摘要：信息技術(shù)的不斷發(fā)展，以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的新技術(shù)、新工藝被廣泛應(yīng)用于汽車制造領(lǐng)域，改善了傳統(tǒng)的汽車設(shè)計制造方案，全面提高智能網(wǎng)聯(lián)汽車的生產(chǎn)力水平。本文對智能網(wǎng)聯(lián)汽車中主流V2X技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及研發(fā)方向進行了論述，在此基礎(chǔ)上對V2X終端硬件系統(tǒng)設(shè)計進行了重點分析，結(jié)合智能汽車與無人駕駛中V2X技術(shù)的應(yīng)用效果，提出V2X終端性能與應(yīng)用功能檢測方案，對智能聯(lián)網(wǎng)汽車感知、決策、執(zhí)行功能的綜合管理提供積極參考。

關(guān)鍵詞：智能網(wǎng)聯(lián)汽車;V2X技術(shù);研究分析

本研究工作開展前，首先需要明確智能網(wǎng)聯(lián)汽車聯(lián)網(wǎng)通信需求和網(wǎng)絡(luò)基本框架，分析在當(dāng)前5G時代的發(fā)展背景下，智能網(wǎng)聯(lián)汽車V2X技術(shù)應(yīng)用過程中需要解決的問題，全面提高V2X技術(shù)的實際應(yīng)用水準(zhǔn)，確保智能網(wǎng)聯(lián)汽車的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。智能網(wǎng)聯(lián)汽車是汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要標(biāo)志，主要在傳統(tǒng)汽車功能的基礎(chǔ)上，通過傳感器、控制器等一系列硬件設(shè)施的裝配與應(yīng)用，在保證現(xiàn)代通訊要求的同時，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支持下實現(xiàn)車與x之間的數(shù)據(jù)共享。

一、智能網(wǎng)聯(lián)汽車主流V2X技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及研發(fā)方向

（一）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

智能網(wǎng)聯(lián)汽車的環(huán)境感知、行車決策制定需要V2X技術(shù)作為支持，實現(xiàn)車與車之間的智能通信，充分發(fā)揮出自動化駕駛具有的功能作用，制定出明確的控制目標(biāo)。在V2X技術(shù)研發(fā)階段，除了提供專用的短程通信通道之外，還需要結(jié)合主流通信標(biāo)準(zhǔn)分析5G技術(shù)時代的到來，結(jié)合汽車智能控制的根本需求，充分發(fā)揮出V2X技術(shù)的競爭優(yōu)勢。V2X技術(shù)能夠保證在高速移動過程中數(shù)量傳輸數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，降低數(shù)據(jù)傳輸延遲，實現(xiàn)對車輛運行的安全控制，建立安全網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，避免在行駛過程中由于行車車輛過多導(dǎo)致的技術(shù)體系容量下降等問題，為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益，滿足新時期V2X技術(shù)的應(yīng)用需求。

（二）研發(fā)方向

移動通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在汽車研發(fā)與制造中的有效應(yīng)用，經(jīng)過長時間的業(yè)務(wù)融合與發(fā)展，已經(jīng)成為汽車研究制造領(lǐng)域不可或缺的重要技術(shù)，當(dāng)前智能網(wǎng)聯(lián)汽車項目的開發(fā)，將目光放在V2X技術(shù)研發(fā)的基礎(chǔ)上，確保車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨著技術(shù)的逐漸成熟，車與車之間的智能化通信成為現(xiàn)實，通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠提高智能車輛的控制成效，在5G時代的背景下降低網(wǎng)絡(luò)延遲，提高智能網(wǎng)聯(lián)汽車的感知能力、決策能力。當(dāng)前智能網(wǎng)聯(lián)汽車中5G技術(shù)尚未得到普及，V2X技術(shù)有便捷開放式的發(fā)展特點，在蜂窩網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，不需要重新設(shè)置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，就能實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)。V2X技術(shù)的頻帶寬度分配具有較強的靈活性，能夠結(jié)合汽車行駛的實際情況，自動化完成頻譜帶寬的調(diào)整，V2X技術(shù)的支持下保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕谢馁Y源分配降低網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)丟失問題的發(fā)生。V2X技術(shù)在汽車制造研發(fā)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，能夠為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益，在未來發(fā)展階段相關(guān)領(lǐng)域的研究學(xué)者逐漸意識到V2X技術(shù)存在的缺點和問題，通過測試與驗證逐漸完善智能網(wǎng)聯(lián)汽車的通信需求框架。

二、智能網(wǎng)聯(lián)汽車V2X終端硬件系統(tǒng)設(shè)計

首先，V2X設(shè)備設(shè)計需要參考用戶的根本需求，通訊終端是實現(xiàn)車輛之間智能交互的重要媒介，基本功能是及時獲取車輛所處的位置信息，通過以太網(wǎng)分析車輛當(dāng)前的運行狀態(tài)，將得到的數(shù)據(jù)內(nèi)容封裝處理，并根據(jù)系統(tǒng)分析結(jié)果對駕駛員下發(fā)通行指令。在此基礎(chǔ)上設(shè)計高性能處理器，滿足車路協(xié)同應(yīng)用的根本需求，V2X終端硬件系統(tǒng)設(shè)計如圖1所示：

（一）定位系統(tǒng)模塊

V2X終端硬件系統(tǒng)設(shè)計需要保證在通信交互的過程中信息的集中化處理，定位系統(tǒng)模塊主要負(fù)責(zé)定位數(shù)據(jù)的收集與分析，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息與設(shè)備實際運行的同步管理需求，要求在車輛通信階段保證通訊數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時性，并在車輛預(yù)警系統(tǒng)中結(jié)合定位算法，保障車輛定位的精準(zhǔn)度，提高系統(tǒng)運行的可靠性。GPS定位模塊設(shè)計需要參考的數(shù)據(jù)參數(shù)有：靈敏度、靈敏度捕捉時間、時間精度、水平精度等等。在終端啟動后通過數(shù)據(jù)處理單元進行定位搜尋，獲得衛(wèi)星信號傳輸?shù)腉PS信息，按照標(biāo)準(zhǔn)的時間序列將得到的數(shù)據(jù)內(nèi)容，整合為數(shù)據(jù)包自動進入程序解析，當(dāng)完成解析后進行數(shù)據(jù)共享，根據(jù)得到的時間信號進行系統(tǒng)時間校準(zhǔn)。

（二）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)模塊

數(shù)據(jù)處理模塊是硬件系統(tǒng)的核心，想要在多元化數(shù)據(jù)通信模式下保證數(shù)據(jù)交互的實時性和準(zhǔn)確性，需要根據(jù)服務(wù)需求自動連接基本操作接口，將數(shù)據(jù)內(nèi)容轉(zhuǎn)換為協(xié)議中的消息格式，通過接口對接進行操作功能的開發(fā)。智能芯片在數(shù)據(jù)處理單元中的有效應(yīng)用，將該模塊分為本機操作模塊、系統(tǒng)通信操作模塊、信息鏡像功能和信息傳輸功能，通過本機操作獲取基礎(chǔ)信息，結(jié)合設(shè)備使用類型分析設(shè)備的運行狀態(tài)，判斷網(wǎng)絡(luò)接口是否正常，通過技術(shù)調(diào)整參數(shù)發(fā)送、參數(shù)接收等功能。自動通過V2X通信接口完成操作函數(shù)的接收發(fā)，在系統(tǒng)內(nèi)部建立參數(shù)記錄文件夾，消息鏡像功能主要包括通知、請求和應(yīng)答，要求在系統(tǒng)執(zhí)行階段進行數(shù)據(jù)接收，重新進行設(shè)備定義調(diào)整函數(shù)，根據(jù)得到的基礎(chǔ)信息將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)功能槽，實現(xiàn)消息應(yīng)答。消息操作功能是將本機所獲得的各類數(shù)據(jù)，通過打包處理直接傳輸通信子系統(tǒng)中，完成數(shù)據(jù)的收發(fā)與對接，通過GPS定位系統(tǒng)獲取行車過程中需要的數(shù)據(jù)參數(shù)，利用數(shù)據(jù)解析成果完成兩車之間的通訊交互，做好V2X應(yīng)用場景分類。

（三）無線電通信模塊

無線電通信模塊的主要作用是自動進行空中信號的接收與發(fā)送，通過信息處理技術(shù)將數(shù)據(jù)內(nèi)容加載到載波上，以射頻信號的方式進行數(shù)據(jù)解調(diào)，當(dāng)前我國制定的V2X路線規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)，需要通過商務(wù)通信模組的分析，計算得到工作頻率、工作寬帶。分析其是否達到V2X終端通信標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)通信協(xié)議進行程序編寫，將數(shù)據(jù)傳輸獲得的信息集中式處理，并共同輸送到載波，以射頻信號的方式傳輸?shù)教炀€系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)發(fā)送。

（四）天線系統(tǒng)模塊

天線系統(tǒng)模塊能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)的電磁波轉(zhuǎn)換，自動完成其他設(shè)備發(fā)送的電磁波信號解調(diào)，得到有效的數(shù)據(jù)信息，在系統(tǒng)方案制定的過程中，天線系統(tǒng)設(shè)計要求具備收發(fā)功能，能夠自動完成衛(wèi)星信號接收，得到車輛的定位信息，并做好時間同步處理，配合無線電通信子系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)收發(fā)。想要全面提高該系統(tǒng)模塊的運行靈活性，需要采用一發(fā)兩收的設(shè)計原理，借助通信接口與通信基站間的連接，達到與千里之外的目標(biāo)車輛之間的通信聯(lián)系，提前進行路況信息獲取。技術(shù)開發(fā)人員可以直接進行終端系統(tǒng)訪問，利用天線技術(shù)向廣大車輛用戶發(fā)布預(yù)警信息，WiFi天線可以作為連接熱點，并通過電腦訪問內(nèi)部系統(tǒng)進行參數(shù)和程序修改。

三、智能汽車與無人駕駛中V2X技術(shù)應(yīng)用必然性

（一）智能化和網(wǎng)聯(lián)化發(fā)展

智能網(wǎng)聯(lián)汽車制造需在信息化、智能化的發(fā)展基礎(chǔ)上，實現(xiàn)生產(chǎn)、組裝車間等眾多領(lǐng)域的自動化轉(zhuǎn)型，隨著無人駕駛技術(shù)在我國汽車研發(fā)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，需運用新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐步解決存在的發(fā)展問題，有效預(yù)防各類駕駛事故的發(fā)生。傳統(tǒng)的傳感器安裝和智能化系統(tǒng)建立無法滿足無人駕駛的根本需求，隨著V2X技術(shù)在車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)中的廣泛應(yīng)用，強化車與車、車與路之間的有效通信，簡化單車智能設(shè)備算法運行流程，將車輛的智能化發(fā)展作為無人駕駛的標(biāo)準(zhǔn)。通過V2X技術(shù)的有效滲透，加快汽車智能化發(fā)展速度，滿足智能網(wǎng)聯(lián)汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新、政策改革的根本需求。

（二）V2X通信技術(shù)成熟化

V2X技術(shù)在智能網(wǎng)聯(lián)汽車設(shè)計中的有效應(yīng)用，相關(guān)通信技術(shù)逐漸成熟，國產(chǎn)科技得到進一步發(fā)展，傳統(tǒng)的4G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)無法滿足V2X技術(shù)的應(yīng)用需求。4G網(wǎng)絡(luò)時代下存在的延遲效果對快速移動中的車輛會造成嚴(yán)重影響，自動駕駛下容易引發(fā)交通事故，因此，5G技術(shù)時代與V2X系統(tǒng)之間的結(jié)合應(yīng)用勢在必行，采用高效的無線通信技術(shù)，實現(xiàn)對快速移動目標(biāo)的自動化識別，車與車之間的雙向通信技術(shù)已經(jīng)逐漸成熟。中國華為科技與高通共同制定新的通信標(biāo)準(zhǔn)，具有較高的覆蓋率，能夠支持高速移動場景讀取，具有較強的網(wǎng)絡(luò)可靠性，全面提高數(shù)據(jù)資源的利用率。國內(nèi)正在逐漸加大對新型科技的研發(fā)扶持力度，實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的工作加速，讓V2X技術(shù)市場逐漸走向規(guī)范化，智能網(wǎng)聯(lián)汽車制造與終端設(shè)備應(yīng)用涉及多個領(lǐng)域的專業(yè)內(nèi)容，隨著智能網(wǎng)汽車標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建，標(biāo)志著國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化工作逐漸成熟。

（三）V2X服務(wù)巨大的成長空間

V2X技術(shù)能夠為用戶提供更加多元化的服務(wù)類型，在完善傳統(tǒng)服務(wù)功能的同時，保障汽車行駛的安全性，車聯(lián)網(wǎng)生態(tài)結(jié)構(gòu)的逐漸完善，用戶所提出的需求功能正在從傳統(tǒng)的安全為主向體驗式發(fā)展。建立集硬件設(shè)備、研發(fā)公司、電信運營商為一體的車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)市場，目前我國V2X服務(wù)形式具有多樣化的發(fā)展特點，與智能手機低成本、高利潤的科技研發(fā)價值進行對比分析，服務(wù)市場具有廣闊的成長空間，正在堅定不移地走手機APP市場增值之路

四、智能網(wǎng)聯(lián)汽車V2X終端性能與應(yīng)用功能檢測

（一）V2X終端性能測試

虛擬測試：虛擬化測試工作的開展需要建立系統(tǒng)分析環(huán)境，通過信號產(chǎn)生器和信號分析儀等設(shè)備的有效應(yīng)用搭建測試系統(tǒng)，根據(jù)實際模擬需求輸入信號，系統(tǒng)在啟動運行后能夠?qū)崿F(xiàn)GPS信息的同步處理，當(dāng)各個模塊處于工作狀態(tài)時，利用信號分析儀模擬終端設(shè)備與系統(tǒng)保持通訊。當(dāng)通信線路連接后，接收的數(shù)據(jù)信號分析得到的射頻參數(shù)合理性，在測試開展前需要通電運行系統(tǒng)開展定位模塊，模擬行駛路線，將得到的數(shù)據(jù)信息直接發(fā)送到系統(tǒng)內(nèi)部，通過輻射的方式連接到自由空間，在串口終端查看GPS信號指令，分析該模塊是否順利接收到衛(wèi)星傳輸?shù)亩ㄎ粩?shù)據(jù)。當(dāng)確定GPS定位處于正常工作狀態(tài)后，利用物理層調(diào)試工具向終端發(fā)送正弦信號，調(diào)整信號分析儀的中心頻率，參考工作頻率和信號發(fā)生功率保持通訊連接狀態(tài)，在傳輸過程中完成雙方統(tǒng)計，通過檢波調(diào)節(jié)的方式獲取精準(zhǔn)的參數(shù)信息。

終端射頻測試：電磁信號傳播過程中主要分為兩種傳輸形式，一種是通過電纜、帶狀線等微波傳輸線進行傳輸，一種是直接輻射到自由空間，兩種傳輸形式之間存在明顯差別，線纜主要采用絕緣材料包裹導(dǎo)體的制作工藝，保證信號傳輸?shù)挠行?，同時有效避免傳輸過程中出現(xiàn)電磁波泄露或降低能量損失等問題。與此同時，這一線纜材質(zhì)存在一系列問題和缺陷，線纜的長度限制通信長度，空間傳播的電磁波信號遠(yuǎn)低于線纜傳輸?shù)男盘?，自由空間充滿著雜亂的信號，處于不可控的傳播環(huán)境下，同時存在和反射的障礙物在傳輸過程中會強行吸取電磁波信號。但自由空間的應(yīng)用優(yōu)勢在于徹底擺脫線纜的距離限制，讓信號傳播變得更加便捷和自由，在測試階段我們對無線通信設(shè)備具有的射頻性能參數(shù)進行分析，模擬自由空間下載流程，測試階段屏蔽其他設(shè)備的電磁信號，避免對測試設(shè)備造成干擾。射頻性能參數(shù)測試實驗，主要通過有線直連的方式進行傳導(dǎo)測試，將最終得到的數(shù)據(jù)整合到一起，了解發(fā)射功能頻率、工作范圍等信息，建立頻譜發(fā)射模板。

（二）V2X應(yīng)用功能檢測

通信性能測試：采用傳導(dǎo)射頻測試原理，結(jié)合各項射頻指標(biāo)在滿足標(biāo)準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上，分析該設(shè)備的運行原理是否符合工作需求，實現(xiàn)終端之間的相互通信，利用天線進行信息收發(fā)進行輻射測試，了解V2X的通訊性能，分析在一定信號覆蓋范圍內(nèi)多個終端系統(tǒng)之間，信息交互過程中存在的數(shù)據(jù)延時情況以及數(shù)據(jù)丟失頻率，數(shù)據(jù)延時指的是從數(shù)據(jù)發(fā)送端——接收端單向傳輸所耗費的時長參數(shù)，會直接影響到車輛的行駛安全。

實車道路測試：在實車測試的過程中需要參考虛擬場景測試得到的系統(tǒng)結(jié)果，對該結(jié)果進行驗證分析，仿真模擬程序?qū)Ρ确治龇抡鎴鼍芭c現(xiàn)實車道測得結(jié)果的差異性。由于實車道路環(huán)境存在嚴(yán)重的信號干擾，受到自由空間和氣候條件的影響，無時無刻不對信號傳輸效率造成影響，這是虛擬化設(shè)備無法呈現(xiàn)的效果，因此需要通過實車道路測試檢驗，通過實車測試結(jié)果進行數(shù)值修改。

碰撞測試：V2X安全系統(tǒng)中的碰撞預(yù)警程序，通過自動化檢測分析汽車行駛的正前方是否存在減速車輛，在車后方是否具有追尾風(fēng)險，在系統(tǒng)檢測過程中觀察系統(tǒng)向駕駛員發(fā)出警報的時間，將其作為V2X安全防護效果的檢驗標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)危險沖突時，只有及時獲取報警信息才能夠降低危險事故的發(fā)生，在測試階段控制好被測車輛與目標(biāo)車輛之間的相對距離、相對速度。采用應(yīng)用層預(yù)警算法進行V2X終端測試，在保證設(shè)備具有良好通信性能的同時，不斷完善預(yù)警算法。爭取在短時間內(nèi)完成預(yù)警輸出，讓駕駛員獲得良好的駕駛體驗。虛擬化場景測試與實車道路測試的有效應(yīng)用，能通過對比分析的方式進行檢測，了解V2X終端的預(yù)警效果，保證測試結(jié)果的真實性和準(zhǔn)確性。

五、結(jié)束語

智能網(wǎng)聯(lián)汽車在通行階段能夠自動完成復(fù)雜交通環(huán)境的感知，迅速做出智能化行駛決策，強化汽車系統(tǒng)的控制與執(zhí)行，確保汽車駕駛的安全性和節(jié)能性，智能網(wǎng)聯(lián)汽車中V2X技術(shù)作為關(guān)鍵技術(shù)，主要負(fù)責(zé)汽車的通信服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)管理，想要實現(xiàn)個系統(tǒng)之間的協(xié)同發(fā)展，就需要為V2X技術(shù)的創(chuàng)新與完善創(chuàng)造良好條件。V2X終端硬件系統(tǒng)設(shè)計需要結(jié)合設(shè)備應(yīng)用的基本需求，本研究從定位系統(tǒng)模塊、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)模塊、無線電通信模塊、天線系統(tǒng)模塊四個方向探討系統(tǒng)總體設(shè)計方案，并通過虛擬測試、終端射頻測試、通信性能測試、實車道路測試等方式，分析智能網(wǎng)聯(lián)汽車V2X技術(shù)的終端功能和應(yīng)用功能。

作者單位：趙統(tǒng)一? ? 江蘇先安科技有限公司

參? 考? 文? 獻

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