無(wú)人車(chē)隊(duì)列跟隨行駛車(chē)間通信研究

鄭凱文　李建文　王任棟　蘇志遠(yuǎn) 王德宇

摘 要：車(chē)輛的編隊(duì)行駛是指兩輛以上的車(chē)輛進(jìn)行編隊(duì)行駛，傳統(tǒng)意義上的編隊(duì)行駛受駕駛員的影響比較大，對(duì)駕駛員的駕駛技術(shù)要求比較高，同時(shí)由于人的反應(yīng)比較慢，車(chē)輛之間需要保持較大的安全距離。為了提高運(yùn)輸?shù)陌踩浴⑿?，并?guī)范駕駛，減輕交通壓力，人們開(kāi)始通過(guò)車(chē)間通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)人車(chē)的編隊(duì)行駛，這種方式通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)人車(chē)隊(duì)的編隊(duì)行駛。大大降低了人為因素導(dǎo)致的交通事故，縮短了跟車(chē)距離，減輕交通壓力的同時(shí)降低了能源消耗和尾氣排放。

關(guān)鍵詞：無(wú)人車(chē)；編隊(duì)行駛；車(chē)間通信

中圖分類(lèi)號(hào)：TN913 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2017）03-0001-05

Study on the Communication of Unmanned Train Formation Travel

ZHENG Kaiwen，LI Jianwen，WANG Rendong，SU Zhiyuan，WANG Deyu

（PLA Military Transportation University，Tianjin 300161，China）

Abstract： The vehicle driving means two or more of the vehicle driving， the traditional sense of the driving influence by the driver is relatively large， on the driver's driving technology is relatively high， at the same time because of the slow response， maintain a large safety distance between vehicles need.In order to improve the safety and efficiency of transportation， and regulate driving， reduce traffic pressure， people began to realize the network communication by workshop unmanned vehicle driving， this way through the network and computer to realize unmanned convoy driving.It greatly reduces the traffic accidents caused by human factors， shortens the distance between vehicles， reduces traffic pressure， and reduces energy consumption and exhaust emissions.

Keywords： unmanned vehicle； formation travel； workshop communication

0 引 言

進(jìn)入21世紀(jì)之后，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人民生活水平大大提高，汽車(chē)技術(shù)也得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，汽車(chē)的生產(chǎn)量和保有量連年程急劇上升趨勢(shì)。但是車(chē)輛的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了道路和其他交通設(shè)施的增長(zhǎng)速度，給各地交通帶來(lái)巨大壓力，加劇了道路擁堵、交通事故的發(fā)生，給人們的生活和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)惡劣影響。為了保證交通安全，提高交通效率，對(duì)智能交通系統(tǒng)的研究顯得尤為重要，車(chē)輛隊(duì)列行駛也發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)對(duì)無(wú)人車(chē)編隊(duì)行駛的研究處在高速發(fā)展階段，許多科研機(jī)構(gòu)展開(kāi)了立項(xiàng)研究，政府也在通過(guò)設(shè)立專(zhuān)項(xiàng)基金、組織比賽等方式來(lái)推動(dòng)無(wú)人車(chē)編隊(duì)行駛的發(fā)展。像中國(guó)人民解放軍陸軍部組織的“跨越險(xiǎn)阻2016無(wú)人平臺(tái)挑戰(zhàn)賽的B組比賽正是基于此的無(wú)人車(chē)跟隨。這對(duì)于促進(jìn)我國(guó)智能車(chē)發(fā)展、提高軍用車(chē)輛編隊(duì)運(yùn)輸效率有很大的意義。

1 隊(duì)列行駛國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

智能車(chē)隊(duì)列行駛的研究隨著無(wú)人車(chē)和智能交通系統(tǒng)的研究深入而不斷發(fā)展，無(wú)人車(chē)的研究起始于1977年日本的MEL實(shí)現(xiàn)了低速的自動(dòng)轉(zhuǎn)向控制，20世紀(jì)80年代初美國(guó)針對(duì)軍事應(yīng)用展開(kāi)了無(wú)人車(chē)的研究，隨后德國(guó)、葡萄牙等歐洲國(guó)家也展開(kāi)了對(duì)自動(dòng)駕駛的研究，我國(guó)于20世紀(jì)80年代末開(kāi)始進(jìn)入無(wú)人車(chē)的領(lǐng)域。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國(guó)內(nèi)外關(guān)注度的提高，智能車(chē)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外智能車(chē)的研究主要集中在無(wú)人化汽車(chē)的第四階段即有限制條件下的自動(dòng)駕駛，發(fā)展較快的有特斯拉、谷歌、百度等。

車(chē)間通信的研究起步于上世紀(jì)80年代的日本，其開(kāi)發(fā)的RACS（Road Automobile Communication System）是最早的車(chē)間通信系統(tǒng)，隨著無(wú)線通信技術(shù)和移動(dòng)自組網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，車(chē)間通信成為美國(guó)、日本和一些歐洲國(guó)家的研究熱點(diǎn)。1999年美國(guó)聯(lián)邦通信委員會(huì)分配出車(chē)間通信專(zhuān)用短程通信頻率DSRC；2000年以后，歐洲各大汽車(chē)廠商和科研機(jī)構(gòu)開(kāi)始了對(duì)車(chē)間通信的研究，并取得一定成果，其中FleetNet項(xiàng)目是其典型代表。2003年韓國(guó)釜山國(guó)立大學(xué)也在實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了基于車(chē)間通信的隊(duì)列行駛研究的仿真實(shí)驗(yàn)。

國(guó)內(nèi)對(duì)智能交通和車(chē)間通信的研究起步比較晚，1996年到2005年是智能交通系統(tǒng)的啟動(dòng)階，我國(guó)成立了國(guó)家智能交通系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，完成了系統(tǒng)框架的搭建。氣候我國(guó)成立了中國(guó)智能交通協(xié)會(huì)，更加注重對(duì)車(chē)聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際需求。近年來(lái)，有多家高校和研究機(jī)構(gòu)著手車(chē)路協(xié)同的相關(guān)研究并取得一定成果，2016年陸軍裝備部組織的“跨越險(xiǎn)阻2016”比賽中在B組設(shè)立的越野環(huán)境的車(chē)輛跟隨比賽，并取得重大成功。

2 通信網(wǎng)絡(luò)的選取

智能車(chē)路系統(tǒng)中的通信網(wǎng)絡(luò)包括廣域有線通信網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)、短程無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)和車(chē)車(chē)通信網(wǎng)絡(luò)。隨著信息、傳感、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，車(chē)車(chē)通信技術(shù)使得車(chē)輛行駛過(guò)程從過(guò)去的獨(dú)立行駛，經(jīng)歷了單向與雙向、對(duì)稱(chēng)與非對(duì)稱(chēng)的信息傳輸，發(fā)展到以車(chē)載自組網(wǎng)為導(dǎo)向的全方位通信網(wǎng)絡(luò)。盡管，車(chē)路通信技術(shù)日趨成熟，已成功應(yīng)用于交通誘導(dǎo)、不停車(chē)收費(fèi)、信號(hào)燈控制等先進(jìn)交通管理系統(tǒng)，但是車(chē)車(chē)通信技術(shù)仍處于試驗(yàn)階段。車(chē)車(chē)通信一般采用DSRC、WIFI、WiMax、Zigbee等無(wú)線接入方式以及激光、紅外、超聲波傳輸方式。

DSRC（專(zhuān)用短程通信技術(shù)）采用專(zhuān)為車(chē)間通信的WAVE規(guī)范以及根據(jù)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)修改制定的IEEE802.11p標(biāo)準(zhǔn)。DSRC具有大容量、高速率、低延時(shí)、范圍合理等特點(diǎn)，因此，車(chē)車(chē)通信主要采用DSRC網(wǎng)絡(luò)。然而，DSRC適用于短程無(wú)線通信，并需考慮車(chē)輛安全和協(xié)作等相關(guān)規(guī)定，一旦信息接收方超出了有效地DSRC傳送范圍，DSRC網(wǎng)絡(luò)需要中轉(zhuǎn)的廣播信息，這就需要開(kāi)發(fā)有效、可靠的通信協(xié)議，并考慮信道使用和阻塞以及安全性機(jī)制等問(wèn)題。

因?yàn)閃LAN的研究起步較早，其技術(shù)和產(chǎn)品早已成熟，所以早期車(chē)間通信的網(wǎng)絡(luò)主要基于WLAN建成。WLAN車(chē)間自組網(wǎng)絡(luò)利用免費(fèi)的2.4Hz和5Hz頻譜，使用IEEE802.11a/b/g標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)建立局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)車(chē)間通信。但是，車(chē)間通信環(huán)境下，高速移動(dòng)帶來(lái)了顯著地多普勒效應(yīng)，速度對(duì)通信質(zhì)量影響不大，同時(shí)通信時(shí)的周?chē)h(huán)境對(duì)于通信范圍的影響也很小，而接收機(jī)的性能和兩車(chē)間的間距起著關(guān)鍵作用。另外，如果對(duì)于信道變化或者車(chē)將距離變化，快速切換信道可以提高數(shù)據(jù)傳輸速率。WLAN技術(shù)可用實(shí)現(xiàn)車(chē)與車(chē)之間車(chē)與路邊基站之間的連接，另外，采用高增益天線可大大調(diào)高車(chē)間通信范圍和質(zhì)量，對(duì)于車(chē)載設(shè)備使用有向天線在多方面均優(yōu)于全向天線。

正如兩個(gè)研究機(jī)構(gòu)的結(jié)果那樣，WLAN可以實(shí)現(xiàn)車(chē)間通信，然而兩車(chē)間的距離要求使得在很多環(huán)境、情況下并不能提供可靠通信，而且所需的接收發(fā)機(jī)的硬件要求過(guò)高。所以，之后的研究大多轉(zhuǎn)向DSRC頻段的WAVE規(guī)范。

蜂窩網(wǎng)絡(luò)方案的主要思想就是利用現(xiàn)有蜂窩網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)車(chē)間通信。利用GPRS，4G和現(xiàn)在正在大力研究的5G等接口連接因特網(wǎng)，通過(guò)因特網(wǎng)提供的服務(wù)開(kāi)發(fā)相應(yīng)軟件實(shí)現(xiàn)車(chē)將通信或直接使用蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行車(chē)間通信（類(lèi)似手機(jī)通信），這兩種通信方式都比較容易實(shí)現(xiàn)。這種實(shí)現(xiàn)方案的有點(diǎn)很明顯，投入成本低，基本上只需要建立車(chē)載電子平臺(tái)，開(kāi)發(fā)相關(guān)軟件，網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施等都依賴(lài)于現(xiàn)有的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，但也是這個(gè)有點(diǎn)，造成了很多缺陷。如：蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的依賴(lài)問(wèn)題，利用蜂窩網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的通信費(fèi)用問(wèn)題。同時(shí)，這種方式的車(chē)間通信技術(shù)的發(fā)展受蜂窩網(wǎng)絡(luò)的制約，不利于進(jìn)行更好的開(kāi)發(fā)研究。

目前，受實(shí)驗(yàn)室條件限制，初步展開(kāi)車(chē)間通信網(wǎng)絡(luò)的研究，我們通過(guò)無(wú)線WIFI構(gòu)建通信自組網(wǎng)絡(luò)，我們選用了有人物聯(lián)網(wǎng)公司的WIFI—雙網(wǎng)口串口服務(wù)器（如圖1所示）作為自組網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)器。WIFI雙網(wǎng)口串口服務(wù)器提供串口轉(zhuǎn)WIFI、串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)、以太網(wǎng)轉(zhuǎn)EIFI功能，能夠?qū)S-232/485串口轉(zhuǎn)換成TCP/IP網(wǎng)絡(luò)串口，實(shí)現(xiàn)串口與WIFI/以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)雙向透明。使得串口設(shè)備能夠立即具備TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口功能，諒解網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，極大地?cái)U(kuò)展串口設(shè)備的通信距離，同時(shí)提高了通信的穩(wěn)定性。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試，兩模塊之間的傳輸速率可滿(mǎn)足車(chē)輛跟隨的要求，數(shù)據(jù)丟失比例較低，穩(wěn)定通信距離可以達(dá)到110米，完全可以滿(mǎn)足前后車(chē)最大車(chē)間距40米的要求。引導(dǎo)車(chē)和跟隨車(chē)之間網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建及模塊設(shè)置如圖2所示。

3 車(chē)間通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

智能車(chē)隊(duì)中的車(chē)間通信主要是為了滿(mǎn)足車(chē)隊(duì)中車(chē)輛的信息交互，通過(guò)無(wú)線通信方式進(jìn)行組網(wǎng)，能夠及時(shí)的將引導(dǎo)車(chē)的GPS位置、速度、航向、油門(mén)、制動(dòng)力、檔位等信息傳遞給跟隨的無(wú)人車(chē)輛，使跟隨車(chē)輛沿著引導(dǎo)車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)軌跡跟隨行駛，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)人車(chē)編隊(duì)行駛。

通信過(guò)程中，引導(dǎo)車(chē)將車(chē)輛信息數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)給其后的跟隨車(chē)輛，所有跟隨車(chē)輛將其車(chē)輛狀態(tài)信息反饋給引導(dǎo)車(chē)，每輛跟隨車(chē)只與前車(chē)和后車(chē)以及引導(dǎo)車(chē)進(jìn)行通信，確保跟隨車(chē)輛能夠及時(shí)獲取前車(chē)后車(chē)信息，保障車(chē)輛安全。在引導(dǎo)車(chē)自組網(wǎng)以外的跟隨車(chē)輛，可通過(guò)其他引導(dǎo)車(chē)進(jìn)行中繼轉(zhuǎn)發(fā)來(lái)及時(shí)獲得引導(dǎo)車(chē)的車(chē)輛信息。

車(chē)間通信的總體策略如圖3所示。

通信流程：

（1）每輛在編車(chē)首先與頭車(chē)建立直接通信，向頭車(chē)告知其狀態(tài)信息，頭車(chē)根據(jù)每輛車(chē)的位置對(duì)車(chē)隊(duì)進(jìn)行排序，并實(shí)時(shí)告知頭車(chē)的狀態(tài)信息以及每輛車(chē)的前車(chē)ID；

（2）車(chē)輛根據(jù)頭車(chē)傳回的信息確定其通信對(duì)象，前車(chē)接收到后車(chē)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)后向后車(chē)返回自身狀態(tài)數(shù)據(jù)；

（3）建立跟隨車(chē)與頭車(chē)、前車(chē)、后車(chē)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)雙向通信連接。

3.1 車(chē)間通信協(xié)議

根據(jù)無(wú)人車(chē)輛的跟隨需求和車(chē)間自組無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的要求，編寫(xiě)如下通信協(xié)議：

字頭：#V2VS

引導(dǎo)車(chē)（頭車(chē)）字段內(nèi)容：跟隨車(chē)前車(chē)ID（int），接收數(shù)據(jù)包ID（long），發(fā)送數(shù)據(jù)包ID（long），本車(chē)經(jīng)度Lon（double），本車(chē)緯度Lat（double），本車(chē)速度speed（double），本車(chē)航向（double），本車(chē)油門(mén)（int），本車(chē)制動(dòng)壓力（int），本車(chē)檔位（int）

跟隨車(chē)字段內(nèi)容：本車(chē)ID（int），接收數(shù)據(jù)包ID（long），發(fā)送數(shù)據(jù)包ID（long），本車(chē)經(jīng)度Lon（double），本車(chē)緯度Lat（double），本車(chē)速度speed（double），本車(chē)航向（double），本車(chē)油門(mén)（int），本車(chē)制動(dòng)壓力（int），本車(chē)檔位（int）

3.2 車(chē)間通信中繼技術(shù)

將車(chē)輛的通信模塊設(shè)置為無(wú)線中繼模式，能實(shí)現(xiàn)信號(hào)的中繼和放大，從而延伸無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。中繼器主要完成物理層的功能，負(fù)責(zé)在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的物理層上按位傳遞信息，完成信號(hào)的復(fù)制、調(diào)整和放大功能，以此來(lái)延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中存在損耗，在線路上傳輸?shù)男盘?hào)功率會(huì)逐漸衰減，衰減到一定程度時(shí)將造成信號(hào)失真，因此會(huì)導(dǎo)致接收錯(cuò)誤。中繼器就是為解決這一問(wèn)題而設(shè)計(jì)的。它完成物理線路的連接，對(duì)衰減的信號(hào)進(jìn)行放大，保持與原數(shù)據(jù)相同。通過(guò)中繼放大后的無(wú)線信號(hào)的名稱(chēng)和原來(lái)的無(wú)線路由器的無(wú)線信號(hào)名稱(chēng)一致，設(shè)備通過(guò)中繼接入網(wǎng)絡(luò)和直接接入網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)層上沒(méi)有任何區(qū)別，可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫對(duì)接。

3.3 數(shù)據(jù)的加密和抗干擾方法

3.3.1 無(wú)線自組網(wǎng)信息加密

本項(xiàng)目的信息安全主要考慮兩方面：一是信息不被別人獲??；二是別人獲取之后也不能使用這些信息。通過(guò)對(duì)信息本身進(jìn)行加密后再傳輸有提高信息的安全性。在對(duì)國(guó)際上幾種主要的信息加密方式進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，確定了本項(xiàng)目的加密方式?，F(xiàn)在國(guó)際上主要的信息加密方式主要有DES算法、MD5算法、RSA算法、DSA算法、ElGamal算法五中加密方式，通過(guò)對(duì)比分析，本項(xiàng)目采用了DES加密算法。

本項(xiàng)目中，信息必須通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)男畔⒍际墙?jīng)過(guò)加密的密文，密文必須通過(guò)對(duì)應(yīng)的密鑰和相應(yīng)的解密算法才能得到明文。本項(xiàng)的加密/解密算法以DES為基礎(chǔ)，采用三重DES加密算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)信息的156位加密和解密。DES是一種對(duì)二進(jìn)制數(shù)據(jù)進(jìn)行加密的算法，數(shù)據(jù)分組長(zhǎng)度、密鑰長(zhǎng)度和輸出密文長(zhǎng)度均為64位，明文經(jīng)過(guò)16輪的疊代、乘積變換、壓縮變換等編碼過(guò)程輸出密文。除非同時(shí)知道密鑰和所有變換矩陣，否則要想破解密文非常困難。

這種加密算法給信息傳輸帶來(lái)了較高的安全性，同時(shí)也給系統(tǒng)增加了一些額外的開(kāi)銷(xiāo)，即加密算法會(huì)增加計(jì)算機(jī)的處理量，同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也有相應(yīng)的增加。例如，傳輸1個(gè)字節(jié)和傳輸8個(gè)字節(jié)信息，在加密后的數(shù)據(jù)量都是一樣的。但對(duì)于當(dāng)前計(jì)算機(jī)速度而言，這點(diǎn)代價(jià)是可以接受的。

3.3.2 數(shù)據(jù)抗干擾方法

無(wú)線通信的是通過(guò)電磁波的形式傳輸，在周?chē)嬖诘碾姶挪ǖ男问綇?fù)雜，還有道路建筑物、行駛車(chē)輛等外在因素會(huì)對(duì)通信產(chǎn)生干擾，導(dǎo)致通信數(shù)據(jù)延遲和丟失。面對(duì)這種復(fù)雜的情況，在該項(xiàng)目中我們通過(guò)程序上的優(yōu)化來(lái)加強(qiáng)通信的穩(wěn)定性。主要措施如下：

（1）引入握手機(jī)制和丟失數(shù)據(jù)重發(fā)機(jī)制，它們都是通過(guò)“接收數(shù)據(jù)包ID（long）”實(shí)現(xiàn)的，車(chē)輛通過(guò)解析該數(shù)據(jù)，確定其要發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容，確保與其通信的目標(biāo)車(chē)能夠收到該車(chē)的全部有效數(shù)據(jù)。在進(jìn)行丟失數(shù)據(jù)的重發(fā)時(shí)，“后車(chē)向前車(chē)”與“前車(chē)向后車(chē)”的數(shù)據(jù)發(fā)送策略是不同的。后車(chē)向前車(chē)只發(fā)送當(dāng)前時(shí)刻最新采集的數(shù)據(jù)信息，前車(chē)接到后車(chē)數(shù)據(jù)后，會(huì)向后車(chē)發(fā)送位于該數(shù)據(jù)所在位置前方的全部歷史數(shù)據(jù)。

（2）引入數(shù)據(jù)校驗(yàn)機(jī)制，通過(guò)“校驗(yàn)位（byte）”實(shí)現(xiàn)，用于檢驗(yàn)數(shù)據(jù)正確性，異常數(shù)據(jù)將被直接丟掉，校驗(yàn)方式為異或校驗(yàn)。將字段內(nèi)容轉(zhuǎn)換成string，進(jìn)行異或運(yùn)算，將結(jié)果存入校驗(yàn)位，用“；”隔開(kāi)。

4 實(shí)車(chē)試驗(yàn)

在前期車(chē)間通信自組網(wǎng)準(zhǔn)備工作的基礎(chǔ)上，將通信設(shè)備移植到團(tuán)隊(duì)JJUV-5和JJUV-6智能車(chē)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)車(chē)驗(yàn)證，檢測(cè)通信自組網(wǎng)的實(shí)車(chē)通信能力和數(shù)據(jù)傳輸利用能力，驗(yàn)證跟隨車(chē)無(wú)人車(chē)隊(duì)隊(duì)列行駛的跟隨情況。

4.1 JJUV-5、JJUV-6智能車(chē)平臺(tái)介紹

我們將JJUV-6作為引導(dǎo)車(chē)，JJUV-5作為跟隨車(chē)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（如圖5所示）。JJUV-5是基于長(zhǎng)城H8搭建的智能車(chē)平臺(tái)，在車(chē)上安裝了激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、慣導(dǎo)、相機(jī)、GPS、工控機(jī)、通信模塊等設(shè)備，JJUV-5具有較好的環(huán)境感知技術(shù)、決策技術(shù)和控制技術(shù)，能較好的實(shí)現(xiàn)無(wú)人駕駛。JJUV-6是基于長(zhǎng)城H7搭建的無(wú)人車(chē)平臺(tái)，在車(chē)上安裝了GPS、慣導(dǎo)、工控機(jī)、通信模塊等設(shè)備，能較好的實(shí)現(xiàn)GPS定位、實(shí)時(shí)速度檢測(cè)和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ堋?/p>

在通信過(guò)程中JJUV-6實(shí)時(shí)的將其GPS位置、速度、航向、油門(mén)、制動(dòng)力和檔位等信息通過(guò)通信模塊發(fā)送給JJUV-5，JJUV-5收到前車(chē)數(shù)據(jù)之后通過(guò)智能車(chē)輛的決策和控制實(shí)現(xiàn)軌跡跟隨，跟隨過(guò)程中同時(shí)根據(jù)其自身傳感器對(duì)周邊障礙識(shí)別信息進(jìn)行自身軌跡的修正，從而實(shí)現(xiàn)良好的跟隨效果。

4.2 實(shí)車(chē)試驗(yàn)

在實(shí)車(chē)試驗(yàn)中，通過(guò)兩車(chē)計(jì)算機(jī)、通信模塊等實(shí)現(xiàn)跟隨車(chē)和引導(dǎo)車(chē)的通信，在車(chē)內(nèi)的計(jì)算機(jī)顯示器中可以通過(guò)顯示器看到如圖6和圖7所示引導(dǎo)車(chē)和跟隨車(chē)的通信狀態(tài)，當(dāng)兩車(chē)間距小于30米時(shí)顯示綠色“間距正?！弊謽樱g距過(guò)大時(shí)引導(dǎo)車(chē)窗口會(huì)顯示紅色“間距過(guò)大”字樣同時(shí)引導(dǎo)車(chē)會(huì)發(fā)出數(shù)量不同的“滴”聲來(lái)提示駕駛員兩車(chē)的間距變化；當(dāng)車(chē)間網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)，引導(dǎo)車(chē)的顯示器上也會(huì)通過(guò)綠色的“正常行駛”和紅色的“通信中斷”字樣顯示網(wǎng)絡(luò)的連接狀態(tài)，同時(shí)跟隨車(chē)中窗口也會(huì)顯示通信良好和中斷。通過(guò)此類(lèi)方式讓引導(dǎo)車(chē)的駕駛員更直接的了解車(chē)間通信的實(shí)時(shí)狀態(tài)。

通過(guò)JJUV-5和JJUV-6的實(shí)車(chē)跟車(chē)實(shí)驗(yàn)，在校園的柏油路上分別由易到難做了直線、曲線和U型三種軌跡的跟車(chē)實(shí)驗(yàn)，三種工況下都實(shí)現(xiàn)了良好的跟車(chē)效果。引導(dǎo)車(chē)和跟隨車(chē)之間能夠保持較穩(wěn)定的跟車(chē)距離，軌跡重合度較高，跟蹤誤差在50cm以?xún)?nèi)，達(dá)到了實(shí)驗(yàn)的要求。但是由于校園環(huán)境中樓房等建筑的干擾比較明顯，對(duì)車(chē)輛跟隨造成較大影響。三個(gè)實(shí)驗(yàn)的軌跡圖如圖8、圖9、圖10所示，其中綠線代表引導(dǎo)車(chē)，紅線代表好跟隨車(chē)。

5 結(jié) 論

針對(duì)無(wú)人車(chē)隊(duì)列行駛的特點(diǎn)，結(jié)合車(chē)間通信網(wǎng)絡(luò)的研究現(xiàn)狀，成功建立了基于WIFI通信的車(chē)輛跟隨行駛的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，并在通信網(wǎng)絡(luò)過(guò)程中通過(guò)引入握手機(jī)制、丟失重發(fā)機(jī)制等算法來(lái)提高通信的穩(wěn)定性，通過(guò)中繼技術(shù)等提高了車(chē)間通信的靈活性，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的加密和抗干擾技術(shù)提高數(shù)據(jù)的安全性。通過(guò)實(shí)車(chē)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)用性和時(shí)效性，能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的車(chē)輛跟隨行駛，滿(mǎn)足了實(shí)驗(yàn)的預(yù)設(shè)要求。雖然研究過(guò)程中還存在一些問(wèn)題，不過(guò)這也為下一步無(wú)人車(chē)編隊(duì)行駛的研究奠定了基礎(chǔ)，為道路交通的改善提供了有效的方式。

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作者簡(jiǎn)介：鄭凱文（1991.10—），男，山東博興人，碩士在讀。研究方向：軍用車(chē)輛電子工程。