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自駕車隊列協控技術介紹
  • 發布年度:2021
  • 主要類別:自動駕駛
  • 次要類別:電子報
  • 車輛中心 研究發展處 張偉鉉

    近年來許多的車廠與研究機構紛紛投入先進駕駛輔助系統與自動駕駛系統的開發與研究,期初開發者們期望以減輕駕駛者的負擔與提升安全性為目標來衍伸應用,隨著開發腳步加快與技術相對成熟,需求也隨之往上提升,如何有效的應用車輛的自駕系統來達到這些目的是目前研究的方向之一,因此隊列協控技術也越來越受矚目,目前許多車輛均配置有適應性巡航系統(ACC),車輛可以偵測與前方車輛之距離與相對速度,調整自身車輛的加減速,進而減輕駕駛者的負擔,這些技術逐漸成熟後,進而來發展多車隊列協控技術是未來研究的一個議題,因為多車輛所要考慮的部分會更複雜許多。

    隊列協控技術概述
    隊列協控技術為智慧交通與聯網自駕的一個發展方向,目前也是無人載具具自動駕駛技術商轉的指標性項目之一,隊列技術藉由車間通訊以串聯前導車輛與隊列車輛之訊息並結合車輛感測器以進行車輛速度與間距的控制,以安全為前提提升輸運的效能與能量使用效率。目前歐洲、美國甚至新加坡均有相似之車輛隊列專案進行示範。本技術之推進將分階段達到功能目標,第一階段將以直線行駛的隊列系統為目標,在目標的車速內維持隊列的行駛狀態,第二階段將實施相對複雜的彎道行駛,第三階段除了整合直線與彎道行駛再提升車隊的車速,最終達到車隊能在直線與彎道中達到預期的功能目標。

    車輛中心(ARTC)隊列協控技術發展
    隊列協控技術是結合感測器、通訊系統與車輛控制的整合性應用,相較於駕駛是用眼睛看、耳朵聽來觀察周遭環境的變化,自動駕駛感測周遭環境主要是透過光達(LiDAR)、毫米波雷達(Radar)、攝影機(Camera)等感測器;在車輛位置確認方面,則是透過GPS或感測資訊獲取車輛座標,並應用高精地圖得到車輛週遭的道路環境資訊。
    ARTC隊列協控技術主要透過車輛本身所俱備的感測元件並配合車輛的通訊系統來發展隊列協控技術,隊列協控技術透過通訊系統做車與車間的訊息交換,訊息的封包經過安排與設計可以提升訊息的準確度與效率,初期以DSRC進行低延遲通訊傳輸,而後逐步改用LTE/Wifi6進行試驗,並將導入5G系統應用。透過此些可靠與有效的資料鏈結,車與車之間可以知道彼此車輛目前所面臨的狀態,進而快速地來擬訂因應的控制策略,最後達到多輛車的隊列行駛。

    圖1、隊列協控系統架構圖
    資料來源:ARTC整理

    模擬驗證的部分也是隊列協控技術發展中不可或缺的一環,在既有的模擬環境下建構車輛隊列模擬演算也是ARTC技術發展的方向之一,在模擬環境中可以模擬各種可能使用的感測器條件與車輛條件,提供演算法開發期間相關的環境模擬並驗證演算法功能,在還未進行實車測試前可以確認車輛動態控制是否符合預期。

    圖2、車輛隊列模擬演算
    資料來源:ARTC整理

    小結
    隊列協控技術結合了目前車輛上的感測系統、控制系統與通訊系統,感測系統負責感知車輛周遭的狀態,透過通訊系統交換車輛與車輛的動態訊息,而車輛動態由決策控制模組整合所蒐集到的資訊,進行車輛行駛控制,發展過程中必須要先檢視各系統融合的狀況,以循序漸進的方式來發展這項技術,讓系統更穩定更安全。ARTC目前已初步在試驗車上實現隊列技術功能,後續還需考慮隊列車輛的加入、解離,亦或非隊列車輛的插入等議題,以有效對應此技術可能面對的應用情境。
     

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