基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的車路協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計研究

蔡赫

摘 要：通過將多種車路協(xié)同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法結(jié)合研究，并以車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基準，對比多種等效系統(tǒng)智能車路感知研究分析方法，同時在設(shè)計研究過程中添加一部分參數(shù)計算，結(jié)合智能通信訊息準確收集有關(guān)車輛的一系列的信息。由于這種方式所收集的信息會引起較大的偏差問題，為盡可能的減少問題的存在，在可允許的偏差范圍內(nèi)去對這些信息的收集進行一定的分析，總結(jié)出關(guān)于車路協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計的一系列方法，本文就如何構(gòu)建較好的基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的車路協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計展開了研究。

關(guān)鍵詞：車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；車路協(xié)同系統(tǒng)；信息采集；感知系統(tǒng)

1 引言

伴隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷更新，多種車路協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)也被廣泛應(yīng)用起來，關(guān)于智能交通領(lǐng)域的車路協(xié)同設(shè)計方法相對以前已經(jīng)改善了許多，但仍有許多不合格的地方需要去改進，就智能設(shè)計而言，現(xiàn)如今對于這種設(shè)計方法仍不成熟，在進行這種設(shè)計時所需要的流程還很復(fù)雜。因此針對這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計，仍需要結(jié)合多種理論，采用更為智能的車路感知研究方法去進行實驗設(shè)計，這種方式相較于現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)設(shè)計來看非常復(fù)雜，應(yīng)結(jié)合部分重要概念去進行改進。目前，相關(guān)設(shè)計者對于這種系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)的方式掌握程度也得到了較為科學(xué)的提升。本文就基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如何設(shè)計出較為實用的車路協(xié)同系統(tǒng)給出了一系列的措施，并結(jié)合一部分具體事例去進行論證。

2 車路協(xié)同系統(tǒng)的功能設(shè)計

2.1 感知車輛

在進行車路協(xié)同系統(tǒng)的設(shè)計時，要保證盡可能地感應(yīng)到各個時間段的道路情況，并針對每一種情況去提供一種解決方案，進而構(gòu)建較為安全的車路協(xié)同系統(tǒng)去協(xié)調(diào)各個路段的交通問題。而感知車輛即為確保交通順暢的功能設(shè)計之一，其通過對車輛進行系統(tǒng)性的定位來對其進行監(jiān)測，實時感知車輛的行駛狀況，并對該道路的環(huán)境信息進行全方位收集，以確保車輛附近無危險情況，通過感知車輛實時狀況去推測出車輛未來時速及其位置會對道路產(chǎn)生的影響，進而減少出現(xiàn)交通事故及障礙的可能性。以感知車輛為基準對各個車輛所行駛的道路進行實時監(jiān)測，并對各地區(qū)道路的天氣情況進行預(yù)測，對產(chǎn)生不良天氣的道路提前進行封鎖，提高車輛交通的行駛效率，確保整體的交通網(wǎng)絡(luò)能夠順暢的運行。

2.2 交通數(shù)據(jù)的傳輸

交通數(shù)據(jù)的傳輸即為在交通網(wǎng)絡(luò)運行過程中將出現(xiàn)的各種交通障礙問題進行實時收集并將數(shù)據(jù)運輸至總交通監(jiān)控中心，通過對數(shù)據(jù)的采集推測出即將出現(xiàn)的問題，并提供有效的方案進行控制，進而抑制可能出現(xiàn)的異常情況。在進行交通數(shù)據(jù)的傳輸過程時，系統(tǒng)實時對各個道路的車輛之間的情況、車輛周邊環(huán)境的情況進行收集，以確保所采取的措施能夠有效解決交通問題。車路協(xié)同系統(tǒng)在進行交通數(shù)據(jù)的傳輸時，利用感知車輛的系統(tǒng)去對周邊道路進行監(jiān)測，并利用計算機處理各種信息，檢測出交通問題后快速傳輸至總控中心，總控中心制定好方案后在傳輸至事故地點，利用最短的時間去實現(xiàn)遠距離控制異常交通問題。

2.3 數(shù)據(jù)處理與智能決策

通過交通數(shù)據(jù)的傳輸之后，對各種數(shù)據(jù)進行多種分類處理，進而作出合理的決策方案。在傳輸多種異常交通問題數(shù)據(jù)之后，計算機將各種異常問題進行分類，將類似的問題歸納到同種類型，對各種類型的異常交通問題進行數(shù)據(jù)處理并作出智能解決方案。[1]例如，某個交通區(qū)域出現(xiàn)了某種異常交通問題，車載計算機將信息傳輸?shù)娇偪刂行闹螅到y(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理并分類，搜尋數(shù)據(jù)庫中與之相似的問題，進而搜尋與其相似問題的解決方案，結(jié)合該路段的交通狀況及氣象問題等因素，將解決方案進行優(yōu)化改良，作出最有效的智能決策并進行實施。由于各個車輛所對應(yīng)的交通路段的情況不同，總控中心在進行數(shù)據(jù)處理時所采取的方案也有所不同，因而在進行智能決策時也就有多種優(yōu)化方式，計算機會自行計算出各種優(yōu)化方式的可行性，最終決策出最為有效的解決方案。

2.4 交通狀態(tài)顯示和交通異常預(yù)警

系統(tǒng)將智能決策的方案運用到異常的交通道路之后，會實時對其進行監(jiān)測以確保異常問題的解決，若異常問題沒能徹底解決，計算機會將信息直接傳輸?shù)娇偪刂行牟l(fā)出預(yù)警信號，并將各個交通路網(wǎng)的狀況反饋至監(jiān)控中心，以達到實時對各種交通狀態(tài)的監(jiān)測。例如，某個交通道路上的某個車輛出現(xiàn)了超速違章行為，道路監(jiān)控將其記錄并反饋至總控中心，總控中心通過車載計算機來進行車輛感知，將其交通狀態(tài)顯示至地圖并反饋到該地區(qū)的交通管理地區(qū)，并對該區(qū)域進行交通異常預(yù)警，提示車主所造成的違章行為，以確保交通道路的安全。

2.5 信號控制與信息發(fā)布

在進行交通道路監(jiān)測過程中，會將交通區(qū)域的可能出現(xiàn)的各種異常問題的數(shù)據(jù)進行收集處理，在進行數(shù)據(jù)處理后去計算出異常問題可能發(fā)生的概率，進而最高效地對異常問題進行控制。而當交通道路中產(chǎn)生異常問題時，總控中心會將信號傳送至車載計算機中，進而利用信號去實時傳輸各種信息。[2]在某個車輛出現(xiàn)問題之后，系統(tǒng)利用信號控制將信息傳遞至計算機，計算機將信息反饋到車主，使車主通過發(fā)布的信息進行操作，引導(dǎo)交通道路的合理運行。在采集道路信息過程中，利用信號控制將多種道路交通信息以信號的形式傳遞至總控中心，總控中心在利用信號去進行與異常交通道路的遠距離控制，實現(xiàn)交通車輛與智能系統(tǒng)的合理配合，進而提供較為合理的平臺去合理的監(jiān)測道路系統(tǒng)的安全問題。

3 車路協(xié)同系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 車路協(xié)同系統(tǒng)的物理框架設(shè)計

車路協(xié)同系統(tǒng)的物理框架設(shè)計由多種子系統(tǒng)構(gòu)成。最為重要的即為車載感知子系統(tǒng)，即在進行設(shè)計車輛時在其內(nèi)部設(shè)計一種感知車輛的傳感器，車輛在交通道路行駛過程中利用車載感知進行定位，并采集車輛行駛過程中所產(chǎn)生的異常問題的信息，將信息收集反饋至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心的智能計算機對其進行數(shù)據(jù)處理并通過感知車輛的實時狀況提供最有效的解決方案。并且在解決方案提供之前，計算機也會通過信號控制將車輛的異常問題信息傳遞至車主本人，即提醒車主注意車輛。在基于車聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的物理框架設(shè)計中，有一些原則問題需要注意：在設(shè)計車路各種子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時，要保證其傳感器耐久度較高，且信號較強，即應(yīng)具有足夠的信號強度，進而在車輛出現(xiàn)交通事故時，能利用其較強的信號強度高效的反饋至監(jiān)控中心，這也要求了設(shè)計車路協(xié)同結(jié)構(gòu)時，盡可能地控制子系統(tǒng)設(shè)計方式，在保證其具有較為合理的設(shè)計結(jié)構(gòu)同時，以其較強的信號強度去快速反饋并得到解決方案以減少交通事故所帶來的損害。其實在設(shè)計子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時，不同的子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對應(yīng)了不同的物理信號強度，所以在設(shè)計車路協(xié)同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時，要精確計算出各種車輛子系統(tǒng)的運行參數(shù)，進而設(shè)計出最完美的子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，防止結(jié)構(gòu)遭到破壞。遵循如上的一系列原則，在設(shè)計此種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時，也就有了保障，進而設(shè)計出最實用的車路協(xié)同設(shè)計結(jié)構(gòu)。

3.2 車路協(xié)同系統(tǒng)的邏輯框架設(shè)計

在以車聯(lián)網(wǎng)為基準設(shè)計車路協(xié)同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時，還要考慮其邏輯框架的設(shè)計結(jié)構(gòu)，因為車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計的因素過多，所以在對系統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)也會產(chǎn)生一些動力促進作用，尤其在設(shè)計車路協(xié)同系統(tǒng)時，這種促進作用極為明顯。因此采取適當?shù)倪壿嬁蚣艿脑O(shè)計是不可或缺的。車路協(xié)同系統(tǒng)的邏輯框架設(shè)計大概有以下幾種設(shè)計方法：第一在設(shè)計車路協(xié)同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時，不單單對部分交通區(qū)域的穩(wěn)定性加強，要考慮其整體性，將車輛較少的交通邊緣區(qū)域及中心區(qū)域相結(jié)合來設(shè)計出最為合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這樣才會提高整體交通的運行效率。[3]第二在交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為容易出現(xiàn)問題的區(qū)域進行一些額外的措施，增加數(shù)據(jù)的處理次數(shù)或者對這部分交通道路進行多次監(jiān)測，杜絕產(chǎn)生交通事故的可能性，也就從側(cè)面提高了總體交通系統(tǒng)的穩(wěn)定性。以上設(shè)計方法只是一部分，也只有依照這種設(shè)計方法，才能最有效地提高整體交通的穩(wěn)定性，也是構(gòu)建車路協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計的必要方法之一。

3.3 智能感知技術(shù)

智能感知技術(shù)，即通過監(jiān)控中心的智能計算機對各道路的數(shù)據(jù)進行處理并利用信號去控制各個車載上的傳感器進而去對車輛、交通道路進行感知并采取一系列的措施。而智能感知技術(shù)又有多個種類，第一種即為智能車載感知技術(shù)，通過在車輛出廠時對其安裝傳感器，利用這種車載傳感器進行感知車輛的行駛狀況，系統(tǒng)對車輛的各種行駛狀況進行數(shù)據(jù)分析，與正常合理的數(shù)據(jù)進行對比，檢驗車輛是否有產(chǎn)生危險的可能性。例如車輛的發(fā)動機的運行速率嚴重低于正常車輛發(fā)動機的運行速率，系統(tǒng)立即將數(shù)據(jù)處理并利用信號控制將信息反饋至車主本身，進而提醒車主謹慎行駛車輛至安全區(qū)域并進行維修，避免交通事故的產(chǎn)生。第二種即為智能路側(cè)感知技術(shù)，即在各個交通道路安裝傳感器及監(jiān)控錄像等，實時感知車輛在行駛過程中所產(chǎn)生的各種問題并對其進行定位，如果車主在行駛過程中產(chǎn)生了違章行為，路側(cè)系統(tǒng)會實時將其記錄并反饋至最近的交通中心，若此道路覆蓋有交通錄像設(shè)備，即會立刻將車主的車輛和所產(chǎn)生的違章行為直接在錄像中呈現(xiàn)。

3.4 車路協(xié)同通信技術(shù)

基于車聯(lián)網(wǎng)的車路協(xié)同設(shè)計結(jié)構(gòu)中不可或缺的即為車路協(xié)同的通信技術(shù)，即通過利用各種通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對交通路段實時進行信號控制并傳遞信息。[4]在進行通信技術(shù)的實施過程中，云計算機借助各種高效的網(wǎng)絡(luò)去對各個路段的交通數(shù)據(jù)進行處理，并分析各個交通的實時狀態(tài)信息，進而計算并模擬各個交通狀態(tài)的運行所要產(chǎn)生的影響，為交通信息的傳遞提供最為高效的保障。

4 總結(jié)

基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的車路協(xié)同系統(tǒng)的設(shè)計方法種類頗多，但都要結(jié)合以上的各種因素去進行設(shè)計，通過多次研究設(shè)計，構(gòu)建出一系列的子系統(tǒng)，結(jié)合感知技術(shù)及通信技術(shù)等，構(gòu)建出較為合理的物理框架及邏輯框架的車路協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計。同時盡可能地將交通事故的風(fēng)險縮減到最小，進而設(shè)計出最完美的基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的車路協(xié)同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高交通道路的穩(wěn)定性，使整體的交通系統(tǒng)得到全面發(fā)展。

參考文獻：

[1]趙尊章.淺析汽車多路傳輸系統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用[J].南方農(nóng)機，2019（03）：222.

[2]陳利紅.基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的交叉口交通信號控制系統(tǒng)研究[J].計算機時代，2019（01）：9-12.

[3]董佛安.基于專利分析的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].北京汽車，2018（06）：18-20.

[4]蔡志理，孫豐瑞，韋凌翔，王楠.基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的車路協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計[J].山東交通學(xué)院學(xué)報，2011，19（04）：17-23.