V2X等车联网应用开枝散叶 朝全面普及迈进

随着资通讯技术快速发展，利用相关技术协助驾驶人判断路况并预防事故发生已成为近年各大车厂与各国政府致力发展的目标；而在通讯标准、感测技术与频谱规画等关键技术环节相继到位后，V2X等车联网应用已日益开枝散叶，朝向全面普及方向迈进。

在交通安全对全球人民生命财产造成极大威胁，各国政府主管除透过法规管理用路人行为外，随资通讯技术快速发展，利用相关技术协助驾驶人判断路况预防事故发生为近年各大车厂与政府致力发展的目标，感测技术与通讯技术为车联网安全应用领域之核心，相关技术需要政府配置频谱资源协助发展与应用。

汽车安全系统可分为被动式安全与主动式安全，被动式安全如安全气囊、安全带等，主要在灾害发生时减轻对驾驶人与乘客受害程度，主动式安全可实时侦测车体周遭，事前预防事故发生如先进驾驶辅助系统（Advanced Driving Assistant System， ADAS），各国主管单位积极推动将相关系统列入新车评鉴指标，国际车厂如BMW、Mercedes-Benz、Volkswagen等亦投入相关技术研发与导入。

车联网安全应用系统架构包含感知层、通讯层与应用层，感知层包含雷达、光学雷达与影像传感器等，提供车辆收集周边环境信息；通讯层也可称为汽车局域网络（Vehicle Area Network， VAN），分为车载通讯（in-vehicle communicaTIon）、车外通讯、车间通讯（vehicle to vehicle communicaTIon）与车路通讯（vehicle to road communicaTIon）等四部分，目前商用汽车已经能够支持车载通讯及车外通讯，车间通讯与车路通讯尚在研发与测试阶段；应用层则提供数据分析与决策协助等。

汽车感测技术部分包含影像、雷射、超音波与雷达等（图1），其中雷达系统在天气适应性、直接探测范围及速度方面都较其他传感器具优势。

图1　汽车所使用的传感器越来越多，且技术型态益发多元，各自有不同的侦测范围。 图片来源：亚德诺

雷达依据侦测距离可分为短距雷达（Short Range Radar， SRR）、中距雷达（Medium Range Radar， MRR）以及长距雷达（Long Range Radar， LRR），提供车辆于不同环境中整合运用。SRR主要提供30公尺内近距离的物品侦测，如前方碰撞预防、盲点侦测与车道变换协助等；LRR则提供30∼150公尺距离侦测范围，提供自动导航功能。

LRR在汽车上最早应用可追朔至1999年Mercedes-Benz于S-class系列车款中导入全球第一个雷达主动车距控制巡航系统（Autonomous Cruise Control， ACC），结合SRR和LRR将可以提供驾驶者更多行车判断与协助。

雷达系统基本运作方式为透过发射器辐射特定波形的电磁波，由接收器感测周边目标物体所反射之电波，依据电波发射回传的时间测量目标物与车体的距离，根据回传电波的到达角度得知目标物的方向，透过回传讯号的都卜勒频移（Doppler Frequency Shift）测定目标物的相对速度。

雷达主要分为脉冲波雷达（Pulsed Radar）与连续波雷达（ConTInuous Wave Radar）。车联网安全应用之雷达主要使用频段包含SRR的24∼26GHz、79GHz频段，以及LRR使用76∼77GHz。雷达愈往高频体积愈小，分辨率愈高，可提供更精准判断，因此包含欧洲、日本多国皆积极推动毫米波雷达发展。

此外，光学雷达（Light Detective Raging， LiDAR）近年被Google、福特（Ford）等厂商采用发展自动驾驶技术，LiDAR因为具备不受电磁波干扰、可描绘物体外围轮廓提供辨识、测距精确度高等特性，能够及时建立车体周围的3D环境地图（图2），但光学雷达在应用上遇到高成本、体积大与侦测能力易受气候影响等因素影响，使相关发展仍受到限制。

图2　光达技术因被Google、福特用来开发自驾车而获得大量关注。 图片来源：Velodyne

车间与车路间网络通讯部分，过去有红外线、微波、Wi-Fi等，在移动性、覆盖范围与传输速度上皆有所差异。目前国际上主要关注的技术包含专用短程通讯（Dedicated Short Range Communication， DSRC）与LTE-V。