汽車遠(yuǎn)程智能控制的研究

林梅 何婷 楊鑫 卿瑩燕 蔡順燕 張霞 李紅梅

摘 要：為滿足人們對(duì)汽車更加智能化，人性化的需求，基于全球定位系統(tǒng)（GPS），人工智能技術(shù)以及智能手機(jī)控制技術(shù)等實(shí)現(xiàn)汽車的遠(yuǎn)程智能控制。文章將從國(guó)內(nèi)外汽車智能控制發(fā)展現(xiàn)狀，汽車遠(yuǎn)程智能控制如何實(shí)現(xiàn)，需要運(yùn)用的技術(shù)點(diǎn)出發(fā)進(jìn)行闡述，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車遠(yuǎn)程智能控制，以及實(shí)現(xiàn)汽車遠(yuǎn)程智能化控制后帶來的便利進(jìn)行描述。文章主要從汽車如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能控制相關(guān)技術(shù)問題，以及其優(yōu)缺點(diǎn)和未來發(fā)展前景。充分展現(xiàn)人工智能時(shí)代帶來的便利，促進(jìn)汽車自動(dòng)駕駛的時(shí)代的到來。

關(guān)鍵詞：汽車遠(yuǎn)程智能控制;GPS;人工智能;汽車防盜

中圖分類號(hào)：U283.1 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）04-37-04

Research on Automotive Remote Intelligent Control^*

Lin Mei， He Ting， Yang Xin， Qing Yingyan， Cai Shunyan， Zhang Xia， Li Hongmei

（ Chengdu Normal University， Sichuan Chengdu 611130 ）

Abstract：?In order to meet the demand of more intelligent and humanized automobile， the remote intelligent control of automobile is realized based on （GPS）， artificial intelligence technology and smartphone control technology. This paper will describe the development status of automobile intelligent control at home and abroad， how to realize the remote intelligent control of automobile， the technical points to be used， how to realize the remote intelligent control of automobile， and the convenience brought about by the realization of remote intelligent control of automobile. This paper mainly focuses on the technical problems related to how to realize remote intelligent control， as well as its advantages and disadvantages and future development prospects. Fully demonstrate the era of artificial Intelligence The convenience of coming， promoting the era of auto autopilot.

Keywords： Automobile remote intelligent control; GPS ; Artificial intelligence; Vehicle anti-theft

CLC NO.： U283.1 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）04-37-04

1 國(guó)內(nèi)外汽車遠(yuǎn)程智能控制發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)今世界，汽車行業(yè)發(fā)展迅速，特別是近年來，隨著人工智能技術(shù)，大數(shù)據(jù)技術(shù)，云計(jì)算技術(shù)，5G通訊技術(shù)等智能技術(shù)的飛速發(fā)展，標(biāo)志著汽車智能時(shí)代的到來。諸多傳統(tǒng)汽車公司、互聯(lián)網(wǎng)公司、人工智能公司等率先通過強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的方式，力爭(zhēng)在激烈競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。

從汽車發(fā)展史來看，國(guó)外對(duì)于汽車的研究起步早，基礎(chǔ)好，在汽車遠(yuǎn)程智能控制研究方面也略勝于國(guó)內(nèi)。2009年以來，國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)舉辦“中國(guó)智能車未來挑戰(zhàn)賽”，吸引了多個(gè)高校和研究機(jī)構(gòu)參與，促進(jìn)了我國(guó)自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展。在此期間，一汽、北汽等傳統(tǒng)汽車企業(yè)也逐漸開始智能汽車的研究。自國(guó)務(wù)院在 2015 年發(fā)布《中國(guó)制造 2025》起，以自動(dòng)駕駛技術(shù)為重點(diǎn)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車成為未來汽車發(fā)展的重要戰(zhàn)略方向，大批初創(chuàng)企業(yè)投身自動(dòng)駕駛領(lǐng)域。^[1]我國(guó)汽車智能控制研究進(jìn)入一個(gè)全新發(fā)展的時(shí)代。汽車的智能控制技術(shù)，在近年來得到了更好的發(fā)展。

2017年7月，奧迪正式發(fā)布的新款車型奧迪A8，實(shí)現(xiàn)了首款3級(jí)自動(dòng)駕駛級(jí)別的量產(chǎn)汽車，智能控制技術(shù)更加成熟。同年11月，谷歌waymo也完成了對(duì)L4級(jí)無人駕駛汽車的試運(yùn)營(yíng)。2018年初，通用汽車正式發(fā)布第四代自動(dòng)駕駛汽車，這是首款無需駕駛員、方向盤和踏板就能實(shí)現(xiàn)安全駕駛的L4級(jí)自動(dòng)駕駛量產(chǎn)汽車。同時(shí)，作為國(guó)內(nèi)無人駕駛領(lǐng)域的先驅(qū)者，百度也取得了不少成果。 隨著人工智能等一些先進(jìn)的技術(shù)的迅速發(fā)展，智能化汽車也成為未來的一種發(fā)展趨勢(shì)。^[2]

2 汽車市場(chǎng)已有的智能控制系統(tǒng)

相比傳統(tǒng)的汽車，目前市面上已經(jīng)有很多較高檔的汽車可以實(shí)現(xiàn)汽車遠(yuǎn)程智能控制，但僅限于某些車，及某些半智能的遠(yuǎn)程控制，不具有普及化?？偟膩碚f，市面上目前具有遠(yuǎn)程智能防盜裝置，遠(yuǎn)程監(jiān)控車況、遙控（車門鎖的開啟與關(guān)閉、遠(yuǎn)程啟動(dòng)車輛等）助手導(dǎo)航。

2.1 防盜裝置

從汽車出生之際，汽車就具有一定的防盜作用，和初級(jí)的防盜裝置和設(shè)備。成長(zhǎng)至今，汽車首要分為機(jī)械式、電子式、網(wǎng)絡(luò)式。^[3]

機(jī)械式作為最傳統(tǒng)的防盜裝置，需要經(jīng)過鎖定離合器、轉(zhuǎn)向盤、油門等來實(shí)現(xiàn)。盡管具有價(jià)格便宜，安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)也具有一些缺點(diǎn)，該裝置的體積龐大，需要隨身佩戴鑰匙，不能及時(shí)報(bào)警，被盜后期不能進(jìn)行后期的追蹤。^[4]

對(duì)于電子式防盜裝置，車主停車后，便可以火線圈與供油回路切斷，在下次使用車時(shí)利用解鎖鑰匙進(jìn)行防盜系統(tǒng)的解鎖。該裝置雖然實(shí)現(xiàn)了報(bào)警，但是其誤報(bào)警率也高，警報(bào)響造成了擾民。隨著偷盜技術(shù)的提高也出現(xiàn)了通過合成解釋解鎖鑰匙發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行解鎖偷盜。

網(wǎng)絡(luò)式防盜裝置是利用GPS系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。雖然更加簡(jiǎn)便，但是其也同樣具有信號(hào)不好的情況。容易受到汽車所處環(huán)境的影響，但隨著5G技術(shù)的發(fā)展，該問題也的到了一定的解決。^[5]

2.2 行車記錄儀

用戶經(jīng)過安裝行車記錄儀，同時(shí)鏈接手機(jī)端，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車行車的軌跡查閱。其缺點(diǎn)是，行車記錄儀屬于單獨(dú)安裝，容易被盜取，安裝費(fèi)時(shí)。

2.3 遠(yuǎn)程解鎖

用戶通過鑰匙遙控解鎖，打開或關(guān)閉車門。鑰匙通過發(fā)出微弱信號(hào)進(jìn)行以上控制。操作較為方便，但鑰匙控制范圍較短，僅限于近距離使用，且鑰匙發(fā)出的信號(hào)也會(huì)收到多種原因的影響;用戶還需要定期給鑰匙更換電池。

3 汽車市場(chǎng)調(diào)研

3.1 汽車4s店調(diào)研分析

3.1.1 對(duì)成都新港比亞迪4S店調(diào)查關(guān)于智能汽車未來發(fā)展趨勢(shì)發(fā)現(xiàn)

汽車智能化已經(jīng)成為一種趨勢(shì)，正在被越來越多的人所接受，但是在目前，國(guó)內(nèi)許多的技術(shù)沒有達(dá)到，許多智能控制系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)，5G時(shí)代的到來，可以加速汽車智能化的前進(jìn)步伐，讓我們更快進(jìn)入汽車智能化的時(shí)代。

3.1.2 成都仁浮奔馳4S店調(diào)查關(guān)于智能駕駛系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)發(fā)現(xiàn)

雖然目前已經(jīng)有無人車，但是無人車智能系統(tǒng)存在許多弊端，如遠(yuǎn)程控制時(shí)安全的實(shí)現(xiàn)，大多體現(xiàn)在汽車智能防盜上。防盜安全一直受到人們的重視，而汽車智能防盜是運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)來對(duì)汽車實(shí)現(xiàn)定位和追蹤，運(yùn)用大數(shù)據(jù)的運(yùn)算，準(zhǔn)確掌控汽車目前的狀態(tài)或位置。涉及到準(zhǔn)確問題和隱私問題，可利用大數(shù)據(jù)的運(yùn)算，在提高準(zhǔn)確性的同時(shí)降低隱私泄露。

3.2 汽車經(jīng)銷商調(diào)研

3.2.1 四川寶汽汽車銷售服務(wù)有限公司調(diào)查關(guān)于汽車遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)的的接受程度發(fā)現(xiàn)

汽車的遠(yuǎn)程智能控制的研制與實(shí)施，雖然受到大多數(shù)90后的支持與贊同。但是70后、80后以及老一代的人并沒有完全接受。對(duì)于智能遠(yuǎn)程控制汽車的使用性能和各種要求保持著懷疑的態(tài)度。

3.2.2 成都朗途汽車銷售服務(wù)有限公司調(diào)查關(guān)于智能防盜裝置發(fā)現(xiàn)

經(jīng)過調(diào)查分析，智能防盜系統(tǒng)并沒有太大的市場(chǎng)，因?yàn)榧夹g(shù)還不夠成熟，并且存在諸多局限，比如隱私保密問題、或信息提示問題。對(duì)于汽車定位，如果信息較多或者較為繁瑣，會(huì)給生活帶來不便。因此，智能防盜裝置并沒有太大的銷售空間。

3.3 汽車維修廠調(diào)研

長(zhǎng)通汽車零部件裝配有限公司和汽車維修廠（大唐富旭汽車服務(wù)有限公司、成都方達(dá)汽車服務(wù)有限公司）調(diào)查研究分析發(fā)現(xiàn)：

一般汽車裝配時(shí)選用原廠零件較多，如果原廠零件采用了智能系統(tǒng)，更換和裝配時(shí)不僅需要對(duì)整個(gè)智能系統(tǒng)就行調(diào)整更換，而且智能系統(tǒng)的更換價(jià)格較為昂貴，不能大面積推廣使用，受到限制。汽車智能防盜裝置目的是為人們生活帶來便利，更注重實(shí)用性和安全性，同時(shí)要求對(duì)于隱私性有較好的保密作用。并且對(duì)于無人駕駛車，在應(yīng)急措施和應(yīng)變能力上并沒有人工操作的汽車優(yōu)秀，在安全性方面無人駕駛車反應(yīng)較慢并且應(yīng)變能力不高，面對(duì)突發(fā)情況不能有效地解決。

3.4 與傳統(tǒng)性能的比較

本文研究的遠(yuǎn)程汽車智能控制系統(tǒng)，與傳統(tǒng)無人車駕駛技術(shù)相比，汽車遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)明顯改良了在安全性和使用性能方面的不足，更加智能化和人性化，能夠運(yùn)用大數(shù)據(jù)的運(yùn)算，更準(zhǔn)確地在無人駕駛的情況下到達(dá)目的地，完成各種指令。改善了在隱私保密性方面的不足，轉(zhuǎn)為一對(duì)一的手機(jī)系統(tǒng)與汽車連接。在應(yīng)急措施和應(yīng)變能力上，汽車遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)應(yīng)變能力更快，適用范圍更廣。

3.5 車主用戶調(diào)研分析

如表1，圖1，圖2所示，從各項(xiàng)調(diào)研結(jié)果來看，目前市面已有的汽車遠(yuǎn)程控制范圍較窄，且不夠成熟，存在諸多問題。同時(shí)，各項(xiàng)遠(yuǎn)程控制模塊區(qū)域獨(dú)立，多項(xiàng)功能需要不同的控制器，或不同的手機(jī)客戶端APP，操作也較為繁瑣，某些還需要繳納一定的管理費(fèi)用。從調(diào)研結(jié)果來看，人們對(duì)于汽車能夠具有更多的智能化功能的渴望程度。特別是年輕一代，更希望汽車能夠具有更多的科技化，人性化，智能化的設(shè)計(jì)與功能。調(diào)研數(shù)據(jù)充分反映出汽車遠(yuǎn)程智能化控制的可行性。

4 系統(tǒng)分析及設(shè)計(jì)原理

4.1 技術(shù)分析

汽車終端與遠(yuǎn)距離的控制管聯(lián)系起來，主要依靠第三方平臺(tái)——GPS全球定位系統(tǒng)。GPS系統(tǒng)主要由GPS衛(wèi)星（空間端）、地面監(jiān)控部門（控制端）、GPS信號(hào)接收器（用戶端）三部分組成?？刂贫藢⑿盘?hào)傳送給空間端，空間端再將其發(fā)出的信號(hào)整合發(fā)送給用戶端，最后空間端將用戶端的運(yùn)行情況反饋給控制端。具體來說，用戶可以通過智能手機(jī)下載相關(guān)控制軟件，再通過軟件設(shè)置相關(guān)模式。通關(guān)GPS反饋的信息進(jìn)行輸入始發(fā)地與目的地，再將信息傳送給汽車終端進(jìn)行相關(guān)控制運(yùn)行。

隨著 IT 行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）設(shè)備的完善、單片機(jī)控制技術(shù)等技術(shù)的不斷突破，汽車遠(yuǎn)程智能控制技術(shù)并不是不能實(shí)現(xiàn)的世紀(jì)難題，但是要想汽車遠(yuǎn)距離全程智能控制，還要面臨許多的挑戰(zhàn)和困難，需要不停研究與討論。

4.2 整體設(shè)計(jì)

汽車遠(yuǎn)程智能控制的實(shí)現(xiàn)過程需要使用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、單片機(jī)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)等多種技術(shù)相結(jié)合。除此之外，還需使用基于智能手機(jī)或電腦控制的汽車遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的管理和監(jiān)控的平臺(tái)，同時(shí)需要采用大數(shù)據(jù)技術(shù)，云計(jì)算技術(shù)隨時(shí)隨地對(duì)路況進(jìn)行分析。實(shí)現(xiàn)汽車遠(yuǎn)程智能控制，可以為人們的生活帶來便利。

4.2.1 軟件設(shè)計(jì)

目前已經(jīng)有的汽車軟件APP有安米智能鑰匙，車輛監(jiān)控等。盡管存在這些軟件，但大都功能單一，操作復(fù)雜，部分還存在會(huì)員注冊(cè)收費(fèi)的現(xiàn)象。基于目前市面上已經(jīng)存在的APP，研究出各項(xiàng)功能模塊化，用戶只需要下載該軟件，選擇與車像匹配的功能，就可以實(shí)時(shí)手機(jī)遠(yuǎn)程控制汽車。^[6]初步構(gòu)思汽車遠(yuǎn)程控制軟件，主要由多個(gè)模塊組成：

軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是根據(jù)控制端模塊的實(shí)際情況進(jìn)行的，主要由以下幾個(gè)區(qū)域組成，區(qū)域控制管理、鎖定及解鎖控制區(qū)域、擴(kuò)管理區(qū)域、展通道控制區(qū)域、跟蹤模塊、定位區(qū)域、等功能區(qū)域等構(gòu)成，用戶可以根據(jù)自身車的配置相關(guān)區(qū)域的選擇。^[3]同時(shí)還設(shè)計(jì)后來功能增加區(qū)域，后期可以根據(jù)汽車智能化的發(fā)展，適當(dāng)添加功能模塊。真正做到了汽車遠(yuǎn)程智能控制多模塊一體化。^[7]除此之外，用戶可以根據(jù)自身汽車的特點(diǎn)，適當(dāng)刪除本車無用模塊部分，減少軟件繁瑣化操作。

軟件框架主要是定位區(qū)域、控制區(qū)域、跟蹤區(qū)域和幫助中心五大區(qū)域組成。每個(gè)區(qū)域下根據(jù)相應(yīng)功能，劃分出小區(qū)域。通過劃分的區(qū)域，將所有控制功能都以小圖形的方式展現(xiàn)在手機(jī)上，使用戶能夠直接形象的進(jìn)行操控。^[8]在幫助中心模塊將常見模塊的功能加以說明描述，防止用戶在使用時(shí)忘記模塊功能的情況。對(duì)于用戶操作失誤的情況，軟件會(huì)進(jìn)行二次確認(rèn)，即在點(diǎn)擊某項(xiàng)指令后彈出再次確認(rèn)的窗口，防止用戶操作失誤而造成不必要的損失。對(duì)于模塊選擇錯(cuò)誤，可以進(jìn)設(shè)置區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)的更改，這也是比較人性化的一個(gè)設(shè)計(jì)。

4.2.2 硬件設(shè)計(jì)

硬件主要包括車載終端中央處理器、GPS接收機(jī)、電源模塊、信號(hào)發(fā)射模塊和其它外圍設(shè)備組成。車載終端中央處理器主要完成GPS定位模塊與信號(hào)發(fā)射模塊之間的通信，接收車輛位置信息，并經(jīng)過無線數(shù)據(jù)鏈路實(shí)現(xiàn)用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。車載終端處理器直接汽車啟動(dòng)系統(tǒng)相連，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車進(jìn)行控制的功能。

（1）車載終端中央處理器ECU

其與車身各處的傳感器相連，同時(shí)接受來自各處的傳感器的信號(hào)，根據(jù)儲(chǔ)存的大量的信息進(jìn)行綜合判斷分析，然后將信息轉(zhuǎn)化，并同過信號(hào)發(fā)射器傳送到用戶控制端。隨著5G的到來，電子設(shè)備傳輸速度越來越快，和準(zhǔn)確。

（2）GPS接收器

傳統(tǒng)的信號(hào)接收器位于車身頂部，雖然能夠很好的接受到信號(hào)，但是同時(shí)容易被破壞?？梢試L試在車身的不同安裝三個(gè)信號(hào)接受器。這樣接受信號(hào)的能力不僅更強(qiáng)，也不易因?yàn)樾盘?hào)接收器突然壞掉的導(dǎo)致遠(yuǎn)程操控失效。

（3）其它裝置

主要起輔助的作用，使汽車遠(yuǎn)程智能控制更加的穩(wěn)定與準(zhǔn)確。

4.3 與傳統(tǒng)性能比較

本課題研究的遠(yuǎn)程汽車智能控制系統(tǒng)，與傳統(tǒng)無人車駕駛技術(shù)相比，汽車遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)明顯改良了在安全性和使用性能方面的不足，更加智能化和人性化，能夠運(yùn)用大數(shù)據(jù)的運(yùn)算，更準(zhǔn)確地在無人駕駛的情況下到達(dá)目的地，并且完成各種指令。改善了在隱私保密性方面的不足，轉(zhuǎn)為一對(duì)一的手機(jī)APP與汽車連接。在應(yīng)急措施和應(yīng)變能力上，汽車遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng)應(yīng)變能力更快，適用范圍更廣。

4.4 系統(tǒng)操控的實(shí)現(xiàn)

用戶只需要在手機(jī)上下載軟件，便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的遠(yuǎn)程操控。根據(jù)不同的情況選擇不同的模式，實(shí)現(xiàn)了車主自身對(duì)車況的監(jiān)控。^[9]不僅保護(hù)來用戶的信息，也減輕了一定的工作量，讓操控更加方便。

5 未來展望

汽車遠(yuǎn)程控制技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)具有很好的科研價(jià)值和社會(huì)效益，可以在為人們的出行帶來便利的同時(shí)擁有提高安全保障。實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的遠(yuǎn)程智能控制后，生活更加智能化：

（1）利用汽車的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，可以通過手機(jī)遠(yuǎn)程控制汽車，隨時(shí)掌控汽車的行駛狀況，保證汽車快速準(zhǔn)確地到達(dá)目的地目。在汽車發(fā)動(dòng)前，可以通過該系統(tǒng)控制汽車調(diào)節(jié)車內(nèi)的溫度與濕度，為乘車帶來的便利。

（2）利用汽車的遠(yuǎn)程控制技術(shù)，可以對(duì)汽車進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、方便規(guī)劃和控制行駛區(qū)域、對(duì)汽車進(jìn)行條件鎖定及解鎖控制，保障汽車的行駛安全。

此外，汽車遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)具備低功耗、低成本、保密性能好、操作簡(jiǎn)單、適用范圍廣泛等優(yōu)點(diǎn)。而在未來，人們的生活必將更加趨近于智能化。實(shí)現(xiàn)汽車的遠(yuǎn)程智能控制必將是一重大突破。^[10]

參考文獻(xiàn)

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