車輛可視化技術(shù)的研究

本文主要介紹了車輛最新可視化技術(shù)，包括了基于VANET的車輛可視化系統(tǒng)、毫米波雷達(dá)輻射電場(chǎng)可視化技術(shù)、工程項(xiàng)目可視化項(xiàng)目等，對(duì)于駕駛員安全行駛、故障檢測(cè)、城市移動(dòng)可視化有重要作用。

1 VANET中安全駕駛的高效車輛可視化系統(tǒng)[1]

1.1 主要內(nèi)容

在過去十年中，車載自組網(wǎng)絡(luò)（VANET）因其在安全駕駛支持系統(tǒng)中的適用性而越來越受到關(guān)注。使用VANET的各種安全和路線規(guī)劃應(yīng)用包括緊急事故警告、交叉口警告和道路擁堵警告應(yīng)用。車輛可視化是支持安全駕駛的有效方式，車載顯示設(shè)備的導(dǎo)航地圖上的可視化隱藏車輛可以強(qiáng)有力地增強(qiáng)駕駛員的視野。在本文中，作者提出了一種使用VANET的高效車輛可視化系統(tǒng)。它是一種安全和路由規(guī)劃應(yīng)用程序，包括減少?gòu)V播數(shù)據(jù)包的優(yōu)化機(jī)制。作者通過進(jìn)行真實(shí)的VANET實(shí)驗(yàn)來評(píng)估其可視化性能和優(yōu)化機(jī)制的有效性。

在本文中，作者提出了一種使用VANET進(jìn)行安全駕駛的高效車輛可視化系統(tǒng)（EVVS）。EVVS旨在通過在車載顯示設(shè)備上顯示周圍的車輛來支持安全駕駛。此外，EVVS實(shí)施優(yōu)化機(jī)制以減少用于車輛可視化的廣播包。還實(shí)施了基于iOS的原型以驗(yàn)證EV?VS的可行性。作者使用現(xiàn)實(shí)的VANET實(shí)驗(yàn)評(píng)估EV?VS的性能，見文中Figure 1.。

基于預(yù)定間隔Tl，每個(gè)車輛周期性地向周圍車輛廣播包括其自身位置信息、速度和時(shí)間戳的位置分組。每個(gè)車輛僅在已經(jīng)在預(yù)定義的取消時(shí)間Tc內(nèi)完成了鄰居驅(qū)動(dòng)的廣播時(shí)才取消其自己的位置信息的預(yù)定廣播。

Figure 1.The overview of EVVS.

作者提出EVVS，其包括兩個(gè)廣播消除機(jī)制，以減少用于車輛可視化的廣播包。作者評(píng)估EVVS的性能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，可視化性能雖然在某些情況下稍微降低，但可以通過適當(dāng)?shù)娜∠麜r(shí)間Tc值來接受，甚至可以減少網(wǎng)絡(luò)流量。

1.2 展望

作為未來的工作，作者將研究適合于各種道路狀況、車輛速度和廣播間隔Tl的Tc的適當(dāng)值。此外，作者還將研究可以從使用兩種取消機(jī)制中受益的其他幾種流量應(yīng)用程序。

2 汽車毫米波雷達(dá)輻射的電場(chǎng)可視化技術(shù)[2]

2.1 主要內(nèi)容

將雷達(dá)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和可靠性推向更高水平是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛的要求。為了最大限度地發(fā)揮其性能，毫米波雷達(dá)必須考慮到其周圍環(huán)境，如標(biāo)志、保險(xiǎn)杠等，因?yàn)殡妶?chǎng)失真會(huì)降低性能。作者提出了電光（EO）測(cè)量系統(tǒng)來可視化毫米波的幅度和相位分布，旨在利用裝在車輛內(nèi)部的雷達(dá)模塊評(píng)估汽車部件的干擾。提供了通過塑料板的76-GHz毫米波的可視化，以證明作者的系統(tǒng)能夠診斷現(xiàn)場(chǎng)干擾的局部原因。

作者最近開發(fā)了一種基于光子學(xué)的電光（EO）檢測(cè)系統(tǒng)（見文中Fig.1），它使作者能夠在輻射源的近場(chǎng)區(qū)域內(nèi)可視化毫米波和太赫茲波的幅度和相位。測(cè)量探針對(duì)電場(chǎng)輻射的侵入性很小，這使得可以精確地測(cè)量場(chǎng)分布。近場(chǎng)測(cè)量的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它提供了場(chǎng)干擾的局部原因，這是遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量無法獲得的。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以通過近-遠(yuǎn)場(chǎng)變換計(jì)算輻射圖。

Fig.1. Measurement of the electric-field radiated from the millimiter-wave radar equipped inside a vehicle

對(duì)于相位的測(cè)量，需要參考信號(hào)。在傳統(tǒng)的天線測(cè)量中，通過將RF信號(hào)注入被測(cè)天線然后用網(wǎng)絡(luò)分析儀獲得S參數(shù)來測(cè)量相位。然而，該方法不適用于評(píng)估汽車中配備的雷達(dá)。在作者提出的測(cè)量系統(tǒng)中，通過使用固定在輻射源附近的第二探頭的參考信號(hào)來解決該問題，作者稱此方法為異步測(cè)量。

2.2 結(jié)論及存在問題

作者已經(jīng)證明了通過76 GHz塑料板的電場(chǎng)可視化。獲得的振幅和相位分布清楚地反映了塑料的結(jié)構(gòu)。作者的異步EO測(cè)量系統(tǒng)適用于評(píng)估雷達(dá)罩（如保險(xiǎn)杠和徽章）的干擾，并配備汽車?yán)走_(dá)。該系統(tǒng)現(xiàn)在正在進(jìn)行修改，以測(cè)量頻率調(diào)制連續(xù)波（FMCW），以評(píng)估廣泛采用的FMCW型雷達(dá)。

3 用于連接車輛系統(tǒng)的可視化工具[3]

本文是一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)評(píng)論，重點(diǎn)關(guān)注由亞利桑那大學(xué)系統(tǒng)和工業(yè)工程系贊助的“連接車輛系統(tǒng)可視化工具”設(shè)計(jì)項(xiàng)目。此可視化軟件項(xiàng)目的目的是創(chuàng)建更直觀和高級(jí)的用戶界面，以顯示MMITSS軟件系統(tǒng)生成的重要數(shù)據(jù)和指標(biāo)。致力于設(shè)計(jì)此可視化軟件的團(tuán)隊(duì)由五名工程專業(yè)學(xué)生（系統(tǒng)、工業(yè)、計(jì)算機(jī)和電氣重點(diǎn)）組成，他們?cè)趤喞Ｄ谴髮W(xué)的高年級(jí)學(xué)習(xí)。通過深入研究和討論，該團(tuán)隊(duì)致力于創(chuàng)建一個(gè)利用模型視圖控制器方法實(shí)現(xiàn)可視化的軟件結(jié)構(gòu)。此設(shè)計(jì)使用UML圖和界面繪圖方法來創(chuàng)建對(duì)Visualization的詳細(xì)和指定的理解。

就服務(wù)器而言，作者希望更多地了解套接字如何相互通信以及UDP協(xié)議如何影響系統(tǒng)的行為。此外，作者最初并不知道數(shù)據(jù)報(bào)如何影響套接字通信，并且更好地理解緩沖區(qū)大小及其局限性?？偟膩碚f，作者對(duì)項(xiàng)目的結(jié)果感到滿意，但希望作者提供指標(biāo)來證明作者的解決方案比原始可視化更好，并且它將為流量工程師帶來積極的好處。

4 用于支持可視化的城市移動(dòng)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義集成[4]

4.1 主要內(nèi)容

本文提出了一種基于本體的方法來支持城市移動(dòng)數(shù)據(jù)可視化過程。該方法包括構(gòu)建面向可視化的城市移動(dòng)本體，側(cè)重于乘客、車輛流等主題?，F(xiàn)有的本體專注于對(duì)交通網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，而不是解決這些主題的形式化問題。本體還允許使用人類感知因素來表征可視化技術(shù)，以便可以使用它們來自動(dòng)推斷數(shù)據(jù)集的推薦技術(shù)。最終目標(biāo)是通過提供可以幫助開發(fā)具有語(yǔ)義豐富的可視化過程的本體來提高決策者的利益，同時(shí)提高數(shù)據(jù)互操作性和知識(shí)提取能力。作者提供了葡萄牙波爾圖市公共交通系統(tǒng)的實(shí)際數(shù)據(jù)示例。該示例顯示了可視化技術(shù)的語(yǔ)義特征，以及語(yǔ)義如何協(xié)助自動(dòng)推薦可視化的任務(wù).

作者的研究考慮使用語(yǔ)義Web技術(shù)（SWT）來解決這些問題。在持續(xù)開發(fā)中，該方法包括構(gòu)建面向可視化的城市移動(dòng)本體，該異構(gòu)數(shù)據(jù)允許集成異構(gòu)數(shù)據(jù)并使用嵌入式語(yǔ)義進(jìn)行正式表征。本體還允許使用人類感知因子來表征可視化技術(shù)，以便它們可用于推斷數(shù)據(jù)集的推薦技術(shù)。作者的目標(biāo)是通過提供可以支持開發(fā)語(yǔ)義豐富的可視化過程的本體，增強(qiáng)互操作性和知識(shí)提取功能，從而使決策者受益。

本研究的目標(biāo)是：

●描述面向可視化的城市移動(dòng)本體的結(jié)構(gòu)和主要元素;

●描述和舉例說明數(shù)據(jù)語(yǔ)義集成的過程，以及可視化技術(shù)的表征。

●為了支持作者的例證，作者使用從葡萄牙波爾圖的公共交通系統(tǒng)中檢索到的真實(shí)數(shù)據(jù)。該例子探討了可視化技術(shù)的語(yǔ)義特征，并展示了語(yǔ)義如何協(xié)助自動(dòng)推薦可視化技術(shù)的任務(wù)。見文中Figure 7.。

Figure 7.2D Geographic Heat Map visualization technique showing data from(a)ticket validations,(b)nearby stops requests,and(c)both.

4.2 結(jié)論及存在問題

本文提出了一種面向可視化的城市移動(dòng)本體，以支持?jǐn)?shù)據(jù)可視化過程。在城市移動(dòng)領(lǐng)域的可視化研究中使用本體和語(yǔ)義Web技術(shù)的機(jī)會(huì)仍然很小，并提供了探索的機(jī)會(huì)。諸如OTN之類的本體仍然不包括對(duì)理解運(yùn)輸系統(tǒng)的使用很重要的主題。由于為數(shù)據(jù)和可視化提供了語(yǔ)義和邏輯推理功能，SWT帶來了相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)，例如增強(qiáng)的知識(shí)提取功能。將人類感知因素應(yīng)用到本體中對(duì)于確?？梢暬夹g(shù)的有效性，以及允許他們根據(jù)他們擁有的數(shù)據(jù)自動(dòng)推薦給決策者也是至關(guān)重要的。

5 利用聲音可視化技術(shù)識(shí)別和分析車輛噪聲源[5]

5.1 主要內(nèi)容

通過噪聲可視化技術(shù)在道路和高速公路上使用連續(xù)測(cè)量可以在未來增加道路安全性。例如，中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以持續(xù)評(píng)估信息，并且反饋將通過他們的移動(dòng)電話或GPS警告駕駛員更換來自經(jīng)銷商或汽車服務(wù)中的輪胎。車輛故障診斷目前由汽車服務(wù)中的不同設(shè)備執(zhí)行。在提高效率方面，可以擴(kuò)展診斷方法以用于噪聲可視化技術(shù)。如果輪胎仍然安全或不安全，可以使用汽車服務(wù)中的測(cè)量裝置（用于噪聲可視化）來更快地檢測(cè)故障和損壞部件以及基于噪聲壓力水平的測(cè)量。聲學(xué)相機(jī)和各種噪聲可視化技術(shù)被實(shí)施到乘用車制造商的制造過程中。它們的用途是檢測(cè)錯(cuò)誤，減少發(fā)動(dòng)機(jī)及其零件以及汽車內(nèi)飾的噪音。

本研究的目的是證明兩輛車Skoda Octavia在同一條道路上以不同速度的聲級(jí)差異。部分輸出是VW Golf 1.4車輛發(fā)動(dòng)機(jī)空間中主要聲源的頻率分析和識(shí)別。世界各地都在使用噪聲的動(dòng)態(tài)可視化方法。在作者的例子中，作者使用聲學(xué)相機(jī)來可視化和識(shí)別移動(dòng)車輛的聲源以及發(fā)動(dòng)機(jī)空間中的噪聲源（見文中Fig.1）。結(jié)論已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，來自發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)通過底盤傳遞到車輛內(nèi)部并引起不舒服的噪音。將來，作者希望在汽車服務(wù)中使用這種測(cè)量設(shè)備，以便更快地檢測(cè)故障和損壞的部件。當(dāng)車輛以較高速度行駛時(shí)，會(huì)引起噪音、接觸輪胎-道路中的壓力波。噪音壓力水平的差異主要是由于重量、輪胎質(zhì)量、空氣動(dòng)力學(xué)以及胎面的形狀和尺寸。

Fig.1.Delay-sum beamforming method of the acoustic camera[4;5]

以使用可視化技術(shù)來定位發(fā)動(dòng)機(jī)部件的聲源。然后可以確定缺陷的來源并采取措施消除它們。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，來自發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)通過底盤傳遞到車輛內(nèi)部并引起不舒服的噪音。目前，聲學(xué)相機(jī)和各種噪聲可視化技術(shù)被實(shí)施到乘用車制造商的制造過程。它們的用途是檢測(cè)錯(cuò)誤，減少發(fā)動(dòng)機(jī)噪音及其零件以及汽車內(nèi)飾。

5.2 展望

將來，作者希望在汽車服務(wù)中使用這種測(cè)量設(shè)備，以便更快地檢測(cè)故障和損壞的部件。通過噪聲可視化技術(shù)在道路和高速公路上使用連續(xù)測(cè)量可以在未來增加道路安全性。根據(jù)噪聲壓力水平的測(cè)量值，可以評(píng)估輪胎是否仍然安全。