V2X延遲優(yōu)化通信設備的發(fā)展

在過去的10年間，交通系統(tǒng)發(fā)生了重大的變化。V2X通信的出現(xiàn)，將汽車從一個獨立的機械裝置轉換為一個具有大量傳感器的移動平臺。這些傳感器所測數(shù)據(jù)能反映汽車行駛狀態(tài)，并幫助駕駛員對周圍環(huán)境進行感知。通過與其車輛或基礎設施進行通信，可優(yōu)化交通、實現(xiàn)盲點監(jiān)測等。目前，現(xiàn)有技術還不能實現(xiàn)車間的直接通信，主要是基于GSM通過移動電話網(wǎng)絡或中心服務器進行通信。若要實現(xiàn)緊急制動和碰撞提醒，需要對V2X通信延遲進行優(yōu)化。對此，給出了一種新的通信架構，其可以對通信延遲進行優(yōu)化，以滿足V2X信息的實時約束。

現(xiàn)有的V2X系統(tǒng)主要基于IEEE 1609協(xié)議和SAE J2735標準進行信息處理，其通信延遲極度依賴于電控單元的負載以及每秒傳輸信息的數(shù)量?，F(xiàn)代汽車所使用的電控單元個數(shù)超過80個，這些電控單元進行通信時，消息的處理速率約為700～2700條/ s。要保證汽車的行駛安全，電控單元必須能夠處理附近汽車發(fā)出的所有信息。美國運輸部規(guī)定，最大延遲需低于100ms。兩輛汽車的相對速度可以達到60m/s，則100ms將行走6m，這樣的延遲過高。為保證人身安全，延遲應低于10ms；為保證公共設施的安全，延遲應處于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。通過軟件進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行處理。新通信架構除采用硬件加速器外，還基于汽車位置和行駛方向對接收到的附近消息進行過濾，以減少需要處理的信息量。采用新加坡安富利Zed Board開發(fā)工具包，基于德州儀器生產的Zynq-7000SoC開 發(fā) 板 ，在Vivado 2014.2模擬器上進行新設備的模擬試驗。試驗結果表明，采用新的通信設備后，通信延遲、信息處理時間和電控單元的負載都可實現(xiàn)最小化。即使在最壞的通信情況下（2700條/s），新設備也能夠有效且可靠地工作。

FelixPistoriusetal.SAE 2016-01-0150.

編譯：李臣