陳景宏舉 郭煒杰

摘 要：車聯(lián)網(wǎng)技術在無人駕駛新能源汽車設計中的應用，可以滿足環(huán)境感知、計算機控制執(zhí)行等環(huán)節(jié)的需求。目前，我國車聯(lián)網(wǎng)技術取得了積極的進展，但車聯(lián)網(wǎng)技術在無人駕駛方面的應用中仍面臨基礎設施建設、技術集成創(chuàng)新等方面的挑戰(zhàn)。我國要抓住難得的歷史發(fā)展機遇，在無人駕駛設計、共性核心技術的聯(lián)合研究、通信網(wǎng)絡基礎設施的統(tǒng)籌部署、法律法規(guī)和機制建設等方面進行分步推進。有效推動車聯(lián)網(wǎng)無人駕駛在各種場景下的部署和實施，推動車聯(lián)網(wǎng)無人駕駛技術的發(fā)展。

關鍵詞：車聯(lián)網(wǎng)技術 無人駕駛 新能源

Abstract：The application of vehicle networking technology in the design of driverless new energy vehicles can meet the needs of environmental perception， computer control and execution. At present， China's internet of vehicles technology has made positive progress， but the application of internet of vehicles technology in unmanned driving still faces challenges in infrastructure construction， technology integration and innovation. China should seize the rare historical development opportunity and promote step by step in driverless design， joint research on common core technologies， overall deployment of communication network infrastructure， laws， regulations and mechanism construction so as to effectively promote the deployment and implementation of driverless networking in various scenarios， and promote the development of driverless networking technology.

Key words：driverless， new energy， networking technology

1 引言

隨著智能控制技術的快速發(fā)展，無人駕駛汽車的發(fā)展越來越快。與傳統(tǒng)車輛相比，無人駕駛新能源車輛可以幫助減少車輛的故障和不規(guī)范操作，提高汽車的安全性和乘坐舒適性非常重要。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)技術在汽車領域的應用越來越廣泛。在車聯(lián)網(wǎng)技術的支持下，應用無線通信、多傳感器信息技術、導航技術，使車輛配備高度智能化的車載信息系統(tǒng)，使無人駕駛汽車能夠基于車聯(lián)網(wǎng)技術自動控制車輛，促進了城市交通信息網(wǎng)絡和智能網(wǎng)絡的連接，提高無人駕駛汽車的安全性能。

2 車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡架構

車聯(lián)網(wǎng)利用安裝在車輛上的通訊終端，從通訊網(wǎng)絡平臺中提取各種車輛特性和狀態(tài)信息，并充分利用這些信息對被監(jiān)控車輛實施適當?shù)谋O(jiān)管，提供支持集成服務的系統(tǒng)，以滿足各種功能需求。車聯(lián)網(wǎng)技術是在車輛行駛時，通過傳感器、計算機和網(wǎng)絡執(zhí)行通信，整合信息的分發(fā)和處理，在整個過程中控制車輛的平穩(wěn)運行，確保車輛行駛安全。同時通過多級傳輸方式，可支持車輛建立通信連接，并實現(xiàn)信息的完全共享。

3 研究背景分析

通過將車聯(lián)網(wǎng)技術應用于無人駕駛新能源汽車的設計，可以有效監(jiān)測車輛的行駛狀況和自身的健康狀況，并將這些信息數(shù)據(jù)快速傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，控制系統(tǒng)可以準確判斷車輛狀態(tài)并進行互聯(lián)傳輸。在車內(nèi)裝有車輛聯(lián)鎖裝置，可以在短時間內(nèi)將接收到的各種控制指令傳送到控制器，使車輛做出有效響應。可見，利用車聯(lián)網(wǎng)技術，結合無人駕駛新能源汽車的特點，可以大大減少追尾和堵車的發(fā)生。

總的來說，無人駕駛新能源汽車的設計重點包括控制器、車速控制器、道路信息采集裝置、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和 制動系統(tǒng)等內(nèi)容，通過相關算法編程和信息傳輸快速的完成各種控制指令。設計者必須遵守無人駕駛新能源汽車的正常運行要求，遵守安全設計原則，避免由于設計不合理發(fā)生安全事故。

4 車聯(lián)網(wǎng)技術特點

車聯(lián)網(wǎng)技術是通過在車內(nèi)安裝通信終端，對車輛信息進行快速提取和分析，加強監(jiān)管，發(fā)布控制指令，保障車輛的安全平穩(wěn)運行。通俗地說，車聯(lián)網(wǎng)技術是將計算機技術和各種傳感技術相結合，通過自動化控制車輛與基站之間的通信，快速傳輸各種信息。在這個過程中，有效保證了車輛的安全行能力，并且最大限度地降低了交通高峰期道路通行壓力，減少了安全事故的發(fā)生。通過將車聯(lián)網(wǎng)技術應用于無人駕駛新能源汽車控制設計，有效促進了道路信息采集系統(tǒng)的優(yōu)化設計，使車速控制系統(tǒng)得以完善，有效保證了無人駕駛車輛的安全平穩(wěn)運行。

5 基于車聯(lián)網(wǎng)的無人駕駛新能源汽車控制系統(tǒng)設計應用

5.1 系統(tǒng)框架

基于車聯(lián)網(wǎng)的車輛自動控制系統(tǒng)的總體架構主要由道路單元、中央控制單元和車載單元組成。車聯(lián)網(wǎng)技術在機動車控制系統(tǒng)設計中的應用可以有效地增強道路狀況和車輛信息的識別，減少交通事故、擁堵等問題，確保車輛安全穩(wěn)定的運行。

5.2 系統(tǒng)模塊

5.2.1 車載設備

車載設備主要由環(huán)境識別單元、控制執(zhí)行單元和無線通信單元等組成。環(huán)境識別單元是由各種傳感器組成，通過采集無人駕駛車輛的行駛時間、車輛位置、前后車輛距離、道路交通信號等運動狀態(tài)信息，利用遠距離的控制，將雷達放置在車輛頂部，使用激光將其傳輸?shù)街醒肟刂茊卧獊?，從而測量車輛距離。視覺傳感器安裝在車輛頂部或后視鏡背面，有效分析車輛的位置和行駛時間。安裝環(huán)境傳感器后，無人駕駛汽車需要聯(lián)合校準傳感器的坐標，這是實施無人駕駛汽車環(huán)境信息采集的前提。車輛接收來自中央控制單元的控制指令來控制車輛的轉(zhuǎn)向、加速和制動，執(zhí)行器的伺服電機控制車輛的踏板來控制車輛的縱向運動。

5.2.2 路側(cè)單元

路側(cè)設備作為信息傳輸中心，利用無線通信模塊接口與車載設備連接，接收車載設備發(fā)送的車輛信息，同時采集路況。將車載設備采集到的信息、道路天氣信息和車輛信息傳輸?shù)街锌貑卧?，接收中控單元的處理結果并發(fā)送給車載單元，以便更好地控制無人駕駛車輛的運行。

5.2.3 中央控制單元

中控單元是無人駕駛汽車的核心，主要根據(jù)預設算法對采集到的車輛信息和道路信息進行處理，從而有效規(guī)避其他車輛或行人，確保無人駕駛車輛能夠安全穩(wěn)定運行。根據(jù)中央控制單元的指示，對非駕駛員車輛進行油門、制動、防止道路障礙物和追蹤控制，以確保車輛的安全運行。

5.3 運動控制

5.3.1 目標圖像模塊

在車輛實際行駛過程中，汽車通常會遇到平坦的道路和崎嶇蜿蜒的道路，而對于這兩種道路，設計者必須充分考慮道路的坡度。通過使用先進的控制算法，根據(jù)受力條件及相關公式，在控制期內(nèi)準確計算出道路車輛因坡度增加的速度。此外，在無人駕駛新能源汽車的行駛過程中，攝像頭用于快速采集周圍道路和其他車輛的距離信息，從而避免發(fā)生嚴重碰撞，因此，設計人員需要設計合理的目標圖像分析模塊，對目標執(zhí)行跟蹤控制操作。在控制目標識別環(huán)節(jié)，控制模塊需要分析一定范圍內(nèi)的圖像區(qū)域，然后使用灰度處理的方法來提高圖像的梯度，使用雙向濾波的方法去除圖像噪聲，然后使用Canny算子的方法快速提取圖像內(nèi)部的各種信息，得到圖像的特定輪廓，從而能夠更好地識別目標特征。

5.3.2 目標函數(shù)說明

在對數(shù)據(jù)信息進行一系列處理得出圖像后，可以快速找到圖像內(nèi)部的ROI區(qū)域。為了保證計算結果的準確性，可以通過粒子濾波算法計算空間模型，將各種跟蹤問題快速轉(zhuǎn)化為狀態(tài)評估問題，并準確地得出局部特征。同時，設計人員可以通過展示特定時刻的目標運行狀態(tài)，定義目標空間狀態(tài)，建立空間模型，從而有效分析并掌握新能源汽車的實時運行狀態(tài)，實現(xiàn)無人駕駛車輛的自動化控制。

5.3.3 建模

在跟蹤分析目標的運行狀態(tài)時，設計人員可以通過確定中心坐標，建立空間模型，假設目標處于穩(wěn)定的行駛狀態(tài)。在目標建模過程中，設計者通過觀察當前的圖像信息，結合實際情況，根據(jù)模型的相似特征獲得目標的實際位置。此外，在實際建模過程中，設計者應合理描述ROI協(xié)方差，在描述協(xié)方差矩陣的過程中，應使用Forstner方法對系統(tǒng)輸出的各種結果進行計算，預測目標的具體運行狀態(tài)。如果模型的運行滿足這些條件，可能會停止工作。如果不符合相關條件，則必須重新調(diào)整。隨著車聯(lián)網(wǎng)技術在無人駕駛新能源汽車中的應用，使汽車的內(nèi)控系統(tǒng)日趨完善，通過控制模塊的信息處理系統(tǒng)可以實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)處理，確保無人駕駛汽車的平穩(wěn)運行，大大改善了交通運行環(huán)境。

5.4 基于車聯(lián)網(wǎng)的無人駕駛新能源汽車的部署

開展聯(lián)網(wǎng)無人作業(yè)部署，需要了解分場景和分階段開發(fā)原則。首先，分階段推進智慧道路基礎設施建設升級。從地方試點到全區(qū)域覆蓋，以具備道路基礎設施改造條件的主要城市和路段為重點，逐步擴展到區(qū)域和城市層面，拓展認知計算基礎信息互聯(lián)功能，推進現(xiàn)有道路交通信號網(wǎng)絡化，逐步推進計算平臺、雷達和攝像機的部署。其次，分階段推進網(wǎng)絡無人操作演示，鼓勵產(chǎn)業(yè)鏈各方參與，構建網(wǎng)絡應用的仿真，封閉、半開放的示范區(qū)和試驗基地，加快示范應用推廣，逐步推進區(qū)域內(nèi)大數(shù)據(jù)云平臺建設，從小功能到全功能到各個領域，促進相互溝通，平臺間信息互聯(lián)和數(shù)據(jù)共享，加快基礎設施服務系統(tǒng)應用建設，有效推動基于車聯(lián)網(wǎng)的無人駕駛新能源汽車的部署。最后，在多個場景下進行網(wǎng)絡應用示范，推廣建設試驗和成熟的運營模式，在特色城市、工業(yè)園區(qū)、智慧城市等領域推廣無駕駛出租車、自動駕駛公交車等應用的示范和規(guī)?；瘧?，大大改善居民的生活和出行體驗。

6 結語

通過了解系統(tǒng)框架，加強車輛運行控制，加強車聯(lián)網(wǎng)技術在系統(tǒng)單元模塊設計中的應用，可以有效提高無人駕駛、路邊通信設備或新能源控制模塊的設計效率，完善路邊通信設備或基站的數(shù)據(jù)接入，改善道路基礎設施的訪問和智能管理和控制，有效分析無人駕駛產(chǎn)業(yè)發(fā)展存在的問題，建立無人駕駛產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)劃體系，制定有利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策法規(guī)，合理利用車聯(lián)網(wǎng)技術保障無人駕駛車輛安全運行，促進無人駕駛新能源汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

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作者簡介

陳景宏舉：（1999.11—），男，漢，河北懷來人。學研究方向：車輛工程。