基于车联网技术的无人驾驶的轨道交通设计

山东省莱芜市第一中学 韩笑尘

基于车联网技术的无人驾驶的轨道交通设计

山东省莱芜市第一中学 韩笑尘

车辆网技术的无人驾驶轨道交通设计实现了地铁交通机械化、自动化，避免了人为操作时出现的失误和意外变故的发生，更好地便利了人们的出行，并为我国节约了相关支出和劳动力资源。车辆行驶过程中，根据射频识别设备，感知周围车辆；由无线通信技术报告给控制中心进行处理；控制中心经由计算、分析车速预定值、转角预定值和车辆情况等；通过无线通信技术将指令传达给车辆内置的车速控制器和转向控制器，从而实现车辆的精准停靠和接轨。

无人驾驶；车联网；自动化

1.研究背景

轨道交通是运载体在“特定”的轨道上运行，并且轨道起了支撑和导向作用的一种运输手段。交通运输随人类的发展而不断变化，由最初的脚力，到骑马、马车，再到汽车、火车，最后到现在的飞机、轮船及各种运输方式。 安全是人人都关注的话题，但是每年，因驾驶员的失误而造成的交通事故频频发生，所以为了应对驾驶员的连连失误，设计出能真正实现汽车安全出行的系统必不可少。而无人驾驶技术恰恰符合，所谓无人驾驶技术是指车辆在行驶过程中，利用车载传感器来获得相关数据和信息，并根据获得的信息，进行处理和分析，从而控制车辆的转向和速度，使车辆能够安全地在道路上行驶。

从20世纪70年代开始，各发达国家就已经开始进行无人驾驶汽车的研究，并取得了一定的进展。

我国早在80年代便开始进行无人驾驶汽车的研究，并在1992年成功研制出中国第一辆真正意义上的无人驾驶汽车。不管是05年的首辆城市无人驾驶汽车，还是国防科技大学自主研制的红旗HQ3无人车，都标志着中国在无人驾驶领域取得了新的技术突破，这意味着我国无人汽车驾驶技术已达到世界先进水平。

无人驾驶也可以应用在飞机上，无论是汪峰向章子怡求婚，还是好莱坞剧情需要，无人机的出现总是吸引人们的眼球。大疆创新科技有限公司，2006年11月06日成立，是我国顶尖的无人机飞行平台和制造商。最近的九寨沟地震，大疆无人机就做出了重大贡献，不但对灾区进行航拍，协助工作人员工作，而且也为遇难者的搜寻提供了一定的帮助。

本文主要从无人驾驶的轨道交通设计出发，对地铁交通进行改进、优化。无人驾驶的轨道交通设计就是将地铁驾驶机械化、自动化，并合理设计交通路线和运行程序。

我国地铁交通发展迅速，对地铁的操作也越来越严格和精密，但如果借助仪器的精准测量和计算机的高速运算，是不是就可以节省大量人力和物力，并且使地铁运行更加安全呢？

第一，无人驾驶的轨道交通设计可以实现对地铁运输的精确控制，避免出现人为的不正当操作；其次，节省人力物力，解放大量劳动力；第三，几乎杜绝了地铁之间事故的发生，使其更加稳定和安全，保证了人们的出行安全。第四，中国人口密度高，交通常常出现拥挤，而无人汽车可以适应更窄的街道，而且不会出现交通堵塞现象，并能降低能源消耗，为政府节省大量开支。

2.针对该问题的解决策略方法

2.1 自动化轨道交通设计的原理

车联网技术：车联网是由车辆的行驶路线、速度等信息构成的信息交互网络。车辆可以通过GPS定位、RFID、传感器和摄像头图像处理等装置，完成对自身所处环境和状态信息的采集。同互联网技术一样，任何的车辆都可以将自身的各种信息发送到中央处理器，并通过计算机技术，分析和处理信息，从而计算出不同车辆的最佳路线和实时路况，便于车辆的行驶。

RFID技术：又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电识别目标并读写相关数据。它可以感知周围环境和车辆分布情况，并将信息整合传递给中央处理器。

车辆终端控制：编写执行程序，利用车辆内置中央处理器来控制车辆运行，使车辆得以精准停靠和接轨。

无线通信技术：无线通信是利用电磁波信号进行信息交换的一种通信方式。利用无线通信技术，可以实现车辆之间的信息交互，从而避免交通事故的发生；也能够实现车辆与中央处理器的信息传递。

数字图像处理技术：是将图像转化为一个数字矩阵存放在计算机中，并采用一定的算法对其进行处理的一项技术。将车辆的相关信息以图像的形式存入，并通过无线通信技术发送给中央处理器的计算机中，利用计算机进行分析和处理。

2.2 自动化轨道交通的运作设计

自动化轨道交通由控制中心、车辆个体组成。其中控制中心应装载接发器、中央处理器、GIS实况分析和警报器。控制中心通过接收来自车辆的信号，将信息传送到中央处理器进行处理，并结合GIS地理实况分析来对车辆下达指令。若有意外事故发生，警报器会自动报警，提醒相关部门采取措施。车辆个体应装载射频识别设备，以此来获取周围信息；其次需要安装接发器来传递车辆实况和接受指令；车内还需安置相关的控制器，来控制车辆加速减速和制动；还应装载感应系统和数字图像处理技术，既可以自动开关门方便乘客上下车，也可以实时监控车辆行驶情况，从而报告给控制中心。

2.3 自动化轨道交通的运作流程

车辆行驶过程中，根据射频识别设备，感知周围车辆（获取车辆信息）；由无线通信技术报告给控制中心进行处理；控制中心经由计算、分析车速预定值、转角预定值和车辆情况等；通过无线通信技术将指令传达给车辆内置的车速控制器和转向控制器，从而实现车辆的精准停靠和接轨。车内有以图像形式出现的车辆行驶数据，若车辆出现意外情况，车辆相关的中央处理器会经无线通信将情况报告给控制中心，由控制中心进行分析和做出指令。

3.总结与展望

3.1 自动化轨道交通的设计总结

车辆网技术的无人驾驶轨道交通设计实现了地铁交通机械化、自动化，避免了人为操作时出现的失误和意外变故的发生，更好地便利了人们的出行，并为我国节约了相关支出和劳动力资源。而且该设计还顺应了当今时代的发展趋势——信息化、自动化，使我国更好地紧跟世界发展的步伐。

3.2 自动化轨道交通运作的缺陷和不足

目前，我国的车联网技术还尚且发展不成熟，对各方面的实施还不完善，需要不断地进行探索和优化。车辆网技术的无人驾驶轨道交通设计关键在于建立控制车辆运行的控制中心，然后再是对车辆的改进工作，这不但需要一定的资金，而且需要先进的技术和专业人才，这是目前我国所缺乏的。

3.3 自动化轨道交通的发展趋势

2010年10月底，由于车联网将要有巨额资金扶持的消息，让车联网这一概念在资本市场备受关注。车联网概念股随即诞生。

目前，我国越来越重视信息化、自动化的发展，可以说，未来自动化轨道交通的发展非常具有前景，而自动化轨道交通的发展也势必会带动其他自动化产业和项目的发展。或许，在未来的某一天，人们真正实现自动化，出行都有“专车”接送，不用排队买票，上至航天飞船和飞机，下至汽车轮船火车，都不用人为驾驶，全靠机器操控，并且不会出现差错，完全不用担心。试想一下，当我们早晨起来睁开眼睛，衣服便自动地穿在你身上，出行也是，车辆随叫随到。若真是这样，那么生活将变得多么美好啊！

[1]刘小洋,伍民友.车联网:物联网在城市交通网络中的应用[J].计算机应用,2012,32(4):900一904.

[2]刘晓升,王宜怀.嵌入式系统使用Hcsl2微控制器的设计与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.

[3]李宁,陈彬.数字图像处理在道路交通数据采集中的应用研究[J].武汉大学学报,2006,3l(9):773—776.

[4]徐友春,常明,刘洪泉,等.猎豹智能车无人驾驶系统总体设计[J].汽车工程,2006,28(12):1080-1085.

[5]王伟,陈慧,李一染,等.无人驾驶电动汽车地盘系统设计与研究[J].机械设计,2007,24(9):50—53.