力，还可以在交通调度指挥、交通管制、拥堵收费等多个应用场景中发挥作用。 切实提高行车安全、效率和服务水平。 ETC-X的一些典型应用场景如表1所示：
表1 ETC-X车路协同典型应用场景列表
场景示例 01 弱势交通参与者的碰撞警告
Collision warning for vulnerability traffic participants是指存在与周围行人发生碰撞的风险（P，Pedestrian，意为广义上引申为易受伤害的交通参与者，包括行人、摩托车等，行人、摩托车等，本说明以行人为例）在车辆行驶过程中，应用程序会警告车辆的驾驶员。 如图5所示，面向弱势交通参与者的碰撞预警应用，辅助驾驶员避免或降低与前方行人发生碰撞的风险，提高车辆和行人的安全。
场景示例02 恶劣交通环境感知预警
恶劣交通环境感知预警系统自动监测判断路段状态（恶劣天气、危险路段等），在环境条件下安全畅通。
恶劣交通环境预警包括以下主要场景：
a) 路侧设备检测到主车方向有恶劣交通环境（如大雾、侧风、冰雹、施工等）后，会提醒主车驾驶员换道提前规划行车路线，避免驶入危险路段。
b) 如图6所示，当路侧设备检测到路段前方不远处有危险情况时（如地上洒落物、隧道积水、路面湿滑、急转弯等） 、车辆驾驶员发出安全警示，提前采取减速、变道等应急措施，杜绝安全事故的发生。 由于路边天线的有效通信距离有限，此类提醒多部署在事故多发的地方。
场景示例03 前方事故预警
如图7所示，前方事故预警是指当路侧传感设备（摄像头、雷达等）车辆减速避让，以防止发生二次事故。 本应用要求RSU部署在事故多发的地方，或者接收到平台发送的事故信息后，RSU会对外广播。
场景示例04 车内标牌
如图8所示，车内指示牌是指当车辆经过特定路段时，附近的RSU天线会播报相应的交通指示牌信息（如限速标志、前方急转弯等），给出驾驶员对应交通标志，确保车辆安全行驶。 此应用适用于任何交通道路场景。
场景示例05 前方拥堵告警
如图9所示，当车辆行驶方向出现交通拥堵时，RSU天线会提前将信息广播给车辆驾驶员，驾驶员可以在到达前根据信息提示提前更改当前行驶路线拥堵路段，减轻交通压力，改善交通流量。 效率。
