淺談智能網聯技術在汽車上的應用

覃文周

摘要：汽車在人們的日常生活中扮演著重要的角色，它是人們主要的交通工具，汽車已經成為當代人生活中不可缺少的一部分。隨著汽車制造業不斷融合人工智能技術、互聯網技術、信息通訊技術等高端技術，汽車行業的發展也發生了巨大的變化，當前汽車正逐步向智能化、網聯化的方向發展。智能網聯汽車也應運而生。本文主要介紹分析智能網聯技術的基本概念、智能網聯技術在汽車上的應用、智能網聯汽車的關鍵技術以及其未來的發展情況。

Abstract： Cars play an important role in people's daily life. They are people's main means of transportation. Cars have become an indispensable part of contemporary people's lives. As the automobile manufacturing industry continues to integrate high-end technologies such as artificial intelligence technology， Internet technology， and information and communication technology， the development of the automotive industry has also undergone tremendous changes. At present， automobiles are gradually developing in the direction of intelligence and connectivity. The intelligent networked car also came into being. This article mainly introduces and analyzes the basic concepts of intelligent connected technology， the application of intelligent connected technology in automobiles， the key technologies of intelligent connected vehicles and its future development.

關鍵詞：智能網聯技術;汽車;應用

Key words： intelligent network technology;automobile;application

中圖分類號：U46 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-957X（2022）01-0235-03

1 ?智能網聯技術的概念

智能網聯技術是隨著社會發展以及科技進步而發展起來的一種新技術，它主要是將先進高端的傳感技術、信息通訊技術、智能控制技術、計算機技術和數據傳輸技術等整合在一起，運用以上各技術的特點建立形成的具有運用范圍廣、準確高效、發揮穩定的智能管理系統。由于智能網聯技術的優越性、發展性。智能網聯技術也逐漸被運用在汽車上，它的運用可以使得汽車更加智能、互聯、節能，智能網聯技術在汽車上的應用，我們把這類汽車稱為智能網聯汽車。汽車融合智能網聯技術發展成智能網聯汽車可進一步促進車輛的安全高效、舒適節能行駛。智能網聯汽車的出現，促進了汽車技術的發展。

2 ?傳感技術在汽車上的應用

傳感技術主要的作用是對周圍環境進行感知，傳感技術在汽車上的運用主要是感知外部環境，可作為汽車的眼睛和耳朵，接受外界信號。該技術感知汽車周圍環境主要是利用毫米波雷達、激光雷達、雙目攝像頭、超聲波傳感器、V2X通信技術和視覺傳感器獲取行人、道路、障礙物、外部車輛位置、交通標志和交通信號燈等信息，汽車控制器接收分析并處理這些信息，這些信息是智能汽車行駛的信息源，為汽車提供行駛的決策提供依據。

汽車運用傳感技術感知環境對象，主要有三個方面：第一，駕駛路徑標識的感知，結構化道路的行駛路徑識別包括道路交通標志，道路邊緣線，十字路口引導線，指導車道線，人行橫道線，道路入口和出口標志和道路隔離器識別。第二，周邊物體的感知，汽車對周邊物體的感知有對行人的感知、其他車輛的感知以及地面上運動或靜止的可能影響車輛安全行駛的物體的感知識別。第三，車輛的駕駛環境得檢測，汽車的駕駛環境檢測包括對天氣的檢測、路面的檢測、道路交通情況的檢測以及交通信號的識別。

當前來看，環境感知技術在汽車上的應用，感知元件主要包括高端傳感器、毫米波雷達、激光雷達、超聲波傳感器、融合傳感技術等。高端傳感器主要是指汽車上的轉速傳感器、方向盤轉角傳感器、溫度傳感器、微機械陀螺儀、加速度傳感器等，這些傳感器主要是感知車輛本身的狀態，然后再利用計算參數分析汽車的駕駛情況以及車輛的狀態，使汽車更加安全的行駛。毫米波雷達作為感知元件，它可以感知分辨很小的目標，獲取周圍環境的距離信息，控制器通過識別分析技術確認行駛環境。激光雷達和毫米波雷達有一定的相似功能，激光雷達可以檢測目標的方位、速度、距離、高度等，激光雷達通過感知技術獲取這些信息，作為技術信息進行駕駛分析。超聲波傳感器主要用于檢測近距離的物體，受到光的影響比較小，可以穿透不透明物體進行測量。利用多種傳感手段獲取不同形式的信息被稱為融合傳感技術，它感知駕駛環境依靠的是多信息融合感知，如視覺傳感技術與毫米波雷達、激光雷達、超聲波雷達等傳感感知元件的融合。它具有極好的環境適應性，獲取信息更豐富全面，提供的感知信息更加可靠等優點。除此之外自我組織網絡也是一種感知技術，他主要通過汽車本身的組織網絡獲取汽車行駛環境信息和其他車輛行駛信息，也可以傳遞自身信息給周圍車輛。該技術可以對宏觀行駛環境的信息進行收集，實現車與車之間的信息共享。

3 ?無線通信技術系統在汽車上的應用

無線通信網絡技術是指可以利用電磁波無線技術進行近遠距離通訊的技術，在通訊傳遞過程中不需要有線介質。當前，無線網絡通信技術主要有V2X通信、藍牙通信、DSRC通信等。

V2X通信是指汽車與外界的一種信息交換。該技術集合了定位技術、車與車的通信技術、汽車網絡技術，無線通信技術以及遙感技術，這些技術的融合開辟了汽車新技術的發展方向，這使得汽車開發出了自動智能駕駛和手動駕駛技術。智能網聯汽車V2X通信技術主要是指車與車之間的互通技術、汽車與行人之間的通信、汽車與云端平臺之間的通信、汽車與基礎設施之間的通信。這些技術的產生使得汽車可以準確獲取周圍環境信息，并在汽車啟動過程中實時監控，實現智能控制，確保汽車的行駛安全，同時可以降低交通事故的發生。如圖1智能網聯技術對周圍環境的感知技術原理圖即表現了傳感技術、網絡技術以及通訊技術在汽車上的應用。

圖1中的原理，主要表現在：第一，行人感應識別，該功能可以判斷汽車行駛過程中前方以及側面是否有行人，第二，道路交通網絡信號感知，通過自動模式識別對紅綠燈、交叉路口的信號燈進行感應、進而實現高效管理通過交叉路口;第三，道路交通標志的感知，該作用主要是用于識別道路兩側的各類交通標志，例如遇到彎道注意標志、限速標志等，以及時提醒駕駛員需要注意安全;第四，道路周圍交通狀況感知，該功能主要是分析道路交通周圍情況，是否存在交通擁堵，是否存在交通事故等問題，這樣可以提高汽車對道路的選擇;第五，周圍汽車的感知，該功能主要是檢測該車輛周圍汽車存在的情況，檢測前后左右是否有車輛，這樣可以避免與其他車輛發生碰撞。

V2X通信技術在智能網聯汽車上的應用比較廣泛，以V2I（車輛與基礎設施間的信息交換）技術應用為例，下列是幾種主要應用：

第一，道路異常預警技術，該技術主要是在主車輛上安裝V2X信息通訊技術終端，汽車在行駛過程中，如果遇到交通事故或者交通管制等突發事件時，V2X技術中的終端接收到異常信號，V2I通信技術再把這種異常的信息輸送到周邊的汽車上，周圍的汽車根據V2I通信技術共享的信息自主選擇調整行駛的線路，避開特殊有情況的路線。如圖2即是道路異常預警技術在汽車上的應用原理圖。

第二，道路濕滑預警技術，該技術也是在主車輛安裝上V2X信息通訊技術終端，如果汽車行駛中，前方有雨、雪等惡劣天氣導致的濕滑道路。V2X通訊信息技術也會在終端上獲取該濕滑道路的位置信息，該技術再把獲得的信息發送到信息共享平臺，周圍汽車也會收到相應信息，其他車輛得到信息后根據具體情況自動選擇行駛速度與路線避開危險的道路區域。（圖3）

第三，行人預警技術，該技術的應用主要是在主車輛中安裝V2X通訊信息技術終端系統，用該技術的關鍵技術檢測器檢測周圍區域內行人的位置以及行人的移動信息，V2X技術終端系統這時候可以通過V2I通信技術，利用檢測器所檢測到的行人信息發送到平臺共享信息給周圍車輛，周圍其他車輛通過該技術也可以獲取該信息，通過終端控制器計算分析，車輛可以自主判斷從而選擇恰當的路線，避開行人，保證行人安全。（圖4）

第四，交通標識信息顯示技術，交通標識信息顯示技術也是在主車輛上安裝V2X通訊信息技術終端，當汽車行駛到有注意落石、方向彎路、減速讓行等路段時，這時終端控制系統接收相關道路交通標牌標識信息的內容和位置，終端控制系統再通過V2I通信技術，把獲取的信息共享到平臺并發送給周圍的汽車，汽車根據接收到的信息自動選擇行駛路線，調整行駛速度，減少危險發生的概率。

藍牙通信技術在汽車的應用技術相對比較成熟，有車載藍牙電話、藍牙汽車音響、藍牙后視鏡、藍牙汽車鑰匙等。

DSRC通信技術，DSRC是專用短程通信的簡稱，DSRC通信技術是智能交通系統發展的基礎，它是一種高效的在特定范圍內可以實現對運動目標進行識別的無線通信技術。DSRC系統主要由專用短程通信、車載單元、后臺網絡系統以及協議組成。當前使用專用短程通信在通訊距離、車輛行駛速度和通訊連接點上有一定要求。運用該系統可以實現汽車與整個系統進行信息交換，實現車、道路系統、以及平臺數據之間的通信以及數據共享。

根據當前情況，DSRC專用短程通信技術在汽車上主要應用于以下幾點：第一，汽車的駕駛輔助。在該系統可以運用在錯誤的駕駛方式報警、可能發生碰撞的預警、對行人的監控、交通情況警告、道路工程施工警告、天氣氣象警告等方式中。第二，應用于交通管理，通過該系統的平臺信息共享可以給行駛車輛共享交通執法信息、交通法規警告和停車管理等事項。第三，可以應用于高速路、停車場、橋梁以及特殊路段的電子收費項目。第四，應用于交通運輸安全，該技術可以應用在緊急救援請求響應、汽車和駕駛員的安全監控以及特殊緊急通告等交通運輸安全上。第五，該技術可以運用于相關部門對汽車的運輸稽查和運輸監測。第六，可以運用于汽車的交通信息服務與導航業務，使汽車在使用過程中更加便捷。

4 ?導航定位系統在汽車上的應用

目前，汽車上應用有幾大導航定位技術，這些導航系統隨著技術的發展，技術越來越嫻熟，在民用上越來越開放，使得汽車的智能化發展更進一步，汽車在定位系統中所使用的導航主要有GPS全球定位系統、激光雷達定位系統、差分全球定位系統、慣性導航系統以及最近發展起來的北斗衛星導航定位系統。

汽車在運用導航定位系統之后，可以獲取車輛本身的位置和去往目的地的相應航向信息。按照當前發展情況，美國的GPS全球定位系統被使用最廣，該系統有24顆以上衛星，位置精確可以達到6米，速度精度達到了0.1米每秒的水平是目前性能比較成熟、使用率最高的定位系統之一。另外中國的北斗衛星導航定位系統是近年來發展比較迅速的導航系統，全球30顆以上衛星數量，位置精度達到到10米，0.2米每秒的速度精度，50ns的授時精度，隨著技術的越來越成熟北斗衛星導航定位系統有望成為未來中國汽車的主要導航系統。其次還有俄羅斯的格洛納斯衛星定位系統，該系統也是研發應用比較早的定位系統之一，全球24顆衛星數量以上，速度精度達到了0.1米每秒，位置精度達到12米，授時精度達到了25ns，這是當前俄羅斯主要的導航系統。伽利略衛星定位系統也是在歐洲發展起來的具有一定歷史的定位導航系統之一，該系統全球衛星數量有30顆以上，軌道高度達到24126千米，位置精度達到1米，授時精度是20ns，速度精度達到0.1米每秒。上述的幾個定位系統均是比較成熟的導航系統，精度比較高的，也是現在人們應用比較多的導航系統，包括在汽車上的應用。汽車運用智能導航定位系統可以通過定位導航系統準確的確定感知自身的位置坐標，通過定位導航系統平臺數據對比結合，汽車可以準確地感知自身在大環境中的位置，車輛同時可以利用導航系統進行行駛路線的選擇。

智能網聯汽車的感知技術、控制技術、定位導航、信息交互技術是智能網聯汽車發展過程中的關鍵技術。這些技術的突破與在汽車上的應用是智能網聯汽車發展的基礎。

5 ?結束語

當前，通訊技術、智能化產品、網絡技術均在飛速發展，隨著當前科技的快速發展、技術的進步、快網絡時代的到來，加上國家政策的支持，在汽車上運用智能網聯技術的發展一定會取得更快更大的進步，技術將會更加成熟，如果汽車技術能夠融入智能網聯技術，那智能網聯汽車的使用將會在不久的將來得以實現。那時汽車的使用會變得更加安全舒適、節能高效。從當前汽車行業的發展來看，汽車的智能化、互聯化、節能化是未來汽車發展的重要方向。相信，隨著智能網聯汽車的發展，未來汽車在交通事故、道路擁堵等問題上也會得到解決，人類將會享受更加美好的出行體驗。

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