應(yīng)用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自動駕駛公交車的設(shè)計探討

丘源 丁小剛

1.廣西壯族自治區(qū)汽車內(nèi)燃機質(zhì)量檢驗站 廣西柳州市 545006 2.上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

1.1 車聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是隨著通信技術(shù)和信息技術(shù)不斷發(fā)展而產(chǎn)生的一種新型的技術(shù)，直到現(xiàn)在也沒有一種定義來描述車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是利用現(xiàn)代先進的信息處理技術(shù)對車輛的動態(tài)進行監(jiān)控并在車輛的行駛中提供綜合性服務(wù)，通俗來說的話就是車聯(lián)網(wǎng)通過對車輛的信息進行收集，為車輛提供安全、有效的信息服務(wù)，防止產(chǎn)生交通事故，維護交通的穩(wěn)定。車聯(lián)網(wǎng)主要應(yīng)用的技術(shù)有無線射頻識別技術(shù)、通信技術(shù)、自動識別技術(shù)。

1.2 車聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成結(jié)構(gòu)

車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的一部分，是物聯(lián)網(wǎng)在交通領(lǐng)域的具體應(yīng)用，所以車聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成與物聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)成有很大的相似之處，一般來說可分為感知層、應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層三大部分。

感知層：感知層是車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)，感知層的主要功能是通過對車輛和交通進行感知，從而獲取車輛和交通的信息，再通過無線傳感技術(shù)和定位導(dǎo)航技術(shù)將車輛行駛的交通狀況、地形狀況、天氣狀況進行分析，再將這些信息與車輛的行駛狀況和人與車、車與車的情況進行整合，統(tǒng)一發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)層，為應(yīng)用層提供詳細(xì)而具體的車輛信息和路況信息。

網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)絡(luò)層是車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的過渡段，網(wǎng)絡(luò)層將感知層獲取的信息進行更為詳細(xì)的整合，為向應(yīng)用層的傳輸做準(zhǔn)備。網(wǎng)絡(luò)層主要應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和遠(yuǎn)距離通信功能將用戶的車輛信息和路況信息進行網(wǎng)絡(luò)備份，并在備份后將這些信息傳輸?shù)綉?yīng)用層。這些車輛和交通信息通常是通過廣電網(wǎng)絡(luò)、電信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和交通信息網(wǎng)絡(luò)進行傳輸和備份的，具有很強的嚴(yán)密性和安全性。

應(yīng)用層：應(yīng)用層是車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用部分，應(yīng)用層通過使用人機相互通信的技術(shù)將車輛的信息進行獲取，獲取之后再進分類處理，為車輛的安全行駛提供保障。應(yīng)用層只會對車輛信息、車輛行駛的路況信息、車輛的狀態(tài)信息和互聯(lián)網(wǎng)信息進行獲取，并把收集到的資料進行網(wǎng)絡(luò)化的管理，實現(xiàn)對車輛安全和道路安全的控制，為人們和企業(yè)的安全提供了保障。

1.3 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種新型的技術(shù)，是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相互配合下形成的，所以車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在擁有互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特點的同時，也有著自己獨特的優(yōu)點。這些優(yōu)點具體有以下這幾個方面：

（1）車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)有著獨特的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)就是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點就是“敏感”，也就是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在收到外界的刺激時能迅速的做出反應(yīng)，并且這種結(jié)構(gòu)的環(huán)境適應(yīng)性很強，能在外界環(huán)境發(fā)生改變時改變接入方式，以便在新刺激下做出反應(yīng)。

（2）車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有很強的監(jiān)控能力，能對車輛的運行和路況的改變進行實時監(jiān)控，來獲取車輛運行的路線和道路的情況，進而對車輛的行駛做出正確的引導(dǎo)，但是這種實時監(jiān)控的情況只能發(fā)生在已經(jīng)鋪設(shè)好車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的公路上。

（3）車聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)形式很多，能滿足車輛的各種情況，并且應(yīng)用范圍也很廣，不僅能為車主提供車輛和道路信息，也能在車主休息時提供休閑娛樂的服務(wù)，讓車主在駕車勞頓時得到放松，以防止事故的產(chǎn)生。

（4）車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有很強的穩(wěn)定性和實時性。在很多的定位系統(tǒng)中，對車輛進行定位受到地形和車輛的制約，不能對車輛和交通的信息做出實時的監(jiān)控，比如在山地上，因為受到山地地勢高和網(wǎng)絡(luò)差的影響，傳統(tǒng)的定位系統(tǒng)無法對車輛進行實時的引導(dǎo)，容易造成交通事故。但是車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不同，它是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合體，能有效的克服地形和網(wǎng)絡(luò)的影響，為車主提供實時的監(jiān)控和引導(dǎo)。

2 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和公交車自動駕駛

2.1 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和公交車自動駕駛的聯(lián)系

汽車的自動駕駛技術(shù)是近些年來新發(fā)展的技術(shù)，自動駕駛技術(shù)是通過電腦進行操控車輛的技術(shù)，這種技術(shù)突破了人工駕駛的局限，省去了人對車輛的操控。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的主要目標(biāo)就是實現(xiàn)車輛的無人駕駛，所以車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是自動駕駛技術(shù)的因，自動駕駛技術(shù)是車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的果。雖然國內(nèi)該技術(shù)在自動駕駛領(lǐng)域的應(yīng)用才剛起步，但是在國外該技術(shù)已經(jīng)比較成熟。因為車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有天氣預(yù)測、車輛和路況監(jiān)控的功能，所以該技術(shù)可以幫助實現(xiàn)車輛的無人駕駛。

2.2 公交車無人駕駛實現(xiàn)的可能性

公交車憑借其載客多、乘坐方便、乘坐成本低等特點在我國使用頻繁，成為人們出行的首選交通工具。但公交車的行車時間比較長，容易造成駕駛員疲勞駕駛，所以有必要實現(xiàn)公交車的自動駕駛。將車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和公交車結(jié)合起來，能讓公交車進行實時的路況分析和對停車點進行準(zhǔn)確的定位，可防止駕駛員枯燥疲勞駕駛帶來的事故，也能為乘客提供準(zhǔn)確的乘坐時間等信息。因為公交車的行車路線的停留地點是固定的，所以在公交車上使用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)比私家車上使用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)更加簡便，也能減少資源的消耗，保障公交車運營公司的利益。

3 公交車實現(xiàn)自動駕駛的方法

對公交車的自動駕駛設(shè)計方案是一個復(fù)雜的過程，因為對公交車的信息和狀況進行分析是比較困難的。如果想要實現(xiàn)公交車的自動駕駛就要滿足三個條件：數(shù)據(jù)的采集、信息的處理和決策的制定。這三種方法的目的是通過雷達(dá)和衛(wèi)星對車輛進行定位，通過控制系統(tǒng)分析出車輛的行駛信息，并在將車輛的行駛路線傳輸給司機，為車輛的行駛提供方便。

3.1 數(shù)據(jù)的采集

數(shù)據(jù)的采集是基礎(chǔ)，可以通過GPS或北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)以及雷達(dá)進行數(shù)據(jù)的采集。

GPS或北斗系統(tǒng)：GPS全球定位系統(tǒng)是世界上現(xiàn)行的最完善使用最廣泛的定位系統(tǒng)。GPS系統(tǒng)的終端是實現(xiàn)公交車自動駕駛的關(guān)鍵設(shè)備。北斗系統(tǒng)為我國研發(fā)的定位系統(tǒng)，可作為替代方案。

雷達(dá)：雷達(dá)是進行信息接受的重要設(shè)備，因為接受信息種類的不同，雷達(dá)被分為很多種，現(xiàn)在最常用的雷達(dá)是激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)。和普通的監(jiān)控設(shè)備相比，雷達(dá)具有高精度、遠(yuǎn)距離、受天氣狀況影響小等特點。并且激光雷達(dá)和毫米波雷達(dá)都能接收到1-10毫米的無線電波，能有效的解決信息遺漏的問題，所以在進行信息接收時雷達(dá)必不可少。

3.2 信息的處理

在進行公交車信息的收集之后就要對所收集到的信息進行處理，進行處理的數(shù)據(jù)主要有三種：車輛狀況、道路狀況和固定停車點的信息。通過對這三種信息的分析，總結(jié)出公交車的車輛情況和行駛路線，為自動行駛規(guī)劃路線。

3.3 決策的制定

在進行數(shù)據(jù)的分析以后就要將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端中，通過終端對這些信息做出決策，終端所做的決策點一般有以下三種：

（1）通過對車輛大小和交通狀況的分析進行車速和車距的調(diào)整，防止公交車與其他車輛和路上的行人發(fā)生碰撞。

（2）通過對路況進行分析，實現(xiàn)車輛的規(guī)范行駛。比如在遇到紅路燈時，終端通過對紅路燈進行分析，引導(dǎo)公交車遵守交通規(guī)則，來保障車輛和行人的安全。

（3）將公交車平時的路線傳輸?shù)浇K端中，通過終端對行駛的線路進行分析，引導(dǎo)著公交車順著原定的線路形式，并能在規(guī)定的停車點停車，方便乘客的乘坐。

雖然終端大部分的時間都是在進行三種情況的決策，但道路狀況非常復(fù)雜，車輛和道路的狀況也頻頻出現(xiàn)變化，這就會產(chǎn)生很多意料之外的狀況。所以終端在進行車輛的決策時應(yīng)該能根據(jù)實際的狀況，綜合運用人工智能等各種先進技術(shù)進行實時合理的決策，保障公交車自動駕駛的可行性和安全性。

4 結(jié)語

車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)雖然是一種新型的技術(shù)，但是它有很強的可行性，并且利用車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)智能交通的方案在未來將有很大的發(fā)展空間。因為車聯(lián)網(wǎng)能實時的監(jiān)控車輛狀況，根據(jù)環(huán)境改變接入環(huán)境因素處理策略，受到外界刺激能及時做出反應(yīng)，服務(wù)多元化和穩(wěn)定性高等特點，所以車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在車輛的自動駕駛領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛。公交車在現(xiàn)代社會中的應(yīng)用越來越多，逐漸成為人們出行的主要交通工具，所以實現(xiàn)公交車的自動駕駛有重大意義。我們有理由相信，隨著5G技術(shù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將進一步得到發(fā)展，實現(xiàn)公交車自動駕駛的時代將不再遙遠(yuǎn)。