車聯網技術下的無人駕駛新能源汽車運動控制分析

鄭振

摘 要：針對車聯網技術特點，例如安全性高、便捷性好等，進行合理性的分析，并簡單介紹了研究車聯網技術下的無人駕駛新能源汽車運動控制的重要意義，提出具體的汽車運動控制模塊設計要點，取得較好效果，旨在為有關人員提供良好的參考與借鑒。

關鍵詞：車聯網技術 無人駕駛 新能源汽車 運動控制

Analysis of Motion Control of Unmanned New Energy Vehicles under the Technology of Internet of Vehicles

Zheng Zhen

Abstract：According to the technical characteristics of the Internet of Vehicles， such as high safety and convenience， the rational analysis is carried out， and the significance of the research on the motion control of unmanned new energy vehicles under the Internet of Vehicles technology is briefly introduced， and specific vehicles are proposed. The main points of the design of the motion control module have achieved better results， and are designed to provide a good reference for related personnel.

Key words：Internet of Vehicles technology， unmanned driving， new energy vehicles， motion control

1 引言

與傳統能源汽車相比較來講，新能源汽車具有獨特的優勢，環保性能較好，也油耗特別低，當前階段，常見的新能源汽車主要包含兩種類型，分別是純電動汽車和混合動力汽車。為了推動新能源汽車行業的快速發展，本文深入探討車聯網技術背景下無人駕駛新能源汽車運動控制設計要點，具體內容如下。

2 研究背景分析

從宏觀層面來講，將無人駕駛汽車技術與互聯網技術有效融合，車輛自身的運行狀態與健康狀態信息能夠快速發送到信息系統當中，信息系統對車輛狀態進行準確判斷，結合最終的判斷結果發送相關指令，在汽車內部配置車聯設備，接收到的各項控制指令，在短時間內傳送到控制器中，使得車輛做出一系列的應答。結合無人駕駛新能源汽車的特點可以得知，通過運用車聯網技術，能夠顯著減少車輛追尾與交通堵塞現象的發生。

通常來講，無人駕駛新能源汽車設計重點包含以下內容，分別是控制器、道路信息采集裝置、車速控制器、轉向系統等，采取相關的算法編程，進而實現各項控制功能，在實際設計環節，設計人員要根據無人駕駛新能源汽車的行駛速度以運行要求，遵守安全性設計原則，降低安全事故的發生概率。

3 車聯網技術特點

所謂車聯網技術，主要指的是在車輛內部安裝通信終端，在相應的信息平臺當中，通過快速提取并分析車輛信息，根據車輛的實際運行要求，加強狀態監管，進而為后續的控制提供良好基礎。通俗來講，車聯網技術主要指的是運用計算機技術與各類傳感技術，以自動化控制為核心，有效控制車輛和基站之間的通信系統，保證各類信息可以快速發送，實現交通的自動化控制，在此過程當中，盡量減少在高峰時段通行，在提升道路通行力的同時，減少安全事故的出現。

結合無人駕駛新能源汽車控制器設計可以得知，通過加強道路信息采集系統的優化設計，并對車速控制系統進行完善，改進主控制器設計方案，能夠保證無人駕駛新能源汽車安全運行，汽車在實際行駛的過程當中，能夠自動循跡。

4 新能源汽車運動控制設計要點

4.1 了解系統框架結構

以車聯網技術為核心，針對無人駕駛新能源汽車內部的控制系統進行有效設計，其核心目標主要是在任意時刻，車輛能夠自動的實現信息感知，而避免出現交通事故，減少道路擁堵現象的發生，保障人員安全，實現通暢行駛目標。根據上述分析可以得知，車聯網技術為核心的無人駕駛新能源汽車控制系統結構主要分成三部分，分別是車載單元模塊、中央控制單元模塊、控制系統模塊。

4.2 系統單元模塊

4.2.1 車載單元模塊

結合車載單元模塊可以得知，該模塊主要由決策模塊、感知模塊、控制模塊、驅動模塊、無線通信模塊等構成，通過采取一體化驅動模塊，能夠確保無人駕駛新能源汽車內部的驅動系統安全運行。在一體化驅動裝置中，環境感知模塊占據重要作用，該模塊由多個傳感器構成，可以在短時間內快速采集周圍車輛的各項信息，包含周圍車輛的具體位置與行駛的具體時間，以及周圍車流量和運行速度等。車載單元模塊的結構組成見圖1。

此外，在該模塊當中，無人駕駛新能源汽車安裝完環境傳感器以后，需要實現坐標的有效聯合標定，確保無人駕駛新能源汽車控制裝置，可以在短時間之內快速采集周圍信息，同時，在新能源汽車接收裝置當中，控制單元可以快速發布控制命令，確保車輛轉向與油門滿足路況[1]。

4.2.2 路側單元模塊

在路側單元模塊之中，信息傳輸中樞占據重要地位，將車載單元與無線通信模塊裝置有效連接，針對車載單元裝置所發出的各項信息能夠實現快速接收，在此過程當中，路側單元裝置可以將車載裝置所采集到的各類信息，快速的發送給新能源汽車控制裝置中，新能源汽車控制裝置，接收到各類信息后快速發送到車載單元，進而在短時間內快速協調無人汽車的正常行駛。

4.2.3 中央控制單元模塊

此模塊作為無人駕駛新能源汽車中的核心部分，能夠有效接收各類信息，德和預先設置的算法，對各類信息進行綜合處理，保證無人棄車能夠主動避讓周圍行人與障礙物。結合新能源無人駕駛汽車運行特點可以得知，其內部的控制裝置能夠自動控制汽車行駛狀態，提高車輛的運行效率[2]。

4.3 運動控制

4.3.1 目標圖像模塊

汽車在實際行駛過程當中，需要在平坦道路與起伏道路中行駛，針對這兩種不同類型道路，設計人員要運用先進的控制算法，全面考慮道路的坡度，在上坡的過程當中，考慮車輛自身受力情況，并根據相關公式，準確計算出在一個控制周期之內，道路汽車因為坡度而產生的速度增量，具體公式如下：

式中：：表示汽車在上斜坡的過程當中，車輛自身的傾斜角度，收到自身重力影響，汽車會產生一定的速度增量;g：表示地球重力加速度。

此外，設計人員還要合理設計目標圖像模塊，因為無人駕駛新能源汽車在具體的行駛期間，要利用攝像頭對周圍道路與車輛信息進行快速采集，為防止出現嚴重碰撞，加強目標的有效識別，做好一系列的跟蹤控制工作尤為重要[3]。在控制目標識別環節，控制模塊需要對一定范圍內的圖像，行區域定義，然后采取灰度處理方法進行有效處理，提高圖像的梯度，采用雙邊濾波法，圖像噪聲有效去除，圖像噪聲去除之后，利用Canny算子方法，將圖像內部的各類信息快速提取，進而得到圖像的具體輪廓，將此輪廓定義為區域ROI，進而更好的識別目標具體特征。

4.3.2 目標特征描述

通過對前期的圖像進行一系列處理之后，可以快速找到圖像內部的ROI區域，由于無人駕駛新能源汽車的識別目標具有非線性的特點，由于無人駕駛新能源汽車的識別目標具有非線性的特點，會增加目標識別難度，所以，為了提高計算結果的準確性，設計人員可以采取粒子濾波算法進行計算，結合狀態空間模型運行情況，將實際的各類跟蹤問題，快速轉化成狀態評估問題，進而準確的表述出RIO區域特征。與此同時，設計人員也可以采用帶有全職的例子，表示在某一時刻目標運行情況，通過對目標狀態空間進行定義，建立相關的空間模型，更好的掌握新能源汽車運行狀態，實現自動化控制[4]。

4.3.3 建模

在跟蹤目標物體的過程當中，人員可以假設目標粒子處于穩定的運行狀態，并合理確定出中心坐標，建立相應的模型。在粒子建模的過程當中，設計人員還要根據現階段圖像信息，以此作為主要的觀測值，結合具體的觀測情況，及時更新粒子權值，根據模型的類似函數，出目標的具體位置，從而進行全方位的跟蹤，從而進行全方位的跟蹤。

另外，在實際建模的過程當中，設計人員還要對ROI協方差，進行合理的描述，在描述協方差矩陣的過程當中，需要采取Forstner方法進行計算，并結合系統所輸出的各類結果，準確預測出目標的具體運行狀態，快速更新各項數值，若模型的運行狀態滿足相關條件，則可以暫停運行，若不滿足相關條件，則需要返回，重新調整[5]。

在車聯網技術背景之下，無人駕駛新能源汽車內部的控制系統越來越完善，控制模塊內部的信息處理系統可以在短時間內實現數據的高效處理，進而制定出完善的路線策劃，保證交通更加順暢。當然，無人駕駛新能源汽車在實際行駛的過程之中，如果出現道路交通事故，車輛內部所安裝的車聯網裝置，可以第一時間將道路事故發生的具體地點，及人員的實際受傷情況，破事故的嚴重程度等，快速上傳到車聯網信息系統之中，從而為后續的救援工作提供良好的數據支撐。

5 結語

通過對車聯網技術背景下的無人駕駛新能源控制模塊設計方案進行全方位分析，例如了解系統框架結構、加強系統單元模塊設計、加強運動控制等，可以確保無人駕駛新能源汽車安全運行，推動無人駕駛新能源汽車行業的快速發展。

參考文獻：

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