基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的車路協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

蔡赫

摘 要：通過(guò)將多種車路協(xié)同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法結(jié)合研究，并以車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基準(zhǔn)，對(duì)比多種等效系統(tǒng)智能車路感知研究分析方法，同時(shí)在設(shè)計(jì)研究過(guò)程中添加一部分參數(shù)計(jì)算，結(jié)合智能通信訊息準(zhǔn)確收集有關(guān)車輛的一系列的信息。由于這種方式所收集的信息會(huì)引起較大的偏差問(wèn)題，為盡可能的減少問(wèn)題的存在，在可允許的偏差范圍內(nèi)去對(duì)這些信息的收集進(jìn)行一定的分析，總結(jié)出關(guān)于車路協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一系列方法，本文就如何構(gòu)建較好的基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的車路協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開(kāi)了研究。

關(guān)鍵詞：車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；車路協(xié)同系統(tǒng)；信息采集；感知系統(tǒng)

1 引言

伴隨著車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷更新，多種車路協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也被廣泛應(yīng)用起來(lái)，關(guān)于智能交通領(lǐng)域的車路協(xié)同設(shè)計(jì)方法相對(duì)以前已經(jīng)改善了許多，但仍有許多不合格的地方需要去改進(jìn)，就智能設(shè)計(jì)而言，現(xiàn)如今對(duì)于這種設(shè)計(jì)方法仍不成熟，在進(jìn)行這種設(shè)計(jì)時(shí)所需要的流程還很復(fù)雜。因此針對(duì)這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，仍需要結(jié)合多種理論，采用更為智能的車路感知研究方法去進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，這種方式相較于現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)看非常復(fù)雜，應(yīng)結(jié)合部分重要概念去進(jìn)行改進(jìn)。目前，相關(guān)設(shè)計(jì)者對(duì)于這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的方式掌握程度也得到了較為科學(xué)的提升。本文就基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)如何設(shè)計(jì)出較為實(shí)用的車路協(xié)同系統(tǒng)給出了一系列的措施，并結(jié)合一部分具體事例去進(jìn)行論證。

2 車路協(xié)同系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)

2.1 感知車輛

在進(jìn)行車路協(xié)同系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，要保證盡可能地感應(yīng)到各個(gè)時(shí)間段的道路情況，并針對(duì)每一種情況去提供一種解決方案，進(jìn)而構(gòu)建較為安全的車路協(xié)同系統(tǒng)去協(xié)調(diào)各個(gè)路段的交通問(wèn)題。而感知車輛即為確保交通順暢的功能設(shè)計(jì)之一，其通過(guò)對(duì)車輛進(jìn)行系統(tǒng)性的定位來(lái)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)感知車輛的行駛狀況，并對(duì)該道路的環(huán)境信息進(jìn)行全方位收集，以確保車輛附近無(wú)危險(xiǎn)情況，通過(guò)感知車輛實(shí)時(shí)狀況去推測(cè)出車輛未來(lái)時(shí)速及其位置會(huì)對(duì)道路產(chǎn)生的影響，進(jìn)而減少出現(xiàn)交通事故及障礙的可能性。以感知車輛為基準(zhǔn)對(duì)各個(gè)車輛所行駛的道路進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并對(duì)各地區(qū)道路的天氣情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)產(chǎn)生不良天氣的道路提前進(jìn)行封鎖，提高車輛交通的行駛效率，確保整體的交通網(wǎng)絡(luò)能夠順暢的運(yùn)行。

2.2 交通數(shù)據(jù)的傳輸

交通數(shù)據(jù)的傳輸即為在交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過(guò)程中將出現(xiàn)的各種交通障礙問(wèn)題進(jìn)行實(shí)時(shí)收集并將數(shù)據(jù)運(yùn)輸至總交通監(jiān)控中心，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的采集推測(cè)出即將出現(xiàn)的問(wèn)題，并提供有效的方案進(jìn)行控制，進(jìn)而抑制可能出現(xiàn)的異常情況。在進(jìn)行交通數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程時(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)各個(gè)道路的車輛之間的情況、車輛周邊環(huán)境的情況進(jìn)行收集，以確保所采取的措施能夠有效解決交通問(wèn)題。車路協(xié)同系統(tǒng)在進(jìn)行交通數(shù)據(jù)的傳輸時(shí)，利用感知車輛的系統(tǒng)去對(duì)周邊道路進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并利用計(jì)算機(jī)處理各種信息，檢測(cè)出交通問(wèn)題后快速傳輸至總控中心，總控中心制定好方案后在傳輸至事故地點(diǎn)，利用最短的時(shí)間去實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制異常交通問(wèn)題。

2.3 數(shù)據(jù)處理與智能決策

通過(guò)交通數(shù)據(jù)的傳輸之后，對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行多種分類處理，進(jìn)而作出合理的決策方案。在傳輸多種異常交通問(wèn)題數(shù)據(jù)之后，計(jì)算機(jī)將各種異常問(wèn)題進(jìn)行分類，將類似的問(wèn)題歸納到同種類型，對(duì)各種類型的異常交通問(wèn)題進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并作出智能解決方案。[1]例如，某個(gè)交通區(qū)域出現(xiàn)了某種異常交通問(wèn)題，車載計(jì)算機(jī)將信息傳輸?shù)娇偪刂行闹?，系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并分類，搜尋數(shù)據(jù)庫(kù)中與之相似的問(wèn)題，進(jìn)而搜尋與其相似問(wèn)題的解決方案，結(jié)合該路段的交通狀況及氣象問(wèn)題等因素，將解決方案進(jìn)行優(yōu)化改良，作出最有效的智能決策并進(jìn)行實(shí)施。由于各個(gè)車輛所對(duì)應(yīng)的交通路段的情況不同，總控中心在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)所采取的方案也有所不同，因而在進(jìn)行智能決策時(shí)也就有多種優(yōu)化方式，計(jì)算機(jī)會(huì)自行計(jì)算出各種優(yōu)化方式的可行性，最終決策出最為有效的解決方案。

2.4 交通狀態(tài)顯示和交通異常預(yù)警

系統(tǒng)將智能決策的方案運(yùn)用到異常的交通道路之后，會(huì)實(shí)時(shí)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)以確保異常問(wèn)題的解決，若異常問(wèn)題沒(méi)能徹底解決，計(jì)算機(jī)會(huì)將信息直接傳輸?shù)娇偪刂行牟l(fā)出預(yù)警信號(hào)，并將各個(gè)交通路網(wǎng)的狀況反饋至監(jiān)控中心，以達(dá)到實(shí)時(shí)對(duì)各種交通狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。例如，某個(gè)交通道路上的某個(gè)車輛出現(xiàn)了超速違章行為，道路監(jiān)控將其記錄并反饋至總控中心，總控中心通過(guò)車載計(jì)算機(jī)來(lái)進(jìn)行車輛感知，將其交通狀態(tài)顯示至地圖并反饋到該地區(qū)的交通管理地區(qū)，并對(duì)該區(qū)域進(jìn)行交通異常預(yù)警，提示車主所造成的違章行為，以確保交通道路的安全。

2.5 信號(hào)控制與信息發(fā)布

在進(jìn)行交通道路監(jiān)測(cè)過(guò)程中，會(huì)將交通區(qū)域的可能出現(xiàn)的各種異常問(wèn)題的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集處理，在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后去計(jì)算出異常問(wèn)題可能發(fā)生的概率，進(jìn)而最高效地對(duì)異常問(wèn)題進(jìn)行控制。而當(dāng)交通道路中產(chǎn)生異常問(wèn)題時(shí)，總控中心會(huì)將信號(hào)傳送至車載計(jì)算機(jī)中，進(jìn)而利用信號(hào)去實(shí)時(shí)傳輸各種信息。[2]在某個(gè)車輛出現(xiàn)問(wèn)題之后，系統(tǒng)利用信號(hào)控制將信息傳遞至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)將信息反饋到車主，使車主通過(guò)發(fā)布的信息進(jìn)行操作，引導(dǎo)交通道路的合理運(yùn)行。在采集道路信息過(guò)程中，利用信號(hào)控制將多種道路交通信息以信號(hào)的形式傳遞至總控中心，總控中心在利用信號(hào)去進(jìn)行與異常交通道路的遠(yuǎn)距離控制，實(shí)現(xiàn)交通車輛與智能系統(tǒng)的合理配合，進(jìn)而提供較為合理的平臺(tái)去合理的監(jiān)測(cè)道路系統(tǒng)的安全問(wèn)題。

3 車路協(xié)同系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 車路協(xié)同系統(tǒng)的物理框架設(shè)計(jì)

車路協(xié)同系統(tǒng)的物理框架設(shè)計(jì)由多種子系統(tǒng)構(gòu)成。最為重要的即為車載感知子系統(tǒng)，即在進(jìn)行設(shè)計(jì)車輛時(shí)在其內(nèi)部設(shè)計(jì)一種感知車輛的傳感器，車輛在交通道路行駛過(guò)程中利用車載感知進(jìn)行定位，并采集車輛行駛過(guò)程中所產(chǎn)生的異常問(wèn)題的信息，將信息收集反饋至監(jiān)控中心，監(jiān)控中心的智能計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并通過(guò)感知車輛的實(shí)時(shí)狀況提供最有效的解決方案。并且在解決方案提供之前，計(jì)算機(jī)也會(huì)通過(guò)信號(hào)控制將車輛的異常問(wèn)題信息傳遞至車主本人，即提醒車主注意車輛。在基于車聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的物理框架設(shè)計(jì)中，有一些原則問(wèn)題需要注意：在設(shè)計(jì)車路各種子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)，要保證其傳感器耐久度較高，且信號(hào)較強(qiáng)，即應(yīng)具有足夠的信號(hào)強(qiáng)度，進(jìn)而在車輛出現(xiàn)交通事故時(shí)，能利用其較強(qiáng)的信號(hào)強(qiáng)度高效的反饋至監(jiān)控中心，這也要求了設(shè)計(jì)車路協(xié)同結(jié)構(gòu)時(shí)，盡可能地控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，在保證其具有較為合理的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)同時(shí)，以其較強(qiáng)的信號(hào)強(qiáng)度去快速反饋并得到解決方案以減少交通事故所帶來(lái)的損害。其實(shí)在設(shè)計(jì)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)，不同的子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)了不同的物理信號(hào)強(qiáng)度，所以在設(shè)計(jì)車路協(xié)同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)，要精確計(jì)算出各種車輛子系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，進(jìn)而設(shè)計(jì)出最完美的子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，防止結(jié)構(gòu)遭到破壞。遵循如上的一系列原則，在設(shè)計(jì)此種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)，也就有了保障，進(jìn)而設(shè)計(jì)出最實(shí)用的車路協(xié)同設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。

3.2 車路協(xié)同系統(tǒng)的邏輯框架設(shè)計(jì)

在以車聯(lián)網(wǎng)為基準(zhǔn)設(shè)計(jì)車路協(xié)同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)，還要考慮其邏輯框架的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，因?yàn)檐嚶?lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)的因素過(guò)多，所以在對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)也會(huì)產(chǎn)生一些動(dòng)力促進(jìn)作用，尤其在設(shè)計(jì)車路協(xié)同系統(tǒng)時(shí)，這種促進(jìn)作用極為明顯。因此采取適當(dāng)?shù)倪壿嬁蚣艿脑O(shè)計(jì)是不可或缺的。車路協(xié)同系統(tǒng)的邏輯框架設(shè)計(jì)大概有以下幾種設(shè)計(jì)方法：第一在設(shè)計(jì)車路協(xié)同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)時(shí)，不單單對(duì)部分交通區(qū)域的穩(wěn)定性加強(qiáng)，要考慮其整體性，將車輛較少的交通邊緣區(qū)域及中心區(qū)域相結(jié)合來(lái)設(shè)計(jì)出最為合理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，這樣才會(huì)提高整體交通的運(yùn)行效率。[3]第二在交通系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為容易出現(xiàn)問(wèn)題的區(qū)域進(jìn)行一些額外的措施，增加數(shù)據(jù)的處理次數(shù)或者對(duì)這部分交通道路進(jìn)行多次監(jiān)測(cè)，杜絕產(chǎn)生交通事故的可能性，也就從側(cè)面提高了總體交通系統(tǒng)的穩(wěn)定性。以上設(shè)計(jì)方法只是一部分，也只有依照這種設(shè)計(jì)方法，才能最有效地提高整體交通的穩(wěn)定性，也是構(gòu)建車路協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計(jì)的必要方法之一。

3.3 智能感知技術(shù)

智能感知技術(shù)，即通過(guò)監(jiān)控中心的智能計(jì)算機(jī)對(duì)各道路的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并利用信號(hào)去控制各個(gè)車載上的傳感器進(jìn)而去對(duì)車輛、交通道路進(jìn)行感知并采取一系列的措施。而智能感知技術(shù)又有多個(gè)種類，第一種即為智能車載感知技術(shù)，通過(guò)在車輛出廠時(shí)對(duì)其安裝傳感器，利用這種車載傳感器進(jìn)行感知車輛的行駛狀況，系統(tǒng)對(duì)車輛的各種行駛狀況進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，與正常合理的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，檢驗(yàn)車輛是否有產(chǎn)生危險(xiǎn)的可能性。例如車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速率嚴(yán)重低于正常車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行速率，系統(tǒng)立即將數(shù)據(jù)處理并利用信號(hào)控制將信息反饋至車主本身，進(jìn)而提醒車主謹(jǐn)慎行駛車輛至安全區(qū)域并進(jìn)行維修，避免交通事故的產(chǎn)生。第二種即為智能路側(cè)感知技術(shù)，即在各個(gè)交通道路安裝傳感器及監(jiān)控錄像等，實(shí)時(shí)感知車輛在行駛過(guò)程中所產(chǎn)生的各種問(wèn)題并對(duì)其進(jìn)行定位，如果車主在行駛過(guò)程中產(chǎn)生了違章行為，路側(cè)系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)將其記錄并反饋至最近的交通中心，若此道路覆蓋有交通錄像設(shè)備，即會(huì)立刻將車主的車輛和所產(chǎn)生的違章行為直接在錄像中呈現(xiàn)。

3.4 車路協(xié)同通信技術(shù)

基于車聯(lián)網(wǎng)的車路協(xié)同設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中不可或缺的即為車路協(xié)同的通信技術(shù)，即通過(guò)利用各種通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)交通路段實(shí)時(shí)進(jìn)行信號(hào)控制并傳遞信息。[4]在進(jìn)行通信技術(shù)的實(shí)施過(guò)程中，云計(jì)算機(jī)借助各種高效的網(wǎng)絡(luò)去對(duì)各個(gè)路段的交通數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并分析各個(gè)交通的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，進(jìn)而計(jì)算并模擬各個(gè)交通狀態(tài)的運(yùn)行所要產(chǎn)生的影響，為交通信息的傳遞提供最為高效的保障。

4 總結(jié)

基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的車路協(xié)同系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法種類頗多，但都要結(jié)合以上的各種因素去進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)多次研究設(shè)計(jì)，構(gòu)建出一系列的子系統(tǒng)，結(jié)合感知技術(shù)及通信技術(shù)等，構(gòu)建出較為合理的物理框架及邏輯框架的車路協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計(jì)。同時(shí)盡可能地將交通事故的風(fēng)險(xiǎn)縮減到最小，進(jìn)而設(shè)計(jì)出最完美的基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的車路協(xié)同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高交通道路的穩(wěn)定性，使整體的交通系統(tǒng)得到全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙尊章.淺析汽車多路傳輸系統(tǒng)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用[J].南方農(nóng)機(jī)，2019（03）：222.

[2]陳利紅.基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的交叉口交通信號(hào)控制系統(tǒng)研究[J].計(jì)算機(jī)時(shí)代，2019（01）：9-12.

[3]董佛安.基于專利分析的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].北京汽車，2018（06）：18-20.

[4]蔡志理，孫豐瑞，韋凌翔，王楠.基于車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的車路協(xié)同系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].山東交通學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，19（04）：17-23.