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2010-11-09 providence university-seminar-telematics-ftsai
- 1. 1 優質行(車)新紀元 -- Telematics發展現況 蔡其達 主任 Dr. Frank C. D. Tsai ftsai@iii.org.tw 新興智慧技術研究所(ESTI) 資訊工業進策會(III) 13:10-15:00, 2010.11.09 Tuesday @靜宜大學資工系主顧樓115演講廳
- 2. 2 Speaker Frank C. D. Tsai is currently an advisory engineer and director at the Emerging Smart Technology Institute (ESTI) of Institute for Information Industry (III). Before the incarnation of ESTI on the first day of January, 2009, he was a senior manager and deputy director at the Networks and Multimedia Institute (NMI) of III, responsible for WiMAX development. Prior to joining III, he was a research scientist of Telcordia, Inc. (formerly Bellcore), a senior member of technical staff of AT&T Labs., and a research staff of IBM Zurich Research Lab. He was involved in various data communications and telecommunications technologies and service developments in his prior professional incarnations. He received the B.S. degree from National Chiao-Tung University (NCTU), Taiwan, and the Ph.D. degree from the Courant Institute of Mathematical Sciences (CIMS), New York University (NYU), both in Computer Sciences. (*) III is a non-profit organization receiving fund mainly from Ministry of Economic Affairs and acts as a government think tank and also involves in ICT research and development. http://www.iii.org.tw
- 3. 3 Disclaims • The presentation shares the view of ONLY the speaker. • It does NOT represent III’s position, NOR does it bind III to –commit to do something, or –admit having done something. ~ Frank C. D. Tsai
- 4. 4 Telematics概念與產業範疇 • Wikipedia (http://en.wikipedia.org/wiki/Telematics)對 Telematics做了廣義到狹義的三個解釋與定義： –最廣義的是telecommunications (通訊)與 informatics(資訊)技術之整合，即使用通訊裝 置傳輸、接收與儲存資訊之科學與技術 –使用全球定位系統(Global Positioning System) 整合電腦與 行動通訊於導航系統 –最狹義的，則是使用上述導航系統於陸上行車 之應用，又稱為Vehicle Telematics
- 5. 5 • III Telematics研發範籌: 結合狹義的導航系統與廣義的資通訊技術，來滿足行 (車)相關的資通訊應用需求(而非只是純粹的導航) – Telematics 服務是一種整合的應用，結合資訊、通訊及汽車電子技術，於交通基礎 建設上，滿足行(車)環境之各項需求如便利、交通、溝通、娛樂、安全與商務等。 • 車載資通訊(Telematics)與車用電子、智慧運輸系統之關連： • 對車內(Smartcar)：未來將可透過車內網路操控車用電子系統 • 對車外(Smartway)：與外部系統通訊，享受由智慧運輸系統（公部門）及車載資 通訊服務產業（私部門）創造之創新應用服務 車用電子 ITS Telematics 新 興 業 者 政 府 部 門 相 關 車 廠 資 訊 通 訊 Digital Office Digital Home Digital Car/Road i-Society ICT與ITS的交會 – Toward U-matics Service in i-Taiwan 車的 智慧化 路的 智慧化 用路人 使用系統的 智慧化
- 6. 6 相關車廠— 車的智慧化 新興業者--用路人使 用系統的智慧化 便捷 (含舒適/溝通) 安全 (含保全) 效率 (含管理/控制/節能) 政府--路的智慧化 緊急報知 車流控管 定位資訊 •主動式防護系統 •車用雷達、攝影 •防盜保全 •預警及緊急事件通報 •即時路況警示 •協同式安全預警 •協同式安全防護 •道路收費 ETC •特定車輛、駕駛管理 •車隊管理(含計程車) •路況蒐集傳播 •即時路況蒐集傳播 •偶發需求管理 •交通使用付費 •路況預測、交通優化 •協同式節能 •乘客多媒體系統 •地圖導航 •氣象、停車、景點資訊 •遠端警示與維修 •動態導航 •景點、車站、停車導引 •多模導航與預約 •車載LBS應用 •車載社群服務 Source: 資策會, 2008/5 ITS/Telematics發展訴求: 安全/效率/便捷
- 7. 7 簡 報 大 綱 •Telematics與產業現況 •系統技術發展趨勢 •無縫隙的行的環境 •瞭然於心的基礎建設 •智慧行車的應用技術 •結語
- 8. 8 • 先進國家著重安全應用： – 日本、美國與歐洲政府以安全及效率為目的、規劃將以 DSRC (802.11p)為基礎的車載設備列為行車必要設備 • 第三世界強調公共運輸： – UN Foundation建議車輛運行(含貨車)於2020年需減少10% 、 2030年需減少15%。多國如中國、巴西、南非、印度、 波籣等均體認公共運輸及其車載系統的重要性。 建置智慧交通基礎建，以ICT技術提高行動力與創造便捷的智 慧行車行路新風潮，是發展重點。 世界各國政府重視車載發展 歐洲 美國 日本 韓國 重要計畫 EasyWay IntelliDriveSM Smartway 智慧運輸系統、U-City 投入經費 至少80億歐元 2009-2010已取得 4,900萬美元預算 883億日元 67億美元 時程 2007-2013 2009-2014 2004-2010 2001-2020 發展領域 道路與運輸管理、大 眾運輸系統、資訊服 務、先進車輛控制及 安全系統… 道路與運輸管理、大 眾運輸系統、資訊服 務、商用車物流運輸 、緊急救援管理… 道路與運輸管理 、交通管理最佳 化、先進車輛安 全系統、資訊 服務… 道路與運輸管理、大 眾運輸系統、電子付 費、商業車輛營運、 先進車輛控制及安全 … 資料來源：各國交通部，MIC整理，2010年1月
- 9. 9 美、歐、日Telematics推動計劃 7 III Proprietary US Current Mobility Challenges Evolving government strategy, policy, and responsibilities Increased congestion in all modes and transportation networks Balancing demand with existing road capacity Budget shortfalls due to decreased fuel tax revenues Cooperative V2V and V2I effort to mitigate deaths, injuries and property damage 8 III Proprietary Japan Approach Fig. Reduction in carbon dioxide emissions under road policy •應用領域 •安全 – 被動->主動;事後->預警 •效率 – 環保節能產能提升 •便捷 – U-society •觀察 •政府的主動參與(National Initiatives)– 公 共議題 – 安全/環保 •美日 top-down; 歐 bottom-up •歐日 Ubiquitous Vision --異質網路 •開放式平台 & 強調field trials Source：經濟部技術處車載資通訊先期研究計畫，2008/02
- 10. 10 車載資通訊產品整合新興通訊技術 • 網路服務跨入汽車內部，政府推動智慧運輸系統 • 無線通訊技術運用於車輛將愈趨普遍，V2I, V2V等新興通訊技術未來將陸續整合至車載設備上 WWAN商用化 2009 2010 2011 2012-2015 VII計畫實地測試 SmartWay計畫測試 DSRC系統佈建 CVIS計畫實地測試 DSRC系統佈建 DSRC系統佈建 日本發展進 程最快速 資料來源：MIC，2009年12月 WWAN商用化 WWAN商用化 Toyota、Nissan 2009年9月宣佈部 分新車款將搭載 DSRC整合產品 Motorola 2009年 10月展出LTE車載 設備 主要國家新興通訊技術發展時程 三菱 2009年PX- MiEV概念車，內鍵 ETC和DSRC設備。 3G、HSDPA etc... 骨幹網路 藍芽連線 無線網路 短距通訊 行動通訊 ITS技術應用架構 – 美國範例 Source: 2009.12 資策會MIC
- 11. 11 綠色城市便捷交通成趨勢 • 日本、歐洲及美國；啟動動態導航，積極從事DSRC based V2I/V2V研究和演試 • 各大車廠提供以車為主的車載服務 • 南韓濟州島(U-City):以旅遊服務科技化為主軸，u-traffic、u-museum、u-park、u-coupon為 推動目標，目前完成車用即時資訊與停車資訊系統、博物館RFID語音導覽等建置，協助提升 當地觀光旅遊便利度。 • 日本: 複合運輸資訊查詢，最大服務業者Navitime提供以步行者為中心的複合交通資訊查詢與 應用，目前於日本已吸引超過250萬個付費用戶。 • 斯德哥爾摩、新加坡:自實施收取道路擁擠費用，道路車輛總量減少45%，有效降低道路交通 擁擠程度。 • 美國、歐洲&南韓:今年與CISCO等廠商陸續進行綠色城市便捷交通、個人旅遊規劃等規劃 Mobile Working Enhancement Smart Development: Integration of Transport and Land Use Smart Transportation Smart Work Center Connected Work Center Connected Station Connect ed Bus Stop IP Bus Connected Transit Complex Low- Emission, HOV Vehicles Smart Congestion Area- wide Vehicle Trackin g Smart Parking Manageme nt Area-wide, Time-based Flexible Road Pricing ? Intelligent Decision Support Personal Activity Coordinator Connected Bus Passenger Service Experience Improvement Transform urban mobility & transportation patterns Enhance citizen engagements Personal Travel Assistant Rich Ubiquitous Connectivity Connect ed Bicycle Modal Shift Encouragement to Public Transport Smart Transportation Pricing Source: partially adapted From CISCO
- 12. 12 2001-2009年世界主要汽车市场年需求情况表 0 500 1000 1500 2000 （万辆） 中国 238 333 446 509 577 700 843 902 1370 美国 1747 1714 1697 1730 1744 1705 1646 1349 1050 日本 591 579 583 585 585 574 535 508 450 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 大陸成為全球主要的汽車消费市場 2010年汽车销量及增长率预测 237 325 439 507 576 722 938 1364 879 14.1 37.0 35.2 15.5 13.5 25.1 46.2 6.7 21.8 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 -50.0 -30.0 -10.0 10.0 30.0 50.0 70.0 销售（万辆） 增长率（%） 1800 突破1500萬辆 • 中國Telematics市場卻持續擴大，市場規模達到近14億人民幣，與2007年相比，市場成長超過25%。 • 外資紛紛希望藉機投資中國的Telematics產業，提升自家產品的競爭力。 2010年汽車銷量急增長率預測 2001-2009年世界主要汽車市場年需求情況表 (萬輛)
- 13. 13 28 台骨陸皮 跨海整合 -- 邁向兩岸公車標準/商機
- 15. 15 簡 報 大 綱 •Telematics與產業現況 •系統技術發展趨勢 •無縫隙的行的環境 •瞭然於心的基礎建設 •智慧行車的應用技術 •結語
- 18. 18 Total value of electronics in vehicle will increase from 19% to 40 % of that of the whole vehicle Sustainable Intelligence Safety 智慧化、數位化、網路化 Turning of passive protection into active prevention With electronics to meet the needs for information & control Future direction for vehicle industry Better protection of human life (safety) More environmentally friendly vehicles (sustainable) More provision of intelligence on wheels (comfort and convenience ) Rise of oil price and sense of environmental protection Source: Teema,資策會網多所整理,2008/01
- 19. 19 產業鏈變革 創造新興價值 AM模式 汽車 產業鏈 原物料 供應商 整車業者 顧客 經銷商 通路商 /零售商 組裝業者 一階零組件 供應商 二階/三階 零組件供應商 玻璃 電機 /機械 塑膠 鋼鐵 Source：MIC，2006/3 AM模式 AM模式 Telematics 資通訊 產業鏈 + 服務 產業鏈 半導體業者 Telematics 產品品牌業者 OEM/ODM 電子零組件業者 軟體業者 ISV業者 Telematics 服務平台提供者 通訊 網路業者 內容整合 服務商 內容業者 競合關係 供應關係 Government Regulations, Policies, and Infrastructure Support NEW汽車 產業鏈 = OLD汽車 產業鏈 +
- 20. 20 Network Convergence in ICT
- 21. 21 …So is the Trend of Telematics Platform Even more important when safety enhancement is a main push Source: BMW R&D (GST Forum) RDS-TMC DSRC VPS-ETC ……..
- 22. 22 Open Standards required on all Telematics Business Levels Source: IBM
- 23. 23 車對外通訊 RDS/DAV/DVB WiMAX/GPRS/3G 即時性要求: 低 車對路/車對車通訊 WAVE/DSRC 高 車對路通訊 WiFi/DSRC 中 車對外無 雙向通訊 GPS 無對外通訊 1st Generation (V2Zero) • 以GPS (Global Positioning System）為基 礎的封閉式資訊 娛樂或如PND等 導航系統 2nd Generation (V2S) • 以GPS 為基礎、更結 合行動通訊等網路以 提供動態導航、景點 指引、緊急救援、遠 方開鎖等雙向服務。 • 如GM OnStar, Toyota G-Book, 裕隆 TOBE Telematics 3rd Generation (V2X) • 以特定短距通訊 (DSRC) 以隨意網 (Ad Hoc Network) 的方式提供 V2I, V2V通訊以強化行 車安全提供動態警示、 碰撞警示、救援優先、 動態保證車距等服務。 • 未來將進入 X2X 支援 殘障輔助 (Handicap Assistance)等先進應用 Current 1990 2000 2010 2015 Source：工研院資通所/資策會網多所整理，2008年08月 Telematics 系統演進 DSRC Ad Hoc Network 碰撞警示 動態保證車距 •提升行車安全是各國國家Telematics政策推動最主要動機 •目前全球車載商用服務尚在第二代階段; 第三代服務正在規劃開發階段 •台灣Telematics系統與服務約停留在第一代、第二代間
- 24. 24 行政院第28次科技顧問會議 --車載技術研發方向及時程 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Nomadic Telematics (N-Telematics) DSRC-based Safety Enhancement & Ubiquitous Environment & Network, Innovative App. Development : Ubi-Matics Converged Telematics Services Small Zone Trial Urban Trial National Deployment Lab & PoC System Integration Trial Living Zone National Deployment Northern Taiwan Corridor ITS Demo Zone (MoTC) New Service + + Integration New Technology Public Transportation Management Fleets Management Telematics Network Security Intelligent Service Platform VPS-ETC nation-wide 建立我國Telematics系統、認證、與創新應用自主性技術，完備產業價值鏈 (硬 體製造、軟體設計、內容整合、服務提供)，帶動台灣ICT產業成為全球車載資通 訊相關產品供應鏈的一環，切入國際市場以創造產值。 • 協助完備我國下世代車載資通訊產業鏈 • 催生建立台灣優質行車環境
- 25. 25 簡 報 大 綱 • Telematics與產業現況 • 系統技術發展趨勢 • 無縫隙的行的環境 • 瞭然於心的基礎建設 • 智慧行車的應用技術 • 結語
- 26. 26 無縫隙的行的環境 – home, on the go, to office/school TSP中心 Seamless Communication Environment 道路收費站 短距通訊技術 車車間通訊 長距通訊 車路間通訊(ITS) 車載/可攜產品通訊技術 車路間通訊(ITS) IrDA Bluetooth IEEE1394 音樂連結 免持通話 GSM/GPRS/3G/3.5G AM/FM/RDS GPS DAB/DMB/DVB WLAN DSRC 收費 接收交通訊息 Beacon 接收/蒐集交通訊息 車輛追蹤 POI資訊 車輛保全 駕駛輔助資訊 各種通訊技術各司其職 可節省使用成本/提高效率 不同通訊技術協同合作 健全服務內容/無縫隙供應 協同合作案例:汽車除接收交通訊息外，利用兩種以上 通訊技術協同合作，成為蒐集資訊的載具。如長距 單向溝通技術(如GPS)整合感測器蒐集資訊予以定位，利用 長距雙向溝通技術(如3G)回傳，協助服務內容即時且完整 Source：MIC，2009/7
- 27. 27 開車族需要被滿足的服務需求 • 適逢資訊展期間，潘哥計畫從 台中 北上至 花博，導航車機要能提供何種 資訊服務，才能滿足他的需求？ 進入PaPaGO系統 旅行時間預估資訊 即時路況事件提示 • 車機系統發出警示，提醒路徑上有車禍事件，後方回堵5Km，如何避開事 件抵達目的地？ 替代道路指引 附近停車場剩餘格位 最新即時油價資訊 中科園區台北新生公園 國道一號 國道三號 1522 117 $ 28 $ 29.8 $ 29.6
- 28. 28 迷路了，怎麼辦？ 在地下/室內的人需要何種資訊？ 行人需要被滿足的需求(1/2)
- 30. 30 即時動態多模旅運規劃
- 31. 31 即時動態多模旅運系統 31 ….. 3G/WiMAX/Wi Fi/DSRC OBD-II TR-069 OMA-DM GPS訊號 •室外定位--整合DGPS修正量誤 差 範圍<=CEP：3公尺。 3D圖資供 新伺服器 路況資訊整合中心. LBS Server LBS 整合平台 運研所 訊息格式 •室內定位--結合Wi-Fi、 IMU及圖資的修正，其誤差 <=CEP：4~ 6公尺內 3D圖資-- • 3D雷射掃瞄建構模型： 幾何解析度達到40cm • 制訂次世代圖資格式 導航引擎-- •多元化多層次行動導航引擎 •移動式3D模型顯示技術 >=10 Frame/秒呈現3D實景資料 FM 發送 DGPS •裝置管理整合平台 LBS服務平台-- •LBS服務應用平台開發 •強化LBS平台功能及效能 •開發到站喚醒、智慧型人車媒合系統 多載具資訊整合服務平台 •無縫旅運規劃演算 速度6秒內 •即時路況資訊自動 蒐集服務架構 氣象資料 廣告促銷 停車資訊 旅遊導覽 KML 車載 服務平台
- 32. 32 簡 報 大 綱 •Telematics與產業現況 •系統技術發展趨勢 •無縫隙的行的環境 •瞭然於心的基礎建設 •智慧行車的應用技術 •結語
- 33. 33 行動3D圖資建置平台 • 行動車輛之3D掃瞄系統, 有別於傳統定點掃瞄, 優點為方便於快速大規模3D城市建模 • 量測硬體平台建置裝置： –2D 雷射範圍掃描器 –數位攝影機 –GPS 接收器 –慣性感測器 –輪胎里程計數器 (Wheel encoder) • 移動式3D空間模型建構技術： –點雲幾何模型擷取(point cloud geometry extraction) –雷射範圍掃描器與相機之座標對應 (camera and laser ranger coordinate mapping) –使用雷射及里程計作姿態/路徑估測 (pose/path estimation) –建築物表面材質貼圖(building façade texture mapping)
- 35. 35 室內定位 – e.g. WiFi • WiFi定位 – 在室內佈設AP – 分區域量測訊號強度 – PDA接收各區域的AP訊號 – 比對各區域訊號，判斷目前所在位置
- 36. 36 傳統DGPS 外國廣域差分修正系統 台灣廣域差分修正系統 台灣廣域差分修正 系統 台灣電離層模 型 精密衛星軌道 WADGPS -廣域差分式定位 •需要佈建大量的參考站 •建置與維護成本高 •使用者要一直切換參考站 •需要同步衛星來發送衛星 修正量 •只能服務中高緯度以上之 美洲國家 •整體系統建置、營運及維 護成本極高 •只需少量的參考站 •整體系統建置、營運及維 護成本低 •只需透過網路即可發送衛 星修正量 •可將整體解決方案技轉給 東南亞、南美等國家。 Wide-Area Differential GPS (WADGPS) •建立專屬台灣上空之電離層模型 •消除GPS衛星軌道誤差 •可提供1~3m定位精度，提升協同式行車 預警之能力及行人導航之應用 •可利用3G / WiMAX / FM RDS等網路 傳送修正量給用戶端 技術特色:
- 38. 38 標準定位服務 WADGPS 載波平滑 電離誤差延遲 衛星軌道誤差 Software GPS 定位平台 Acquisition Tracking Positioning 加值演算法 差分定位服務 (1-3m精度) 標準定位服務 (5-10m精度) 提升靈敏度 演算法 縮短接收機 冷開機時間 演算法 GPS定位解瞬 間跳躍消除演 算法 GPS衛星不 足之定位演 算法 Hardware Software GPS 定位平台 Server Site Software GPS 定位平台 Client Site Software GPS Technologies
- 39. 39 資訊彙集與標準化
- 40. 40 即時交通資訊基礎建設 MOEA+MOTC+City Cooperation Private-Public-Personal-Privacy Collaboration 動態公 車交通 資訊 台北市 即時交 通資訊 事件資訊 停車資訊 省道縣 道即時 交通 資訊 sensor 資訊 資料格式產業標準/國際標準 共通資訊發佈 (符合國際標準與國內標準)與呼叫介面 國道即 時交通 資訊 導航 安全 娛樂 停車 觀光 存取 發佈層 異質資料轉換與融合 (Data Fusion) 車載行動資源管理模組 LOCATION BASED SERVICE 交通即時核心管理模組 動態路徑導航模組 預估旅行時間模組 Policy-based管理模組 資料 演算層 系統整合 與創新應用 即時交通資訊資料庫 …..
- 41. 41 簡 報 大 綱 •Telematics與產業現況 •系統技術發展趨勢 •無縫隙的行的環境 •瞭然於心的基礎建設 •智慧行車的應用技術 •結語
- 42. 42 42 IOT -- M2M -- C2X願景: Connected 資料來源: Oki Electric (2007) Intelligent Cooperative System Any clients (e.g. vehicles, handheld devices) can connect to the network (e.g. infrastructure and centres), and collaborate with each other to achieve great improvement of safety, traffic efficiency, energy saving, CO2 emission reducing, and comfort/convenience in vehicular environments < <dopted from CVIS>
- 43. 43 Range (ft) 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 3200 3400 3600 200 400 600 800 Which DSRC – using USA-DSRC Performance Envelope as an example Data Rate (Mbps) 33 30 27 24 21 18 12 9 6 3 0 54 ~ ~ 0.5 Mbps 902 - 928 MHz Band Performance Envelope 5850 - 5925 MHz Band Performance Envelope Emergency Vehicle Services Safety Message Services Data Transfer and Internet Access Services Toll and Payment Services (Approximate) ETC Multimedia Safety
- 44. 44 第三代Telematics應用時差要求 地圖 更新 VRM 道路 施工 交通 堵塞 事故 警告 防止 碰撞 月 日 時 分 秒 微秒 Real time要求: 小 •VRM (Vehicle Relationship Mgmt) –車輛診斷訊息之上傳 •地圖更新 –地圖差分更新 Real time要求: 中 •道路訊息收集(Probe)/通知 –事故/故障車訊息 –施工通行限制訊息 –凍結障礙物訊息 –堵車訊息 Real time要求: 大 •事故/碰撞防止 –交差點撞車事故防止 –緊急車輛接近通知 車對外通訊 (WiMAX/GPRS/3G) 車對路/車對車通訊 WAVE/DSRC Source: adapted from Renesas Dedicated (for vehicle) Short-range (local info.) Real-time (delay-bound) High-speed (Vehicular speed)
- 45. 45 美國VII系統架構 – DSRC-based OBU and RSU for Safety, ETC, Multimedia DSRC: Dedicated Short Range Communication
- 46. 46 •目的: 結合先進的無線通訊、車載計算/感測、衛星定位及智慧型基礎設施等技術，提供多樣化的安全、行動應用 (V2V, V2I, V2D)，以建置更具有智慧之行車環境 •技術與標準 - 技術: 包含technology scan、open platform、safety applications、testing capability、non-technical issues research以及 mobility and the environment - 標準: WAVE/DSRC (IEEE802.11p、IEEE1609.x)及其他無線通訊標準 •時程: 2009 – 20?? (a 90% reduction in the crash rate by 2030) VII-2 (IntelliDrive) Architecture -- DSRC + Commercial Networks (Cellular, FM/RDS, DAB/DVB, WiMAX, …) with Standard Interface specified
- 48. 48 Japan: from VICS to Smartway V2V V2R Smartway VICS(Vehicle Information and Communication System) Traffic Congestion Safety, Multiple-usage 1991 1996 2000 2001 2003 2007 2015 VICS 規劃 營運 車載機突破 2000萬 Smartway 規劃 系統與 標準發展 Deployment Realization
- 49. 49 49 各地域DSRC頻譜分配 資料來源: Hitachi Europe (2008)
- 50. 50 Japan ITS Spectrum 700MHz and 5.8GHz 715~725 MHz, available 2012/7
- 51. 51 美、歐、日 3rd Gen. DSRC架構 • CSMA/CA • TDMA (富士) • 700 MHz
- 52. 52 DSRC與其他無線技術比較 802.11p DSRC Wi-Fi Cellular WiMax 延遲 <50 ms Seconds Seconds Seconds 移動性 >60 m/h < 5 m/h >60 m/h >60 m/h 通訊距離 < 1000 m < 100 m < 10 Km < 15 km 傳輸率 3 ~ 27 Mb/s 6 ~ 54 Mb/s < 2 Mb/s 1 ~ 32 Mb/s 通信頻寬 10 MHz 20 MHz < 3 MHz < 10 MHz 通信頻段 5.86 ~ 5.925 GHz 2.4 GHz, 5.2 GHz 800 MHz 1.9 GHz 2.5 GHz IEEE標準 802.11P (WAVE) 802.11a N/A 802.16e • DSRC技術主要可以區分為：歐、美、日等不同地區的所訂定 – 歐洲標準化委員會(Committee of European Standardization; CEN)採用 CEN/TC278標準; 採5.8GHz作為DSRC通訊頻率 – 日本採用的是ISO/TC204標準，採5.8GHz作為DSRC通訊頻率 – 北美802.11p ，採5.9GHz短距離及中等距離的DSRC標準 • FCC(美國聯邦通訊委員會)也正式核定5.9GHz的頻段認證，作為專用於車輛 短距離的通訊技術
- 53. 53 Latency vs. Communications Technologies For IntelliDriveSM Latency (in seconds) Active Safety Latency Requirements (secs) Traffic Signal Violation Warning 0.1 Curve Speed Warning 1.0 Emergency Electronic Brake Lights 0.1 Pre-Crash Sensing 0.02 Cooperative Forward Collision Warning 0.1 Left Turn Assistant 0.1 Lane Change Warning 0.1 Stop Sign Movement Assistance 0.1 Most Stringent latency requirement for Active Safety (.02 sec) Note: Y-axis not to scale for illustration purposes Least stringent latency requirement for Active Safety ( 1 sec) Data source: Vehicle Safety Communications Project – Final Report Communications Technologies .02 5.0 1.0 2.0 3.0 10 20 40 60 4.0 WiFi 802.11 (3 - 5 secs) Terrestrial Digital Radio & Satellite Digital Audio Radio (10 - 20 secs) WiMax (1.5 - 3.5 secs) Bluetooth (3 - 4 secs) Two-Way Satellite (60+ secs) 5.9 GHz DSRC (.0002 secs) Cellular (1.5 - 3.5 secs) .01
- 54. 54 Optimization of Tx Power Source: Renesas
- 56. 56 Comparison of TDMA and CDMA • Define appropriate Traffic Number of Access Method of TDMA and CSMA • Current DSRC Access Method is CSMA/CA, based on IEEE802.11 Series (There Traffic Number must be less than 30% in CSMA ) • TDMA Access has better performance in Heavy Traffic Conditions (However, TDMA is required precise Synchronization between vehicles and RSUs.) Source: IEICE 2008/Sept.15 (p154-155) Toyota Central R&D Labs
- 57. 57 IntelliDrive: Overall Work Program
- 58. 58 測試計畫 – Bay Area, CA
- 59. 59 測試計畫 – Miami, FL
- 60. 60 測試計畫 -- NYS CVII Program US$32.2 million One to five years, along I-95 and surrounding
- 61. 61 DSRC-based公車到站系統 (V2R) 系統架構 System Arch. GPS Module DSRC Communication Module WAVE/DSRC Device WAVE/DSRC Device Location Predictor Location Updater Location Notifier Communication Management OBU RSU Server 3G/WiMAX/Optical Fiber/E1/T1/... Communication Management 公車 (Bus) 公車站 (Bus Stop) 中控中心 (Central Control)
- 62. 62
- 63. 63 雙模無線車路整合先進號誌警示系統(V2R) In-Vehicle Device Warning Sound Vehicle Information DSRC + 3G/4G dual-mode Wireless communication Traffic Signal Controller (SPAT) Dual-mode Radio Assisted SPAT Warning System Diagram Communication module Information Collection Dilemma zone prevention & warning Information Collection Communication module • 依據ITS之標準通訊協定NTCIP，設計並實作SPAT與RSU間之資訊傳遞的介面 • 納入SPAT之即時資訊參數，設計一套在車機上即時運算並符合雙模通機制，之 Dilemma Zone Prevention Algorithm 期望透過此兩交通專業領域之項目的研究及開發，順利完成雙模通訊應用在交控管 理系統及資訊傳遞上的應用，提升使用者充足的決策時間以避免碰撞產生，增加行車 安全。 • 資策會智慧所[創新前瞻計劃]主要開 發各元件上之通訊軟體與相關演算法: •Information collection function (SPAT&OBU) •Communication module (RSU&OBU) •Dilemma zone prevention (OBU) 密西根州交通廳官網官網: http://www.michigan.gov/mdot/0,1607,7-151-9621_11041_38217-244798--,00.html
- 64. 64 猶豫區間Dilemma Zone估算&警示 • Dilemma Zone Problem Estimation: – Current Speed, Current Distance to Stopline – Predictive Speed, Predictive Distance to Stopline • α-β-γ Kalman Filter 90 92 94 96 98 100 400 500 600 700 800 Accuracy (%) Activation Distance(m) 3s 4s 5s Sys.
- 65. 65 • Dual-Mode Communication – DSRC per 0.1s (10Hz) – Cellular per 3s • Dilemma Zone Prevention – General Algorithm – Prediction • SPAT Location-based service – Communication Model and Scenario □ Signal status considered □ Green □ Yellow □ All-Red 1000 m 500 m Internet Cloud (LBS Server) DSRC Antenna Cellular Antenna Broadcasting SPAT DSRC radio channel (10HZ) 3G/4G radio channel(3s) OBE Signal Controller RSE Check the SPAT is the latest and the right information for driver by his location.
- 66. 66 實作圖示 • Signal Phase: Shows the status of the signal display Warning message your current speed Shows the distance to the front Intersection Geometry &Position Information: shows the map around and the position you are A countdown of the remaining time of the phase Network status: it shows when the network works • System start and close button Here you are! • Setting button: Set preference and default value
- 67. 67 緊急車輛接近讓道/號誌先行(V2V/V2R) 透過V2V或V2R通訊，使一般車輛及早得知緊急車輛資訊，並進行緊急車輛路 徑比對與一般車輛讓道功能。 基於IEEE 1609.2安全機制實作緊急車輛號誌優先控制系統。 系統運作 -- • The path of EV can be broadcast to other vehicles. – Path comparison – Routing/Re-routing • Traffic light could be controlled by RSU – 1609.2 supporting (encryption, decryption, signing or verification) – Using SAE-J2735 EVA message
- 68. 68 行車碰撞預警技術 (V2V) • 支援標準SAE J2735訊息集。 • 支援SCH/CCH同步傳輸。 • 支援複雜路況 (如: 彎道、同、對向過濾)。 • 支援Kalman Filter定位校正。 國內首例應用DSRC之車間通訊網路(VANET)所實作之協同式行車安全技術 利用WAVE/DSRC通訊協定進行無線通訊的資料傳輸 不需要Infrastructure的佈建、低成本、適用於各種情況之路口避碰 UDP streaming on SCH J2735 BSM on CCH • Exception filtering – Same way (same lane and different lanes) – Elevated road • Curve road supporting • Mobile relaying – Broadcast storm prevention Hop-limit Direction forwarding Geographic forwarding Real GPS signal w/ map-fixed Initial Conditions Time Update 1 ˆ k X State Update (Kalman Gain) 1 ˆ k X Measurement Input k U 1 k Z If GPS measurement is available at time k No GPS measurement at time k 1 1 ˆ ˆ k k X X Using extended Kalman Filter to predict location and correct GPS errors (Tri-KF Algorithm)
- 69. 69 簡 報 大 綱 •Telematics與產業現況 •系統技術發展趨勢 •無縫隙的行的環境 •瞭然於心的基礎建設 •智慧行車的應用技術 •結語
- 70. 70 台灣ICT與汽車業的結合 • ICT的微利趨勢 – 代工生產邁入微利時代尋找新成長動能 – 結合ICT及Car 的智慧車輛 4C • 看好汽車電子業的前景，台灣ICT業者陸續投入，事業模式多半以外銷為 主。鴻海、廣達、華碩、仁寶、光寶等台灣重要之資通訊電子廠商均已投 入資源，甚至特別成立汽車電子事業部，來切入汽車電子市場。 • ICT 切入ITS/Telematics產業的機會 – 產業關聯既深且廣具未來發展空間與市場潛力 – 台灣汽車業及ICT業各具特色與優勢，兩者整合可創造新的發展利基。 – ICT業有國際競爭力，且有發展汽車電子的企圖與規劃，並逐漸採取行動。需 政府協助進行政策引導。 • ICT 切入ITS/Telematics產業的挑戰 – 提供駕駛者“便利”、“娛樂”與“安全”機能，可獨立於車型研發之外，較 易切入 • 傳統整車性能相關者，技術門檻較高，較難切入 – 引擎/傳動系統、懸吊/底盤系統、安全系統、車身系統 – 挑戰與進入策略 • 跳脫傳統 ICT「低成本、高品質、速度快」的模式 • 透過異業結合切入汽車封閉產業體系 • 新興國家汽車廠對價格敏感、敢衝刺，有利在全球車電產業地位尚低的台 廠切入 Source: adapted from中華汽車 黃文成總經理“台灣汽車工業的發展過程及發展汽車電子業的機會點”
- 71. 71 車載資通訊產業價值鏈缺口 軟體業者 軟體業者 通路業者 通路業者 圖資內容業者 圖資內容業者 數位影音/廣播業者 數位影音/廣播業者 交通資訊中心 交通資訊中心 內容整合服務商 內容整合服務商 系統平台提供商 系統平台提供商 汽車廠 晶片業者 晶片業者 模組代工業者 模組代工業者 終端產品品牌業者 終端產品品牌業者 車廠一階供應商 終端 使用者 Telematics服務提供商 Telematics服務提供商 網路內容業者 網路內容業者 終端產品代 工製造/設計業者 終端產品代 工製造/設計業者 多元化的資訊內容、網路 應用，促使TSP需要依賴內 容整合、軟體業者協助，進 行資料處理或應用服務開發 User Feedback DSRC/連網新功 能，需要新的硬 體元件與系統廠 商設計製造 新興供應關係 傳統供應關係 價值鏈缺口 新興供應關係 傳統供應關係 新興供應關係 傳統供應關係 價值鏈缺口 內容整合供應商 內容整合供應商 缺口一： 多元應用服務 與整合平台缺口 缺口二： 無線通訊技術應用下， 晶片、模組與產品缺口 資料來源：MIC，2009年10月 安心駕駛 放心旅運 貼心領航 • 搭配具差異化之智慧型車輛與其衍生創新服務，提供消費者優質的行車環境，將是產業發展的 挑戰與機會 – 結合M-Taiwan/i-Taiwan基礎建置，發展M-City行動服務、生活、學習應用等車載資通訊應用 – 引進外商技術，資金及行銷管道，推動車載資通訊加值服務 – 媒合車載資通訊服務提供者（e.g. Cross Country、租車業者、汽車經銷商），有機會切入全球市場
- 72. 72 72 Thank You / Merci / Danke / 謝謝/ありがとう Your Comments Are Much Appreciated
- 73. 73 1 教育部資通訊人才培育先導型計畫 車載資通訊教學推動聯盟中心 http://www.pctc.csie.ncku.edu.tw (Promotion Center for the Telematics Consortium) 主持人: 國立成功大學資訊工程系 黃崇明 教授 協同主持人: 國立屏東科技大學資訊管理系 龔旭陽 教授
- 75. 75 Network Layer System Platform Layer Telematics Application Layer 台灣大學團隊 台北大學團隊 車載寬頻多媒體 應用服務 車載網路視訊 系統與應用 智慧型車載管理 系統與應用 車載網路之 漫遊技術與應用 車用感知網路 技術與應用 車載多媒體通訊系統 普及運算 - 車用疊加層網路 車載通訊技術 車際資通訊 安全技術 車載資通訊安全技術 車載資通訊技術 與應用 車載資通訊技術導論 逢甲大學團隊 智慧型運輸系統導論 車載嵌入式系統 與介面程式設計 車際通訊網路 與協定 車載資通訊服務 軟體元件設計 智慧型運輸系統 與服務開發 智慧型車輛技術 車輛定位與 電子地圖整合應用 車載電信服務 整合技術 中正大學團隊 車載網路資訊 管理系統與應用 車載資通訊產業應用 需求分析與科技管理 車載嵌入式系統導論 車載網路設計與模擬 成功大學團隊 智慧型車載資通訊應用與服務系統 (Telematics Applications and Services for ITS) 智慧型車載資通訊服務軟體系統 (Telematics Software System for ITS) 車載嵌入式系統 (Vehicle Embedded System) 車用資訊安全 (Vehicle Security Technology) 車載通訊網路技術 (Vehicle Communication Networks) 關鍵技術 東華大學團隊