車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的無人駕駛新能源汽車運(yùn)動控制分析

鄭振

摘 要：針對車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點，例如安全性高、便捷性好等，進(jìn)行合理性的分析，并簡單介紹了研究車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的無人駕駛新能源汽車運(yùn)動控制的重要意義，提出具體的汽車運(yùn)動控制模塊設(shè)計要點，取得較好效果，旨在為有關(guān)人員提供良好的參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：車聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 無人駕駛 新能源汽車 運(yùn)動控制

Analysis of Motion Control of Unmanned New Energy Vehicles under the Technology of Internet of Vehicles

Zheng Zhen

Abstract：According to the technical characteristics of the Internet of Vehicles， such as high safety and convenience， the rational analysis is carried out， and the significance of the research on the motion control of unmanned new energy vehicles under the Internet of Vehicles technology is briefly introduced， and specific vehicles are proposed. The main points of the design of the motion control module have achieved better results， and are designed to provide a good reference for related personnel.

Key words：Internet of Vehicles technology， unmanned driving， new energy vehicles， motion control

1 引言

與傳統(tǒng)能源汽車相比較來講，新能源汽車具有獨特的優(yōu)勢，環(huán)保性能較好，也油耗特別低，當(dāng)前階段，常見的新能源汽車主要包含兩種類型，分別是純電動汽車和混合動力汽車。為了推動新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，本文深入探討車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)背景下無人駕駛新能源汽車運(yùn)動控制設(shè)計要點，具體內(nèi)容如下。

2 研究背景分析

從宏觀層面來講，將無人駕駛汽車技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有效融合，車輛自身的運(yùn)行狀態(tài)與健康狀態(tài)信息能夠快速發(fā)送到信息系統(tǒng)當(dāng)中，信息系統(tǒng)對車輛狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，結(jié)合最終的判斷結(jié)果發(fā)送相關(guān)指令，在汽車內(nèi)部配置車聯(lián)設(shè)備，接收到的各項控制指令，在短時間內(nèi)傳送到控制器中，使得車輛做出一系列的應(yīng)答。結(jié)合無人駕駛新能源汽車的特點可以得知，通過運(yùn)用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠顯著減少車輛追尾與交通堵塞現(xiàn)象的發(fā)生。

通常來講，無人駕駛新能源汽車設(shè)計重點包含以下內(nèi)容，分別是控制器、道路信息采集裝置、車速控制器、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等，采取相關(guān)的算法編程，進(jìn)而實現(xiàn)各項控制功能，在實際設(shè)計環(huán)節(jié)，設(shè)計人員要根據(jù)無人駕駛新能源汽車的行駛速度以運(yùn)行要求，遵守安全性設(shè)計原則，降低安全事故的發(fā)生概率。

3 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點

所謂車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，主要指的是在車輛內(nèi)部安裝通信終端，在相應(yīng)的信息平臺當(dāng)中，通過快速提取并分析車輛信息，根據(jù)車輛的實際運(yùn)行要求，加強(qiáng)狀態(tài)監(jiān)管，進(jìn)而為后續(xù)的控制提供良好基礎(chǔ)。通俗來講，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要指的是運(yùn)用計算機(jī)技術(shù)與各類傳感技術(shù)，以自動化控制為核心，有效控制車輛和基站之間的通信系統(tǒng)，保證各類信息可以快速發(fā)送，實現(xiàn)交通的自動化控制，在此過程當(dāng)中，盡量減少在高峰時段通行，在提升道路通行力的同時，減少安全事故的出現(xiàn)。

結(jié)合無人駕駛新能源汽車控制器設(shè)計可以得知，通過加強(qiáng)道路信息采集系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，并對車速控制系統(tǒng)進(jìn)行完善，改進(jìn)主控制器設(shè)計方案，能夠保證無人駕駛新能源汽車安全運(yùn)行，汽車在實際行駛的過程當(dāng)中，能夠自動循跡。

4 新能源汽車運(yùn)動控制設(shè)計要點

4.1 了解系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)

以車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心，針對無人駕駛新能源汽車內(nèi)部的控制系統(tǒng)進(jìn)行有效設(shè)計，其核心目標(biāo)主要是在任意時刻，車輛能夠自動的實現(xiàn)信息感知，而避免出現(xiàn)交通事故，減少道路擁堵現(xiàn)象的發(fā)生，保障人員安全，實現(xiàn)通暢行駛目標(biāo)。根據(jù)上述分析可以得知，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心的無人駕駛新能源汽車控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分成三部分，分別是車載單元模塊、中央控制單元模塊、控制系統(tǒng)模塊。

4.2 系統(tǒng)單元模塊

4.2.1 車載單元模塊

結(jié)合車載單元模塊可以得知，該模塊主要由決策模塊、感知模塊、控制模塊、驅(qū)動模塊、無線通信模塊等構(gòu)成，通過采取一體化驅(qū)動模塊，能夠確保無人駕駛新能源汽車內(nèi)部的驅(qū)動系統(tǒng)安全運(yùn)行。在一體化驅(qū)動裝置中，環(huán)境感知模塊占據(jù)重要作用，該模塊由多個傳感器構(gòu)成，可以在短時間內(nèi)快速采集周圍車輛的各項信息，包含周圍車輛的具體位置與行駛的具體時間，以及周圍車流量和運(yùn)行速度等。車載單元模塊的結(jié)構(gòu)組成見圖1。

此外，在該模塊當(dāng)中，無人駕駛新能源汽車安裝完環(huán)境傳感器以后，需要實現(xiàn)坐標(biāo)的有效聯(lián)合標(biāo)定，確保無人駕駛新能源汽車控制裝置，可以在短時間之內(nèi)快速采集周圍信息，同時，在新能源汽車接收裝置當(dāng)中，控制單元可以快速發(fā)布控制命令，確保車輛轉(zhuǎn)向與油門滿足路況[1]。

4.2.2 路側(cè)單元模塊

在路側(cè)單元模塊之中，信息傳輸中樞占據(jù)重要地位，將車載單元與無線通信模塊裝置有效連接，針對車載單元裝置所發(fā)出的各項信息能夠?qū)崿F(xiàn)快速接收，在此過程當(dāng)中，路側(cè)單元裝置可以將車載裝置所采集到的各類信息，快速的發(fā)送給新能源汽車控制裝置中，新能源汽車控制裝置，接收到各類信息后快速發(fā)送到車載單元，進(jìn)而在短時間內(nèi)快速協(xié)調(diào)無人汽車的正常行駛。

4.2.3 中央控制單元模塊

此模塊作為無人駕駛新能源汽車中的核心部分，能夠有效接收各類信息，德和預(yù)先設(shè)置的算法，對各類信息進(jìn)行綜合處理，保證無人棄車能夠主動避讓周圍行人與障礙物。結(jié)合新能源無人駕駛汽車運(yùn)行特點可以得知，其內(nèi)部的控制裝置能夠自動控制汽車行駛狀態(tài)，提高車輛的運(yùn)行效率[2]。

4.3 運(yùn)動控制

4.3.1 目標(biāo)圖像模塊

汽車在實際行駛過程當(dāng)中，需要在平坦道路與起伏道路中行駛，針對這兩種不同類型道路，設(shè)計人員要運(yùn)用先進(jìn)的控制算法，全面考慮道路的坡度，在上坡的過程當(dāng)中，考慮車輛自身受力情況，并根據(jù)相關(guān)公式，準(zhǔn)確計算出在一個控制周期之內(nèi)，道路汽車因為坡度而產(chǎn)生的速度增量，具體公式如下：

式中：：表示汽車在上斜坡的過程當(dāng)中，車輛自身的傾斜角度，收到自身重力影響，汽車會產(chǎn)生一定的速度增量;g：表示地球重力加速度。

此外，設(shè)計人員還要合理設(shè)計目標(biāo)圖像模塊，因為無人駕駛新能源汽車在具體的行駛期間，要利用攝像頭對周圍道路與車輛信息進(jìn)行快速采集，為防止出現(xiàn)嚴(yán)重碰撞，加強(qiáng)目標(biāo)的有效識別，做好一系列的跟蹤控制工作尤為重要[3]。在控制目標(biāo)識別環(huán)節(jié)，控制模塊需要對一定范圍內(nèi)的圖像，行區(qū)域定義，然后采取灰度處理方法進(jìn)行有效處理，提高圖像的梯度，采用雙邊濾波法，圖像噪聲有效去除，圖像噪聲去除之后，利用Canny算子方法，將圖像內(nèi)部的各類信息快速提取，進(jìn)而得到圖像的具體輪廓，將此輪廓定義為區(qū)域ROI，進(jìn)而更好的識別目標(biāo)具體特征。

4.3.2 目標(biāo)特征描述

通過對前期的圖像進(jìn)行一系列處理之后，可以快速找到圖像內(nèi)部的ROI區(qū)域，由于無人駕駛新能源汽車的識別目標(biāo)具有非線性的特點，由于無人駕駛新能源汽車的識別目標(biāo)具有非線性的特點，會增加目標(biāo)識別難度，所以，為了提高計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，設(shè)計人員可以采取粒子濾波算法進(jìn)行計算，結(jié)合狀態(tài)空間模型運(yùn)行情況，將實際的各類跟蹤問題，快速轉(zhuǎn)化成狀態(tài)評估問題，進(jìn)而準(zhǔn)確的表述出RIO區(qū)域特征。與此同時，設(shè)計人員也可以采用帶有全職的例子，表示在某一時刻目標(biāo)運(yùn)行情況，通過對目標(biāo)狀態(tài)空間進(jìn)行定義，建立相關(guān)的空間模型，更好的掌握新能源汽車運(yùn)行狀態(tài)，實現(xiàn)自動化控制[4]。

4.3.3 建模

在跟蹤目標(biāo)物體的過程當(dāng)中，人員可以假設(shè)目標(biāo)粒子處于穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，并合理確定出中心坐標(biāo)，建立相應(yīng)的模型。在粒子建模的過程當(dāng)中，設(shè)計人員還要根據(jù)現(xiàn)階段圖像信息，以此作為主要的觀測值，結(jié)合具體的觀測情況，及時更新粒子權(quán)值，根據(jù)模型的類似函數(shù)，出目標(biāo)的具體位置，從而進(jìn)行全方位的跟蹤，從而進(jìn)行全方位的跟蹤。

另外，在實際建模的過程當(dāng)中，設(shè)計人員還要對ROI協(xié)方差，進(jìn)行合理的描述，在描述協(xié)方差矩陣的過程當(dāng)中，需要采取Forstner方法進(jìn)行計算，并結(jié)合系統(tǒng)所輸出的各類結(jié)果，準(zhǔn)確預(yù)測出目標(biāo)的具體運(yùn)行狀態(tài)，快速更新各項數(shù)值，若模型的運(yùn)行狀態(tài)滿足相關(guān)條件，則可以暫停運(yùn)行，若不滿足相關(guān)條件，則需要返回，重新調(diào)整[5]。

在車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)背景之下，無人駕駛新能源汽車內(nèi)部的控制系統(tǒng)越來越完善，控制模塊內(nèi)部的信息處理系統(tǒng)可以在短時間內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效處理，進(jìn)而制定出完善的路線策劃，保證交通更加順暢。當(dāng)然，無人駕駛新能源汽車在實際行駛的過程之中，如果出現(xiàn)道路交通事故，車輛內(nèi)部所安裝的車聯(lián)網(wǎng)裝置，可以第一時間將道路事故發(fā)生的具體地點，及人員的實際受傷情況，破事故的嚴(yán)重程度等，快速上傳到車聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)之中，從而為后續(xù)的救援工作提供良好的數(shù)據(jù)支撐。

5 結(jié)語

通過對車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)背景下的無人駕駛新能源控制模塊設(shè)計方案進(jìn)行全方位分析，例如了解系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)系統(tǒng)單元模塊設(shè)計、加強(qiáng)運(yùn)動控制等，可以確保無人駕駛新能源汽車安全運(yùn)行，推動無人駕駛新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展。

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