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

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。