合作式智能运输系统 车用通信系统 应用层及应用数据交互标准(上)

整理中国汽车工程学会标准，《合作式智能运输系统 车用通信系统 应用层及应用数据交互标准》 T/CASE 53-2017

主要是为了整理一阶段的场景，为了研究各个场景的定义及要求实现等。

PDF固然好，格式不乱，但是，嗯，还是喜欢自己整理为Markdown，随时学习随时修改。

本标准规定了合作式智能运输系统车用通信系统应用层的术语和定义，以及数据集和数据交互标准及接口规范等内容。

本标准适用于基于各种通信方式的车用通信系统应用场景开发、验证及商用。

1 前向碰撞预警

1.1 应用定义和预期效果

前向碰撞预警（FCW: Forward Collision Warning）是指，主车（HV）在车道上行驶，与在正前方同一车道的远车（RV）存在追尾碰撞危险时，FCW 应用将对 HV 驾驶员进行预警。本应用适用于普通道路或高速公路等车辆追尾碰撞危险的预警。

FCW 应用辅助驾驶员避免或减轻前向碰撞，提高道路行驶安全。

1.2 主要场景

FCW 包括如下主要场景：

a）HV 行驶，RV 在 HV 同一车道正前方停止（图 3）：

1）HV 正常行驶，RV 在位于 HV 同一车道的正前方停止；

2）HV 和 RV 需具备短程无线通信能力；

3）HV 行驶过程中在即将与 RV 发生碰撞时，FCW 应用对 HV 驾驶员发出预警，提醒驾驶员与位于正前方的车辆 RV 存在碰撞危险；

4）预警时机需确保 HV 驾驶员收到预警后，能有足够时间采取措施，避免与 RV 发生追尾碰撞。

b）HV 行驶，RV 在 HV 相邻车道前方停止（图 4）：

1）HV 正常行驶，RV 在位于 HV 相邻车道的前方停止；

2）HV 和 RV 需具备短程无线通信能力；

3）HV 行驶过程中不会与 RV 发生碰撞，HV 驾驶员不会收到 FCW 预警信息。

c）HV 行驶，RV 在 HV 同一车道正前方慢速或减速行驶（图 5）：

1）HV 正常行驶，RV 位于 HV 同一车道的正前方慢速或减速行驶；

2）HV 和 RV 需具备短程无线通信能力；

3）HV 行驶过程中在即将与 RV 发生碰撞时，FCW 应用对 HV 驾驶员发出预警，提醒驾驶员与位于正前方的车辆 RV 存在碰撞危险；

4）预警时机需确保 HV 驾驶员收到预警后，能有足够时间采取措施，避免与 RV 发生追尾碰撞。

d）HV 行驶，HV 视线受阻，RV-1 在 HV 同一车道正前方停止（图 6）：

1）HV 跟随 RV-2 正常行驶，RV-1 在同一车道上 RV-2 的正前方停止，HV 的视线被 RV-2所遮挡；

2）HV 和 RV-1 需具备短程无线通信能力，RV-2 是否具备短程无线通信能力不影响应用场景的有效性；

3）RV-2 为了避开 RV-1 进行变道行驶；

4）HV 行驶过程中在即将与 RV-1 发生碰撞时，FCW 应用对 HV 驾驶员发出预警，提醒驾驶员与位于正前方的 RV-1 存在碰撞危险；

5）预警时机需确保HV驾驶员收到预警后，能有足够时间采取措施，避免与RV-1发生追尾碰撞。

1.3 系统基本原理

HV 行驶过程中，若与同一车道前方 RV 存在碰撞危险时，FCW 应用对 HV 驾驶员进行预警。

触发 FCW 功能的 HV 和 RV 位置关系如图 7，其中 HV 和 RV 在同一车道，RV 在 HV 的前方。该应用在直线车道或弯道车道均有效。

FCW 基本工作原理如下：

●  分析接收到的 RV 消息，筛选出位于同一车道前方（前方同车道）区域的 RV；

●  进一步筛选处于一定距离范围内的 RV 作为潜在威胁车辆；

●  计 算 每 一 个 潜 在 威 胁 车 辆 碰 撞 时 间（TTC：time-to-collision） 或 防 撞 距 离     （collision avoidance range），筛选出与 HV 存在碰撞危险的威胁车辆；

●  若有多个威胁车辆，则筛选出最紧急的威胁车辆；

●  系统通过HMI对HV驾驶员进行相应的碰撞预警。

1.4 通信方式

HV和RV需具备短程无线通信能力，车辆信息通过短程无线通信在HV和RV之间传递（V2V）。

1.5 基本性能要求

FCW基本性能要求如下（指标参见附录C）

●  主车车速范围0~130km/h；

●  通信距离≥300m；

●  数据更新频率≤10Hz；

●  系统延迟≤100ms；

●  定位精度≤1.5m；

1.6 数据交互需求

FCW数据交互需求如表所示。

2 交叉路口碰撞预警

2.1 应用定义和预期效果

交叉路口碰撞预警(ICW:Intersection Collision Warning)是指，主车(HV)驶向交叉路口，与侧向行驶的远车(RV)存在碰撞危险时，ICW应用将对HV驾驶员进行预警。本应用适用于城市及郊区普通道路及公路的交叉路口、环道入口、高速路入口等交叉路口碰撞危险的预警。

ICW应用辅助驾驶员避免或诚轻侧向碰撞，提高交叉路口通行安全。

2.2 主要场景

ICW包括如下主要场景：

a）HV在路口起步（图8）

1）HV停止在路口，RV-1从左侧或右侧驶向路口，HV的视线可能被出现在路口的RV-2所 遮挡；

2）HV和RV-1需具备短程无线通信能力，RV-2是否具备短程无线通信能力不影响应用场景的有效性；

3）HV启动并准备进入路口时，ICW应用对HV驾驶员发出预警，提醒驾驶员与侧向来车RV-1存在碰撞危险；

4）预警时机需确保HV驾驶员收到预警后，能有足够时间采取措施，避免与RV-1发生碰撞。

b）HV和RV同时驶向路口（图9）

1）HV驶向路口，同时RV-1从HV左侧或右侧驶向路口，HV的视线可能被出现在路口的RV-2所遮挡；

2）HV和RV-1需具备短程无线通信能力，RV-2是否具备短程无线通信能力不影响应用场景的有效性；

3）当HV驶近路口时，ICW应用对HV驾驶员发出预警，提醒驾驶员与侧向来车RV-1存在碰撞危险；

4）预警时机需确保HV驾驶员收到预警后，能有足够时间采取措施，避免与RV-1发生碰撞。

2.3 系统基本原理

HV驶向交叉路口，若与任意一辆驶向同一路口的RV存在碰撞危险时，CW应用对HV驾驶员进行预警。触发ICW功能的HV和RV位置关系如图10，其中HV和RV行驶方向不限于垂直交叉(90°)，可为一定范围内的多角度交叉。

ICW基本工作原理如下：

●  分析接收到的RV消息，筛选出位于交叉路口左侧(intersecting left)或交叉路口右侧           (intersecting right)区域的RV。RV消息可能是由RV发出或从路侧单元获取；

●  进一步筛选处于一定距离范围内的RV作为潜在威胁车辆；

●  计算每一个潜在威胁车辆到达路口的时间(TTI；time-to-intersection)和到达路口的距离     (DTI；distance-to-intersection)，筛选出与HV存在碰撞危险的威胁车辆；

●  若有多个威胁车辆，则筛选出最紧急的威胁车辆；

●  系统通过HMI对HV驾驶员进行相应的碰撞预警。

2.4 通信方式

HV和RV需具备短程无线通信能力，车辆信息通过短程无线通信在HV和RV之间传递(V2V)；利用具备短程无线通信能力的路侧设备直接探测碰撞危险或远车信息，发送给主车(V2I)。

2.5 基本性能要求

ICW基本性能要求如下：

●  主车车速范围0~70km/h；

●  通信距离≥150m；

●  数据更新频率≤10Hz；

●  系统延迟≤100ms；

●  定位精度≤5m；

2.6 数据交互需求

ICW数据交互需求（远车数据）如表所示。

3 左转辅助

3.1 应用定义和预期效果

左转辅助(LTA:LefǘTurn Assist)是指，主车(HV)在交叉路口左转，与对向驶来的远车(RV)存在碰撞危险时，LTA应用将对V驾驶员进行预警。本应用适用于城市及郊区普通道路及公路的交叉路口。

LTA应用辅助驾驶员避免或诚轻侧向碰撞，提高交叉路口通行安全。

3.2 主要场景

LTA的主要场景为，V在交叉路口左转，RV从对面驶向路口（图11）。具体描述如下：

●  HV和RV同时从相对的方向驶向交叉路口；

●  HV和RV需具备短程无线通信能力；

●  HV启动并准备进入路口左转时，若系统检测到与对向来车RV存在碰撞危险，LTA应用       对 HV驾驶员发出预警；

●  预警时机需确保HV驾驶员收到预警后，能有足够时间采取措施，避免与V发生碰撞。

3.3 系统基本原理

HV驶向交叉路口左转行驶时，若与对向行驶车辆RV存在碰撞危险，LTA应用对HV驾驶员进行预警，触发LTA功能的HV和RV位置关系如果12。

LTA基本工作原理如下：

●  分析接收到的RV消息，筛选出位于HV相邻车道迎面车辆（oncoming left)和远端车道迎     面车辆(oncoming far left)区域的RV;

●  进一步筛选处于一定距离范围内的RV作为潜在威胁车辆；

●  计算每一个潜在威肋车辆到达路口的时间(TTI:time-to-intersection)和到达路口的距离       (DTI:distance–to-intersection),筛选出与HV存在碰撞危险的威胁车辆；

  ●若有多个威胁车辆，则筛选出最紧急的威胁车辆；

  ●系统通过HMI对HV驾驶员进行相应的碰撞预警。

3.4 通信方式

HV和RV需具备短程无线通信能力，车辆信息通过短程无线通信在HV和RV之间传递(V2V);利用具备短程无线通信能力的路侧设备直接探测碰撞危险或远车信息，发送给主车(V2I)。

3.5 基本性能要求

LTA基本性能要求如下：

●  主车车速范围0~70km/h；

●  通信距离≥150m；

●  数据更新频率≤10Hz；

●  系统延迟≤100ms；

●  定位精度≤5m；

3.6 数据交互需求

LTA数据交互需求（远车数据）如表所示。

4 盲区预警/变道预警

4.1 应用定义和预期效果

盲区预警/变道预警(BSW/LCW:Blind Spot Warning/Lane Change Warning)是指，当主车(HV)的相邻车道上有同向行驶的远车(RV)出现在HV盲区时，BSW应用对HV驾驶员进行提醒；当主车(HV)准备实施变道操作时（例如激活转向灯等），若此时相邻车道上有同向行驶的远车(RV)处于或即将进入HV盲区，LCW应用对HV驾驶员进行预警。本应用适用于普通道路或高速公路等车辆变道可能存在碰撞危险的预警。

BSW/LCW应用避免车辆变道时，与相邻车道上的车辆发生侧向碰撞，提高变道安全。

4.2 主要场景

BSW/LCW包括如下主要场景：

a)RV在HV盲区内（图13）：

1)HV在本车道内行驶，RV在HV相邻车道内同向行驶，且RV处于HV盲区内；

2)BSW应用提醒HV驾驶员其盲区内存在车辆RV;

3)若此时检测到HV驾驶员有向RV所在车道变道的意图（例如激活转向灯或者根据方向盘转角综合判断)，则LCW应用对HV驾驶员发出预警；

4)预警时机需确保HV驾驶员收到预警后，能有足够时间采取措施，避免与相邻车道上的RV发生碰撞。

b）RV 即将进入 HV 盲区（图 14）

1）HV 在本车道内行驶，远车 RV 在相邻车道上与 HV 同向行驶，且即将进入 HV 的盲区；

2）BSW 应用提醒 HV 驾驶员即将有车辆进入其盲区；

3）若此时检测到 HV 驾驶员有向 RV 所在车道变道的意图（例如激活转向灯），则 LCW应用对 HV 驾驶员发出预警；

4）预警时机需确保 HV 驾驶员收到预警后，能有足够时间采取措施，避免与相邻车道上的RV 发生碰撞。

4.3 系统基本原理

当 HV 意图换道时，若检测到相邻车道上与 HV 同向行驶的车辆 RV 处于或即将进入 HV 盲区，BSW / LCW 应用对 HV 驾驶员进行预警。触发 BSW / LCW 功能的 HV 和 RV 位置关系如图 15。

BSW / LCW 应用适用于直道和弯道情形。

BSW / LCW 基本工作原理如下：

● 从接收到的 RV 消息中，筛选出位于 HV 左后相邻车道和右后相邻车道的 RV 作为潜在威胁车辆；

● 判断潜在威胁车辆是否处于或即将进入 HV 盲区；

● 如果潜在威胁车辆处于或即将进入 HV 盲区，首先对 HV 驾驶员进行 BSW 提醒；

● 如果潜在威胁车辆处于或即将进入 HV 盲区，而 HV 此时有变道操作，则对 HV 驾驶员进行LCW 报警；

● 系统通过 HMI 对 HV 驾驶员进行提醒或报警。

4.4 通信方式

HV 和 RV 需具备短程无线通信能力，车辆信息通过短程无线通信在 HV 和 RV 之间传递（V2V）。

4.5 基本性能要求

BSW / LCW 基本性能要求如下：

● 主车车速范围 0 ～ 130 km/h；

● 通信距离≥ 150 m；

● 数据更新频率≤ 10 Hz；

● 系统延迟≤ 100 ms；

● 定位精度≤ 1.5 m。

4.6 数据交互需求

BSW / LCW 数据交互需求如表 5。

6 逆向超车预警

6.1 应用定义和预期效果

逆向超车预警(DNPW:Do Not Pass Warning)是指，主车(HV)行驶在道路上，因为借用逆向车道超车，与逆向车道上的逆向行驶远车(RV)存在碰撞危险时，DNPW应用对HV驾驶员进行预警。本应用适用于城市及郊区普通道路及公路超车变道碰撞危险的预警。

DNPW应用辅助驾驶员避免或减轻超车过程中产生的碰撞，提高逆向超车通行安全。

6.2 主要场景

DNPW的主要场景为，HV逆向变道超车（图16）。具体描述如下：

●  HV跟随RV-1行驶，HV准备超车，RV-2从相邻逆向车道上逆向行驶而来，HV的视线可

   能被RV-1遮挡；

●  HV和RV-1、RV-2需具备短程无线通信能力；

●  当HV打开变道转向灯并准备进入逆行车道时，DNPW应用对HV驾驶员发出预警，提醒      驾驶员与逆向来车RV-2存在碰撞危险；

●  预警时机需确保HV驾驶员收到预警后，能有足够时间采取措施，避免与RV-2发生碰撞。

6.3 系统基本原理

HV正常行驶过程中，打开转向灯准备变道时，若与相邻逆向车道上的远车RV-2存在碰撞危险，DNPW应用对HV驾驶员进行预警。触发DNPW功能的HV和远车RV-1、RV-2位置关系如图17。

DNPW基本工作原理如下：

●  分析接收到的RV消息，筛选出位于HV左前方相邻逆向车道逆向行驶的RV;

●  进一步筛选处于一定距离范围内的RV作为潜在威胁车辆；

●  计算每一个潜在威胁车辆到达碰撞点的时间(TTC:time-to-collision)和碰撞距离                 (DTC:distance–to-collision),筛选出与HV存在碰撞危险的威胁车辆；

●  若有多个威胁车辆，则筛选出最紧急的威胁车辆；

●  若发现HV主动进行变道超车动作，与逆向车道上的车辆碰撞条件成立，系统则通过HMI     对HV驾驶员进行相应的碰撞预警。

6.4 通信方式

HV和RV需具备短程无线通信能力，车辆信息通过短程无线通信在HV和RV之间传递(V2V)。

6.5 基本性能要求

DNPW基本性能要求如下：

● 主车车速范围 0 ～ 70 km/h；

● 通信距离≥ 300 m；

● 数据更新频率≤ 10 Hz；

● 系统延迟≤ 100 ms；

● 定位精度≤ 1.5 m。

6.6 数据交互需求

DNPW数据交互需求（远车数据）如表。

7 紧急制动预警

7.1 应用定义和预期效果

紧急制动预警（EBW：Emergency Brake Warning）是指，主车（HV）行驶在道路上，与前方行驶的远车（RV）存在一定距离，当前方 RV 进行紧急制动时，会将这一信息通过短程无线通信广播出来。HV 检测到 RV 的紧急制动状态，若判断该 RV 事件与 HV 相关，则对 HV 驾驶员进行预警。

本应用适用于城市郊区普通道路及高速公路可能发生制动追尾碰撞危险的预警。

EBW 应用辅助驾驶员避免或减轻车辆追尾碰撞，提高道路行驶通行安全。

7.2 主要场景

EBW 包括如下主要场景：

a）同车道（或相邻车道）HV 前方紧邻 RV 发生紧急制动（图 18）：

1）HV 行驶在道路上，RV 发生紧急制动事件；

2）HV 和 RV 需具备短程无线通信能力；

3）EBW 应用对 HV 驾驶员发出预警，提醒驾驶员前方紧急制动操作存在碰撞危险；

4）预警时机需确保 HV 驾驶员收到预警后，能有足够时间采取措施，避免与 RV 发生追尾碰撞。

b）同车道（或相邻车道）HV 前方非紧邻 RV 发生紧急制动（图 19）：

1）HV 行驶在道路上，其前方非紧邻的 RV-1 发生紧急制动事件，HV 的视线被紧邻的RV-2 所遮挡；

2）HV 和 RV-1、RV-2 需具备 V2X 通信能力；

3）EBW 应用对 HV 驾驶员发出预警，提醒驾驶员前方紧急制动操作存在碰撞危险；

4）预警时机需确保 HV 驾驶员收到预警后，能有足够时间采取措施，避免与 RV-2 和RV-1 发生追尾碰撞。

7.3 系统基本原理

相同或者相邻车道上，RV 发生紧急制动事件并对外广播，当 HV 通过行驶方向、距离、位置、速度等信息，判断该事件对 HV 具有潜在危险时，则对 HV 驾驶员进行预警。触发 EBW 功能的 HV和 RV 位置关系如图 20。

EBW基本工作原理如下：

●  RV出现紧急制动事件时，将这一信息对外进行广播；

●  HV接收到的RV信息时，判断其是否包含紧急制动事件

●  HV将出现紧急制动事件的RV分类为前方相同车道和前方相邻车道；

●  HV进一步根据车速、位置等信息判断该RV是否与HV相关，若存在潜在碰撞危险，则对     HV驾驶员进行提醒。

7.4 通信方式

HV和RV需具备短程无线通信能力，车辆信息通过短程无线通信在HV和RV之间传递(V2V)。

7.5 基本性能要求

EBW基本性能要求如下：

● 主车车速范围 0 ～ 130 km/h；

● 通信距离≥ 150 m；

● 数据更新频率≤ 10 Hz；

● 系统延迟≤ 100 ms；

● 定位精度≤ 1.5 m。

7.6 数据交互需求

EBW数据交互需求（远车数据）如表。

8 异常车辆提醒

8.1 应用定义和预期效果

异常车辆提醒(AVW:Abnormal Vehicle Warning)是指，当远车(RV)在行驶中打开故障报警灯时，对外广播消息中显示当前“故障报警灯开启”，主车(HV)根据收到的消息内容，识别出其属于异常车辆；或者HV根据RV广播的消息，判断RV车速为静止或慢速（显著低于周围其他车辆)，识别出其属于异常车辆。当识别出的异常车辆可能影响本车行驶路线时，AVW应用提醒HV驾驶员注意。本应用适用于城市及郊区普通道路及公路的交叉路口、环道入口、高速路入口等环境中的异常车辆提醒。

AVW应用辅助驾驶员及时发现前方异常车辆，从而避免或减轻碰撞，提高通行安全。

8.2 主要场景

AVW包括如下主要场景：

a)异常车辆开启故障报警灯（图21)：

1)HV在道路上正常行驶，RV在HV前方相同或相邻车道内；

2)HV和RV需具备短程无线通信能力；

3)RV开启故障报警灯，并在对外广播的消息中携带“故障报警灯开启”信息，AVW应用对HV驾驶员发出预警，提醒驾驶员前方有异常车辆；

4)预警时机需确保HV驾驶员收到预警后，能由足够时间采取措施，避免与RV发生碰撞。

b)异常车辆未开启故障报警灯（图22)：

1)HV在道路上正常行驶，RV在HV前方相同或相邻车道内；

2)HV和RV需具备短程无线通信能力；

3)RV为静止或者慢速车辆，在对外广播的消息中携带自身位置、速度、朝向等的信息，HV根据这些信息判断RV为静止车辆或慢速车辆（车速显著低于周围其他车辆）。

AVW应用对HV驾驶员发出预警，提醒驾驶员前方有异常车辆行驶；

4)预警时机需确保HV驾驶员收到预警后，能有足够时间采取措施，避免与RV发生碰撞。

8.3 系统基本原理

HV在道路上行驶，若收到前方RV发出的“故障报警灯开启”信息，或者分析RV发送消息中的速度、位置、朝向等信息，并结合其他RV车辆的车速信息，识别该RV车辆处于静止/慢速行驶的异常状态，若判断其与 HV 存在碰撞危险，则及时报警；若有多个威胁车辆，则筛选出最紧急的威胁车辆。触发 VW 功能的 HV 和 RV 位置关系如图 23。

8.4 通信方式

HV 和 RV 需具备短程无线通信能力，车辆信息通过短程无线通信在 HV 和 RV 之间传递（V2V）。

8.5 基本性能要求

AVW 基本性能要求如下：

● 主车车速范围 0 ～ 130 km/h；

● 通信距离≥ 150 m；

● 数据更新频率≤ 10 Hz；

● 系统延迟≤ 100 ms；

● 定位精度≤ 5 m。

8.6 数据交互需求

AVW 数据交互需求（远车数据）如表 8。

原文作者：爱是与世界平行

原文链接：https://blog.51cto.com/lovebetterworld/5457023