V2X車聯網技術發展與趨勢

王慧江 何知曄 冉宗輝 段建華

摘 要：車聯網V2X 技術是以汽車為載體搭建多種互聯的一種模式，正在成為交通、汽車等產業創新發展的重要驅動力。通過文獻查閱，分析車聯網技術的發展概況，介紹車聯網關鍵技術以及應用，指出當前國內外車聯網技術的發展問題，對車聯網技術發展提出了建議。

關鍵詞：V2X;智能汽車;5G

引言

當前，隨著經濟社會的快速發展，汽車數量不斷增長，智能交通系統正式進入了我們的生活。作為下一代智能交通的核心，車聯網的研究為智能交通系統提供了解決法案。通過車聯網技術來獲取道路環境信息、車輛實時位置信息、速度和加速度大小等信息對車輛狀態進行準確判斷和有效決策，從而進行精確地車輛路況感知，以及提供各種使車輛安全行駛的信息，能夠有效的減少車輛故障和交通事故的發生，為智慧交通以及道路安全提供了一種全新的思路，受到汽車和交通行業的廣泛關注。

1 V2X技術介紹

V2X即為vehicle to everything，也就是指車與外界信息的互換，即為車用無線通信技術。V2X 技術可實現車與車，車與基站，基站與基站等的互通，能夠大大提高行車的安全性，其主要包括車與車（V2V）、車與路邊基礎設施（V2I）和車與行人（V2P）之間的信息交互。車聯網技術最早興起于美國，并且歐美和日本在該技術上一直處于領先地位，我國的車聯網技術發展與歐美相比就相對較晚，直到2011年大唐電信和啟明信息科技共同建立了通信與汽車電子產品實驗室，這標志著我國正式進入車聯網的應用階段。當今V2X技術路線包括了蜂窩通信網絡C-V2X技術和應用IEEE 802.11p 協議的DSRC技術[1]。

2 V2X關鍵技術

2.1可靠的實時通信技術

V2X 就是整合來自車路網的各種實時數據，并通過自身的能力進行分析和決策從而幫助駕駛員規劃出最優的行車路線以及周圍環境的不可預見性該如何做出選擇，V2X就相當于駕駛員的第二雙“眼睛”，能夠降低因駕駛員注意力分散或視野盲區而造成的交通事故的發生率。針對實時通信技術要求，IEEE提出了 WAVE 系統，歐洲國家也相應的提出了 CoCar系統[2]。

2.2車輛狀態感知技術

車輛狀態感知技術是最為重要的一部分，也是決策和執行的前提。如何實時感知運動坐標系下汽車的車姿和周圍環境狀態以及汽車的速度和加速度等并作出正確判斷，從而避免交通安全事故的發生。目前主要有攝像頭+測距雷達和激光雷達兩種技術。不過GPS和IMU兩個互補的定位技術也能夠實現高精度和高實時性的位置感知，但是對于厘米級精度要求的感知還是需要視覺定位或者激光雷達來輔助的。

2.3海量數據處理技術

通過數據處理系統進行信息匯總融合，并且能夠根據信息給出判斷。數據處理包括數據挖掘和信息融合兩個手段。信息融合是指利用計算機技術對來自多個傳感器的數據信息進行分析處理，信息融合主要是通過對傳感器的充分利用，整合分析，從而能夠給出最好的處理意見。數據挖掘就是在大量的數據信息中挖掘出有用的數據信息并尋找出規律。其主要包括數據前的準備、數據規律的探尋、數據規律的表示方法。這樣就能把我們所需要的數據整合成一個數據集，并將規律以可視化的形式展示出來。

3 V2X技術與其他技術的比較

3.1傳統的智能汽車與搭載V2X功能的汽車的比較

傳統的智能汽車依賴于車載傳感系統和信息終端，只有在視距范圍、反應時間較短的場景下車載傳感系統才能發揮作用。V2X技術融合現代通信與網絡技術，可以在非視距范圍及反應時間較長的場景下發揮作用。因此V2X技術應用范圍更廣，功能也更全面[3]。

3.2傳統的汽車服務與V2X的比較

傳統的汽車通過無線通信和衛星導航技術為駕駛人員提供一些車輛的基本信息有車輛位置、交通信息和車載娛樂等服務，在當今時代已經滿足不了我們對車輛的體驗。而車聯網技術在信息交互的基礎下能夠獲取大量的數據信息，提供實時路況、車輛狀態、路況信息更新、車與車之間的協同信息、車與基站之間的信息等，很大程度上避免了交通事故的發生，并且能夠實現車輛的自動駕駛。

3.3常規自動駕駛感知技術與V2X的比較

常規自動駕駛感知手段主要是攝像頭或激光雷達的自主式感知，其中存在視覺視角、遮擋限制以及在雨、霧或強光照射下容易影響工作狀態等突出問題。V2X能夠通過傳感器來獲取傳統汽車所達不到的視覺死角，能夠穿越障礙物來獲取信息，且駕駛人員還能通過協同技術來獲取其他車輛的駕駛信息來進行決策和判斷，應用范圍很廣。與傳統汽車相比，V2X具有更強的抗干擾的能力，不受天氣狀況的影響，適應能力強。

4 V2X 技術面臨的問題

4.1車聯網的系統性建設

V2X通信技術的實現需要有關鍵的技術支撐和完善的道路基礎設施配備。如何實現車輛以及車輛與道路之間實時信息的響應，實現各模塊的適應性，設備的標準化制定以及合理的改裝適配方案的制定。

4.2網絡覆蓋問題

由于車上無法達到實時網絡覆蓋，因此與 D2D 技術相似，在 V2X 技術發展過程中，也存在著有時網絡無法覆蓋的場景，此條件下的服務質量也隨之下降，甚至會出現短暫“隱身”，因此需要進行車載網絡問題研究，盡最大的可能保證每輛車每時每刻可以連接網絡，從而保障基本安全和提高服務質量。

4.3 V2X技術安全問題

網絡安全和數據安全。在網絡高速發展的時代，如何解決網絡信息服務以及隱私保護協議的問題是非常重要的。另外由于技術都是處于不斷發展和不斷成熟的階段，難免存在一些漏洞，有些不法分子就會利用這些漏洞來對我們的網絡進行攻擊，造成我們的人身安全，交通安全等問題，給我們帶來嚴重的損失。

5 V2X 技術未來發展

伴隨著5G技術的快速發展，車聯網技術能夠在數據處理、信息交互和車輛協同方面更加高效和精確，能夠支撐起超大數據的及時處理，為未來自動駕駛提供了強大的推力。相信車輛全面智能化、網聯化已為時不遠了。隨著5G技術的快速發展和應用部署，如用軟件來定義網絡、 網絡特定功能逐步虛擬化、網絡發展切片化等將在車聯網應用中發揮重要作用[4]。

6結束語

汽車在安全、環保、經濟和舒適的發展“道路”上不斷前進，但隨著汽車保有量的增加，造成的道路堵塞也日益嚴重，環境污染也日益嚴峻，全世界每年因道路交通事故死亡人數約有125萬，這些問題都促使著V2X車聯網技術的快速發展。

參考文獻：

[1] 金博，胡延明. C-V2X 車聯網產業發展綜述與展望[D].北京：大唐網絡有限公司，2020，2.

[2] 陳 杰，V2X 關鍵技術應用與發展分析[D].四川：西華大學，2020，2.

[3] 何 藹，車聯網 V2X 技術現狀、比對及發展展望[D].上海：上海汽車集團股份有限公司商用車技術中心，2020，3.

[4] 楊旭， 肖子玉， 邵永平. 面向 5G 的核心網演進規劃[J].電信科學， 2018， 34（7）： 162-170.