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基于V2X的自动驾驶技术优化思路

2019-12-01郭冰

电子技术与软件工程 2019年4期
关键词:中继站机动车车载

文/郭冰

V2X(vehicle to everything)即车对外界的信息交换。车联网通过整合全球定位系统(GPS)导航技术、车对车交流技术、无线通信及远程感应技术奠定了新的汽车技术发展方向,实现了驾驶技术的提升。未来城市建设对各类技术的要去越来越高,交通发展也要求降低事故率,这都为V2X技术提供了应用空间。

1 V2X对自动驾驶技术发展的推动

1.1 短距离感知

自动驾驶技术,实际上是智能技术和传统驾驶技术的融合,以V2X技术为核心,对车辆周边的短距离感知,可提升交通安全性,避免事故。传统驾驶模式下,机动车驾驶人的安全意识、注意力集中程度等影响着交通安全。V2X技术下,车辆能够实时感知周边环境,车辆周围的其他机动车、人员信息等,可以实时被收集、传递,机动车内的控制系统则根据信息收集态势做好速度调整、方向变化以及制动准备,当危险达到临界值时,则做出应急处理。如行人突然闯入机动车道,机动车结合障碍信息发出刹车指令,提升自动驾驶安全性、规避风险。

1.2 远距离感知

远距离感知能力的基础是全球定位系统(GPS)导航技术、无线通信及远程感应技术等,这些技术可保证汽车收集来自有效通信范围内的各类信息,提升自动驾驶的有效性。如车辆准备从A地赶往B地,期间需要经过1号、2号、3号等三个街区。卫星系统获取了车辆信息、三个街区信息后,实时将相关交通堵塞以及事故等情况发送给车载通信系统,由车载通信系统进行信号转化和读取,自动控制系统可借此了解三个街区交通压力,并为驾驶人提供建议,或者直接自动进行方向变更。

1.3 自动化信息处理

自动化信息处理,是V2X技术的特点之一,也是智慧交通、自动驾驶技术发展的一个重要支持。以车载控制系统为核心,实现对信息的辨识和处理,全过程无需人员参与或仅对人员工作存在少量需要。如针对障碍物进行的自动信息收集和刹车。通常情况下,车辆与车辆之间的交流借助感光、超声设备进行,声波、光波发出后,遭遇障碍后即会产生回波,声波发生的一方,可凭借回拨的强度和时间,判断与目标车辆之间的距离,并借助车载控制器分析距离是否安全。如距离已经过近、极近,则由车载系统下达刹车指令,避免两车相撞。此过程中的大部分信息均是自动化处理的,安全性、反应速度等均十分理想。

2 基于V2X的自动驾驶技术优化思路

2.1 大范围通信

V2X技术最早应用于2006年,服务于部分交通压力较大的大城市,近年来随着我国智慧城市、智慧交通建设速度持续加快,更多的城市开始引入V2X技术,未来自动驾驶技术的发展,也依然十分依赖V2X,这对通信活动的有效性提出了很高要求。值得注意的是,虽然当前大部分应用V2X技术的城市没有出现信息不可读取、信息失效、严重延迟等问题,但随着私家车数目增加、城市通信压力增加,未来是否会出现车载通信信道拥堵问题,仍是未知之数。建议各地加强通信能力,拓宽无线通信的信道,使其信息容量、信号强度得到增加,以模拟信号为主的情况下,还应在市区主干道、交通压力较大的区域增加若干信号中继站和放大器,使来自交通枢纽地带的各类信号得到有效的纯化、加强,能够被车载系统有效吸收和读取。值得注意的是,地区通信能力得到加强后,机动车自身也应做好信息收集和加工,进入接收范围的信号,应在第一时间得到必要的二次降噪,提升可读性。此外,车辆之间的通信也应设法优化,包括超声提取、光信号捕捉等。

2.2 提升信号的覆盖面

包括我国在内,目前大部分国家在应用V2X技术时,均强调市区内交通安全和自动驾驶,对郊外,尤其是交通压力较小的区域,重视程度相对不足。建议在后续工作中,通过蛛网式通信系统,提升信号的覆盖面,使自动驾驶技术的应用范围和安全性得到优化。蛛网式通信系统,是指以城市通信中心设施为核心,逐层向外围辐射,以5-8km为间隔,建立第一层次信号中继站,对来自通信中心的信号进行初步加强,并继续向周边辐射,以10-20km为间隔,建立第二层次信号中继站,该层次可接收来自通信中心设施的信息,也能够接收来自第一层次信号中继站、临近第二层次信号中继站的信息,对信号进行加强,继续向四周发射。以此类推,直到各主要干线、高度公路等均覆盖在信号中继站的辐射范围内。蛛网模式使通信有效性提升,V2X技术下的自动驾驶安全性也更加理想。

2.3 周边技术的发展

周边技术,是指与V2X技术、汽车技术相关的其他技术,如制动技术、超声技术、车载天线接收和抗干扰技术、智能技术、可编程逻辑控制器技术等。这些技术是支撑自动驾驶发展的附加技术,也能进一步提升V2X的应用效果。如车载天线接收和抗干扰技术,当各地实现了蛛网式通信系统建设,也能进行大范围通信后,信息传递的有效性似乎可以得到保障,但如果机动车车载天线接收能力不佳,无法准确捕捉和识别通信信号,自动驾驶依然面临安全隐患。可在汽车制造过程中,给定明确的技术标准,确保其能够接受各类通信信息。为保证户外环境下的信号可读性,还可以在车载通信系统中放置信号加强设备,对接受的信号进行提纯,进一步发挥V2X技术优势,推进自动驾驶技术发展。

3 总结

综上,在V2X技术的支持下,自动驾驶技术取得了长足发展。V2X技术可实现短距离感知、长距离感知,也能对各类关键信息进行自动化处理,这是其能够优化自动驾驶技术的关键。思路上看,以V2X技术为基础,可进一步实现大范围通信,并设法提升信号覆盖面,通过综合发展,推进自动驾驶更趋完善。

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