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自动驾驶网络关键技术研究

2022-05-30戴中华

中国新通信 2022年11期
关键词:关键技术联网自动

摘要:汽车物联网技术使自动驾驶成为可能,5G通信技术则为车辆提供关键的安全网,对自动驾驶技术发展有着重要影响和意义。5G通信技术凭借其优点,确保自动驾驶车辆可技术应对处理各类突发状况,更好地适应各类环境,为自动驾驶汽车发展提供可靠保障。对自动驾驶网络关键技术进行了分析,旨在为有关人员提供一定的参考和借鉴。

关键词:5G通信;车联网;自动驾驶关键技术

一、引言

自动驾驶技术、5G通信技术属于快速兴起发展的高新技术,同样属于科学发展所关注的焦点。车联网则属于车辆连接互联网的功能服务,传统车联网所运用的通信技术以4G为主,通信实时性、并发量等方面同5G存在明显差距,车联网中科学运用5G通信技术,促使车联网通信效率、实时性得以显著提高,自动汽车驾驶能够及时接收获取信息数据,保证自动驾驶安全性,以此为自动驾驶汽车发展提供可靠保障。

二、5G通信

有关5G通信技术,具备低延迟、高速率和大连接等优势特点,可实现大量数据同时接入,形成自组织网络结构,为万物互联提供技术支撑,使车辆交互能够实现毫秒级。5G通信技术快速发展,对汽车物联网发展形成重要推动作用,为自动驾驶、无人驾驶和V2X等技术应用提供基础支撑,从而促进自动驾驶汽车创新发展。针对5G通信技术,其性能指标具体涵盖:

1.下行理论峰值速率高达1Gbps。有关4G技术,其下行传输速率标准100Mbps,而5G则可高达1Gbps。例如,4G网络下,视频下载时间为1min,则5G网络下仅需1s。同时,通过智能移动设备观看4K视频,5G技术可提供较高下行速率。

2.通信容量庞大。以平方公里范围为标准,有关无线移动宽带系统,同4G技术做出对比,是其1000倍,且连接数最少可超过100万。

3.无线延迟时间不超过1ms。3G网络下,智能移动终端联网所需时间达500ms;4G网络下,联网所需时间达50ms。但是,针对大部分瞬时无线应用,延迟时间需保证不超过1ms。如自动驾驶领域,运用5G通信技术,向车辆发送紧急指令的情况下,延迟时间超出1ms的情况下,导致安全风险明显提高。所以,有关网络延迟时间,需控制不超过1ms[1]。

三、车联网与自动驾驶

(一)车联网技术原理

5G通信需要借助基站得以实现,多以小区为主建设基站,而无线信息服务范围主要适宜扇形为主,并形成广播信息、专用信道,确保智能移动设备可以实现有效连接。针对车联网,是依托科学技术,实现人、路、车的全面连接。同传统车联网服务做出对比,促使汽车更具智能化特点,为自动驾驶实现提供技术支撑。未来阶段,位于交通服务行业领域,科学运用无人驾驶技术,无需驾驶人员过多操作,可保证交通效率实现有效提高。同时,实现汽车应用功能的科学优化,为用户提供更加安全可靠的优质服务。针对车联网而言,实现汽车、网络的充分融合,属于互联网在汽车领域应用的重要体现[2]。

针对车联网而言,有关其基础核心,主要为V2X技术,基于无线通信技术,对车载技术做出优化升级,直接促进汽车智能化发展。同时,有关其载体,主要为汽车,通过提供信息服务,实现人、路、车同步操作,促使通信、信息技术得以充分结合。通过车辆网,可实现自动驾驶与实时监控等,有关道路情况,对此实施自动监控,针对电子地图、交通服务,便可完成有效更新。而针对车联网自动驾驶,则可发挥重要辅助作用,如感知娱乐和查找信息等。

(二)自动驾驶关键技术

自动驾驶过程,涉及感知、认知、执行。通过传感系统,模拟人类听觉、视觉,及时获取相关信息,如利用激光雷达和摄像机等,通过摄像机实现同多传感器的有效连接,或通过激光雷达,为多传感器提供有效辅助。之后,发挥人工智能控制的关键作用,综合考虑外部因素,有关驾驶指令、路线方案,对此做出标准统一,最后通过执行系统,及时准确执行相关指令,实现自动操控驾驶。针对自动驾驶,其所涉及的关键技术,具体涵盖V2X、规划决策与高精度地图。

1. V2X。针对自动驾驶而言,依托传感系统,便可及时获取相关信息,以此做出科学决策。同激光雷达和摄像头识别较为类似,有关车辆、行人等情况,科学运用V2X,便可实现全面准确掌握,表现出明显优势,视距范围有效延伸,有关汽车行驶状况,实现全面综合掌握。同时,建立智能系统,有关车辆外部信息,便可完成全面获取。针对自动驾驶汽车,则基于此类信息,以此做出科学决策

2.高精地图。针对高精地图信息,在车辆位置、道路因素方面,可保证高度精准,基于此,面对复杂道路信息,汽车便可实现提前准确获取。同传统地图做出对比,高精地图具有良好的实时性特点。此外,针对高精地图,有关道路修整、交通表示改变和标识不清晰等情况,可对此做出及时准确反映。所以,高精地图也成分凸显出三维空間模型、精度的优势特点。

3.规划决策。有关无人驾驶智能化,同决策技术息息相关,犹如自动驾驶大脑,基于环境感知系统的有效运用,由此产生相应的信息,结合高精度地图的寻址结果,基于此,对车辆做出统一规划,由此获得最终决策[3]。

四、5G通信在车联网自动驾驶中的应用

(一)感知方面

有关感知,即自动驾驶汽车能够清楚掌握具体位置、周围事物信息。传统卫星定位无法满足具体标准要去,所以,运用差分定位技术、航迹推演技术,通过技术融合运用,促使定位精度得以真正提高。针对自动驾驶,精准掌握具体位置的情况下,可通过高精度地图,实现对车辆的精准定位,5G通信技术的运用则提供关键技术支撑。除此之外,车辆需实时感知交通环境。依托5G通信技术,凭借其低时延和高速率等优势特点,位于车辆之间,可完成各类信息数据的即时传递。与此同时,借助智能传感器,有关视距范围物体,可完成全面精准检测,然而,天气等因素存在,使信息准确性因此受到一定的影响。依托5G通信技术,通过V2I、V2V通信等,促使感知区域范围得以有效扩大,进而对交通环境做出全方位的精准感知[4]。

(二)决策方面

针对5G通信技术而言,可实现对多辆自动驾驶汽车的有效综合,同步做出科学决策,制定相应的行动计划。例如,车辆位于道路内侧行驶期间,若发出驶离道路需求的情况下,便可借助V2V通信,同周围车辆保持即时交流,并传送请求避让信号,以此完成安全变道,最终驶离道路。与此同时,面对偶发时间,只是运用人工智能处理方法,则可能引起严重后果。基于人工智能层面分析,人类决策存在其特殊性,无法由机器完全取代,面对个别复杂、偶发环境,需要人类主动参与决策。科学运用5G通信技术,为自动驾驶车辆提供关键技术支撑。依托5G通信技术,凭借其低时延、大宽带特点,有关现场视频、传感器信息,以此实时传送至服务中心,通过虚拟环境,由专业人员负责实施远端控制,待驾驶系统重新管理。

五、基于5G通信的车联网自动驾驶关键技术

(一)感知驾驶技术

有关感知驾驶技术,运用5G通信技术,车联网实现自动控制,通过自感应控制技术,实现对汽车的综合全满掌控。首先,依托感知技术,可借助5G通信技术完成信息传递,为感知、决策和执行提供信息依据。此外,运用5G通信技术,车联网自动控制过程中,程序能够基于相关操作,以此提供相应的操控规划。基于5G通信的车联网自动驾驶关键技术,有关感知驾驶技术,所涉及的技术要点具体涵盖如下方面:

1.针对5G通信而言,基于卫星定位,通过车联网建立机构,并完成科学探究,以此构建智能化自组织网络结构,在汽车内外部、程序调节等方面,有关人的感受情况,对此作出科学感知分析。

2.针对5G通信而言,基于超密集移动通信技术,自动驾驶汽车运行驶期间,其附近500m范围,有关车辆运行、实际路况与交通信号等信息,可对此完成实时准确反馈。

车联网自动驾驶方面,运用5G通信技术,针对车联网自动驾驶相关问题,做到实时反馈,同样可对驾驶状态完成实时反馈。在此基础上,科学运用感知驾驶技术,可基于宏观层面,完成科学调控处理[5]。

(二)信息安全管理

基于5G通信的车联网自动驾驶关键技术,同样涉及信息安全管理。1.运用5G通信技术,可通过C-V2结构下的密钥控制结构,同时,依托智能信息统计和M2M智能通信等,有关汽车行驶过程中安全信息,对此完成科学统计。2.车联网自动驾驶中,科学运用5G通信技术,通过D2D建立授权频率段部署调节装置,针对蜂窝数据沟通、安全检验等方面,提供关键基础保障。

基于5G通信的车联网自动驾驶关键技术,有关信息安全管理,所涉及的技术要点具体涵盖如下方面:

1.自动驾驶过程中,依托5G通信技术,基于C-V2结构,通过M2M完成操作处理,以此做出科学规划分析,特别是关键安全控制环节,通过M2M技术实现全面掌握和系统调控,基于此,有关车辆行驶速度、动力系统以及环境安全等,实施科学调控。

2.依托D2D通信蜂窝覆盖网,以此完成终端识别控制和资源控制结构的科学调控,同时,依托智能VR技术,以此为主导技术,针对个人信息安全,对此实施科学调控。

3.科学运用5G通信技术,有关信息沟通控制方面,通过移动终端控制,结合自动驾驶指令,以此实施联动管理。其中,有关蜂窝数据,可建立信息沟通结构。如此,驾驶人员正常驾驶期间,有关安全行驶状态和速率以及定位信息等,对此作出精准判定。

总而言之,5G通信背景下,针对车联网自动驾驶关键技术,对此展开深入科学研究,尤其是信息安全管理方面,需重视科学运用5G通信技术,以此为车联网自动驾驶提供基础支撑,促进自动驾驶汽车创新发展。

(三)驾驶算法结构

5G通信技术快速发展,位于众多行业领域也有了一定的初步运用,为行业转型升级提供关键技术保障。依托5G通信技术,促使信息传输更加高效及时。针对车联网自动驾驶,5G通信技术运用背景下,驾驶算法结构也成为自动驾驶关键技术的重要构成。

5G通信背景下,使计算机虚拟程序得到有效拓展,通过多为信息沟通渠道,以此完成技术操作,同样可以借助基础程序算法,以此完成智能化的科学调控规划[6]。

基于5G通信的车联网自动驾驶关键技术,有关驾驶算法结构,所涉及的技术要点具体涵盖如下方面。

1.车联网通过运用5G通信技术,基于C-V2信息运算程序,以此完成运行传输,算法调控、科学分析环节,算法程序则可基于具体标准需求,有关行驶安全指数、速率等,便可对此数字自动化统计。

2.基于数据程序提供辅助,基于ICN实现对程序算法的指令传递和反馈。针对这一流程,利用信息结构,对运算数据完成科学调整和协调控制,在ICN结构下,有关运行、准备数据,可实现同步传输,并完成协调控制。针对ICN结构而言,数据反馈可充分保证科学系统,而有关速率控制、解读分析方面,则可为此提供关键基础数据。

科学运用5G通信技术,为车联网自动驾驶提供技术支撑,同样为信息技术服务提供可靠保障,使汽车能够实现安全行驶,以此为自动驾驶关键技术的深入科学研究奠定重要基础。

六、亟待解决的问题

(一)信息安全和隐私问题有待解决

基于消费者层面分析,面对车联网方面,关注其优势便利的基础上,需对信息安全、隐私问题保持高度重视。所以,自动驾驶关键技术研究过程中,有关车主隐私信息,需对此加以重点关注,为加强安全保护,保证网络安全系数,则需重视运用C-V2X,以此设计科学的匿名密钥机制,以周期性为标准,实现表示、信息签名的及时变更,所以,自动驾驶汽车设计中,需安装大量证书。鉴于信息安全问题层面分析,有关部门应当对此保持密切关注,并展开互相协作,结合基本国情,制定科学合理的证书管理以及分发体制。

(二)芯片处理能力有待提高

针对C-V2X信息安全而言,有着明确的标准要求,需重点关注SM2/3加密算法,对此加以科学运用,有关该算法运用,也拥有相应的产业基础。然而,针对SM2/3加密算法,有关所使用芯片,实际处理能力存在一定不足,尤其是面对C-V2X的较高标准要求,需完成每年上千次签名、验签。所以,应当基于政策、资金层面,重视车规级芯片的科学研发,尤其是高处理性能方面。2019年3月,3GPP通过标准立项,以R16版本为基础,基于5G通信,研究开发对应的V2X技术,依托5G通信技术所具有的大宽带和低时延等优势特点,促使C-V2X技术水平得以真正提高,以此为高级别自动驾驶技术提供基础支撑。随着R16版本C-V2X 標准的制定实施,芯片厂商应当基于标准,深入研究车规级芯片,对高级别自动驾驶测量展开深入开发与科学测试,以此为自动驾驶汽车发展提供可靠保障。

七、结束语

综上所述,自动驾驶技术发展,使无人驾驶成为可能,5G通信技术的科学运用,有效提高感知自动驾驶车辆水平,对自动驾驶技术发展提供重要支持。车联网中,尽管5G技术并未全面普及运用,但发展势头迅猛。所以,自动驾驶技术发展,应重视科学运用5G技术,促进自动驾驶关键技术创新发展,以此为自动驾驶汽车发展提供可靠保障。

作者单位:戴中华    中移(苏州)软件技术有限公司

参  考  文  献

[1]全永华,白羽.基于5G通信的车联网自动驾驶关键技术[J].计算机产品与流通,2020(2):1.

[2]黄瑛.基于5G通信的车联网自动驾驶关键技术[J].中国新通信,2020,22(7):2.

[3]李中序.5G与车联网——基于移动通信的车联网技术与智能网联汽车[J].中国信息化,2019(6):1.

[4]范鹏飞.基于5G通信的车联网自动驾驶关键技术[J].电子技术与软件工程,2019(16):2.

[5]许彩霞.5G车联网对自动驾驶技术发展的影响[J].信息通信,2018(6):2.

[6]苏静.基于5G通信技术下车联网发展探析[J].数字化用户,2019(19).

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