淺談智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用

覃文周

摘要：汽車(chē)在人們的日常生活中扮演著重要的角色，它是人們主要的交通工具，汽車(chē)已經(jīng)成為當(dāng)代人生活中不可缺少的一部分。隨著汽車(chē)制造業(yè)不斷融合人工智能技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、信息通訊技術(shù)等高端技術(shù)，汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展也發(fā)生了巨大的變化，當(dāng)前汽車(chē)正逐步向智能化、網(wǎng)聯(lián)化的方向發(fā)展。智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)也應(yīng)運(yùn)而生。本文主要介紹分析智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的基本概念、智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用、智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)以及其未來(lái)的發(fā)展情況。

Abstract： Cars play an important role in people's daily life. They are people's main means of transportation. Cars have become an indispensable part of contemporary people's lives. As the automobile manufacturing industry continues to integrate high-end technologies such as artificial intelligence technology， Internet technology， and information and communication technology， the development of the automotive industry has also undergone tremendous changes. At present， automobiles are gradually developing in the direction of intelligence and connectivity. The intelligent networked car also came into being. This article mainly introduces and analyzes the basic concepts of intelligent connected technology， the application of intelligent connected technology in automobiles， the key technologies of intelligent connected vehicles and its future development.

關(guān)鍵詞：智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù);汽車(chē);應(yīng)用

Key words： intelligent network technology;automobile;application

中圖分類(lèi)號(hào)：U46 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2022）01-0235-03

1 ?智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的概念

智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)是隨著社會(huì)發(fā)展以及科技進(jìn)步而發(fā)展起來(lái)的一種新技術(shù)，它主要是將先進(jìn)高端的傳感技術(shù)、信息通訊技術(shù)、智能控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)等整合在一起，運(yùn)用以上各技術(shù)的特點(diǎn)建立形成的具有運(yùn)用范圍廣、準(zhǔn)確高效、發(fā)揮穩(wěn)定的智能管理系統(tǒng)。由于智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的優(yōu)越性、發(fā)展性。智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)也逐漸被運(yùn)用在汽車(chē)上，它的運(yùn)用可以使得汽車(chē)更加智能、互聯(lián)、節(jié)能，智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用，我們把這類(lèi)汽車(chē)稱(chēng)為智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)。汽車(chē)融合智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)發(fā)展成智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)可進(jìn)一步促進(jìn)車(chē)輛的安全高效、舒適節(jié)能行駛。智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的出現(xiàn)，促進(jìn)了汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展。

2 ?傳感技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用

傳感技術(shù)主要的作用是對(duì)周?chē)h(huán)境進(jìn)行感知，傳感技術(shù)在汽車(chē)上的運(yùn)用主要是感知外部環(huán)境，可作為汽車(chē)的眼睛和耳朵，接受外界信號(hào)。該技術(shù)感知汽車(chē)周?chē)h(huán)境主要是利用毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、雙目攝像頭、超聲波傳感器、V2X通信技術(shù)和視覺(jué)傳感器獲取行人、道路、障礙物、外部車(chē)輛位置、交通標(biāo)志和交通信號(hào)燈等信息，汽車(chē)控制器接收分析并處理這些信息，這些信息是智能汽車(chē)行駛的信息源，為汽車(chē)提供行駛的決策提供依據(jù)。

汽車(chē)運(yùn)用傳感技術(shù)感知環(huán)境對(duì)象，主要有三個(gè)方面：第一，駕駛路徑標(biāo)識(shí)的感知，結(jié)構(gòu)化道路的行駛路徑識(shí)別包括道路交通標(biāo)志，道路邊緣線(xiàn)，十字路口引導(dǎo)線(xiàn)，指導(dǎo)車(chē)道線(xiàn)，人行橫道線(xiàn)，道路入口和出口標(biāo)志和道路隔離器識(shí)別。第二，周邊物體的感知，汽車(chē)對(duì)周邊物體的感知有對(duì)行人的感知、其他車(chē)輛的感知以及地面上運(yùn)動(dòng)或靜止的可能影響車(chē)輛安全行駛的物體的感知識(shí)別。第三，車(chē)輛的駕駛環(huán)境得檢測(cè)，汽車(chē)的駕駛環(huán)境檢測(cè)包括對(duì)天氣的檢測(cè)、路面的檢測(cè)、道路交通情況的檢測(cè)以及交通信號(hào)的識(shí)別。

當(dāng)前來(lái)看，環(huán)境感知技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用，感知元件主要包括高端傳感器、毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波傳感器、融合傳感技術(shù)等。高端傳感器主要是指汽車(chē)上的轉(zhuǎn)速傳感器、方向盤(pán)轉(zhuǎn)角傳感器、溫度傳感器、微機(jī)械陀螺儀、加速度傳感器等，這些傳感器主要是感知車(chē)輛本身的狀態(tài)，然后再利用計(jì)算參數(shù)分析汽車(chē)的駕駛情況以及車(chē)輛的狀態(tài)，使汽車(chē)更加安全的行駛。毫米波雷達(dá)作為感知元件，它可以感知分辨很小的目標(biāo)，獲取周?chē)h(huán)境的距離信息，控制器通過(guò)識(shí)別分析技術(shù)確認(rèn)行駛環(huán)境。激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)有一定的相似功能，激光雷達(dá)可以檢測(cè)目標(biāo)的方位、速度、距離、高度等，激光雷達(dá)通過(guò)感知技術(shù)獲取這些信息，作為技術(shù)信息進(jìn)行駕駛分析。超聲波傳感器主要用于檢測(cè)近距離的物體，受到光的影響比較小，可以穿透不透明物體進(jìn)行測(cè)量。利用多種傳感手段獲取不同形式的信息被稱(chēng)為融合傳感技術(shù)，它感知駕駛環(huán)境依靠的是多信息融合感知，如視覺(jué)傳感技術(shù)與毫米波雷達(dá)、激光雷達(dá)、超聲波雷達(dá)等傳感感知元件的融合。它具有極好的環(huán)境適應(yīng)性，獲取信息更豐富全面，提供的感知信息更加可靠等優(yōu)點(diǎn)。除此之外自我組織網(wǎng)絡(luò)也是一種感知技術(shù)，他主要通過(guò)汽車(chē)本身的組織網(wǎng)絡(luò)獲取汽車(chē)行駛環(huán)境信息和其他車(chē)輛行駛信息，也可以傳遞自身信息給周?chē)?chē)輛。該技術(shù)可以對(duì)宏觀(guān)行駛環(huán)境的信息進(jìn)行收集，實(shí)現(xiàn)車(chē)與車(chē)之間的信息共享。

3 ?無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)系統(tǒng)在汽車(chē)上的應(yīng)用

無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是指可以利用電磁波無(wú)線(xiàn)技術(shù)進(jìn)行近遠(yuǎn)距離通訊的技術(shù)，在通訊傳遞過(guò)程中不需要有線(xiàn)介質(zhì)。當(dāng)前，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)主要有V2X通信、藍(lán)牙通信、DSRC通信等。

V2X通信是指汽車(chē)與外界的一種信息交換。該技術(shù)集合了定位技術(shù)、車(chē)與車(chē)的通信技術(shù)、汽車(chē)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)以及遙感技術(shù)，這些技術(shù)的融合開(kāi)辟了汽車(chē)新技術(shù)的發(fā)展方向，這使得汽車(chē)開(kāi)發(fā)出了自動(dòng)智能駕駛和手動(dòng)駕駛技術(shù)。智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)V2X通信技術(shù)主要是指車(chē)與車(chē)之間的互通技術(shù)、汽車(chē)與行人之間的通信、汽車(chē)與云端平臺(tái)之間的通信、汽車(chē)與基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信。這些技術(shù)的產(chǎn)生使得汽車(chē)可以準(zhǔn)確獲取周?chē)h(huán)境信息，并在汽車(chē)啟動(dòng)過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)智能控制，確保汽車(chē)的行駛安全，同時(shí)可以降低交通事故的發(fā)生。如圖1智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)對(duì)周?chē)h(huán)境的感知技術(shù)原理圖即表現(xiàn)了傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及通訊技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用。

圖1中的原理，主要表現(xiàn)在：第一，行人感應(yīng)識(shí)別，該功能可以判斷汽車(chē)行駛過(guò)程中前方以及側(cè)面是否有行人，第二，道路交通網(wǎng)絡(luò)信號(hào)感知，通過(guò)自動(dòng)模式識(shí)別對(duì)紅綠燈、交叉路口的信號(hào)燈進(jìn)行感應(yīng)、進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高效管理通過(guò)交叉路口;第三，道路交通標(biāo)志的感知，該作用主要是用于識(shí)別道路兩側(cè)的各類(lèi)交通標(biāo)志，例如遇到彎道注意標(biāo)志、限速標(biāo)志等，以及時(shí)提醒駕駛員需要注意安全;第四，道路周?chē)煌顩r感知，該功能主要是分析道路交通周?chē)闆r，是否存在交通擁堵，是否存在交通事故等問(wèn)題，這樣可以提高汽車(chē)對(duì)道路的選擇;第五，周?chē)?chē)的感知，該功能主要是檢測(cè)該車(chē)輛周?chē)?chē)存在的情況，檢測(cè)前后左右是否有車(chē)輛，這樣可以避免與其他車(chē)輛發(fā)生碰撞。

V2X通信技術(shù)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)上的應(yīng)用比較廣泛，以V2I（車(chē)輛與基礎(chǔ)設(shè)施間的信息交換）技術(shù)應(yīng)用為例，下列是幾種主要應(yīng)用：

第一，道路異常預(yù)警技術(shù)，該技術(shù)主要是在主車(chē)輛上安裝V2X信息通訊技術(shù)終端，汽車(chē)在行駛過(guò)程中，如果遇到交通事故或者交通管制等突發(fā)事件時(shí)，V2X技術(shù)中的終端接收到異常信號(hào)，V2I通信技術(shù)再把這種異常的信息輸送到周邊的汽車(chē)上，周?chē)钠?chē)根據(jù)V2I通信技術(shù)共享的信息自主選擇調(diào)整行駛的線(xiàn)路，避開(kāi)特殊有情況的路線(xiàn)。如圖2即是道路異常預(yù)警技術(shù)在汽車(chē)上的應(yīng)用原理圖。

第二，道路濕滑預(yù)警技術(shù)，該技術(shù)也是在主車(chē)輛安裝上V2X信息通訊技術(shù)終端，如果汽車(chē)行駛中，前方有雨、雪等惡劣天氣導(dǎo)致的濕滑道路。V2X通訊信息技術(shù)也會(huì)在終端上獲取該濕滑道路的位置信息，該技術(shù)再把獲得的信息發(fā)送到信息共享平臺(tái)，周?chē)?chē)也會(huì)收到相應(yīng)信息，其他車(chē)輛得到信息后根據(jù)具體情況自動(dòng)選擇行駛速度與路線(xiàn)避開(kāi)危險(xiǎn)的道路區(qū)域。（圖3）

第三，行人預(yù)警技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用主要是在主車(chē)輛中安裝V2X通訊信息技術(shù)終端系統(tǒng)，用該技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)檢測(cè)器檢測(cè)周?chē)鷧^(qū)域內(nèi)行人的位置以及行人的移動(dòng)信息，V2X技術(shù)終端系統(tǒng)這時(shí)候可以通過(guò)V2I通信技術(shù)，利用檢測(cè)器所檢測(cè)到的行人信息發(fā)送到平臺(tái)共享信息給周?chē)?chē)輛，周?chē)渌?chē)輛通過(guò)該技術(shù)也可以獲取該信息，通過(guò)終端控制器計(jì)算分析，車(chē)輛可以自主判斷從而選擇恰當(dāng)?shù)穆肪€(xiàn)，避開(kāi)行人，保證行人安全。（圖4）

第四，交通標(biāo)識(shí)信息顯示技術(shù)，交通標(biāo)識(shí)信息顯示技術(shù)也是在主車(chē)輛上安裝V2X通訊信息技術(shù)終端，當(dāng)汽車(chē)行駛到有注意落石、方向彎路、減速讓行等路段時(shí)，這時(shí)終端控制系統(tǒng)接收相關(guān)道路交通標(biāo)牌標(biāo)識(shí)信息的內(nèi)容和位置，終端控制系統(tǒng)再通過(guò)V2I通信技術(shù)，把獲取的信息共享到平臺(tái)并發(fā)送給周?chē)钠?chē)，汽車(chē)根據(jù)接收到的信息自動(dòng)選擇行駛路線(xiàn)，調(diào)整行駛速度，減少危險(xiǎn)發(fā)生的概率。

藍(lán)牙通信技術(shù)在汽車(chē)的應(yīng)用技術(shù)相對(duì)比較成熟，有車(chē)載藍(lán)牙電話(huà)、藍(lán)牙汽車(chē)音響、藍(lán)牙后視鏡、藍(lán)牙汽車(chē)鑰匙等。

DSRC通信技術(shù)，DSRC是專(zhuān)用短程通信的簡(jiǎn)稱(chēng)，DSRC通信技術(shù)是智能交通系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)，它是一種高效的在特定范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)。DSRC系統(tǒng)主要由專(zhuān)用短程通信、車(chē)載單元、后臺(tái)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及協(xié)議組成。當(dāng)前使用專(zhuān)用短程通信在通訊距離、車(chē)輛行駛速度和通訊連接點(diǎn)上有一定要求。運(yùn)用該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)與整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行信息交換，實(shí)現(xiàn)車(chē)、道路系統(tǒng)、以及平臺(tái)數(shù)據(jù)之間的通信以及數(shù)據(jù)共享。

根據(jù)當(dāng)前情況，DSRC專(zhuān)用短程通信技術(shù)在汽車(chē)上主要應(yīng)用于以下幾點(diǎn)：第一，汽車(chē)的駕駛輔助。在該系統(tǒng)可以運(yùn)用在錯(cuò)誤的駕駛方式報(bào)警、可能發(fā)生碰撞的預(yù)警、對(duì)行人的監(jiān)控、交通情況警告、道路工程施工警告、天氣氣象警告等方式中。第二，應(yīng)用于交通管理，通過(guò)該系統(tǒng)的平臺(tái)信息共享可以給行駛車(chē)輛共享交通執(zhí)法信息、交通法規(guī)警告和停車(chē)管理等事項(xiàng)。第三，可以應(yīng)用于高速路、停車(chē)場(chǎng)、橋梁以及特殊路段的電子收費(fèi)項(xiàng)目。第四，應(yīng)用于交通運(yùn)輸安全，該技術(shù)可以應(yīng)用在緊急救援請(qǐng)求響應(yīng)、汽車(chē)和駕駛員的安全監(jiān)控以及特殊緊急通告等交通運(yùn)輸安全上。第五，該技術(shù)可以運(yùn)用于相關(guān)部門(mén)對(duì)汽車(chē)的運(yùn)輸稽查和運(yùn)輸監(jiān)測(cè)。第六，可以運(yùn)用于汽車(chē)的交通信息服務(wù)與導(dǎo)航業(yè)務(wù)，使汽車(chē)在使用過(guò)程中更加便捷。

4 ?導(dǎo)航定位系統(tǒng)在汽車(chē)上的應(yīng)用

目前，汽車(chē)上應(yīng)用有幾大導(dǎo)航定位技術(shù)，這些導(dǎo)航系統(tǒng)隨著技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)越來(lái)越嫻熟，在民用上越來(lái)越開(kāi)放，使得汽車(chē)的智能化發(fā)展更進(jìn)一步，汽車(chē)在定位系統(tǒng)中所使用的導(dǎo)航主要有GPS全球定位系統(tǒng)、激光雷達(dá)定位系統(tǒng)、差分全球定位系統(tǒng)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)以及最近發(fā)展起來(lái)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。

汽車(chē)在運(yùn)用導(dǎo)航定位系統(tǒng)之后，可以獲取車(chē)輛本身的位置和去往目的地的相應(yīng)航向信息。按照當(dāng)前發(fā)展情況，美國(guó)的GPS全球定位系統(tǒng)被使用最廣，該系統(tǒng)有24顆以上衛(wèi)星，位置精確可以達(dá)到6米，速度精度達(dá)到了0.1米每秒的水平是目前性能比較成熟、使用率最高的定位系統(tǒng)之一。另外中國(guó)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是近年來(lái)發(fā)展比較迅速的導(dǎo)航系統(tǒng)，全球30顆以上衛(wèi)星數(shù)量，位置精度達(dá)到到10米，0.2米每秒的速度精度，50ns的授時(shí)精度，隨著技術(shù)的越來(lái)越成熟北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)有望成為未來(lái)中國(guó)汽車(chē)的主要導(dǎo)航系統(tǒng)。其次還有俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)也是研發(fā)應(yīng)用比較早的定位系統(tǒng)之一，全球24顆衛(wèi)星數(shù)量以上，速度精度達(dá)到了0.1米每秒，位置精度達(dá)到12米，授時(shí)精度達(dá)到了25ns，這是當(dāng)前俄羅斯主要的導(dǎo)航系統(tǒng)。伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)也是在歐洲發(fā)展起來(lái)的具有一定歷史的定位導(dǎo)航系統(tǒng)之一，該系統(tǒng)全球衛(wèi)星數(shù)量有30顆以上，軌道高度達(dá)到24126千米，位置精度達(dá)到1米，授時(shí)精度是20ns，速度精度達(dá)到0.1米每秒。上述的幾個(gè)定位系統(tǒng)均是比較成熟的導(dǎo)航系統(tǒng)，精度比較高的，也是現(xiàn)在人們應(yīng)用比較多的導(dǎo)航系統(tǒng)，包括在汽車(chē)上的應(yīng)用。汽車(chē)運(yùn)用智能導(dǎo)航定位系統(tǒng)可以通過(guò)定位導(dǎo)航系統(tǒng)準(zhǔn)確的確定感知自身的位置坐標(biāo)，通過(guò)定位導(dǎo)航系統(tǒng)平臺(tái)數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)合，汽車(chē)可以準(zhǔn)確地感知自身在大環(huán)境中的位置，車(chē)輛同時(shí)可以利用導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行行駛路線(xiàn)的選擇。

智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的感知技術(shù)、控制技術(shù)、定位導(dǎo)航、信息交互技術(shù)是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)。這些技術(shù)的突破與在汽車(chē)上的應(yīng)用是智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)發(fā)展的基礎(chǔ)。

5 ?結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，通訊技術(shù)、智能化產(chǎn)品、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)均在飛速發(fā)展，隨著當(dāng)前科技的快速發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步、快網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)，加上國(guó)家政策的支持，在汽車(chē)上運(yùn)用智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)的發(fā)展一定會(huì)取得更快更大的進(jìn)步，技術(shù)將會(huì)更加成熟，如果汽車(chē)技術(shù)能夠融入智能網(wǎng)聯(lián)技術(shù)，那智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的使用將會(huì)在不久的將來(lái)得以實(shí)現(xiàn)。那時(shí)汽車(chē)的使用會(huì)變得更加安全舒適、節(jié)能高效。從當(dāng)前汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展來(lái)看，汽車(chē)的智能化、互聯(lián)化、節(jié)能化是未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的重要方向。相信，隨著智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)的發(fā)展，未來(lái)汽車(chē)在交通事故、道路擁堵等問(wèn)題上也會(huì)得到解決，人類(lèi)將會(huì)享受更加美好的出行體驗(yàn)。

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