王慧江 何知曄 冉宗輝 段建華

摘 要：車聯(lián)網(wǎng)V2X 技術(shù)是以汽車為載體搭建多種互聯(lián)的一種模式，正在成為交通、汽車等產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。通過文獻(xiàn)查閱，分析車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展概況，介紹車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)以及應(yīng)用，指出當(dāng)前國(guó)內(nèi)外車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展問題，對(duì)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展提出了建議。

關(guān)鍵詞：V2X;智能汽車;5G

引言

當(dāng)前，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，汽車數(shù)量不斷增長(zhǎng)，智能交通系統(tǒng)正式進(jìn)入了我們的生活。作為下一代智能交通的核心，車聯(lián)網(wǎng)的研究為智能交通系統(tǒng)提供了解決法案。通過車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來獲取道路環(huán)境信息、車輛實(shí)時(shí)位置信息、速度和加速度大小等信息對(duì)車輛狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷和有效決策，從而進(jìn)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(fā)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(yè)的廣泛關(guān)注。

1 V2X技術(shù)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(shù)。V2X 技術(shù)可實(shí)現(xiàn)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(chǔ)設(shè)施（V2I）和車與行人（V2P）之間的信息交互。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)最早興起于美國(guó)，并且歐美和日本在該技術(shù)上一直處于領(lǐng)先地位，我國(guó)的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展與歐美相比就相對(duì)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(chǎn)品實(shí)驗(yàn)室，這標(biāo)志著我國(guó)正式進(jìn)入車聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用階段。當(dāng)今V2X技術(shù)路線包括了蜂窩通信網(wǎng)絡(luò)C-V2X技術(shù)和應(yīng)用IEEE 802.11p 協(xié)議的DSRC技術(shù)[1]。

2 V2X關(guān)鍵技術(shù)

2.1可靠的實(shí)時(shí)通信技術(shù)

V2X 就是整合來自車路網(wǎng)的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并通過自身的能力進(jìn)行分析和決策從而幫助駕駛員規(guī)劃出最優(yōu)的行車路線以及周圍環(huán)境的不可預(yù)見性該如何做出選擇，V2X就相當(dāng)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(qū)而造成的交通事故的發(fā)生率。針對(duì)實(shí)時(shí)通信技術(shù)要求，IEEE提出了 WAVE 系統(tǒng)，歐洲國(guó)家也相應(yīng)的提出了 CoCar系統(tǒng)[2]。

2.2車輛狀態(tài)感知技術(shù)

車輛狀態(tài)感知技術(shù)是最為重要的一部分，也是決策和執(zhí)行的前提。如何實(shí)時(shí)感知運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系下汽車的車姿和周圍環(huán)境狀態(tài)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(fā)生。目前主要有攝像頭+測(cè)距雷達(dá)和激光雷達(dá)兩種技術(shù)。不過GPS和IMU兩個(gè)互補(bǔ)的定位技術(shù)也能夠?qū)崿F(xiàn)高精度和高實(shí)時(shí)性的位置感知，但是對(duì)于厘米級(jí)精度要求的感知還是需要視覺定位或者激光雷達(dá)來輔助的。

2.3海量數(shù)據(jù)處理技術(shù)

通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行信息匯總?cè)诤?，并且能夠根?jù)信息給出判斷。數(shù)據(jù)處理包括數(shù)據(jù)挖掘和信息融合兩個(gè)手段。信息融合是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)來自多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，信息融合主要是通過對(duì)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(shù)據(jù)挖掘就是在大量的數(shù)據(jù)信息中挖掘出有用的數(shù)據(jù)信息并尋找出規(guī)律。其主要包括數(shù)據(jù)前的準(zhǔn)備、數(shù)據(jù)規(guī)律的探尋、數(shù)據(jù)規(guī)律的表示方法。這樣就能把我們所需要的數(shù)據(jù)整合成一個(gè)數(shù)據(jù)集，并將規(guī)律以可視化的形式展示出來。

3 V2X技術(shù)與其他技術(shù)的比較

3.1傳統(tǒng)的智能汽車與搭載V2X功能的汽車的比較

傳統(tǒng)的智能汽車依賴于車載傳感系統(tǒng)和信息終端，只有在視距范圍、反應(yīng)時(shí)間較短的場(chǎng)景下車載傳感系統(tǒng)才能發(fā)揮作用。V2X技術(shù)融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以在非視距范圍及反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)的場(chǎng)景下發(fā)揮作用。因此V2X技術(shù)應(yīng)用范圍更廣，功能也更全面[3]。

3.2傳統(tǒng)的汽車服務(wù)與V2X的比較

傳統(tǒng)的汽車通過無線通信和衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)為駕駛?cè)藛T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(wù)，在當(dāng)今時(shí)代已經(jīng)滿足不了我們對(duì)車輛的體驗(yàn)。而車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在信息交互的基礎(chǔ)下能夠獲取大量的數(shù)據(jù)信息，提供實(shí)時(shí)路況、車輛狀態(tài)、路況信息更新、車與車之間的協(xié)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(fā)生，并且能夠?qū)崿F(xiàn)車輛的自動(dòng)駕駛。

3.3常規(guī)自動(dòng)駕駛感知技術(shù)與V2X的比較

常規(guī)自動(dòng)駕駛感知手段主要是攝像頭或激光雷達(dá)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(qiáng)光照射下容易影響工作狀態(tài)等突出問題。V2X能夠通過傳感器來獲取傳統(tǒng)汽車所達(dá)不到的視覺死角，能夠穿越障礙物來獲取信息，且駕駛?cè)藛T還能通過協(xié)同技術(shù)來獲取其他車輛的駕駛信息來進(jìn)行決策和判斷，應(yīng)用范圍很廣。與傳統(tǒng)汽車相比，V2X具有更強(qiáng)的抗干擾的能力，不受天氣狀況的影響，適應(yīng)能力強(qiáng)。

4 V2X 技術(shù)面臨的問題

4.1車聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)性建設(shè)

V2X通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要有關(guān)鍵的技術(shù)支撐和完善的道路基礎(chǔ)設(shè)施配備。如何實(shí)現(xiàn)車輛以及車輛與道路之間實(shí)時(shí)信息的響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)各模塊的適應(yīng)性，設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化制定以及合理的改裝適配方案的制定。

4.2網(wǎng)絡(luò)覆蓋問題

由于車上無法達(dá)到實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)覆蓋，因此與 D2D 技術(shù)相似，在 V2X 技術(shù)發(fā)展過程中，也存在著有時(shí)網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋的場(chǎng)景，此條件下的服務(wù)質(zhì)量也隨之下降，甚至?xí)霈F(xiàn)短暫“隱身”，因此需要進(jìn)行車載網(wǎng)絡(luò)問題研究，盡最大的可能保證每輛車每時(shí)每刻可以連接網(wǎng)絡(luò)，從而保障基本安全和提高服務(wù)質(zhì)量。

4.3 V2X技術(shù)安全問題

網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)安全。在網(wǎng)絡(luò)高速發(fā)展的時(shí)代，如何解決網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)以及隱私保護(hù)協(xié)議的問題是非常重要的。另外由于技術(shù)都是處于不斷發(fā)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(huì)利用這些漏洞來對(duì)我們的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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(yán)重的損失。

5 V2X 技術(shù)未來發(fā)展

伴隨著5G技術(shù)的快速發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠在數(shù)據(jù)處理、信息交互和車輛協(xié)同方面更加高效和精確，能夠支撐起超大數(shù)據(jù)的及時(shí)處理，為未來自動(dòng)駕駛提供了強(qiáng)大的推力。相信車輛全面智能化、網(wǎng)聯(lián)化已為時(shí)不遠(yuǎn)了。隨著5G技術(shù)的快速發(fā)展和應(yīng)用部署，如用軟件來定義網(wǎng)絡(luò)、 網(wǎng)絡(luò)特定功能逐步虛擬化、網(wǎng)絡(luò)發(fā)展切片化等將在車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中發(fā)揮重要作用[4]。

6結(jié)束語

汽車在安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和舒適的發(fā)展“道路”上不斷前進(jìn)，但隨著汽車保有量的增加，造成的道路堵塞也日益嚴(yán)重，環(huán)境污染也日益嚴(yán)峻，全世界每年因道路交通事故死亡人數(shù)約有125萬，這些問題都促使著V2X車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 金博，胡延明. C-V2X 車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展綜述與展望[D].北京：大唐網(wǎng)絡(luò)有限公司，2020，2.

[2] 陳 杰，V2X 關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展分析[D].四川：西華大學(xué)，2020，2.

[3] 何 藹，車聯(lián)網(wǎng) V2X 技術(shù)現(xiàn)狀、比對(duì)及發(fā)展展望[D].上海：上海汽車集團(tuán)股份有限公司商用車技術(shù)中心，2020，3.

[4] 楊旭， 肖子玉， 邵永平. 面向 5G 的核心網(wǎng)演進(jìn)規(guī)劃[J].電信科學(xué)， 2018， 34（7）： 162-170.