论文部分内容阅读
[摘 要]现阶段，工业部和信息技术部正从许多方面入手，加大对车辆信息服务的扶持力度，以促进车联网行业的全面发展。随着智能技术的不断突破，智能化开始成了汽车技术发展的关键。因为智能车辆中最重要的技术之一是车辆环境感知，所以，本文首先介绍了传统车辆环境感知技术，然后对车联网的车辆环境感知技术进行了研究分析，最后探讨了车辆环境感知技术的趋势。
[关键词]车联网；技术；车辆环境感知
中图分类号：P58 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）44-0282-01
引言
车联网从属于物联网，不仅仅是物联网的一个延伸，还是物联网在实践中重要的应用。其基本信息单元是车辆，可以改善车辆运行的效率、改进道路交通的条件、扩大信息交互，然后实现新型的智能交通管理，使物联网的最初概念具体落实在现代交通环境中。同时，车联网还是汽车业与信息产业共同融合的成果，也是近些年来比较活跃的新兴战略产业。本文以车联网的基本理论为基础，研究了车联网车辆环境感知的关键技术。
一、简述
智能汽车的基础是车辆的环境感知技术，这也是汽车走向智能化的关键所在。特别是近几年比较火爆的无人驾驶技术和主动安全技术，也是环境感知技术应用的典范。车辆环境感知的优点是可以大幅度减少一些交通事故的发生，这就大大增加了汽车的安全性。它还能够通过提高平均速度和缩短道路上车辆的距离来提高每个单位时间的运输效率和车辆容量。与此同时，还能够让车辆运行的情况更加平稳，大幅度降低紧急制动的可能性，节约了燃料消耗，减少了尾气排放。
二、传统车辆环境感知技术
传统的车辆环境感知技术大多需依靠多元化的传感器进行采集信息，帮助驾驶员识别和判断车辆的外部环境，感知车辆的运行环境，遇特殊情况时能够及时进行提示。外部环境感知由视觉感知和距离感知这两个系统构成。视觉感知系统和距离感知系统的主要功能是感知车辆与车辆或障碍物之间的准确长度。摄像头是视觉感知系统必备的装置，多个摄像头可以带给驾驶员多方位的视觉体验。
目前，最先进的视觉感知系统带有360度的摄像头，能够全方位的观察到车辆外部环境。距离探测系统是由激光和微波测距这两种雷达构成。激光和微波测距这两种雷达的主要功能是测量车辆与车辆或障碍物之间的准确长度。该测距雷达主要有短距、中距以及远距这3种类型。短距雷达的任务是测量车辆与侧面障碍物的精准长度；中距雷达的任务是测量车辆与后方障碍物的精准长度；远距雷达的任务是测量车辆与前方障碍物的精准长度。车辆通过感知GPS的信号，可以引导航线、把控安全和车辆管理。
目前，车辆内的所有系统都由电子控制单元进行调控。环境感知技术就是通过汽车内部的多元化的传感器对汽车进行一个整体的信息把握。比如说时速、温度、信息系统运行等信息随时传送到各个电子控制单元。然后，电子控制单元根据实时情况进行调整或对驾驶员进行警示，借此维护车内系统的稳定运行。
三、车联网的车辆环境感知技术
车联网包括电子控制单元、传感器以及其他一些设备系统，这些可以为汽车提供信息服务，并使用各种数据通信手段实现车辆、道路、人员和物体之间信息的贯通与分享。
（1）延伸车辆环境感知的目标
车联网的存在，把车辆环境感知的目标延伸到道路、天气、交通等方面，遇到特殊情况的时候，还可以与附近车辆实现信息共享，以实现交叉视觉感知。现阶段，由于“智慧城市”的发展，车联网的功能也多了起来。我们可以依据车联网预知前进道路上的交通状况，并能够随时获得由车联网提供的最新道路规划，提前避开交通拥堵的路段。这个功能在智能导航中得到了大量的使用，也获得了无数好评。
（2）拓宽车辆环境感知的应用范围
车联网的存在，把环境感知意识也延伸到车辆主动安全系统。车辆能够感知前方车辆的距离，通过汽车的速度和前方车辆的车距来得出前方车辆的速度，随时判断前车是否有紧急制动倾向，避免因司机的迟钝反应所造成的安全事故。我们也可以根据感知道路周围的车辆与路人，预判那些可能影响车辆行驶的动因。根据车联网所提供的各类信息，随时提醒司机在车辆前方的交通状况和天气情况。因为有了车联网，视觉感知系统才可以收集所观察到的信息并上传至车联网终端共享，并进行信息处理。以此来推算前方道路上的信号和交通标志。通过云计算展开对这些庞大数据的运算，从而减少汽车本身的运算负担。
近年来，无人驾驶开始火爆，其技术也是依靠汽车对四周环境的感知。根据车联网和GPS技术，车辆能够进行无人驾驶车辆的路径规划，并根据车辆自身的感知系统和旁边车辆分享的信息做出更加准确的预判。美国的研究人员分别对其进行了实验研究。汽车可以对道路上的电子跟踪装置进行感知并展开道路规划，以实现无人驾驶。车联网可以感知到多方面的信息，不仅在道路上，而且在道路两旁的指示牌、摄像头等等设施，都可以为智能车辆的无人驾驶提供大量的信息。
四、发展趋势分析
现阶段，4G技术的深度推广和5G的统一技术标准使车联网的信息传递更迅速，范围更广泛，特别是车辆在路上的高速运行，其更能适应移动通信技术。根据GPS定位技术和中国的北斗卫星系统，可以更加精准定位车辆，并能够实时传输驾驶人所在的位置。
（1）提供全方位的数据
通过车联网，环境感知技术也将为无人驾驶提供全方位的數据，不单单局限于汽车的视觉数据与距离数据，而是延伸到周围区域以及整个路线的范围。例如，前面提到的车辆和车辆之间的信息交互，其作用是提前了解道路信息。
（2）提高数据的准确性
根据车辆网覆盖范围广的特点，可以得出信息的终端不同，所获得的信息也不一样，我们可以上传数量巨大而多样的信息至终端。怎么才能从庞大的信息量中选择重要的数据，并进行分类和归并，是环境感知技术的关键点。在汽车无人辅助驾驶中，无人驾驶对周围环境感知所获得数据的准确度和时效性的要求非常严格。当我们不确定数据完全正确或者说数据有延迟时，就可能导致有些数据存在相互矛盾的情况。这需要随时根据各种突发状况来调整环境感知方式，并作出正确的判断。所以，在车联网上研究、分析和应用大数据将成为未来讨论的热门话题。并且，还必须规范车辆网络和环境感知终端，加大网络安全保护和监督的力度。
五、结论
目前，车联网技术虽然已发展到一定程度，然而其应用还亟待推广，技术趋同融合还需要进一步改进。在汽车联网技术的应用方面，车辆环境感知技术是一项空前的成就，但在车辆联网和车辆道路协作方面，其应用却相对较少。但是，庆幸的是对于车联网技术的研究已经引起了政府部门的关注。随着技术的不断突破和创新，可以逐步建立和完善车联网车辆环境感知技术。
参考文献
[1]马世典，江浩斌，韩牟，陈龙.车联网环境下车载电控系统信息安全综述[J].江苏大学学报（自然科学版），2014.
[2]肖楠. 车联网环境下车载定位系统设计与实现[D].北京交通大学，2016.
[3]徐成. 部分车辆联网条件下多车协同避撞算法研究[D].清华大学，2015.
[4]周户星. 车联网环境下交通信息采集与处理方法研究[D].吉林大学，2013.
[5]谢秋燕. 车联网条件下车辆动态路径诱导方法研究[D].华南理工大学，2012.
[关键词]车联网；技术；车辆环境感知
中图分类号：P58 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）44-0282-01
引言
车联网从属于物联网，不仅仅是物联网的一个延伸，还是物联网在实践中重要的应用。其基本信息单元是车辆，可以改善车辆运行的效率、改进道路交通的条件、扩大信息交互，然后实现新型的智能交通管理，使物联网的最初概念具体落实在现代交通环境中。同时，车联网还是汽车业与信息产业共同融合的成果，也是近些年来比较活跃的新兴战略产业。本文以车联网的基本理论为基础，研究了车联网车辆环境感知的关键技术。
一、简述
智能汽车的基础是车辆的环境感知技术，这也是汽车走向智能化的关键所在。特别是近几年比较火爆的无人驾驶技术和主动安全技术，也是环境感知技术应用的典范。车辆环境感知的优点是可以大幅度减少一些交通事故的发生，这就大大增加了汽车的安全性。它还能够通过提高平均速度和缩短道路上车辆的距离来提高每个单位时间的运输效率和车辆容量。与此同时，还能够让车辆运行的情况更加平稳，大幅度降低紧急制动的可能性，节约了燃料消耗，减少了尾气排放。
二、传统车辆环境感知技术
传统的车辆环境感知技术大多需依靠多元化的传感器进行采集信息，帮助驾驶员识别和判断车辆的外部环境，感知车辆的运行环境，遇特殊情况时能够及时进行提示。外部环境感知由视觉感知和距离感知这两个系统构成。视觉感知系统和距离感知系统的主要功能是感知车辆与车辆或障碍物之间的准确长度。摄像头是视觉感知系统必备的装置，多个摄像头可以带给驾驶员多方位的视觉体验。
目前，最先进的视觉感知系统带有360度的摄像头，能够全方位的观察到车辆外部环境。距离探测系统是由激光和微波测距这两种雷达构成。激光和微波测距这两种雷达的主要功能是测量车辆与车辆或障碍物之间的准确长度。该测距雷达主要有短距、中距以及远距这3种类型。短距雷达的任务是测量车辆与侧面障碍物的精准长度；中距雷达的任务是测量车辆与后方障碍物的精准长度；远距雷达的任务是测量车辆与前方障碍物的精准长度。车辆通过感知GPS的信号，可以引导航线、把控安全和车辆管理。
目前，车辆内的所有系统都由电子控制单元进行调控。环境感知技术就是通过汽车内部的多元化的传感器对汽车进行一个整体的信息把握。比如说时速、温度、信息系统运行等信息随时传送到各个电子控制单元。然后，电子控制单元根据实时情况进行调整或对驾驶员进行警示，借此维护车内系统的稳定运行。
三、车联网的车辆环境感知技术
车联网包括电子控制单元、传感器以及其他一些设备系统，这些可以为汽车提供信息服务，并使用各种数据通信手段实现车辆、道路、人员和物体之间信息的贯通与分享。
（1）延伸车辆环境感知的目标
车联网的存在，把车辆环境感知的目标延伸到道路、天气、交通等方面，遇到特殊情况的时候，还可以与附近车辆实现信息共享，以实现交叉视觉感知。现阶段，由于“智慧城市”的发展，车联网的功能也多了起来。我们可以依据车联网预知前进道路上的交通状况，并能够随时获得由车联网提供的最新道路规划，提前避开交通拥堵的路段。这个功能在智能导航中得到了大量的使用，也获得了无数好评。
（2）拓宽车辆环境感知的应用范围
车联网的存在，把环境感知意识也延伸到车辆主动安全系统。车辆能够感知前方车辆的距离，通过汽车的速度和前方车辆的车距来得出前方车辆的速度，随时判断前车是否有紧急制动倾向，避免因司机的迟钝反应所造成的安全事故。我们也可以根据感知道路周围的车辆与路人，预判那些可能影响车辆行驶的动因。根据车联网所提供的各类信息，随时提醒司机在车辆前方的交通状况和天气情况。因为有了车联网，视觉感知系统才可以收集所观察到的信息并上传至车联网终端共享，并进行信息处理。以此来推算前方道路上的信号和交通标志。通过云计算展开对这些庞大数据的运算，从而减少汽车本身的运算负担。
近年来，无人驾驶开始火爆，其技术也是依靠汽车对四周环境的感知。根据车联网和GPS技术，车辆能够进行无人驾驶车辆的路径规划，并根据车辆自身的感知系统和旁边车辆分享的信息做出更加准确的预判。美国的研究人员分别对其进行了实验研究。汽车可以对道路上的电子跟踪装置进行感知并展开道路规划，以实现无人驾驶。车联网可以感知到多方面的信息，不仅在道路上，而且在道路两旁的指示牌、摄像头等等设施，都可以为智能车辆的无人驾驶提供大量的信息。
四、发展趋势分析
现阶段，4G技术的深度推广和5G的统一技术标准使车联网的信息传递更迅速，范围更广泛，特别是车辆在路上的高速运行，其更能适应移动通信技术。根据GPS定位技术和中国的北斗卫星系统，可以更加精准定位车辆，并能够实时传输驾驶人所在的位置。
（1）提供全方位的数据
通过车联网，环境感知技术也将为无人驾驶提供全方位的數据，不单单局限于汽车的视觉数据与距离数据，而是延伸到周围区域以及整个路线的范围。例如，前面提到的车辆和车辆之间的信息交互，其作用是提前了解道路信息。
（2）提高数据的准确性
根据车辆网覆盖范围广的特点，可以得出信息的终端不同，所获得的信息也不一样，我们可以上传数量巨大而多样的信息至终端。怎么才能从庞大的信息量中选择重要的数据，并进行分类和归并，是环境感知技术的关键点。在汽车无人辅助驾驶中，无人驾驶对周围环境感知所获得数据的准确度和时效性的要求非常严格。当我们不确定数据完全正确或者说数据有延迟时，就可能导致有些数据存在相互矛盾的情况。这需要随时根据各种突发状况来调整环境感知方式，并作出正确的判断。所以，在车联网上研究、分析和应用大数据将成为未来讨论的热门话题。并且，还必须规范车辆网络和环境感知终端，加大网络安全保护和监督的力度。
五、结论
目前，车联网技术虽然已发展到一定程度，然而其应用还亟待推广，技术趋同融合还需要进一步改进。在汽车联网技术的应用方面，车辆环境感知技术是一项空前的成就，但在车辆联网和车辆道路协作方面，其应用却相对较少。但是，庆幸的是对于车联网技术的研究已经引起了政府部门的关注。随着技术的不断突破和创新，可以逐步建立和完善车联网车辆环境感知技术。
参考文献
[1]马世典，江浩斌，韩牟，陈龙.车联网环境下车载电控系统信息安全综述[J].江苏大学学报（自然科学版），2014.
[2]肖楠. 车联网环境下车载定位系统设计与实现[D].北京交通大学，2016.
[3]徐成. 部分车辆联网条件下多车协同避撞算法研究[D].清华大学，2015.
[4]周户星. 车联网环境下交通信息采集与处理方法研究[D].吉林大学，2013.
[5]谢秋燕. 车联网条件下车辆动态路径诱导方法研究[D].华南理工大学，2012.