李榮 李帥飛

摘 要：汽車電子化經(jīng)過數(shù)十年發(fā)展，各項性能發(fā)揮趨于完善。 隨著汽車智能化趨勢的發(fā)展，網(wǎng)絡通信、移動端處理器、大數(shù)據(jù)、機器人、傳感器等多項新技術不斷面世并取得了很大的發(fā)展，汽車自動駕駛也就成為汽車技術發(fā)展的一個新的方向。 本文主要對汽車自動駕駛技術中車聯(lián)網(wǎng)技術的使用進行研究。

關鍵詞：車聯(lián)網(wǎng)技術；自動駕駛；應用

1 自動駕駛技術發(fā)展趨勢

1.1定位與導航技術發(fā)展為自動駕駛奠定基礎。汽車實現(xiàn)自動駕駛需要依賴衛(wèi)星導航系統(tǒng)的精準定位服務，當前世界上的五大衛(wèi)星定位系統(tǒng)分別是美國全球定位系統(tǒng)（GPS）、俄羅斯格洛納斯系統(tǒng)（GNSS）、歐洲伽利略衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GSNS）和中國的北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（COMPASS）。五大成熟的衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)可在太空對地提供厘米級精準定位，為汽車在復雜路況環(huán)境中實現(xiàn)自動駕駛提供技術支撐。

1.2 環(huán)境感知技術多頭并舉。環(huán)境感知技術是借助高科技手段以視覺或非視覺手段幫助汽車感知環(huán)境路況，駕駛狀態(tài)、行駛路徑等從而實現(xiàn)按照乘客指令安全行駛的目的。視覺手段指的是視覺傳感技術，非視覺手段指的是激光傳感、通訊傳感、融合傳感與微波傳感技術，不同技術有不同的特點，各有優(yōu)劣。隨著傳感技術的不斷發(fā)展，人們專注于研發(fā)多種傳感技術融合的新型傳感裝置，目的在于將不同傳感技術優(yōu)勢融合，以達最佳傳感效果。目前部分汽車廠商開始研究雷達傳感與光學傳感融合的技術，并結合車輛往技術實現(xiàn)多車信息協(xié)同共享。

1.3輔助駕駛技術是自動駕駛商業(yè)化的切入口。輔助駕駛技術主要包括視覺改善、狀態(tài)監(jiān)測與操控避險三類。實現(xiàn)輔助駕駛需借助雷達、加速傳感器、壓力傳感器、超聲波和攝像頭等實現(xiàn)對道路環(huán)境、駕駛人員狀態(tài)和突發(fā)情況的實時監(jiān)測預警，根據(jù)實際駕駛情況在適當時間做出緊急措施，確保駕駛安全。倒車輔助、夜視系統(tǒng)、緊急避裝、車道偏離報警系統(tǒng)等輔助駕駛系統(tǒng)已經(jīng)在汽車制造領域普遍應用，并得到了駕駛人員的廣泛認可。

1.4 處理器與操作系統(tǒng)是未來競爭的關鍵。與其它智能終端相似，高性能處理器與操作系統(tǒng)必定是未來企業(yè)乃至國家獲取市場競爭優(yōu)勢的關鍵。在處理器方面，自動駕駛汽車需要復雜的機器視覺引擎、強大的圖像處理器（GPU）與中央處理器（CPU）。英偉達公司（NVIDIA）發(fā)布了最新的適用于智能手機、平板電腦和自動駕駛汽車的移動處理器Tegra K1，并提供編程工具，幫助汽車廠商開發(fā)多種應用。目前全球有400多萬輛汽車內(nèi)置了Tegra系列芯片。在操作系統(tǒng)方面，由于其是系統(tǒng)集成與接口標準化的關鍵，也是用戶主要入口，因此成為各大企業(yè)競爭的焦點。

2.車聯(lián)網(wǎng)技術

車聯(lián)網(wǎng)在感知道路及車輛信息時主要依靠先進的計算機技術、網(wǎng)絡技術、傳感技術及控制技術，能夠實現(xiàn)車輛與基站之間、行駛車輛之間的無線通信，并對實時信息進行分發(fā)[2]；在每一輛車行駛過程中進行全程控制，避免擁堵路段，提高車輛安全運行率；通過多跳轉發(fā)能夠實現(xiàn)一定范圍內(nèi)車輛的信息共享。

3. 自動駕駛汽車設計

3.1自動駕駛汽車設計，總體方案自動駕駛汽車能夠通過車載無線車聯(lián)網(wǎng)設備將自己行駛狀態(tài)、目的地、經(jīng)過道路等發(fā)送給中央信息系統(tǒng)，中央信息系統(tǒng)在收到這些信息后，在對車輛制動條件進行檢測后，向行駛車輛的車載無限車聯(lián)設備發(fā)送制動指令，當指令被主控制器接收后，車輛立即收到指令并立即啟動，相反則指示車輛降低車速直至停車。這一方案能夠實現(xiàn)對車輛的有效制動，從而降低了剎車不及時、失靈所造成的各項安全隱患，避免了車輛制定不及時所引起的交通堵塞、車輛追尾等。通過自動駕駛車輛提供的信息，中央信息系統(tǒng)能夠快速掌握并預測道路現(xiàn)在及可能出現(xiàn)的狀況，自行規(guī)劃出更為合理安全的行車路線，從而避免交通堵塞。

3.2主控制器設計，自動駕駛車輛控制系統(tǒng)是否可靠準確直接影響車輛駕駛是否安全穩(wěn)定，設計使用高性能 Freescale MC9S12DG128B單片機作為主控制器的核心部件，這一單機片使用的處理器為高性能的 16 位 HCS12 ，數(shù)據(jù)強大、指令系統(tǒng)豐富、邏輯運算能力較強，同時它具有實時中斷、看門狗、低功耗晶振、復位控制等功能，能夠保證系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠的運行。

3.3道路新信息采集系統(tǒng)設計，設計中使用 CCD 攝像頭，CCD 傳感器能夠連接高速數(shù)字信號處理器，高速數(shù)字信號處理器與自主駕駛汽車的主控制器連接，主控制器來計算出車輛的期望轉角及速度。由于道路狀況存在路里面不平、污漬等復雜路況[1]，因此在獲取道路的實際信息圖像時，需要采用處理圖像，使采集到的道路圖像質量更高，保證圖像上無干擾點及無用點。設計采用 madjust 灰度變換函數(shù)來重新映射圖像的灰度值，從而有效提高圖像對比度。二值化處理預處理完畢的道路圖像，從而便于提取出道路指示牌、紅綠燈等。主控制器能夠對行駛車道中的方向參數(shù)及位置參數(shù)進行利用，進一步得到車輛的期望轉角，從而更好的對轉向系統(tǒng)進行有效的控制，來保證自動駕駛車輛在行駛過程中能夠自行找到更好路線，保證車輛的安全駕駛。

3.4車速控制系統(tǒng)設計自動駕駛汽車雖然為無人駕駛，然而其控制方法與傳統(tǒng)汽車比較并無差異，汽車的制動機驅動功能仍然是需要通過制動踏板與加速踏板的工作來實現(xiàn)。設計車速控制系統(tǒng)包含了步進電機、傳感器、步進電機驅動器、車速控制器。工作原理：傳感器的增量式光電編碼器首先對車輛行駛過程中的車輪轉速信號進行收集，從而為車速控制器得到當前車速提供信息，在比較來自主控制器給出的車速控制目標后，分別向加速、制動步進電機驅動器發(fā)送 PWM信號，步進電機驅動器則輸出相應的電流驅動加速和制動步進電機轉過一定的角度，從而引起制動踏板與加速踏板動作，實現(xiàn)汽車的自動制動機驅動功能。

4.車聯(lián)網(wǎng)技術在汽車自動駕駛技術的應用

4.1車聯(lián)網(wǎng)平臺嵌入設計自動駕駛汽車在嵌入車聯(lián)網(wǎng)時可將可見光網(wǎng)絡作為基礎，常規(guī)車聯(lián)網(wǎng)主要包含中央信息系統(tǒng)、無限車聯(lián)設備兩部分。將標準無限車聯(lián)設備固定在汽車或者道路上，能夠實現(xiàn)收可見光信號的實時發(fā)送及接受，從而實現(xiàn)中央信息系統(tǒng)與自動駕駛車兩個之間的信息共享與交流。標準的無限車聯(lián)設備主要有接受、發(fā)射兩個方面，其中發(fā)射方面主要組成單元為 LED 光源及信號處理，發(fā)射的光源基本不會對人眼造成損害，可見光通信的可靠性顯著提高；接受部分主要單元為信號處理及光電檢測器，光電檢測器能夠轉換光信號為電信號，信號處理部分能夠放大并處理電信號，將其發(fā)送到中央信息系統(tǒng)處理，中央信息處理系統(tǒng)以同樣方式將信息傳遞給自動駕駛車輛，實現(xiàn)信息的共享與交流。

4.2自動駕駛汽車應用車聯(lián)網(wǎng)技術的設計當自動駕駛汽車在行駛過程中時，標準無限車聯(lián)設備能夠向中央信息系統(tǒng)準確發(fā)射車輛位置、運行狀態(tài)及目的地，而由白光 LED 陣列形成的交通信號燈接受到這一信息后發(fā)送給中央信息系統(tǒng)，中央信息系統(tǒng)處理得到的信息后，判斷車輛運行過程中的安全。中央信息系統(tǒng)能夠通過車聯(lián)網(wǎng)對車輛經(jīng)過的路線上車流量進行計算，并通過發(fā)射系統(tǒng)反饋給車輛，自動駕駛車輛依據(jù)這一信號來自動規(guī)劃車輛的最佳行駛路線，從而緩解了交通擁堵；若即將行駛路面出現(xiàn)交通事故等，則可以將有效信息自動上傳，從而方便救援人員及交警來對事故進行處理。

參考文獻：

[1]孟海華，江洪波，湯天波.全球自動駕駛發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢（上）[J].華東科技，2014（9）.

[2]李付俊.淺談汽車自動駕駛技術的發(fā)展與未來[J].科技論壇，2016（9）.