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車聯網發展趨勢與技術介紹

摘要"

隨著物聯網的崛起,智慧型運輸系統(ITS)透過車聯網的技術已越來越智慧化,資通訊產業與車輛電子產業的加速整合已成為世界各國極力投注資源推動的重點之一,在美國、日本及歐洲等眾多先進國家中尤其受到重視,被預期能夠有效地降低因車禍傷亡及運輸壅塞所付出的國家成本,同時有助於促進經濟發展、提升國家生產力並延緩全球能源耗竭及暖化效應。
應用車聯網技術可大幅提升行車安全及運輸效率,可分為「智慧型運輸系統」及「智慧化車輛」兩大發展趨勢,前者重點在於完善交通基礎建設,後者則以優化車輛性能為主,兩者是相輔相成的,但若從發展時程及成本來考量,智慧化車輛技術的發展相對具有較大彈性、較不受限於大環境的條件,各式輔助駕駛安全應用技術的開發也較為獨立,故其已成為美、歐各國研發的重點所在。
本文將重點鎖定在先進車輛安全應用技術領域,以增進人員行車安全需求為目標,介紹車聯網相關技術發展趨勢與技術:第一部分將藉由介紹美國及歐洲等先進國家車聯網相關計畫來介紹發展趨勢走向;第二部份則將透過分析各類通訊技術的傳輸特性,來評估適用於車輛移動環境的通訊介面;第三部分介紹國內外相關的車聯網測試場域;第四部份是是介紹車輛中心在車聯網的相關技術發展與成果,第五部分是車輛中心在車聯網的未來發展介紹,最後結論是對於車聯網產業的期許與建議。

關鍵詞:智慧型運輸系統(ITS)、特定短距通訊(DSRC)、先進駕駛輔助系統(ADAS)、車間通訊(V2V)。

車聯網發展趨勢

美國早在1980年代中期即開始投入ITS(車聯網)系統的發展,政府設定的願景主要分為兩個層面:安全(safety)及運輸效率(mobility),中程目標訂於2011年前降低交通事故達15 %、減少每年約5,000~7,000人的死亡及約45,000人的受傷,同時解決未來因為車輛數量持續成長而帶來交通負荷超載的問題,提升道路總吞吐量及運輸效率,估計每年可節省近200億美元的國家成本耗損,這是美國ITS發展的緣起。
美國ITS計畫推動的主導機關是美國交通部(U.S. DOT),由其來扮演產官學研跨部會、跨組織鏈結的角色,各州政府交通局(State DOT)則負責區域性交通基礎建設的實體佈建,執行ITS分項計畫。圖1則總覽地說明了其ITS計畫發展之歷程及參與組織。
從2014年2月3日美國交通部宣布正式啟動立法程序開始車聯網進入另一個嶄新的階段(圖2),法規強制安裝讓車聯網的實現邁進一大步,美國交通部更於8月18日發布ANPRM法規制定預告,屆時將強制小型車輛安裝V2V通訊設備與系統。另GM汽車於2014 ITS年會宣布2017年生產「Cadillac CTS」系列將具備V2V通訊技術,2015年9月Federal Highway Administration(FHWA)出版V2I布建指引文件、預計2016年Q2發布Notice of Proposed Rulemaking(NPRM)。從2015年開始美國交通部啟動Connected Vehicle Pilot Deployment(CVPD)計畫(2015/1/1-2020/9/30),並於2015/9/14宣布CVPDWAVE1計畫獲補助城市為:New York City、Tampa,Wyoming,補助金額共計4千2百萬美元。另一個Smart City Challenge的計畫(圖3),也在2015年底時徵求中型城市作為智慧城市之典範,並於2016/3/12宣布決選城市名單、優勝城市,並給予40萬美金之獎勵。
歐洲發展ITS的重點在於標準化(Standardization),車輛及通訊系統惟有透過統一的標準協定及介面,才能使ITS應用暢行無阻的跨國通用。
直到1993年底歐洲聯盟(EU)正式成立後,ITS計畫發展腳步才開始加速起來,初期各國仍然各自分頭發展,相關的計畫不但數量繁多、目標不一且彼此間的關聯極薄弱,諸如:FleetNet、IVHW (Inter-Vehicle Hazard Warning)、CarTALK 2000、WILLWARN (Wireless Local Danger Warning)、COMeSafety及Intelligent Car Initiative等,不如美國或日本的系統來得一貫,在力量分散的情形下對於歐洲ITS進展相當不利。
有鑑於此,歐盟隨即於2003年時成立了車間通訊聯盟 (C2C-CC, Car-to-Car Communication Consortium),該聯盟主要任務是制定泛歐通用標準,朝整合各國資源、共同規劃長程且符合歐盟期待的計畫邁進。歐洲ITS跨國計畫關係之總覽可參照圖4之說明。
接下來依據2009年歐盟指令(Mandate M/453),CEN與ETSI於2014年2月ETSI ITS Workshop宣布Cooperative Intelligent Transport Systems (C-ITS)第一版標準正式發布,並達到day-one application佈建之成熟度,第二版標準主要涵蓋更多use cases,包括platooning、CACC與vulnerable road users等。……(更多內容,請見機新刊雜誌)

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