車聯網定位與位置感知技術

李晶 謝達城 謝劍和

摘要： 在國家經濟高速發展的過程中，科學技術研究不斷涌現出新的方向，極大地促進了汽車產業的發展，也讓汽車走進了千家萬戶，成為了人們出行必不可少的交通工具，車聯網技術隨之應運而生。作為車聯網的核心技術，汽車定位技術與位置感知技術成為了研究方向和熱點。本文通過對車聯網定位與位置感知技術的研究，深入分析其意義、發展方向及技術演進，從而實現對汽車的宏觀調控功能，并推動汽車和互聯網行業的持續發展。

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.

關鍵詞： 車聯網;定位技術;位置感知技術

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

中圖分類號：TP393? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）18-0208-02

0? 引言

隨著新形勢下，智能交通的發展，我國目前的汽車市場逐步擴大，各種電子技術也得到了不斷的開發與應用。所以，車聯網在當下的行業前景是非常有利的，其未來的發展將是爆炸式的增長。基于此，探討車聯網定位與位置感知技術，在一定程度上，作為現階段下汽車領域研究的重點內容，車聯網定位技術的完善，能夠實現交通運輸業與汽車行業、互聯網行業、城市經濟相互促進發展。

1? 研究車聯網定位與位置感知技術的意義

目前，相較于西方發達國家而言，我國對車聯網定位與位置感知技術的研究時間相對較短相關研究基礎也是比較薄弱的，但有關部門一直在穩步規劃。現階段，在互聯網技術、電子技術等通信相關技術成熟后，有關部門也相繼發布了各種車聯網的規劃要點。近兩年，我國大力推進研究城市智能交通系統與互聯網技術及電力技術的相互融合，并開發相關的基礎設施。全國各地的交通智能監控指揮中心已逐步建立，隨著移動互聯網呈現爆發式發展，車聯網的發展方向勢必會朝著智能化邁進。在相關的交通運輸規劃中，曾明確提出要加快汽車行業智能化的發展，必須將互聯網與計算機技術融入到汽車智能化應用中，形成智能安全可靠的智能交通系統。車聯網作為近年來我國汽車產業的重點發展對象，隨著車聯網和相關應用技術的不斷創新與發展，車聯網將成為未來時代的最新發展趨勢。車聯網是從物聯網的概念中引申過來的，主要是將汽車上的各種信息匯聚起來，并組成一個龐大的數據交換系統。比如汽車不斷變化的位置、行駛速度及行駛軌跡等方面，實現汽車的綜合全面的聯網。目前，車聯網模式也在逐漸興起，主要是實現智能終端的有效聯接，并且是將娛樂、道路、位置、導航、救援等一系列一體化的功能性開發出來為人們、為社會所服務。車聯網定位于位置感知技術的研究尤為重要。

2? 車聯網定位與位置感知技術分析

隨著汽車的廣泛應用，汽車行業車輛數量也在不斷增加，城市的道路交通規劃設計也日趨復雜，其智能定位的要求越來越精細。根據汽車定位的絕對定位與相對定位技術以及位置感知技術，可以將定位技術主要分為衛星系統定位、傳感器與高精地圖匹配定位、蜂窩網定位及同步技術這三種，以下為詳細分析。

2.1 衛星定位技術? 衛星定位技術是當前車聯網定位于位置感知技術中應用最為廣泛、最為成熟的，其系統可以為汽車提供行駛速度、行駛時間等全方位綜合的三維立體位置服務。基于RTK差分系統的GNSS定位的精準度是可以達到厘米級的標準的，理論上可以完全滿足汽車中的自動駕駛技術的要求。在沒有基于RTK差分系統的GNSS定位信號的地區及城市，偽衛星定位系統可以部署到該地區城市中，主要是利用主體服務器通過解析在軌的衛星導航后，向偽衛星基站發送星歷信息和歷書數據，通過對衛星信號實時模擬，并向其發出準確的位置信息。車聯網中GNSS的終端或模組不需要改動就可以充分實現偽衛星定位的信號配對，但需對其進行提前部署，定位的精準度與偽衛星基座密度密切相關。如果要實現高精準的衛星定位，就需要在道路交通建設中預先設計大量偽衛星基站及大量的光纖等有線網絡、電力供應以及資金[1]。

2.2 傳感器與高精地圖匹配定位技術? 將傳感器和高精確度地圖匹配定位與感知技術相互融合，在車聯網定位方面也是比較成熟的應用，兩種定位方式的特點具有非常明顯的互補。該方法的實際應用具有組織簡單、設備數可靠、故障率低、成本低的相關優勢。下面是主要的應用分析。①攝像系統，采集周邊范圍的實時影像，結合提取特點并進行自主分析，優點是成本低，操作簡單，分辨率高，缺點是探測距離短，易受多種因素影響，如：天氣，光照，視角等，在光照不良的環境下，其視覺效果很差。②激光雷達的工作原理是通過測量激光短脈沖發射到目標反射信號的時間來測距，并結合反射光角度的測量來實現對目標位置的探測。天氣變化對探測精度產生部分影響，如雨雪、霧霾等天氣，是很難全面實現及應用的。③毫米波雷達技術是能夠精確測量被測目標的相對距離和相對速度，其主要優點有穩定性高、抗干擾能力強、設備體積小、精度高等優點，能夠最遠探測到300米，實現各類惡劣天氣情況下的高精度測量。但是，毫米波雷達無法準確地區分多個目標。④高精地圖是根據傳感器對真實環境的特征進行檢測后，進行預采集制作的一種高精地圖匹配，實現汽車聯網設備的高精定位。當前，國內主要的高精地圖生產廠家都已經完成了至少30萬公里高精度公路地圖的采集與制作。但是，由于我國國土面積大，精測地圖的覆蓋率還比較低，未來大范圍的車聯網的發展還有待于提高。

2.3 蜂窩網定位及同步技術? 蜂窩網定位及同步由于其具有帶寬大、分辨率高等特點，現階段已逐步成為一種新型廣泛的通信方式和高精準的測距方式。其測距的精度能夠在200米內比較穩定。由于小脈沖的體積散射截面相對于目標散射截面小，所以其信號穿透力增強，在復雜的環境下也能具有優質的性能。在信號方面，可滲透到水里、植物中、水泥中等多種介質中，其在人們日常生活、企業、軍用、民用等各個方面都存在廣泛高效的用途[2]。

2.4 無線射頻技術? 無線射頻技術，簡稱RFID，即電子標簽，其原理是利用對無線信號對目標的跟蹤與識別，獲取有價值的數據。將RFID電子標簽安裝在汽車上，從而獲得汽車的各種信息，為車聯網定位與感知技術提供了相關有利數據。例如：車輛發生故障后，汽車聯網系統將實現RFID、GPS等技術的聯動，獲得較高精度的車輛位置信息，從而第一時間為車輛提供救援服務。但由于此技術較單一，其應用必須在道路或是交通中安裝相應的設備，如此一來，才能檢測到汽車信號和有效數據，所以，不太適合車聯網全方位的位置感知。

3? 車聯網定位與位置感知技術的發展趨勢

3.1 實現人車互聯? 人車互聯依靠智能化系統讓復雜車聯網定位與位置感知的實際操作簡單化。人車互聯的精髓在于汽車本身的車聯網定位與位置感知技術水平，使人能夠實現更簡單、更優質的人車互聯。第一，實現觸控屏幕有效定位的拓展，將更多車載定位功能，變成觸控操作，以實現穩定、安全、簡化的定位目標。也就是將實體的車聯網定位按鈕變成全自動化觸控式按鈕，將小的車載定位屏幕逐漸變成大屏幕，非智能化逐漸趨向智能化。第二，車聯網智能語音定位系統，能自動化的根據語音進行定位分析與把控。在簡單接收任務語音定位的指令后，智能語音根據指令執行操作。該方法既可簡化行車定位的復雜操作，又可提高車輛安全駕駛。第三，車聯網遙控定位。通過網絡與車輛進行有效連接，可以在短時間內實現遙控操作，在一定的距離內可以自動化進行實現遠程操控。人車互聯能夠實現汽車功能的智能化、自動化與網絡化，是對汽車聯網的質量提升。汽車功能的智能化的程度高低，也能給人們帶來不一樣的駕乘體驗。

3.2 實現車車互聯? 實現車車互聯，車聯網定位與位置感應的轉型，就像移動電話一樣，可以接收和發送定位與位置信號，使車輛與車輛之間實現位置互通。除基本的通信外，還可將車與車之間的位置、速度、行車路線等進行信息共享。第一，車聯網還是通過自身的感知技術和執行系統為基礎來實現單一的駕駛和定位。其機理具有一定人性化特點，比如通過眼睛（車燈內設置傳感器）來收集周圍的環境信息，通過大腦（車內）來進行判斷和決策，最后通過手和腳（其他零件）來完成與其他定位與位置信息的交互。在智能交通中，通過攝像機采集道路和環境信息，由主機仿真模擬并給出決策，然后通過其他系統實現定位與位置感應。第二，通過云服務端，也就是第三端，以實現車聯網接收傳輸定位信號的功能，通過云端的決定，并對執行動作進行反饋。毫無疑問，此種技術的優勢是高速率，低誤碼率，還有隱藏的多接口網絡。一旦發生安全事故，需要將其定位信息及時傳遞給附近車輛及總服務端，以實現快速的處理效率。而且在車與車之間傳遞時，要將位置、路況、天氣情況等，將所有的信息進行歸納打包，然后傳送到云端，云端再傳送至所有的車輛[3]。通過與人車互聯的對比，車車智能互聯將是當前汽車發展的趨勢。

3.3 實現萬物互聯? 在車車聯網的基礎上，以車為基點，向外散射，將車聯網的定位與位置感應的具體范圍散射到人們的衣食住行中。從深層次來看，就是不再需要導航定位、三端定位，由云平臺來制定信號接收規則，從停車場自動泊車開始，不斷發展，高速率、多接口、更安全穩定的定位與位置感應技術，進一步擴展周圍的一切，在汽車、家用電器、汽車交通工具、汽車聯網等領域發揮作用。可以監測到所有事物的發生，不僅是在車聯網的定位與位置感應方面，無論何時何地都可以更好地判斷出周圍的位置、道路狀況和交通狀況，隨時了解地區天氣狀況與其他車輛的狀況，甚至可以知道其他與之相關的所有東西，這樣就可以做到完全自動駕駛、自動定位、自動泊車。通過把人工智能和互聯網納入其中，人類自動化的移動概念也將成為首次體驗，對人們的生活和事物的融合互動來說。并不是所有的發展趨勢都能在將來實現。但是，從趨勢轉向現實會對人們正常的生活方式造成很大影響，如今我們所熟知的車聯網定位和位置感知技術將很快成為汽車業的過去時，而未來時的車聯網定位與位置感應技術將帶來全新的升級定義。自動駕駛的定位與感知位置系統更加精確仍然是當前車聯網發展的一大趨勢。多傳感器智能融合技術是車聯網發展過程中重要組成，為改善精確度、應對極端惡劣天氣條件、實現商業化落地等方面，都具有十分重要的作用[4]。

4? 結論

汽車行業的智能化是社會發展的必然階段，為此，不斷推廣和應用各種汽車電子技術，以實現互聯網技術和電子技術的有機結合，從而推動汽車電子經濟產業結構的健康穩定的發展。車聯網在智能交通中的應用，在一定程度上推動了城市智能交通的可持續發展，車聯網定位于位置感知技術的提升，將為車聯網的發展奠定堅實的基礎。

參考文獻：

[1]肖瑤，劉會衡，程曉紅.車聯網關鍵技術及其發展趨勢與挑戰[J].通信技術，2021，54（01）：1-8.

[2]李晨鑫，胡金玲，房家奕，等.車聯網定位技術現狀及展望[J].移動通信，2020，44（11）：70-75.

[3]劉丁柯.基于車聯網的數據采集系統及定位技術研究[D].桂林電子科技大學，2020.

[4]孫麗麗.汽車電子技術專業車聯網技術定位探討[J].內燃機與配件，2019（19）：237-238.

[5]黃冠儒，魏妮妮.基于車載定位終端的車車互聯系統研究與應用[J].物聯網技術，2021，11（03）：36-39.