车联网技术下的无人驾驶新能源汽车运动控制分析

郑振

摘 要：针对车联网技术特点，例如安全性高、便捷性好等，进行合理性的分析，并简单介绍了研究车联网技术下的无人驾驶新能源汽车运动控制的重要意义，提出具体的汽车运动控制模块设计要点，取得较好效果，旨在为有关人员提供良好的参考与借鉴。

关键词：车联网技术 无人驾驶 新能源汽车 运动控制

Analysis of Motion Control of Unmanned New Energy Vehicles under the Technology of Internet of Vehicles

Zheng Zhen

Abstract：According to the technical characteristics of the Internet of Vehicles， such as high safety and convenience， the rational analysis is carried out， and the significance of the research on the motion control of unmanned new energy vehicles under the Internet of Vehicles technology is briefly introduced， and specific vehicles are proposed. The main points of the design of the motion control module have achieved better results， and are designed to provide a good reference for related personnel.

Key words：Internet of Vehicles technology， unmanned driving， new energy vehicles， motion control

1 引言

与传统能源汽车相比较来讲，新能源汽车具有独特的优势，环保性能较好，也油耗特别低，当前阶段，常见的新能源汽车主要包含两种类型，分别是纯电动汽车和混合动力汽车。为了推动新能源汽车行业的快速发展，本文深入探讨车联网技术背景下无人驾驶新能源汽车运动控制设计要点，具体内容如下。

2 研究背景分析

从宏观层面来讲，将无人驾驶汽车技术与互联网技术有效融合，车辆自身的运行状态与健康状态信息能够快速发送到信息系统当中，信息系统对车辆状态进行准确判断，结合最终的判断结果发送相关指令，在汽车内部配置车联设备，接收到的各项控制指令，在短时间内传送到控制器中，使得车辆做出一系列的应答。结合无人驾驶新能源汽车的特点可以得知，通过运用车联网技术，能够显著减少车辆追尾与交通堵塞现象的发生。

通常来讲，无人驾驶新能源汽车设计重点包含以下内容，分别是控制器、道路信息采集装置、车速控制器、转向系统等，采取相关的算法编程，进而实现各项控制功能，在实际设计环节，设计人员要根据无人驾驶新能源汽车的行驶速度以运行要求，遵守安全性设计原则，降低安全事故的发生概率。

3 车联网技术特点

所谓车联网技术，主要指的是在车辆内部安装通信终端，在相应的信息平台当中，通过快速提取并分析车辆信息，根据车辆的实际运行要求，加强状态监管，进而为后续的控制提供良好基础。通俗来讲，车联网技术主要指的是运用计算机技术与各类传感技术，以自动化控制为核心，有效控制车辆和基站之间的通信系统，保证各类信息可以快速发送，实现交通的自动化控制，在此过程当中，尽量减少在高峰时段通行，在提升道路通行力的同时，减少安全事故的出现。

结合无人驾驶新能源汽车控制器设计可以得知，通过加强道路信息采集系统的优化设计，并对车速控制系统进行完善，改进主控制器设计方案，能够保证无人驾驶新能源汽车安全运行，汽车在实际行驶的过程当中，能够自动循迹。

4 新能源汽车运动控制设计要点

4.1 了解系统框架结构

以车联网技术为核心，针对无人驾驶新能源汽车内部的控制系统进行有效设计，其核心目标主要是在任意时刻，车辆能够自动的实现信息感知，而避免出现交通事故，减少道路拥堵现象的发生，保障人员安全，实现通畅行驶目标。根据上述分析可以得知，车联网技术为核心的无人驾驶新能源汽车控制系统结构主要分成三部分，分别是车载单元模块、中央控制单元模块、控制系统模块。

4.2 系统单元模块

4.2.1 车载单元模块

结合车载单元模块可以得知，该模块主要由决策模块、感知模块、控制模块、驱动模块、无线通信模块等构成，通过采取一体化驱动模块，能够确保无人驾驶新能源汽车内部的驱动系统安全运行。在一体化驱动装置中，环境感知模块占据重要作用，该模块由多个传感器構成，可以在短时间内快速采集周围车辆的各项信息，包含周围车辆的具体位置与行驶的具体时间，以及周围车流量和运行速度等。车载单元模块的结构组成见图1。

此外，在该模块当中，无人驾驶新能源汽车安装完环境传感器以后，需要实现坐标的有效联合标定，确保无人驾驶新能源汽车控制装置，可以在短时间之内快速采集周围信息，同时，在新能源汽车接收装置当中，控制单元可以快速发布控制命令，确保车辆转向与油门满足路况[1]。

4.2.2 路侧单元模块

在路侧单元模块之中，信息传输中枢占据重要地位，将车载单元与无线通信模块装置有效连接，针对车载单元装置所发出的各项信息能够实现快速接收，在此过程当中，路侧单元装置可以将车载装置所采集到的各类信息，快速的发送给新能源汽车控制装置中，新能源汽车控制装置，接收到各类信息后快速发送到车载单元，进而在短时间内快速协调无人汽车的正常行驶。

4.2.3 中央控制单元模块

此模块作为无人驾驶新能源汽车中的核心部分，能够有效接收各类信息，德和预先设置的算法，对各类信息进行综合处理，保证无人弃车能够主动避让周围行人与障碍物。结合新能源无人驾驶汽车运行特点可以得知，其内部的控制装置能够自动控制汽车行驶状态，提高车辆的运行效率[2]。

4.3 运动控制

4.3.1 目标图像模块

汽车在实际行驶过程当中，需要在平坦道路与起伏道路中行驶，针对这两种不同类型道路，设计人员要运用先进的控制算法，全面考虑道路的坡度，在上坡的过程当中，考虑车辆自身受力情况，并根据相关公式，准确计算出在一个控制周期之内，道路汽车因为坡度而产生的速度增量，具体公式如下：

式中：：表示汽车在上斜坡的过程当中，车辆自身的倾斜角度，收到自身重力影响，汽车会产生一定的速度增量;g：表示地球重力加速度。

此外，设计人员还要合理设计目标图像模块，因为无人驾驶新能源汽车在具体的行驶期间，要利用摄像头对周围道路与车辆信息进行快速采集，为防止出现严重碰撞，加强目标的有效识别，做好一系列的跟踪控制工作尤为重要[3]。在控制目标识别环节，控制模块需要对一定范围内的图像，行区域定义，然后采取灰度处理方法进行有效处理，提高图像的梯度，采用双边滤波法，图像噪声有效去除，图像噪声去除之后，利用Canny算子方法，将图像内部的各类信息快速提取，进而得到图像的具体轮廓，将此轮廓定义为区域ROI，进而更好的识别目标具体特征。

4.3.2 目标特征描述

通过对前期的图像进行一系列处理之后，可以快速找到图像内部的ROI区域，由于无人驾驶新能源汽车的识别目标具有非线性的特点，由于无人驾驶新能源汽车的识别目标具有非线性的特点，会增加目标识别难度，所以，为了提高计算结果的准确性，设计人员可以采取粒子滤波算法进行计算，结合状态空间模型运行情况，将实际的各类跟踪问题，快速转化成状态评估问题，进而准确的表述出RIO区域特征。与此同时，设计人员也可以采用带有全职的例子，表示在某一时刻目标运行情况，通过对目标状态空间进行定义，建立相关的空间模型，更好的掌握新能源汽车运行状态，实现自动化控制[4]。

4.3.3 建模

在跟踪目标物体的过程当中，人员可以假设目标粒子处于稳定的运行状态，并合理确定出中心坐标，建立相应的模型。在粒子建模的过程当中，设计人员还要根据现阶段图像信息，以此作为主要的观测值，结合具体的观测情况，及时更新粒子权值，根据模型的类似函数，出目标的具体位置，从而进行全方位的跟踪，从而进行全方位的跟踪。

另外，在实际建模的过程当中，设计人员还要对ROI协方差，进行合理的描述，在描述协方差矩阵的过程当中，需要采取Forstner方法进行计算，并结合系统所输出的各类结果，准确预测出目标的具体运行状态，快速更新各项数值，若模型的运行状态满足相关条件，则可以暂停运行，若不满足相关条件，则需要返回，重新调整[5]。

在车联网技术背景之下，无人驾驶新能源汽车内部的控制系统越来越完善，控制模块内部的信息处理系统可以在短时间内实现数据的高效处理，进而制定出完善的路线策划，保证交通更加顺畅。当然，无人驾驶新能源汽车在实际行驶的过程之中，如果出现道路交通事故，车辆内部所安装的车联网装置，可以第一时间将道路事故发生的具体地点，及人员的实际受伤情况，破事故的严重程度等，快速上传到车联网信息系统之中，从而为后续的救援工作提供良好的数据支撑。

5 结语

通过对车联网技术背景下的无人驾驶新能源控制模块设计方案进行全方位分析，例如了解系统框架结构、加强系统单元模块设计、加强运动控制等，可以确保无人驾驶新能源汽车安全运行，推动无人驾驶新能源汽车行业的快速发展。

参考文献：

[1]田晓鸿.车联网技术视域下无人驾驶新能源汽车控制系统设计[J].粘接，2020，41（4）：184-188.

[2]鄧敏泰，张向慧，杨转玲，韩伟，石献金.新能源汽车高速变速器试验台的仿真设计与分析[J].制造技术与机床，2019（12）：41-45.

[3]邹宾兴.某新能源汽车真空泵支架振动强度分析与优化[J].汽车实用技术，2019（19）：22-23.

[4]徐晓峰，赵洋，徐帆.基于CATIA的新能源汽车充电口座设计及运动仿真[J].内燃机与配件，2018（24）：1-2.

[5]任金波，张翔，施火结.新能源汽车电池散热风扇轴向振动分析与改进[J].河南科技大学学报（自然科学版），2017，38（4）：25-29.