这起特斯拉的事故可以避免!解析V2X能为交通带来什么

这两天,汽车圈的朋友都看到了这样一则事故:

2020年6月1日,在台湾地区的一条高速公路上,一辆特斯拉Model 3直直地撞在一辆侧翻的大卡车上,所幸并没有造成人员伤亡。当事司机称事发前他开启了特斯拉的辅助驾驶系统Autopilot,但系统并没有针对前方的大卡车进行刹车或减速,当他发现货车的时候刹车已经来不及了。

特斯拉的Autopilot一直是高级辅助驾驶系统(ADAS)的业界标杆,出现如此低级的失误实在有点说不过去。目前特斯拉并没有针对这起事故做出回应。Model 3和特斯拉别的车型一样,采用摄像头+雷达的方案来实现Autopilot。有业内专家指出如果搭配使用激光雷达则可以避免这个事故,但笔者认为无论采用什么方案都有无法预知的极端案例,激光雷达在恶劣天气下几乎无用武之地。如果这些极端案例不能解决,那自动驾驶将永远无法实现。

那难道就没有办法来避免此类事故了吗?

有,V2X(Vihicle to Everything)就是为了解决这个问题而生的——V2X在提高行车安全、交通效率及降低能耗方面能起到显著的作用。美国高速公路安全管理局(NHTSA)在一份研究报告中提到,V2V的应用可以减少至少13%的交通事故,即每年减少439000例交通事故。

那么V2X是如何减少交通事故的呢?

为了弄清这个问题,首先要参考2017年由中国汽车工程师协会(CSAE)制定的我国第一个V2X应用标准TCSAE 53-2017《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》。这个标准中一共定义了17个我国首批V2X应用。它们可以分为安全类应用、效率类应用和信息服务类应用:

前12个安全类应用就是针对道路上最容易发生的事故设计出的应用,如果被大规模成熟地推广,将显著提高我国的行车安全。下面我们结合动图来看一下这12个安全应用是怎样避免事故的。

第1个应用为前向碰撞预警。

前向碰撞预警能做什么呢?实际上就是用来防止追尾的,让我们先看下面的事故:

上面的事故中,本车未注意到前方排队的车辆,造成了追尾。而前向碰撞预警的主要作用就是防止追尾。这项功能在现在很多中高端的车上已经配备 ——不是使用V2X,而是使用我们所熟知的ADAS。支持ADAS的车辆采用自身的传感器(摄像头、雷达)检测前方的车辆并对可能的碰撞进行预警,这项技术已经相对较成熟。

但是面对如下的事故时ADAS就无能为力了:

上面的事故中本车的视线被前方红车遮挡,无法看到前面静止的银色车,ADAS的传感器也无法探测到,在红车变道避让后即使ADAS感知到了碰撞风险,也几乎没有时间留给车子和驾驶员做出反应了。而此时,V2X的前向碰撞预警功能起到了作用——V2X可以提供超视距的感知能力,堪比“隔山打牛”。支持V2X的车辆会实时接收别的车辆通过V2V传来的车辆基本信息并对它们进行威胁分析,筛选出对本车最具威胁的车辆并进行报警。对于上面的事故,V2X可以比ADAS更早地做出预警。

第2个和第3个应用分别为交叉路口碰撞预警和左转辅助。

先看下面的两个事故:

可以看到上面的两个事故都发生在交叉路口,一个是直行穿过交叉路口时发生了碰撞,另一个是在车辆左转时发生了碰撞。V2X的这两个应用就是为了避免这两类在交叉路口的事故。支持V2X的车辆会根据别的车传来的信息筛选出需要关注的车辆,如果计算出潜在的碰撞威胁则触发报警。

第4个应用为盲区预警/变道辅助。

想象一下自己在变道的时候是不是由于有盲区而担心会擦碰?下面的视频截图就是:

上面的动态图并没有发生事故,但是非常的危险。原因是本车在大货车的盲区内,大货车在变道的时候根本没看到自己。而支持V2X的车则会从接收到的他车的消息中筛选出需要关注的车辆并判断这些车辆是否进入了盲区。如果关注车辆进入盲区后而本车有变道的操作则立即进行报警,从而避免了碰撞的风险。

第5个应用叫逆向超车预警。

这个应用最常用于只有两股车道且没有隔离带的道路,请看下面的事故:

在上面的事故中,银色小车的视线被遮挡且想借用对向车道超车,但是并不知道对向车道也有车驶来,当它发现了对面驶来的车时已经来不及避免碰撞事故的发生了。由于相对速度比较高,因此这种事故往往都非常严重。V2X对于这种场景专门进行了定义——支持V2X的车辆会筛选出左前方相邻车道逆向驶来的潜在威胁车辆,并计算它们的碰撞时间(TTC:Time to collision)和碰撞距离(DTC:Distance to collision)。当本车进行变道超车操作且潜在威胁车辆的TTC和DTC满足阈值时则立即进行报警。

第6个应用叫紧急制动预警。

参考下面的事故:

在一个车道上,最前面的车如果突然刹车,除了紧跟着它后面的车能看到,再后面的车是无法看到的,因此如果车距不够的话极易造成连环追尾。紧急制动预警应用就可以让本车感知到同车道且视距以外的紧急制动,综合考虑本车的车速和位置信息做出是否报警的决策。这个应用与上面所说的前向碰撞预警相似,在具体产业化的过程中可以考虑合并。

第7个应用叫异常车辆提醒。

这个应用就是用来针对性地避免文章开头的特斯拉事故的。想象一下在川流不息的马路上,有一辆或若干辆无法行使的车辆停在路中间,如果后方高速行驶的车辆没有及时地发现它们,那将是多么危险的景象,就像文章开头的事故及下面的两个事故:

上面第二个事故中车辆发生了追尾,但是乘客并没有及时撤离到防护栏以外,最终付出了生命的代价。为避免这种事故,V2X的异常车辆提醒功能派上了用场。如果异常车辆停在路上并打开了双闪,它自动会将打开双闪的信息向外播发,而远处的车收到此信息之后会识别与本车的相关度,如果相关则发出警告。如果停在路上的车并没有打开双闪,远处的车依然会通过它的速度、朝向、位置等信息综合判断出这是一辆异常车辆并报警。由于V2X的通信距离大约在300米,因此在接收到报警后会有足够的时间来进行响应。

第8个应用是车辆失控预警。

经常开车的朋友是否偶尔在等红绿灯时会有这样的担心——万一后面有个失控的车撞过来怎么办?就像下面的事故:

还有一种事故是在湿滑的路面上如果别的车发生了打滑,那很有可能会与周边车辆发生碰撞,就像下面这个情况:

车辆失控预警就是来避免这种事故的。当周围的车辆发出的信息中包含防抱死系统(ABS)、车身稳定系统(TCS/ESP)、车道偏离预警系统(LDW)或者牵引力控制系统(TCS)被触发或者失效的消息时,则代表这辆车为失控车辆。若这辆车会对本车产生威胁则报警。

第9个应用为道路危险状况提示。

具体可看下面的动图:

上图中并没有产生事故,但是面对路上那么大的一个坑,想安全通过就得慢点通行,如果行驶中的车辆稍不注意没有减速就有可能造成爆胎。V2X的道路危险状况提示可以提醒附近的车辆潜在的危险状况,比如路面积水、深坑、湿滑、急转弯等。而这个功能是通过V2I实现的,即由路边单元(RSU)向覆盖范围的车辆广播提示信息,信息内包含危险状况的位置、类型和描述等。收到该消息的车辆可以通过车内的人机界面对驾驶员进行预警。

第10和第11个应用分别为限速预警和闯红灯预警。

此处并没有找到合适的动图来描述,但是看名字并不难理解。限速预警是RSU发送当前路段的限速信息,车辆与当前的速度进行比对,如果不满足限速要求则进行报警。对于闯红灯预警功能,多是用在本车被前方的大车遮挡,看不到前方的红绿灯时。此时若本车继续跟车行驶并有可能闯红灯时,系统会做出警报,这个应用需要RSU向外播发红绿的信息。

第12个应用为弱势交通参与者碰撞预警。

看下面的事故:

所谓的弱势交通参与者就是路上的行人、自行车、电动车等。他们一旦与车辆发生碰撞,致死与致伤率极高,因此建立预警机制非常重要。TCSAE 53-2017给出了两种弱势交通参与者碰撞预警的实现方式,分别是V2I和V2P。V2I的方式就是由RSU识别并定位路边的行人等并将这些信息播发给附近的车辆,由车辆结合自身的运动状态来决定是否预警。而V2P的方式要求行人自身携带的设备(如手机)支持V2X功能,此设备会像机动车一样向外发送信息。

其实这两种实现方式都不容易。V2I的方式要求RSU有智能识别行人、自行车或电动车的能力,且能推算出他们的定位信息。而V2P的方式要求手机支持V2X,但是由于V2X采用全新的频段且覆盖范围要求较广,会导致手机的功耗大大增加,能否实现还是个未知数。笔者认为随着深度学习及激光雷达技术的成熟,基于V2I的行人预警会率先应用。

结语:

以上介绍了我国V2X安全类的首批应用,值得注意的是,这批应用全为预警类应用,预警之后的操作仍然需要驾驶员来完成。在未来,V2X必将与自动驾驶结合在一起,到那时驾驶员将不再需要参与,这些报警之后的动作将由车辆自动完成。千里之行始于足下,2020年2月份,由国家发改委、工信部、交通部、科技部等11个部委联合印发了《智能汽车创新发展战略》。在文件中提到了到2025年,车用无线通信网络(LTE-V2X 等)实现区域覆盖, 新一代车用无线通信网络(5G-V2X)在部分城市、高速公路逐步开展应用,高精度时空基准服务网络实现全覆盖。按照《智能汽车创新发展战略》的愿景,这些应用将在2025年左右初步实现,让我们一起期待科技给我们的生活带来的便利与安全!

图片来源于网络

作者简介:葱爆肥鱼,V2X工程师,从事智能汽车领域相关工作6年有余,对于智能汽车、自动驾驶行业有丰富的经验。

来源:盖世汽车大V说 作者:2030出行研究室 *本文由盖世汽车大V说专栏作者撰写发布。专栏作者为本文的真实合法性和中立性负责,观点仅代表个人,不代表盖世汽车。如需转载请联系专栏作者。

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