车联网定位与位置感知技术

李晶 谢达城 谢剑和

摘要： 在国家经济高速发展的过程中，科学技术研究不断涌现出新的方向，极大地促进了汽车产业的发展，也让汽车走进了千家万户，成为了人们出行必不可少的交通工具，车联网技术随之应运而生。作为车联网的核心技术，汽车定位技术与位置感知技术成为了研究方向和热点。本文通过对车联网定位与位置感知技术的研究，深入分析其意义、发展方向及技术演进，从而实现对汽车的宏观调控功能，并推动汽车和互联网行业的持续发展。

Abstract： In the process of the rapid development of the national economy， new directions have emerged in scientific and technological research， which has greatly promoted the development of the automobile industry， and has also allowed automobiles to enter thousands of households and become an indispensable transportation for people. Tools， the Internet of Vehicles technology came into being. As the core technology of the Internet of Vehicles， vehicle positioning technology and location perception technology have become research directions and hotspots. This article analyzes its significance， development direction and technological evolution through the research on the positioning and location-aware technology of the Internet of Vehicles， so as to realize the macro-control function of the automobile and promote the sustainable development of the automobile and Internet industries.

关键词： 车联网;定位技术;位置感知技术

Key words： Internet of Vehicles;positioning technology;location-aware technology

中图分类号：TP393                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）18-0208-02

0  引言

随着新形势下，智能交通的发展，我国目前的汽车市场逐步扩大，各种电子技术也得到了不断的开发与应用。所以，车联网在当下的行业前景是非常有利的，其未来的发展将是爆炸式的增长。基于此，探讨车联网定位与位置感知技术，在一定程度上，作为现阶段下汽车领域研究的重点内容，车联网定位技术的完善，能够实现交通运输业与汽车行业、互联网行业、城市经济相互促进发展。

1  研究车联网定位与位置感知技术的意义

目前，相较于西方发达国家而言，我国对车联网定位与位置感知技术的研究时间相对较短相关研究基础也是比较薄弱的，但有关部门一直在稳步规划。现阶段，在互联网技术、电子技术等通信相关技术成熟后，有关部门也相继发布了各种车联网的规划要点。近两年，我国大力推进研究城市智能交通系统与互联网技术及电力技术的相互融合，并开发相关的基础设施。全国各地的交通智能监控指挥中心已逐步建立，随着移动互联网呈现爆发式发展，车联网的发展方向势必会朝着智能化迈进。在相关的交通运输规划中，曾明确提出要加快汽车行业智能化的发展，必须将互联网与计算機技术融入到汽车智能化应用中，形成智能安全可靠的智能交通系统。车联网作为近年来我国汽车产业的重点发展对象，随着车联网和相关应用技术的不断创新与发展，车联网将成为未来时代的最新发展趋势。车联网是从物联网的概念中引申过来的，主要是将汽车上的各种信息汇聚起来，并组成一个庞大的数据交换系统。比如汽车不断变化的位置、行驶速度及行驶轨迹等方面，实现汽车的综合全面的联网。目前，车联网模式也在逐渐兴起，主要是实现智能终端的有效联接，并且是将娱乐、道路、位置、导航、救援等一系列一体化的功能性开发出来为人们、为社会所服务。车联网定位于位置感知技术的研究尤为重要。

2  车联网定位与位置感知技术分析

随着汽车的广泛应用，汽车行业车辆数量也在不断增加，城市的道路交通规划设计也日趋复杂，其智能定位的要求越来越精细。根据汽车定位的绝对定位与相对定位技术以及位置感知技术，可以将定位技术主要分为卫星系统定位、传感器与高精地图匹配定位、蜂窝网定位及同步技术这三种，以下为详细分析。

2.1 卫星定位技术  卫星定位技术是当前车联网定位于位置感知技术中应用最为广泛、最为成熟的，其系统可以为汽车提供行驶速度、行驶时间等全方位综合的三维立体位置服务。基于RTK差分系统的GNSS定位的精准度是可以达到厘米级的标准的，理论上可以完全满足汽车中的自动驾驶技术的要求。在没有基于RTK差分系统的GNSS定位信号的地区及城市，伪卫星定位系统可以部署到该地区城市中，主要是利用主体服务器通过解析在轨的卫星导航后，向伪卫星基站发送星历信息和历书数据，通过对卫星信号实时模拟，并向其发出准确的位置信息。车联网中GNSS的终端或模组不需要改动就可以充分实现伪卫星定位的信号配对，但需对其进行提前部署，定位的精准度与伪卫星基座密度密切相关。如果要实现高精准的卫星定位，就需要在道路交通建设中预先设计大量伪卫星基站及大量的光纤等有线网络、电力供应以及资金[1]。

2.2 传感器与高精地图匹配定位技术  将传感器和高精确度地图匹配定位与感知技术相互融合，在车联网定位方面也是比较成熟的应用，两种定位方式的特点具有非常明显的互补。该方法的实际应用具有组织简单、设备数可靠、故障率低、成本低的相关优势。下面是主要的应用分析。①摄像系统，采集周边范围的实时影像，结合提取特点并进行自主分析，优点是成本低，操作简单，分辨率高，缺点是探测距离短，易受多种因素影响，如：天气，光照，视角等，在光照不良的环境下，其视觉效果很差。②激光雷达的工作原理是通过测量激光短脉冲发射到目标反射信号的时间来测距，并结合反射光角度的测量来实现对目标位置的探测。天气变化对探测精度产生部分影响，如雨雪、雾霾等天气，是很难全面实现及应用的。③毫米波雷达技术是能够精确测量被测目标的相对距离和相对速度，其主要优点有稳定性高、抗干扰能力强、设备体积小、精度高等优点，能够最远探测到300米，实现各类恶劣天气情况下的高精度测量。但是，毫米波雷达无法准确地区分多个目标。④高精地图是根据传感器对真实环境的特征进行检测后，进行预采集制作的一种高精地图匹配，实现汽车联网设备的高精定位。当前，国内主要的高精地图生产厂家都已经完成了至少30万公里高精度公路地图的采集与制作。但是，由于我国国土面积大，精测地图的覆盖率还比较低，未来大范围的车联网的发展还有待于提高。

2.3 蜂窝网定位及同步技术  蜂窝网定位及同步由于其具有带宽大、分辨率高等特点，现阶段已逐步成为一种新型广泛的通信方式和高精准的测距方式。其测距的精度能够在200米内比较稳定。由于小脉冲的体积散射截面相对于目标散射截面小，所以其信号穿透力增强，在复杂的环境下也能具有优质的性能。在信号方面，可渗透到水里、植物中、水泥中等多种介质中，其在人们日常生活、企业、军用、民用等各个方面都存在广泛高效的用途[2]。

2.4 无线射频技术  无线射频技术，简称RFID，即电子标签，其原理是利用对无线信号对目标的跟踪与识别，获取有价值的数据。将RFID电子标签安装在汽车上，从而获得汽车的各种信息，为车联网定位与感知技术提供了相关有利数据。例如：车辆发生故障后，汽车联网系统将实现RFID、GPS等技术的联动，获得较高精度的车辆位置信息，从而第一时间为车辆提供救援服务。但由于此技术较单一，其应用必须在道路或是交通中安装相应的设备，如此一来，才能检测到汽车信号和有效数据，所以，不太适合车联网全方位的位置感知。

3  车联网定位與位置感知技术的发展趋势

3.1 实现人车互联  人车互联依靠智能化系统让复杂车联网定位与位置感知的实际操作简单化。人车互联的精髓在于汽车本身的车联网定位与位置感知技术水平，使人能够实现更简单、更优质的人车互联。第一，实现触控屏幕有效定位的拓展，将更多车载定位功能，变成触控操作，以实现稳定、安全、简化的定位目标。也就是将实体的车联网定位按钮变成全自动化触控式按钮，将小的车载定位屏幕逐渐变成大屏幕，非智能化逐渐趋向智能化。第二，车联网智能语音定位系统，能自动化的根据语音进行定位分析与把控。在简单接收任务语音定位的指令后，智能语音根据指令执行操作。该方法既可简化行车定位的复杂操作，又可提高车辆安全驾驶。第三，车联网遥控定位。通过网络与车辆进行有效连接，可以在短时间内实现遥控操作，在一定的距离内可以自动化进行实现远程操控。人车互联能够实现汽车功能的智能化、自动化与网络化，是对汽车联网的质量提升。汽车功能的智能化的程度高低，也能给人们带来不一样的驾乘体验。

3.2 实现车车互联  实现车车互联，车联网定位与位置感应的转型，就像移动电话一样，可以接收和发送定位与位置信号，使车辆与车辆之间实现位置互通。除基本的通信外，还可将车与车之间的位置、速度、行车路线等进行信息共享。第一，车联网还是通过自身的感知技术和执行系统为基础来实现单一的驾驶和定位。其机理具有一定人性化特点，比如通过眼睛（车灯内设置传感器）来收集周围的环境信息，通过大脑（车内）来进行判断和决策，最后通过手和脚（其他零件）来完成与其他定位与位置信息的交互。在智能交通中，通过摄像机采集道路和环境信息，由主机仿真模拟并给出决策，然后通过其他系统实现定位与位置感应。第二，通过云服务端，也就是第三端，以实现车联网接收传输定位信号的功能，通过云端的决定，并对执行动作进行反馈。毫无疑问，此种技术的优势是高速率，低误码率，还有隐藏的多接口网络。一旦发生安全事故，需要将其定位信息及时传递给附近车辆及总服务端，以实现快速的处理效率。而且在车与车之间传递时，要将位置、路况、天气情况等，将所有的信息进行归纳打包，然后传送到云端，云端再传送至所有的车辆[3]。通过与人车互联的对比，车车智能互联将是当前汽车发展的趋势。

3.3 实现万物互联  在车车联网的基础上，以车为基点，向外散射，将车联网的定位与位置感应的具体范围散射到人们的衣食住行中。从深层次来看，就是不再需要导航定位、三端定位，由云平台来制定信号接收规则，从停车场自动泊车开始，不断发展，高速率、多接口、更安全稳定的定位与位置感应技术，进一步扩展周围的一切，在汽车、家用电器、汽车交通工具、汽车联网等领域发挥作用。可以监测到所有事物的发生，不仅是在车联网的定位与位置感应方面，无论何时何地都可以更好地判断出周围的位置、道路状况和交通状况，随时了解地区天气状况与其他车辆的状况，甚至可以知道其他与之相关的所有东西，这样就可以做到完全自动驾驶、自动定位、自动泊车。通过把人工智能和互联网纳入其中，人类自动化的移动概念也将成为首次体验，对人们的生活和事物的融合互动来说。并不是所有的发展趋势都能在将来实现。但是，从趋势转向现实会对人们正常的生活方式造成很大影响，如今我们所熟知的车联网定位和位置感知技术将很快成为汽车业的过去时，而未来时的车联网定位与位置感应技术将带来全新的升级定义。自动驾驶的定位与感知位置系统更加精确仍然是当前车联网发展的一大趋势。多传感器智能融合技术是车联网发展过程中重要组成，为改善精确度、应对极端恶劣天气条件、实现商业化落地等方面，都具有十分重要的作用[4]。

4  结论

汽车行业的智能化是社会发展的必然阶段，为此，不断推广和应用各种汽车电子技术，以实现互联网技术和电子技术的有机结合，从而推动汽车电子经济产业结构的健康稳定的发展。车联网在智能交通中的应用，在一定程度上推动了城市智能交通的可持续发展，车联网定位于位置感知技术的提升，将为车联网的发展奠定坚实的基础。

参考文献：

[1]肖瑶，刘会衡，程晓红.车联网关键技术及其发展趋势与挑战[J].通信技术，2021，54（01）：1-8.

[2]李晨鑫，胡金玲，房家奕，等.车联网定位技术现状及展望[J].移动通信，2020，44（11）：70-75.

[3]刘丁柯.基于车联网的数据采集系统及定位技术研究[D].桂林电子科技大学，2020.

[4]孙丽丽.汽车电子技术专业车联网技术定位探讨[J].内燃机与配件，2019（19）：237-238.

[5]黄冠儒，魏妮妮.基于车载定位终端的车车互联系统研究与应用[J].物联网技术，2021，11（03）：36-39.