本书结合世界范围内智能交通系统的发展趋势，在深入分析国内外车路协同技术的基础上，重点针对智能车路协同环境下的新一代智能交通系统体系框架的产生，系统、详细地分析和阐述了体系框架的设计，从用户服务、逻辑结构、物理结构和标准与协议四个方面，介绍了基于车路协同的智能交通系统体系框架的主要内容。本书所列的相关内容反映了我国智能交通系统的最新发展，尤其包含了我国智能车路协同关键技术的最新研究成果和应用体验，突出相关技术和标准协议的系统性，注重基于车路协同的新一代智能交通系统体系框架形成过程。

总 序 在智能交通为促进全球社会和经济发展发挥重要作用的同时，交通安全、高效出行和节能环保已成为世界范围内面临的重大挑战。智能车路协同系统（Intelligent Vehicle-Infrastructure Cooperation Systems，i-VICS）代表了当今世界范围内智能交通系统的最新发展方向。它采用无线通信和新一代互联网技术，将出行者（人）、运载工具（车）和道路基础设施（路）有机结合起来，形成人、车、路一体化的交通协同系统，在全方位实现人、车、路之间动态交通信息采集与融合的基础上，开展行车协同安全、交通主动控制和行人安全辅助，将有效保障在复杂交通环境下实现道路交通安全的主动控制，提高基于道路智能管理的通行效率，降低能耗并有效减少对生活环境的影响。智能车路协同技术的发展使交通参与者、运载车辆和道路基础设施的信息获取与交互手段、内容和范围产生了重大变化，将进而引发交通安全保障、道路智能管理和高效出行服务的深层次变革，使交通更安全，出行更畅通。这一改变将使智能交通系统发生一场前所未有的革命性变革。 2011年9月，科学技术部在863计划现代交通技术领域立项“智能车路协同关键技术研究”主题项目。该项目紧随世界范围内现代交通控制技术的发展需求，重点突破车路协同共性基础技术和系统集成关键技术，研制支持典型应用的系统装备，建立智能车路协同技术体系框架，形成我国基于车路协同的保障行车协同安全和交通主动控制的核心支撑技术，最终加快提升我国智能交通产业的核心竞争力。该项目由清华大学牵头，联合北京航空航天大学、同济大学、北京交通大学、东南大学、武汉理工大学、武汉大学、交通部公路科学研究院、中国汽车技术研究中心和长安集团共十家单位，在智能车载系统、智能路侧系统、车车/车路协同信息交互与控制、车路协同系统集成和仿真测试等关键技术方面开展了相关研究工作，并取得了突出成果。 项目团队经过三年多的联合攻关和集中开发，完成了车路协同系统总体设计与体系框架研究、智能车载系统关键技术研究、智能路侧系统关键技术研究、车车/车路信息交互与协同控制技术研究、车路协同系统集成和仿真技术研究以及车路协同的12个典型应用系统的集成验证等。项目提出的“智能车路协同系统体系框架”对我国智能交通系统技术发展具有重要的参考价值。通过项目的实施，搭建了我国首个智能车路协同集成测试验证实验系统，所开发的智能车载系统与智能路侧系统对提升我国交通系统智能化水平具有积极的促进作用。项目研究成果对推动行车协同安全和交通主动控制的技术发展、提升道路通行能力、引导产业发展具有重要意义。 本丛书以863计划主题项目“智能车路协同关键技术研究”五个研究课题的研究成果为主要内容，共包括基于车路协同的智能交通系统体系框架，智能车路协同系统信息交互技术，基于车路协同的协同安全技术，基于车路协同的主动控制技术，车路协同系统仿真、测试与验证技术以及智能车路协同系统集成与典型应用6个分册。丛书全面、系统地总结了我国智能车路协同系统及其关键技术的主要研究进展和成果，期望能对我国智能车路协同系统的持续研究、发展和推广应用提供基础和参考，也希望能对我国未来智能交通的发展和提升起到指导作用。 丛书各分册由项目各课题承担团队联合完成，感谢参与撰写的相关研究人员。同时感谢863计划现代交通技术领域主题专家马林教授、王云鹏教授、王长君研究员、王勇研究员及国内外交通领域相关专家对项目研究和丛书编写给予的指导和宝贵意见。 本丛书是基于863项目“智能车路协同关键技术研究”的阶段性总结，偏颇之处在所难免，内容不妥甚或错误之处，敬请业内专家学者和广大读者批评指正。 国家高技术研究发展计划（863）主题项目 《智能车路协同关键技术研究》 首席专家 姚丹亚 2015年5月于北京 前 言 智能车路协同系统采用先进的无线通信和新一代互联网等技术，全方位实现车车、车路动态实时信息交互，并在全时空动态交通信息采集与融合的基础上开展车辆协同安全和道路主动控制，充分实现人、车、路的有效协同，保证交通安全，提高通行效率，从而形成安全、高效和环保的道路交通系统。该系统是智能交通系统发展进入第三阶段的标志性产物。它通过建立包括交通参与者、运载工具和交通基础设施在内的人、车、路一体化的交通协同管控系统，基于数据实时、管控协同和服务集成，借助无线通信、云计算和大数据分析，可以完成实时交通信息的提取、融合和交互，实现全景交通信息环境下的智能交通管理和服务的集成与协同。 基于智能车路协同系统可以构建现代智能交通系统的新模式、新平台、新应用。现代信息技术尤其是通信技术的快速发展，改变了传统智能交通系统的信息采集和共享机制，作为道路交通系统要素的机动车、路侧设备、行人等都能实时共享周边其他道路参与者的信息，新的行车安全、交通控制等应用均可以建立在智能车路协同的基础上。 本书在原有国家智能交通系统体系框架的基础上，在深入分析国内外车路协同技术发展的同时，从智能交通系统体系框架的主要内容，即从基于智能车路协同环境下的用户服务、逻辑结构、物理结构和标准与协议四个方面，详细阐述了基于车路协同的智能交通系统体系框架，为我国智能车路协同系统的研究和发展奠定了基础；同时也为基于智能车路协同环境下的现代智能交通系统的研究和发展，提供了重要的参考依据。希望相关研究工作能够对发展基于车路协同的智能交通系统体系框架、系统与相关关键技术，发挥积极的指导作用。 本书结合世界范围内智能交通系统的发展趋势，重点针对智能车路协同系统环境下的新一代智能交通系统体系框架设计与主要内容，系统、详细地分析和阐述了体系结构的主要内容。衷心感谢863计划主题项目“智能车路协同关键技术研究”各承担单位在本研究工作中所给予的支持和帮助。 本书相关内容反映了我国智能交通系统领域的最新发展，涉及的关键技术均属前沿科技，突出相关技术和标准协议的系统性，对科技部、交通部、工信部等部委在“十三五”期间制定智能交通系统研究、建设和部署具有参考意义，对国家和行业相关管理部门具有借鉴作用，对高等院校和科研单位进行研究和教学具有理论和应用价值。 本书可供从事交通规划、管理和控制的高等学校师生、科研院所研究人员、企事业技术人员以及政府管理人员等使用。 在本书的撰写过程中，得到了清华大学自动化系博士后徐旭的大力支持和帮助，博士生郑一辰、王易之、郭伟和李卫霞等参与了相关研究工作，在此一并表示感谢。 限于作者的水平和能力有限，本书难免存在不足或不妥之处，衷心希望得到广大读者的批评和指正。 作者 2015年1月于清华园

目 录 第1章 绪论 1 1.1 智能车路协同概述 1 1.1.1 智能车路协同系统的产生与发展过程 1 1.1.2 智能车路协同系统的主要特点 1 1.2 智能交通系统发展 3 1.3 智能车路协同系统在我国交通发展中的作用 4 1.4 基于车路协同的智能交通系统体系框架主要内容 5 1.5 智能车路协同关键技术 6 1.5.1 多模通信技术 6 1.5.2 状态感知技术 9 1.5.3 数据融合与协同处理技术 11 1.5.4 信息安全技术 12 第2章 国内外车路协同技术发展 13 2.1 美国车路协同技术发展现状与趋势 13 2.1.1 美国车路协同技术发展简述 13 2.1.2 车路集成系统与智能驾驶项目 14 2.1.3 互联车辆项目 14 2.1.4 最新进展 15 2.2 日本车路协同技术发展现状与趋势 16 2.2.1 日本车路协同技术发展简述 16 2.2.2 驾驶安全支持系统 17 2.2.3 智慧公路计划 17 2.2.4 车载信息和通信系统 18 2.2.5 最新进展 19 2.3 欧洲车路协同技术发展现状与趋势 19 2.3.1 欧洲车路协同技术发展简述 19 2.3.2 协作式车路系统 21 2.3.3 安全点计划 22 2.3.4 最新进展 24 2.4 中国车路协同技术发展现状与趋势 25 2.4.1 中国车路协同技术发展简述 25 2.4.2 国家道路交通安全科技行动计划 26 2.4.3 智能车路协同系统 27 2.4.4 最新进展 28 第3章 体系框架设计 30 3.1 智能车路协同系统结构 30 3.2 体系框架设计原则 32 3.3 体系框架设计实现 33 第4章 用户服务 36 4.1 国家智能交通系统体系框架用户服务 36 4.1.1 用户主体 36 4.1.2 服务主体 37 4.1.3 终端 39 4.1.4 用户服务 41 4.2 基于车路协同的智能交通系统用户服务需求 45 4.3 基于车路协同的智能交通系统用户服务 47 4.3.1 名词术语定义 47 4.3.2 用户主体定义 47 4.3.3 服务主体定义 48 4.3.4 终端定义 50 4.3.5 用户服务 53 4.3.6 服务与子服务定义 55 第5章 逻辑结构 72 5.1 国家智能交通系统体系框架逻辑结构 72 5.2 基于车路协同的智能交通系统体系框架逻辑结构 73 5.2.1 系统逻辑功能定义 73 5.2.2 系统逻辑功能层次表 74 5.2.3 子系统逻辑功能描述 77 5.2.4 各顶层域数据流图 86 第6章 物理结构 124 6.1 国家智能交通系统体系框架物理结构 124 6.2 基于车路协同的智能交通系统体系框架物理结构 125 6.2.1 系统功能描述 126 6.2.2 子系统功能描述 126 6.2.3 物理结构流程图 131 6.2.4 物理结构流程描述 138 第7章 标准与协议 163 7.1 国家智能交通系统体系框架标准与协议 163 7.2 国外智能交通系统标准化工作现状及发展趋势 165 7.2.1 国际电信联盟－远程通信标准化组织（ITU-T） 165 7.2.2 国际标准化组织（ISO） 166 7.2.3 欧洲电信标准化协会（ETSI） 167 7.3 基于车路协同的智能交通系统体系框架标准与协议 168 7.3.1 基于车路协同的智能交通系统标准体系框架 168 7.3.2 信息平台标准与协议 170 7.3.3 交互平台标准与协议 172 7.3.4 协同平台标准与协议 173 7.3.5 保障平台标准与协议 174 7.3.6 服务平台标准与协议 175 参考文献 176