2014年5月27日

車載智慧與智慧運輸

智慧型運輸系統透過尖端科技提供多元化應用,車載資通訊技術則讓民眾獲得各種智慧運輸服務。

作者/莊宜達(就讀交通大學資訊工程系博士班)、吳琮祥、紀瑋婷(就讀交通大學資訊工程系碩士班)、易志偉(任教交通大學資訊工程系)

「車載資通訊」這個新興的資通訊領域帶領了次世代智慧運輸系統的各項應用,當車輛具備感知行車環境的智慧時,又可帶動那些創新應用呢?本文將從簡介車載資通訊的相關背景以及智慧運輸系統,帶領讀者一窺新的車載智慧——智慧探偵車以及其未來的相關應用。

車載資通訊的崛起
隨著通訊技術的成熟,網際網路從固定式的有線網路延伸至移動式的無線網路環境;而微機電技術的出現,發展出各式各樣具有感測周遭環境的感測元件,例如全球定位系統(global positioning system, GPS)可以提供位置資訊,慣性感測元件(inertial measurement unit, IMU)可以量測物體所受到磁力、加速度或是轉動量的慣性數值。這些技術的發展與演進,使無線網路設備不但變得小而美且具備環境感知的智慧,而結合這些技術於行車環境的「車載資通訊」並成為下一代的資通訊領域新寵兒。

車載資通訊的相關應用服務
所謂「車載資通訊」(telematics)就是結合通訊(telecomm)技術以及資訊技術(informatics)的一種新興的資通訊領域,可提供多種類型服務,包含個人通訊、生活資訊查詢、駕駛輔助、遠端車輛控制、安全與保全、行動商務以及行動娛樂。

以個人通訊方面來說,由於目前法令限制禁止駕駛者於行車期間使用掌上型行動電話,因此具備通訊能力之車載機可利用車機內建之GSM/GPSRS 通訊模組(全球行動通訊系統:Global System for Mobile Communications, GSM ∕ 通用封包無線服務:General Packet Radio Service, GPRS),搭配免持設備提供個人通訊功能;而生活資訊方面來說,可提供各種生活上的必需資訊,例如,郵局、餐廳、旅館、加油站等查詢資訊等;駕駛輔助方面可提供輔助駕駛行車的服務,例如協助駕駛安全及有效率的抵達目的地,主要所提供的資訊為即時的道路交通資訊與導航服務;遠端車輛控制則是透過車機之通訊功能與連結車內控制介面,可以讓服務提供者或車主透過指令傳送的方式遠端控制車輛;安全與保全的服務則是提供車輛追蹤、防盜警示、斷電警示以強化車輛保全;行動商務服務方面則是透過車機的通訊與運算單元,提供一般網際網路瀏覽服務、收發e-mail,甚至是透過虛擬私有網路(virtual private network, VPN),存取公司資料,使用者可在車內環境辦公。由車載資通訊所提供的多元服務中,目前尤以協助駕駛為大眾所需的一種重要服務,因此結合跨領域的智慧運輸系統與車載資通訊兩者彼此為密不可分的關聯技術。

智慧運輸系統簡介
什麼是智慧型運輸系統(intelligent transportation systems, ITS)? 簡而言之,所謂的智慧型運輸系統就是透過先進之電子、通信、電腦、控制及感測等科技於各種運輸系統(特別是陸上運輸),藉由即時資訊處理,用以改善安全、效率及服務,解決交通問題。近年來,隨著車載資通訊系統的快速發展,許多汽車以及科技大廠開始著眼於背後衍生出來的行動應用加值服務(圖一),以汽車作為與外在環境資源互動的主體,主要概念就是指汽車的通訊及資訊,在生活應用上,則是結合無線通訊技術將資訊及多媒體等內容作單向或雙向之傳輸的系統,除此之外也可以提供多種應用,包含先進交通管理服務(advanced transportation management services, ATMS)、先進用路人資訊服務(advanced traveler information services, ATIS)、先進車輛控制及安全服務(advanced vehicle control and safety services, AVCSS)、商車營運服務(commercial vehicle operation services, CVOS)、資訊管理服務(information management services, IMS)、先進大眾運輸系統(advanced public transportation system, APTS)、弱勢使用者保護服務(vulnerable individual protection services, VIPS)、電子收費服務(electronic payment services, EPS)、緊急救援管理服務(emergency management services, EMS)。
圖一:ITS衍生之行動應用服務。

其中,ATMS透過偵測、通訊及控制技術,將目前偵測得到的即時交通資訊,透過通訊網路傳送至交通控制中心,交通控制中心再制定整體化的交通控制策略,以達到交通順暢的目的;ATIS透過各種資通訊技術,提供用路者在各種地方例如,住家、辦公室、車內、大眾運輸站點等處獲得各種必要資訊,以協助用路人選擇最佳的交通方式;AVCSS透過各種感測器以及通訊、微機電等技術應用於車輛與道路設施,協助駕駛保持行車安全,同時達到交通順暢;APTS透過ATMS與AVCSS技術應用於大眾運輸系統以提升整體運輸量;CVOS 透過ATMS 與AVCSS技術應用於商用車隊包含物流卡車與貨車以及計程車,以減少人力成本並提高運輸效率,增加生產力;EPS則結合車載資通訊提供使用者更便利的付費方式,也可結合大眾運輸系統提供更合理的費率制度;EMS則提供當發生緊急事故時,救援車輛如何在最短時間內達到現場,以及警示附近車輛;VIPS則提供交通弱勢族群如行人、幼兒、老年人、身障人士、自行車以及機車騎士更安全的交通環境;IMS則提供各種ITS相關資料收集、歸檔、管理等應用服務。綜合上述的各種服務,所以ITS成為目前各國政府最關注的施政焦點之一。......【更詳細的內容,請參閱第534期科學月刊】

1 則留言:

YYC 提到...

從智慧運輸到無人駕駛      石豐宇

 前些日子Uber無人駕駛車在美國發生死亡車禍,一時之間無人駕駛推動時機是否已經成熟,再次引起廣泛討論。不過筆者始終相信,無人駕駛技術的應用,會是貨運優先於客運,海空運優先於陸運。從市場經濟的角度來看,無人駕駛技術發展之驅動力,主要還是來自於相對利益。舉例來說,人工智慧應用於聯結車與大貨車之自動駕駛,具有相對成本優勢。以美國例,橫跨東西岸,縱貫南北方之全聯結與半聯結貨櫃車旅次每年有二八○○億英哩,一般貨卡為兩兆七八○○億英哩,如以平均時速五十英哩推估,卡車總駕駛時數達六百億小時以上,而美國卡車司機平均時薪為二十一.七四美元,貨運公司光是支付卡車司機的薪水,每年就高達美金一兆兩千多億,這還不包含因為人為疏失疲勞駕駛造成之車輛損失。另外,美國法律所規定之職業駕駛工時限制,以及工會制定之輪休規定,也會降低司機排班之彈性,增加司機聘雇之成本。因此,透過人工智慧協助貨車司機駕駛,短期不但可以降低疲勞駕駛與人為疏失,長期更可能完全替代人為駕駛,大幅節省駕駛薪資之開支。

 其實人工智慧早已應用於運輸事業,從我們熟悉的電子收費系統戰(ETC)、公車動態資訊系統(APTS),電子地圖導航(ATIS)、電腦號誌聯鎖系統(ATMS)、計程車與宅配物流之派遣(CVOS)、汽車安全輔助駕駛系統(AVCSS),以及協助殘障人士之弱勢使用者保護服務(VIPS)等等,均以在台灣推廣使用。總之,各國投注資源以扶持相關產業之發展,已經三十多年,自動駕駛只是在此一基礎下發展之進階版。

 除了陸運之外,現今無人駕駛在海空貨運之應用已經具備芻型。其中,全球電子商務龍頭亞馬遜,就已經成功在英格蘭鄉間推動無人機Amazon Prime Air載貨服務,未來如何避免承載貨物掉落風險,並且從地勢開擴的鄉間,推廣至高樓林立的都會區,都是下一步的挑戰。至於無人商船方面,豪華汽車製造商勞斯萊斯Rolls-Royce,以及全球海運霸主Maersk,都已經建造或開始研發無人駕駛商船。無人商船的一項優勢是,因為船隻採自動駕駛,海盜將無船員可劫持,也降低海上打劫的風險。

 目前無人駕駛在技術層面還存在一個門檻,就是如何針對複雜駕駛行為,制定最佳之應對策略。以台灣而言,許多外國遊客不敢輕易租車旅遊,正是俗稱馬路三寶的危險駕駛特別多。在自動駕駛尚未完全取代人為駕駛以前,透過模擬場域之實驗,並應用人工智慧之自我學習機制,以發展出適合各國民情之最佳防禦駕駛策略,確保行車安全,將會是自動駕駛最關鍵的技術。

 當然無人駕駛在法律層面也需要透過立法,釐清肇事責任,才能處理車禍之保險理賠。雖然以常理判斷,自動駕駛之肇事機率應該遠低於人為駕駛,但是這部分的行為人是否為軟體開發商,有無足夠道路駕駛實驗數據以推估肇事機率,並制定適宜之保險費率,都有待立法技術克服。http://www.twtimes.com.tw/index.php?page=news&nid=726152