基于5G通信技術(shù)下的汽車無人駕駛技術(shù)探討

尹訓(xùn)俊 郭曉林

摘 要：在當(dāng)今信息技術(shù)的不斷發(fā)展之中，5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開始出現(xiàn)。這不僅為當(dāng)今的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了強(qiáng)大的動(dòng)力，同時(shí)也帶動(dòng)了其他領(lǐng)域的發(fā)展。尤其是在汽車無人駕駛這一領(lǐng)域的發(fā)展之中，5G通信技術(shù)更是發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。文章就是對(duì)5G通信技術(shù)之下的汽車無人駕駛進(jìn)行分析。希望通過本次的分析，可以對(duì)5G通信技術(shù)在當(dāng)今汽車無人駕駛領(lǐng)域之中的良好應(yīng)用與發(fā)展提供一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：5G通信技術(shù);汽車無人駕駛;智能AI技術(shù)

Abstract： With the continuous development of information technology， 5g network has begun to appear. This not only provides a strong impetus for the development of the Internet of things industry， but also drives the development of other fields. Especially in the field of automobile driverless development， 5g communication technology is playing a crucial role. This paper is to analyze the driverless vehicle under 5g communication technology. It is hoped that this analysis can provide some reference value for the good application and development of 5g communication technology in the field of today's automobile driverless driving.

Keywords： 5G communication technology; Automobile driverless; Intelligent AI technology

引言

在汽車無人駕駛發(fā)展之中，一個(gè)重要的發(fā)展方向就是無人駕駛。但是，當(dāng)今的汽車無人駕駛而言，其發(fā)展在可靠性及其安全性等方面依然有待進(jìn)一步提升，且處理運(yùn)算技術(shù)發(fā)展也遇到了瓶頸。但是，隨著5G通信技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，汽車無人駕駛領(lǐng)域也將借助于該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)得到進(jìn)一步的發(fā)展。這對(duì)于5G通信技術(shù)在汽車無人駕駛這一領(lǐng)域之中的合理應(yīng)用以及汽車無人駕駛技術(shù)的實(shí)現(xiàn)都將有著十分深遠(yuǎn)的意義。

1 5G通信技術(shù)

1.1 技術(shù)概述

所謂5G技術(shù)，就是第五代移動(dòng)通信技術(shù)，該技術(shù)是將4G網(wǎng)絡(luò)作為基礎(chǔ)所發(fā)展出的一種技術(shù)。相比較4G網(wǎng)絡(luò)而言，5G網(wǎng)絡(luò)的峰值可以達(dá)到其百倍及以上。通過實(shí)驗(yàn)可知，在28GHz這一頻段之中，5G的數(shù)據(jù)傳輸速度可以達(dá)到每秒鐘1Gb，其最遠(yuǎn)的傳輸覆蓋距離可以達(dá)到2000米[1]。由此可見，5G通信技術(shù)的出現(xiàn)，讓移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸性能得以大幅度提升，它不僅擴(kuò)大了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)容量，縮短了傳輸時(shí)間，同時(shí)也顯著提升了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的可靠性和穩(wěn)定性。這使其通信能力和寬帶容量得以顯著增強(qiáng)，可以在各種的復(fù)雜環(huán)境之中都十分適用。而伴隨著5G通信技術(shù)的不斷發(fā)展，該技術(shù)在未來的很多領(lǐng)域之中都將逐漸得到普及，并體現(xiàn)出十分光明的應(yīng)用前景。比如：將5G通信技術(shù)應(yīng)用到汽車無人駕駛之中，不僅可以提升汽車無人駕駛的安全性，也可以讓當(dāng)今交通堵塞問題得以有效解決，且能夠進(jìn)一步推動(dòng)人工智能AI技術(shù)在汽車無人駕駛之中的良好應(yīng)用與發(fā)展。

1.2 通信協(xié)議

5GNR（New Radio，新空口）標(biāo)準(zhǔn)所制定的創(chuàng)造性命名一共有兩個(gè)，其一是FR1，也就是頻率范圍1這一網(wǎng)絡(luò)頻段;其二是FR2，也就是頻段范圍2這一網(wǎng)絡(luò)頻段。在這兩個(gè)創(chuàng)造性命名之中也包含著當(dāng)前為大家所熟悉的頻道：頻率在6GHz以下的頻道，在這一部分的電磁頻率之中，主要包含了由AM/FM無線電頻率到快速的5GHz雙頻WIFI之中的全部?jī)?nèi)容。在新增的FR2這一網(wǎng)絡(luò)頻段之中，含有24GHz以上的毫米波頻段，它的主要應(yīng)用領(lǐng)域是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在衛(wèi)星內(nèi)外的往返傳輸以及在沿海岸線雷達(dá)設(shè)施內(nèi)外的往返傳輸?shù)萚2]。具體來講，5GNR標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)用例主要有三個(gè)：

（1）增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶（eMBB）：也就是到目前為止，我們一直在討論的一種傳統(tǒng)形式的小區(qū)服務(wù)。

（2）大規(guī)模機(jī)器類型通道（mMTC）：它所暗示的是物理方面比較大的機(jī)器，但是在很多地區(qū)，都將其看做廉價(jià)的小型連接設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。

（3）超可靠和低延遲通信（uRLLC）：該部分的主要連接組成有兩類，其一是無與倫比的可靠性，其二是相應(yīng)的時(shí)間。

2 汽車自動(dòng)化駕駛技術(shù)等級(jí)

（1）輔助駕駛：借助于車輛中的智能系統(tǒng)來控制方向盤或加速器;

（2）部分自動(dòng)駕駛：借助于車輛中的智能系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)方向盤、加速器等的多項(xiàng)操作;

（3）條件自動(dòng)駕駛：大部分駕駛操作都有車輛自動(dòng)完成，駕駛員只需要保持注意力即可;

（4）高度自動(dòng)駕駛：車輛會(huì)在特定情況下完成所有的駕駛操作，駕駛員并不需要保持注意力[3];

（5）完全自動(dòng)駕駛：在所有應(yīng)用場(chǎng)景之下，車輛都可以自動(dòng)完成所有的駕駛操作，駕駛員不需要保持注意力。

3 5G通信技術(shù)在汽車無人駕駛技術(shù)之中的應(yīng)用分析

5G通信核心技術(shù)，也就是我們所說的第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它的理論傳輸峰值可以達(dá)到每秒鐘數(shù)十Gb，它的網(wǎng)絡(luò)延遲僅僅可以達(dá)到毫秒級(jí)別，它所支持的移動(dòng)速度可以達(dá)到每小時(shí)500千米。將5G通信技術(shù)應(yīng)用到汽車無人駕駛之中，將會(huì)對(duì)汽車的無人自動(dòng)駕駛技術(shù)發(fā)展起到一個(gè)有效的推動(dòng)作用。

3.1 促進(jìn)無人駕駛技術(shù)安全性的提升

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)緊急情況發(fā)生時(shí)，人類駕駛員的反應(yīng)時(shí)間大約是500毫秒。而這樣的反應(yīng)時(shí)間還是在駕駛員正常狀態(tài)之下的反應(yīng)時(shí)間，如果駕駛員處于疲勞駕駛狀態(tài)，其反應(yīng)時(shí)間將會(huì)更長(zhǎng)。由此可見，由于人類駕駛員對(duì)緊急情況的反應(yīng)時(shí)間比較長(zhǎng)，所以在緊急情況發(fā)生時(shí)，也就更容易發(fā)生交通事故[4]。但是，如果將5G通信技術(shù)應(yīng)用到無人駕駛之中，其網(wǎng)絡(luò)延遲幾乎能低至1毫秒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于人類駕駛員的反應(yīng)時(shí)間，這樣就可以顯著提升汽車遠(yuǎn)程無人駕駛的安全性。

根據(jù)預(yù)測(cè)，當(dāng)5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)全面覆蓋之后，所有遠(yuǎn)程遙控?zé)o人駕駛汽車的延遲率都會(huì)降低到5毫秒以下，這也就意味著未來的遠(yuǎn)程遙控?zé)o人駕駛汽車完全可以安全行駛在高速公路上。同時(shí)，該技術(shù)也會(huì)在未來的自動(dòng)代駕之中得到廣泛應(yīng)用，比如酒駕代駕。在具體的應(yīng)用過程中，可以直接借助于駕駛模擬來實(shí)現(xiàn)跟蹤互聯(lián)，然后將汽車開到規(guī)定的區(qū)域之中即可。通過這樣的方式，也可以進(jìn)一步杜絕酒駕情況的發(fā)生，使交管部門以及交管工作人員的工作強(qiáng)度得以有效降低，并進(jìn)一步保障交通安全，促進(jìn)社會(huì)的和諧穩(wěn)定發(fā)展。

3.2 改善城市交通擁堵現(xiàn)狀

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，道路上行駛的車輛也開始越來越多。尤其是在最近的幾年來，城市之中機(jī)動(dòng)車數(shù)量更是極速增長(zhǎng)。我國(guó)已經(jīng)在全世界范圍之內(nèi)成為了有著最多汽車保有量的國(guó)家[5]。但是，因?yàn)槲覈?guó)很多城市的交通網(wǎng)絡(luò)規(guī)則并不十分合理，加上信息通信網(wǎng)絡(luò)信號(hào)分布不均勻等特點(diǎn)，導(dǎo)致其整體的效能也就得不到有效提升。隨著車輛儲(chǔ)量的增加，城市交通擁堵也就越來越成為人們生活的一種常態(tài)。這樣的情況在我國(guó)的一線城市以及一些省會(huì)城市之中更加嚴(yán)重，對(duì)城市的正常運(yùn)行造成了很大程度的阻礙。

將5G通信技術(shù)以及汽車遠(yuǎn)程自動(dòng)無人駕駛技術(shù)應(yīng)用和普及到城市交通運(yùn)輸之中，城市交通擁堵這一問題就可以得到有效解決。借助于延遲極低的5G通信網(wǎng)絡(luò)，交管部門可以將車輛的實(shí)時(shí)行駛信息上傳給質(zhì)控中心，通過服務(wù)器，可以根據(jù)實(shí)際的情況對(duì)無人駕駛汽車的轉(zhuǎn)向、加速以及剎車裝置進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度 。通過這樣的方式，就可以縮短汽車之間的安全距離，并使其實(shí)現(xiàn)高速行駛。同時(shí)，借助于5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，交管部門也可以按照實(shí)時(shí)交通情況來進(jìn)行無人駕駛汽車路線的合理分配，以此來達(dá)到自動(dòng)交通分流的效果。

由此可見，將5G通信技術(shù)應(yīng)用到遠(yuǎn)程遙控自動(dòng)無人駕駛汽車之中，將會(huì)顯著改善目前城市交通擁堵的現(xiàn)狀，讓城市之中的車輛運(yùn)行更加順暢，進(jìn)一步提升城市交通網(wǎng)絡(luò)的使用效能，同時(shí)也讓車輛行駛的速度和安全性得以顯著提升。這對(duì)于城市交通質(zhì)量的改善[6]，人們交通出行會(huì)更加便利，通過這樣的方式，也可以進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)城市交通的現(xiàn)代化、智能化發(fā)展。

3.3 促進(jìn)人工智能AI技術(shù)在無人駕駛汽車之中的應(yīng)用和發(fā)展

就目前的AI技術(shù)而言，其發(fā)展不僅僅被算法所限制，同時(shí)也被目前的智能終端所限制。通過研究發(fā)現(xiàn)，目前所應(yīng)用的智能終端在運(yùn)算性能方面依然遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到AI技術(shù)對(duì)于大量運(yùn)算的需求。因此，要想將AI技術(shù)在未來的遠(yuǎn)程遙控?zé)o人駕駛汽車之中得以良好應(yīng)用，并使之得到更好的發(fā)展，5G技術(shù)就是一個(gè)關(guān)鍵的突破口。因?yàn)?G網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度極高，借助于5G網(wǎng)絡(luò)，可以將主要的運(yùn)算負(fù)擔(dān)快速朝著具備更高性能的服務(wù)器之中轉(zhuǎn)移，甚至可以將其轉(zhuǎn)移到超級(jí)計(jì)算機(jī)之中。在這樣的情況下，就可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)算性能的大幅度提升，進(jìn)而有效滿足當(dāng)今AI技術(shù)發(fā)展所需要的大量運(yùn)算。

將AI技術(shù)應(yīng)用到汽車無人駕駛之中，該技術(shù)可以對(duì)駕駛員的所有駕駛習(xí)慣進(jìn)行全面的學(xué)習(xí)與快速掌握，然后對(duì)駕駛員的駕駛習(xí)慣進(jìn)行模擬，這樣就可以讓無人駕駛汽車的運(yùn)行變得更加人性化。同時(shí)，在應(yīng)用AI技術(shù)進(jìn)行無人駕駛汽車的控制過程中，對(duì)于一些突發(fā)性的緊急情況，也可以做到更加靈活地應(yīng)對(duì)[7]。通過這樣的方式，也可以讓汽車無人駕駛的安全性與可靠性得到進(jìn)一步提升。

由此可見，將5G通信技術(shù)應(yīng)用到未來的汽車無人駕駛遠(yuǎn)程控制之中，將會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)AI技術(shù)在無人駕駛汽車之中的應(yīng)用，這對(duì)于汽車無人駕駛技術(shù)的提升以及汽車行駛安全性、可靠性的保障都將有著至關(guān)重要的影響意義。同時(shí)，通過5G通信技術(shù)以及AI技術(shù)在無人駕駛汽車之中的良好應(yīng)用，也將會(huì)有效促進(jìn)汽車無人駕駛技術(shù)的發(fā)展，讓無人駕駛汽車在未來交通領(lǐng)域之中全面應(yīng)用和普及的可能性得到更大限度的提升。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著5G通信技術(shù)的出現(xiàn)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的傳輸速度、可靠性和安全性等方面都實(shí)現(xiàn)了顯著提升，同時(shí)，該技術(shù)也將在其他各個(gè)領(lǐng)域之中發(fā)揮出其顯著的作用與優(yōu)勢(shì)。如果將5G通信技術(shù)應(yīng)用到汽車的無人駕駛之中，將會(huì)進(jìn)一步提升汽車行駛的安全性，解決當(dāng)今城市交通擁堵問題，并促進(jìn)AI技術(shù)在汽車無人駕駛之中的合理應(yīng)用與發(fā)展。因此，在汽車無人駕駛這一領(lǐng)域之中，應(yīng)該將5G通信技術(shù)加以合理應(yīng)用，使其自身的優(yōu)勢(shì)與價(jià)值得到全面發(fā)揮，進(jìn)而讓汽車無人駕駛這一目標(biāo)早日實(shí)現(xiàn)。

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