V2X車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展與趨勢

王慧江 何知曄 冉宗輝 段建華

摘 要：車聯(lián)網(wǎng)V2X 技術(shù)是以汽車為載體搭建多種互聯(lián)的一種模式，正在成為交通、汽車等產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要驅(qū)動力。通過文獻查閱，分析車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展概況，介紹車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)以及應(yīng)用，指出當(dāng)前國內(nèi)外車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展問題，對車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展提出了建議。

關(guān)鍵詞：V2X;智能汽車;5G

引言

當(dāng)前，隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，汽車數(shù)量不斷增長，智能交通系統(tǒng)正式進入了我們的生活。作為下一代智能交通的核心，車聯(lián)網(wǎng)的研究為智能交通系統(tǒng)提供了解決法案。通過車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來獲取道路環(huán)境信息、車輛實時位置信息、速度和加速度大小等信息對車輛狀態(tài)進行準(zhǔn)確判斷和有效決策，從而進行精確地車輛路況感知，以及提供各種使車輛安全行駛的信息，能夠有效的減少車輛故障和交通事故的發(fā)生，為智慧交通以及道路安全提供了一種全新的思路，受到汽車和交通行業(yè)的廣泛關(guān)注。

1 V2X技術(shù)介紹

V2X即為vehicle to everything，也就是指車與外界信息的互換，即為車用無線通信技術(shù)。V2X 技術(shù)可實現(xiàn)車與車，車與基站，基站與基站等的互通，能夠大大提高行車的安全性，其主要包括車與車（V2V）、車與路邊基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）和車與行人（V2P）之間的信息交互。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最早興起于美國，并且歐美和日本在該技術(shù)上一直處于領(lǐng)先地位，我國的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展與歐美相比就相對較晚，直到2011年大唐電信和啟明信息科技共同建立了通信與汽車電子產(chǎn)品實驗室，這標(biāo)志著我國正式進入車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用階段。當(dāng)今V2X技術(shù)路線包括了蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)C-V2X技術(shù)和應(yīng)用IEEE 802.11p 協(xié)議的DSRC技術(shù)[1]。

2 V2X關(guān)鍵技術(shù)

2.1可靠的實時通信技術(shù)

V2X 就是整合來自車路網(wǎng)的各種實時數(shù)據(jù)，并通過自身的能力進行分析和決策從而幫助駕駛員規(guī)劃出最優(yōu)的行車路線以及周圍環(huán)境的不可預(yù)見性該如何做出選擇，V2X就相當(dāng)于駕駛員的第二雙“眼睛”，能夠降低因駕駛員注意力分散或視野盲區(qū)而造成的交通事故的發(fā)生率。針對實時通信技術(shù)要求，IEEE提出了 WAVE 系統(tǒng)，歐洲國家也相應(yīng)的提出了 CoCar系統(tǒng)[2]。

2.2車輛狀態(tài)感知技術(shù)

車輛狀態(tài)感知技術(shù)是最為重要的一部分，也是決策和執(zhí)行的前提。如何實時感知運動坐標(biāo)系下汽車的車姿和周圍環(huán)境狀態(tài)以及汽車的速度和加速度等并作出正確判斷，從而避免交通安全事故的發(fā)生。目前主要有攝像頭+測距雷達和激光雷達兩種技術(shù)。不過GPS和IMU兩個互補的定位技術(shù)也能夠?qū)崿F(xiàn)高精度和高實時性的位置感知，但是對于厘米級精度要求的感知還是需要視覺定位或者激光雷達來輔助的。

2.3海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)

通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進行信息匯總?cè)诤?，并且能夠根?jù)信息給出判斷。數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)挖掘和信息融合兩個手段。信息融合是指利用計算機技術(shù)對來自多個傳感器的數(shù)據(jù)信息進行分析處理，信息融合主要是通過對傳感器的充分利用，整合分析，從而能夠給出最好的處理意見。數(shù)據(jù)挖掘就是在大量的數(shù)據(jù)信息中挖掘出有用的數(shù)據(jù)信息并尋找出規(guī)律。其主要包括數(shù)據(jù)前的準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)規(guī)律的探尋、數(shù)據(jù)規(guī)律的表示方法。這樣就能把我們所需要的數(shù)據(jù)整合成一個數(shù)據(jù)集，并將規(guī)律以可視化的形式展示出來。

3 V2X技術(shù)與其他技術(shù)的比較

3.1傳統(tǒng)的智能汽車與搭載V2X功能的汽車的比較

傳統(tǒng)的智能汽車依賴于車載傳感系統(tǒng)和信息終端，只有在視距范圍、反應(yīng)時間較短的場景下車載傳感系統(tǒng)才能發(fā)揮作用。V2X技術(shù)融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以在非視距范圍及反應(yīng)時間較長的場景下發(fā)揮作用。因此V2X技術(shù)應(yīng)用范圍更廣，功能也更全面[3]。

3.2傳統(tǒng)的汽車服務(wù)與V2X的比較

傳統(tǒng)的汽車通過無線通信和衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)為駕駛?cè)藛T提供一些車輛的基本信息有車輛位置、交通信息和車載娛樂等服務(wù)，在當(dāng)今時代已經(jīng)滿足不了我們對車輛的體驗。而車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在信息交互的基礎(chǔ)下能夠獲取大量的數(shù)據(jù)信息，提供實時路況、車輛狀態(tài)、路況信息更新、車與車之間的協(xié)同信息、車與基站之間的信息等，很大程度上避免了交通事故的發(fā)生，并且能夠?qū)崿F(xiàn)車輛的自動駕駛。

3.3常規(guī)自動駕駛感知技術(shù)與V2X的比較

常規(guī)自動駕駛感知手段主要是攝像頭或激光雷達的自主式感知，其中存在視覺視角、遮擋限制以及在雨、霧或強光照射下容易影響工作狀態(tài)等突出問題。V2X能夠通過傳感器來獲取傳統(tǒng)汽車所達不到的視覺死角，能夠穿越障礙物來獲取信息，且駕駛?cè)藛T還能通過協(xié)同技術(shù)來獲取其他車輛的駕駛信息來進行決策和判斷，應(yīng)用范圍很廣。與傳統(tǒng)汽車相比，V2X具有更強的抗干擾的能力，不受天氣狀況的影響，適應(yīng)能力強。

4 V2X 技術(shù)面臨的問題

4.1車聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)性建設(shè)

V2X通信技術(shù)的實現(xiàn)需要有關(guān)鍵的技術(shù)支撐和完善的道路基礎(chǔ)設(shè)施配備。如何實現(xiàn)車輛以及車輛與道路之間實時信息的響應(yīng)，實現(xiàn)各模塊的適應(yīng)性，設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化制定以及合理的改裝適配方案的制定。

4.2網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題

由于車上無法達到實時網(wǎng)絡(luò)覆蓋，因此與 D2D 技術(shù)相似，在 V2X 技術(shù)發(fā)展過程中，也存在著有時網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋的場景，此條件下的服務(wù)質(zhì)量也隨之下降，甚至?xí)霈F(xiàn)短暫“隱身”，因此需要進行車載網(wǎng)絡(luò)問題研究，盡最大的可能保證每輛車每時每刻可以連接網(wǎng)絡(luò)，從而保障基本安全和提高服務(wù)質(zhì)量。

4.3 V2X技術(shù)安全問題

網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全。在網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的時代，如何解決網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)以及隱私保護協(xié)議的問題是非常重要的。另外由于技術(shù)都是處于不斷發(fā)展和不斷成熟的階段，難免存在一些漏洞，有些不法分子就會利用這些漏洞來對我們的網(wǎng)絡(luò)進行攻擊，造成我們的人身安全，交通安全等問題，給我們帶來嚴(yán)重的損失。

5 V2X 技術(shù)未來發(fā)展

伴隨著5G技術(shù)的快速發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠在數(shù)據(jù)處理、信息交互和車輛協(xié)同方面更加高效和精確，能夠支撐起超大數(shù)據(jù)的及時處理，為未來自動駕駛提供了強大的推力。相信車輛全面智能化、網(wǎng)聯(lián)化已為時不遠了。隨著5G技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用部署，如用軟件來定義網(wǎng)絡(luò)、 網(wǎng)絡(luò)特定功能逐步虛擬化、網(wǎng)絡(luò)發(fā)展切片化等將在車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中發(fā)揮重要作用[4]。

6結(jié)束語

汽車在安全、環(huán)保、經(jīng)濟和舒適的發(fā)展“道路”上不斷前進，但隨著汽車保有量的增加，造成的道路堵塞也日益嚴(yán)重，環(huán)境污染也日益嚴(yán)峻，全世界每年因道路交通事故死亡人數(shù)約有125萬，這些問題都促使著V2X車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展。

參考文獻：

[1] 金博，胡延明. C-V2X 車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展綜述與展望[D].北京：大唐網(wǎng)絡(luò)有限公司，2020，2.

[2] 陳 杰，V2X 關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展分析[D].四川：西華大學(xué)，2020，2.

[3] 何 藹，車聯(lián)網(wǎng) V2X 技術(shù)現(xiàn)狀、比對及發(fā)展展望[D].上海：上海汽車集團股份有限公司商用車技術(shù)中心，2020，3.

[4] 楊旭， 肖子玉， 邵永平. 面向 5G 的核心網(wǎng)演進規(guī)劃[J].電信科學(xué)， 2018， 34（7）： 162-170.