基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無人駕駛的軌道交通設(shè)計

山東省萊蕪市第一中學(xué) 韓笑塵

基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的無人駕駛的軌道交通設(shè)計

山東省萊蕪市第一中學(xué) 韓笑塵

車輛網(wǎng)技術(shù)的無人駕駛軌道交通設(shè)計實(shí)現(xiàn)了地鐵交通機(jī)械化、自動化，避免了人為操作時出現(xiàn)的失誤和意外變故的發(fā)生，更好地便利了人們的出行，并為我國節(jié)約了相關(guān)支出和勞動力資源。車輛行駛過程中，根據(jù)射頻識別設(shè)備，感知周圍車輛；由無線通信技術(shù)報告給控制中心進(jìn)行處理；控制中心經(jīng)由計算、分析車速預(yù)定值、轉(zhuǎn)角預(yù)定值和車輛情況等；通過無線通信技術(shù)將指令傳達(dá)給車輛內(nèi)置的車速控制器和轉(zhuǎn)向控制器，從而實(shí)現(xiàn)車輛的精準(zhǔn)停靠和接軌。

無人駕駛；車聯(lián)網(wǎng)；自動化

1.研究背景

軌道交通是運(yùn)載體在“特定”的軌道上運(yùn)行，并且軌道起了支撐和導(dǎo)向作用的一種運(yùn)輸手段。交通運(yùn)輸隨人類的發(fā)展而不斷變化，由最初的腳力，到騎馬、馬車，再到汽車、火車，最后到現(xiàn)在的飛機(jī)、輪船及各種運(yùn)輸方式。 安全是人人都關(guān)注的話題，但是每年，因駕駛員的失誤而造成的交通事故頻頻發(fā)生，所以為了應(yīng)對駕駛員的連連失誤，設(shè)計出能真正實(shí)現(xiàn)汽車安全出行的系統(tǒng)必不可少。而無人駕駛技術(shù)恰恰符合，所謂無人駕駛技術(shù)是指車輛在行駛過程中，利用車載傳感器來獲得相關(guān)數(shù)據(jù)和信息，并根據(jù)獲得的信息，進(jìn)行處理和分析，從而控制車輛的轉(zhuǎn)向和速度，使車輛能夠安全地在道路上行駛。

從20世紀(jì)70年代開始，各發(fā)達(dá)國家就已經(jīng)開始進(jìn)行無人駕駛汽車的研究，并取得了一定的進(jìn)展。

我國早在80年代便開始進(jìn)行無人駕駛汽車的研究，并在1992年成功研制出中國第一輛真正意義上的無人駕駛汽車。不管是05年的首輛城市無人駕駛汽車，還是國防科技大學(xué)自主研制的紅旗HQ3無人車，都標(biāo)志著中國在無人駕駛領(lǐng)域取得了新的技術(shù)突破，這意味著我國無人汽車駕駛技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平。

無人駕駛也可以應(yīng)用在飛機(jī)上，無論是汪峰向章子怡求婚，還是好萊塢劇情需要，無人機(jī)的出現(xiàn)總是吸引人們的眼球。大疆創(chuàng)新科技有限公司，2006年11月06日成立，是我國頂尖的無人機(jī)飛行平臺和制造商。最近的九寨溝地震，大疆無人機(jī)就做出了重大貢獻(xiàn)，不但對災(zāi)區(qū)進(jìn)行航拍，協(xié)助工作人員工作，而且也為遇難者的搜尋提供了一定的幫助。

本文主要從無人駕駛的軌道交通設(shè)計出發(fā)，對地鐵交通進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化。無人駕駛的軌道交通設(shè)計就是將地鐵駕駛機(jī)械化、自動化，并合理設(shè)計交通路線和運(yùn)行程序。

我國地鐵交通發(fā)展迅速，對地鐵的操作也越來越嚴(yán)格和精密，但如果借助儀器的精準(zhǔn)測量和計算機(jī)的高速運(yùn)算，是不是就可以節(jié)省大量人力和物力，并且使地鐵運(yùn)行更加安全呢？

第一，無人駕駛的軌道交通設(shè)計可以實(shí)現(xiàn)對地鐵運(yùn)輸?shù)木_控制，避免出現(xiàn)人為的不正當(dāng)操作；其次，節(jié)省人力物力，解放大量勞動力；第三，幾乎杜絕了地鐵之間事故的發(fā)生，使其更加穩(wěn)定和安全，保證了人們的出行安全。第四，中國人口密度高，交通常常出現(xiàn)擁擠，而無人汽車可以適應(yīng)更窄的街道，而且不會出現(xiàn)交通堵塞現(xiàn)象，并能降低能源消耗，為政府節(jié)省大量開支。

2.針對該問題的解決策略方法

2.1 自動化軌道交通設(shè)計的原理

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：車聯(lián)網(wǎng)是由車輛的行駛路線、速度等信息構(gòu)成的信息交互網(wǎng)絡(luò)。車輛可以通過GPS定位、RFID、傳感器和攝像頭圖像處理等裝置，完成對自身所處環(huán)境和狀態(tài)信息的采集。同互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一樣，任何的車輛都可以將自身的各種信息發(fā)送到中央處理器，并通過計算機(jī)技術(shù)，分析和處理信息，從而計算出不同車輛的最佳路線和實(shí)時路況，便于車輛的行駛。

RFID技術(shù)：又稱無線射頻識別，是一種通信技術(shù)，可通過無線電識別目標(biāo)并讀寫相關(guān)數(shù)據(jù)。它可以感知周圍環(huán)境和車輛分布情況，并將信息整合傳遞給中央處理器。

車輛終端控制：編寫執(zhí)行程序，利用車輛內(nèi)置中央處理器來控制車輛運(yùn)行，使車輛得以精準(zhǔn)停靠和接軌。

無線通信技術(shù)：無線通信是利用電磁波信號進(jìn)行信息交換的一種通信方式。利用無線通信技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)車輛之間的信息交互，從而避免交通事故的發(fā)生；也能夠?qū)崿F(xiàn)車輛與中央處理器的信息傳遞。

數(shù)字圖像處理技術(shù)：是將圖像轉(zhuǎn)化為一個數(shù)字矩陣存放在計算機(jī)中，并采用一定的算法對其進(jìn)行處理的一項(xiàng)技術(shù)。將車輛的相關(guān)信息以圖像的形式存入，并通過無線通信技術(shù)發(fā)送給中央處理器的計算機(jī)中，利用計算機(jī)進(jìn)行分析和處理。

2.2 自動化軌道交通的運(yùn)作設(shè)計

自動化軌道交通由控制中心、車輛個體組成。其中控制中心應(yīng)裝載接發(fā)器、中央處理器、GIS實(shí)況分析和警報器。控制中心通過接收來自車輛的信號，將信息傳送到中央處理器進(jìn)行處理，并結(jié)合GIS地理實(shí)況分析來對車輛下達(dá)指令。若有意外事故發(fā)生，警報器會自動報警，提醒相關(guān)部門采取措施。車輛個體應(yīng)裝載射頻識別設(shè)備，以此來獲取周圍信息；其次需要安裝接發(fā)器來傳遞車輛實(shí)況和接受指令；車內(nèi)還需安置相關(guān)的控制器，來控制車輛加速減速和制動；還應(yīng)裝載感應(yīng)系統(tǒng)和數(shù)字圖像處理技術(shù)，既可以自動開關(guān)門方便乘客上下車，也可以實(shí)時監(jiān)控車輛行駛情況，從而報告給控制中心。

2.3 自動化軌道交通的運(yùn)作流程

車輛行駛過程中，根據(jù)射頻識別設(shè)備，感知周圍車輛（獲取車輛信息）；由無線通信技術(shù)報告給控制中心進(jìn)行處理；控制中心經(jīng)由計算、分析車速預(yù)定值、轉(zhuǎn)角預(yù)定值和車輛情況等；通過無線通信技術(shù)將指令傳達(dá)給車輛內(nèi)置的車速控制器和轉(zhuǎn)向控制器，從而實(shí)現(xiàn)車輛的精準(zhǔn)停靠和接軌。車內(nèi)有以圖像形式出現(xiàn)的車輛行駛數(shù)據(jù)，若車輛出現(xiàn)意外情況，車輛相關(guān)的中央處理器會經(jīng)無線通信將情況報告給控制中心，由控制中心進(jìn)行分析和做出指令。

3.總結(jié)與展望

3.1 自動化軌道交通的設(shè)計總結(jié)

車輛網(wǎng)技術(shù)的無人駕駛軌道交通設(shè)計實(shí)現(xiàn)了地鐵交通機(jī)械化、自動化，避免了人為操作時出現(xiàn)的失誤和意外變故的發(fā)生，更好地便利了人們的出行，并為我國節(jié)約了相關(guān)支出和勞動力資源。而且該設(shè)計還順應(yīng)了當(dāng)今時代的發(fā)展趨勢——信息化、自動化，使我國更好地緊跟世界發(fā)展的步伐。

3.2 自動化軌道交通運(yùn)作的缺陷和不足

目前，我國的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還尚且發(fā)展不成熟，對各方面的實(shí)施還不完善，需要不斷地進(jìn)行探索和優(yōu)化。車輛網(wǎng)技術(shù)的無人駕駛軌道交通設(shè)計關(guān)鍵在于建立控制車輛運(yùn)行的控制中心，然后再是對車輛的改進(jìn)工作，這不但需要一定的資金，而且需要先進(jìn)的技術(shù)和專業(yè)人才，這是目前我國所缺乏的。

3.3 自動化軌道交通的發(fā)展趨勢

2010年10月底，由于車聯(lián)網(wǎng)將要有巨額資金扶持的消息，讓車聯(lián)網(wǎng)這一概念在資本市場備受關(guān)注。車聯(lián)網(wǎng)概念股隨即誕生。

目前，我國越來越重視信息化、自動化的發(fā)展，可以說，未來自動化軌道交通的發(fā)展非常具有前景，而自動化軌道交通的發(fā)展也勢必會帶動其他自動化產(chǎn)業(yè)和項(xiàng)目的發(fā)展。或許，在未來的某一天，人們真正實(shí)現(xiàn)自動化，出行都有“專車”接送，不用排隊(duì)買票，上至航天飛船和飛機(jī)，下至汽車輪船火車，都不用人為駕駛，全靠機(jī)器操控，并且不會出現(xiàn)差錯，完全不用擔(dān)心。試想一下，當(dāng)我們早晨起來睜開眼睛，衣服便自動地穿在你身上，出行也是，車輛隨叫隨到。若真是這樣，那么生活將變得多么美好啊！

[1]劉小洋,伍民友.車聯(lián)網(wǎng):物聯(lián)網(wǎng)在城市交通網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[J].計算機(jī)應(yīng)用,2012,32(4):900一904.

[2]劉曉升,王宜懷.嵌入式系統(tǒng)使用Hcsl2微控制器的設(shè)計與應(yīng)用[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2008.

[3]李寧,陳彬.數(shù)字圖像處理在道路交通數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用研究[J].武漢大學(xué)學(xué)報,2006,3l(9):773—776.

[4]徐友春,常明,劉洪泉,等.獵豹智能車無人駕駛系統(tǒng)總體設(shè)計[J].汽車工程,2006,28(12):1080-1085.

[5]王偉,陳慧,李一染,等.無人駕駛電動汽車地盤系統(tǒng)設(shè)計與研究[J].機(jī)械設(shè)計,2007,24(9):50—53.