自驾车闯红灯?无线通信是关键

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如果汽车产业社群真的关心道路交通安全,以专属短距离通信(DSRC)技术为基础的车用通信(V2X)方案──包括车辆对车辆通信(V2V)以及车辆对基础设施通信(V2I)──应该会是被广泛认为实现新一代电气化、连网自动驾驶车辆不可或缺的元素。

然而情况并非如此,至少在业界最受尊敬的计算机视觉技术供应商之一Mobileye,就不认为DSRC有必要──就在上个月,Mobileye团队于以色列耶路撒冷(Jerusalem)的道路上向媒体公开展示其自动驾驶车辆时,虽然为自驾车行驶路线上的交通号志灯配备了LTE调制解调器以做为“额外安全措施”,却有当地电视台的摄影镜头捕捉到该辆 Mobileye自驾车闯了红灯。

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不过Mobileye将这个尴尬局面归咎于电视台无线摄影机与交通号志灯无线应答气之间的电磁干扰(EMI),表示是两个来源之间的交叉信号让车辆混淆。这桩已经被过度报导的意外事件让笔者感到不快,并不是因为我不能理解Mobileye的解释,也不是因为他们的说词不诚实,我只是忍不住疑惑:为何Mobileye抛弃DSRC不用?

毕竟在汽车产业领域,人们已经充分意识到DSRC能在主动式安全应用中,提供双向的短至中距离关键任务性质通信。如果Mobileye使用了DSRC技术,该辆自驾车还会闯红灯吗?更重要的是,为何他们未能率先布署DSRC?而如果Mobileye认为自驾车的前向摄影机应该能清楚看到红灯,又为何认为有必要在交通号志灯与自驾车之间建立无线通信?

为此笔者询问了Mobileye的首席通信官Dan Galves,他的回答是,该公司忽略DSRC的决定并不是因为鄙视V2X,相反地他强调:“来自红灯、由Wi-Fi乘载之应答器(transponder)信号,应该被归类为V2X的一种;”他解释:“我们已经利用LTE调制解调器,在耶路撒冷的交通号志灯安装了Mobileye开发的应答器。”

但重点是:如果Mobileye选择采用DSRC,可以轻易地避免两个无线通信系统发生冲突。

被特别保留的5.9GHz频段

投资业者Sand Hill Angels董事会主席、汽车产业顾问Drue Freeman接受EE Times访问时表示:“这是5.9GHz频段被特别保留给汽车安全应用的主要原因之一,首先就是为了避免来自其他通信系统与装置的干扰;”他补充指出:“此外V2X标准,包括无线电与天线设计,从一开始的设计就是为了在严苛的车用环境作用。”

Freeman表示,如果交通号志灯被设定为利用DSRC透过正确的V2X链路来通信,或者是也可以透过5.9GHz频谱的C-V2X通信,也不会产生与无线摄影机的干扰问题。他也是车用通信解决方案供应商Savari, Inc.的顾问团成员。

此外我们也询问了专为自动驾驶连网汽车提供V2X技术的以色列无晶圆厂芯片业者Autotalks首席执行官Hagai Zyss,但他对于耶路撒冷的交通号志灯布署了何种无线应答器的问题,表示应该要去向Mobileye找答案:“除了在以色列被允许使用之DSRC,我们对其他技术并不熟悉;但使用专属的解决方案--例如标准Wi-Fi--不能被驳回。”

Zyss表示在以色列有少数DSRC车用通信试验,但据他所知,在耶路撒冷并没有DSRC车用通信设备的布署。他也同意Freeman的看法,指出DSRC--与Wi-Fi在不同的频段运作,而且在专属频段中只有DSRC可以运作--能避免像是通信干扰等意外。

“出于以上原因,汽车产业正在与美国联邦通信委员会(FCC)联系,尝试推动DSRC专属频段;”Zyss表示,这是为了确保DSRC在频段中拥有凌驾其他传输的明确优先权。那在以色列呢?他解释,“具体来说,在以色列,5GHz频段至5.4GHz都是可用的,而且只能供室内使用,因此DSRC不会受到任何符合以色列法规之Wi-Fi传输的影响。”

Zyss补充指出,DSRC强化了抵抗相邻频道干扰的能力,因此即使是附近的频道也不会损害其接收;至于在通信协议部分,DSRC的通信协议是由美国汽车工程师学会(SAE)所订定,比起其他通信协议特别能抵抗封包损失。

为何使用Wi-Fi做为额外安全措施?

既然自动驾驶车辆开发商倾向于采用大量传感器来确保车辆行驶安全,为何还要在交通号志灯与自驾车之间采用无线通信技术?对此Zyss说明:“我们积极与领导级一线汽车零组件供应商以及车厂合作,为他们的自驾车传感器数组添加V2X功能,其中一个重要的使用情境是与交通号志通信的V2I,这能确保自驾车穿越十字路口时的安全性。”

他补充指出:“摄影机可能因为阳光直射而‘失明’,无法辨别交通灯号;其他因为摄影机技术故障而无法辨别交通号志的情况,还有可能是其他车辆遮蔽了摄影机视线。此外车辆不容易辨别交通灯号,也可能与所行驶的车道有关。”

Mobileye的Galves在被问到为何要添加无线通信技术时,表示一切都是为了有备无患:“自动驾驶的每一个感知任务都需要备援,虽然前向车用摄影机能非常清楚地侦测到交通号志灯的颜色,但自驾车上的其他实体传感器(例如雷达/光达)可能无法辨别。”

Galves解释,安装在交通号志灯上的应答器是备用信息来源;他表示,Mobileye在根据交通流量提取之语义(semantic)线索来判别交通号志灯状态的算法开发上已经耕耘一段时间,但还未经过充分验证;举例来说,如果在一个十字路口穿越的车辆是与自驾车方向垂直,这类算法就会判别自驾车应该遵循的灯号是红灯。

显然替未来自驾车开发的软件与硬件技术皆有不少进步,而像是采用DSRC的V2X方案等无线通信技术也持续进展且至关重要;从Mobileye自驾车被抓到闯红灯的事件中,无意间证明了车辆与基础建设之间的无线通信非常关键,而且这种功能不是采用任何一种无线通信技术都可以被信任的。

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