基于V2X模式的智能汽車在校園中的應用研究

摘要：智能汽車作為新興技術在多個領域展現出廣闊的應用前景，基于V2X（Vehicle-to-Everything）模式將其引入校園建設有著重要意義。V2X模式下的智能汽車能夠實現車輛與校園設施、校園人員的全面互聯互通，為校園安全管理、智慧交通、能源管理等帶來新的解決方案。通過部署V2X通信系統和配套設施，智能汽車可在校園內提供安全便捷的接送服務、自動泊車導引、車聯網信息共享等功能，提升校園運行效率和師生出行體驗。未來，智能汽車在校園中的應用還可拓展至無人物流配送、智能巡邏監控等諸多場景，助力校園向智能化、智慧化發展。

關鍵詞：智能汽車；V2X通信；校園；校園交通

中圖分類號：U469.79" 收稿日期：2024-12-11

DOI：1019999/jcnki1004-0226202502015

1 前言

數字時代的到來，極大地改變了人類的生活方式，智能技術也逐步融入各行各業中。隨著互聯網、物聯網、5G通信技術等的迅猛發展，智能汽車的概念應運而生[1]。智能汽車通過感知周邊環境、判斷路況、控制車輛運行等一系列智能化操作，為出行帶來了全新的體驗。而V2X模式則是指車與一切通信載體（如車輛、路側設備、行人等）之間的信息交互，是實現智能駕駛的關鍵技術。在校園這一相對封閉、復雜的場景中，如何有效利用V2X模式下的智能汽車，不僅能提高校園交通效率、確保校園安全，還可為師生創造更加智能化、人性化的出行體驗，這將是一個極具挑戰性的全新課題。

2 智能汽車技術原理及發展現狀

智能汽車是指具備環境感知、智能決策、車輛控制等功能，能夠在特定場景下實現安全有效自動駕駛的汽車，其核心技術主要包括環境感知、定位與地圖構建、智能規劃與決策、車輛控制執行等幾大模塊[2]。

環境感知是智能駕駛的“眼睛”，負責感知車輛周圍的物體和路況信息。常用的感知傳感器有激光雷達、毫米波雷達、視覺攝像頭等。激光雷達能精準檢測物體的三維空間位置和形狀，毫米波雷達對惡劣天氣具有優秀穿透性，視覺攝像頭能識別顏色、標志物等，這些傳感器的數據相互融合，就能實現對復雜環境的全面感知。

定位與地圖構建模塊通過GPS、IMU等設備獲取車輛絕對位置，結合高精度地圖進行精確定位，并根據實時感知數據動態更新局部地圖。智能規劃與決策模塊則根據感知信息、車輛狀態和路徑規劃，做出行車速度、轉向角度等決策[3]。車輛控制執行模塊負責將規劃好的指令通過執行器轉化為實際的操作，如油門、剎車、轉向等，實現對車輛的實時控制。

V2X通信技術是智能駕駛的重要補充，V2X包括V2V（Vehicle-to-Vehicle）、V2I（Vehicle-to-Infrastructure）、V2P（Vehicle-to-Pedestrian）等，通過車載單元與其他車輛、路側設施、行人等建立直接連接，實現實時信息交互，能夠彌補傳感器的“視覺盲區”，提高環境感知和決策的準確性。

經過不斷發展，智能汽車技術日趨成熟，越來越多的主流車企紛紛布局，導入自動駕駛系統。一些科技公司的無人駕駛汽車已在部分封閉場景下投入運營。但智能駕駛在復雜多變的實際道路中營運仍面臨很大挑戰，其安全性、可靠性還有待進一步提高，因此仍需要持續的技術創新和大量場景實踐的積累。

3 智能汽車在校園中應用的必要性

隨著城市化進程的不斷推進，校園車輛數量與日俱增，給校園出行帶來了諸多挑戰，如何有效緩解校園交通壓力，提高出行效率，確保校園交通安全，成為一個亟待解決的問題。而智能汽車在校園中的應用，或許能夠為這一問題提供全新的解決方案。

智能汽車能夠極大地提升校園內的出行效率，校園內部路線較為復雜、車流量大，停車位有限等，給師生的出行帶來了諸多不便[4]。而智能汽車依托精準的環境感知、車輛控制能力，能夠合理規劃最優路線，高效利用有限的停車資源，實現精細化調度，從而大幅提高通行效率，縮短等候時間，為師生帶來更加便捷的出行體驗。引入智能汽車能夠從根本上解決校園交通安全隱患，駕駛員的疲勞駕駛、違規操作等人為因素，是導致校園交通事故的重要原因，而智能汽車憑借先進的環境感知和智能決策能力，能夠精準識別行人、車輛、障礙物等，自主進行安全避讓，大大降低了交通事故發生的風險。智能汽車與V2X技術的結合，也能夠實現車與車、車與路側設施的互聯互通，擴大感知范圍，提升預判能力，進一步保障交通安全。

另外，在校園的智能化建設背景下，智能汽車的應用也具有重要的示范意義。校園作為一個相對封閉、復雜的場景，對智能駕駛技術提出了嚴峻的挑戰，需要智能駕駛系統具備極強的適應性和魯棒性。因此，把校園作為智能駕駛的先行場景，不僅能為日后的大規模推廣應用積累經驗，而且校園師生也能第一時間體驗到這項前沿科技帶來的全新體驗，激發創新思維，推動科技創新與教育事業的融合發展[5]。

智能汽車在校園中的應用前景十分廣闊，它可以緩解校園出行壓力、保障交通安全，更將為師生帶來全新的智能化出行體驗，推動校園智能化發展進程。隨著相關技術的日臻成熟，完善的運營管理模式和配套政策的出臺，智能汽車能夠在校園中發揮越來越重要的作用，讓校園出行更加便捷、高效、安全、智能。

4 智能汽車在校園中的應用實踐

雖然智能汽車在校園環境的應用具有重大意義和廣闊前景，但要真正實現其在校園中的高效落地并非一蹴而就。智能汽車系統的復雜性、場景的高度多變性，都對該技術的部署提出了極高的要求。而V2X通信技術的引入，能夠為智能汽車在校園中的廣泛應用提供有力支撐。

41 校園智能交通系統構建

在數字化校園的背景下，基于V2X技術的智能汽車可以極大地提升校園的交通系統智能化水平，實現車與車、車與人、車與基礎設施之間的全方位通信和協同。構建一個高效、安全、便捷的校園智能交通系統可以優化校園內的交通流動，減少交通擁堵，提升安全性，為學校節能減排提供技術支持，打造一個綠色智慧的校園環境。

智能汽車在校園中的應用，依賴于高度發達的基礎設施支持。研究人員可在校園各關鍵節點安裝傳感器和通信設備，如智能交通燈、道路傳感器、緊急通報系統等，車輛可以實時接收到交通流量、行人移動、道路條件等信息。研究人員通過校園中的WIFI網絡和5G通信技術，確保車輛與基礎設施之間的數據傳輸低延遲、高可靠性，這種深度融合的智能車輛與基礎設施的交互，能夠有效預防交通事故，優化車輛行駛路徑和停車管理，從而提高校園交通的整體效率和安全性。

利用大數據和人工智能技術，校園智能交通系統可以對收集到的各類數據進行深入分析，基于此實現智能決策支持。系統能夠根據實時和歷史數據預測交通需求，自動調整交通信號燈的時長，或是引導車輛使用最佳行駛路線，實時監控校園交通狀態，一旦發現異常情況，如交通事故或道路堵塞，即刻啟動應急響應機制，及時通知相關部門和車輛采取措施，確保校園交通的流暢和學生的安全。校園智能交通系統的具體應用如表1所示。

42 無人校車及智能物流運輸

在數字化校園中，基于V2X模式的智能汽車應用不僅限于改善校園交通安全和效率，還包括無人校車服務和智能物流運輸系統的開發，這些技術的集成使校園交通更加智能化，還極大地提升了校園服務的質量和效率，為師生提供了更加便捷和安全的校園生活環境。

無人校車利用V2X通信技術與校園內的基礎設施及其他車輛進行實時數據交換，確保行駛的安全性與效率，這些校車能夠自動規劃行駛路線，根據學生的上下車情況動態調整行程，大大減少了等待時間和行駛里程。無人校車通過高級的傳感器和攝像頭，可以準確識別行人和障礙物，及時作出反應以避免潛在的交通事故，從而保障學生的安全。同時，無人校車還可以根據天氣變化或特殊事件自動調整運行策略，比如在雨天增加車距，或在校園活動密集時段增加班次，這樣的靈活性和響應速度是傳統校車服務無法比擬的。

V2X技術同樣適用于校園內的智能物流運輸，包括食品供應、圖書和教材的配送等。智能物流車輛能夠根據實時交通信息和物流需求，優化配送路線和時間表。例如，智能配送車輛會選擇最佳時間和路線，避開高峰期和擁堵區域，確保物資能夠快速且準時地送達，這些車輛能夠在無人的狀態下進行夜間配送，提高效率同時減少對日間校園正常活動的干擾。智能物流系統還可以實時跟蹤貨物狀態，學生和教職工可以通過手機應用實時查看物資配送進度，使得校園物流更加透明和可控。

43 智能駕駛技術教學實踐平臺

基于V2X通信模式的智能汽車不僅僅是交通工具的革新，還可以成為教學實踐的重要平臺，教學實踐平臺的基本配置和功能如表2所示。院校通過融合智能駕駛技術與教育實踐，可以構建一個既高效又實用的教學平臺，培養學生在自動駕駛和車聯網技術方面的技能和知識。這個平臺通過實際操作智能汽車，使學生能夠直觀地學習和理解V2X通信技術、自動駕駛算法、車輛控制系統及其與周圍環境的交互。教學實踐平臺包括了虛擬模擬和實車操作兩部分，使學生能在模擬環境中安全地掌握基礎知識和技能，然后在實車測試中應用所學知識，進行更高級的操作和試驗，平臺還提供了數據分析和問題解決的實踐，學生可以通過分析車輛收集的大數據來優化駕駛策略和交通管理系統。

學生通過智能駕駛技術教學實踐平臺，可以學習到自動駕駛的技術原理，還能獲得關于車聯網的深入見解，如何通過V2X通信提高交通系統的整體安全和效率。平臺的實際應用包括校園內外的環境模擬，如應對復雜的交通狀況、自動識別行人和障礙物、緊急情況處理等，這些都是未來智能駕駛工程師必備的技能。學生通過實踐教學能夠驗證他們的設計和技術，為將來的職業生涯打下堅實的基礎。

智能駕駛技術教學實踐平臺包括了基本的操作和模擬組件，還涵蓋了數據分析和安全管理的重要功能，確保教學活動的高效和安全，在交互式學習界面的幫助下，學生可以更好地理解復雜概念并實時獲得反饋，這極大地提升了學習的效率和質量。隨著技術的進步和教育需求變化，這一平臺將繼續擴展其功能，為學生提供更全面的學習和研究工具，培養未來智能交通領域的人才。

5 結語

基于V2X模式的智能汽車在校園中的應用前景廣闊，智能汽車通過與路側基礎設施的互聯互通，能夠極大提升校園交通效率、確保交通安全，為師生創造智能化、人性化的出行體驗。智能汽車不僅能在校園內提供安全便捷的無人接駁、自動泊車服務，還能助力無人物流配送，提高校園運行效率，更為重要的是，智能駕駛技術與教育事業的融合，能讓校園成為培養未來交通科技人才的實踐平臺。隨著技術不斷成熟、相關政策法規的完善，以及社會對智能駕駛接受程度的提高，相信基于V2X模式的智能汽車必將成為推動校園智慧化發展、服務師生的重要力量。

參考文獻：

[1]柯曄偉基于VISSIM和ROS小車的V2X技術對智能汽車路線優化的研究[J]時代汽車，2022（22）：16-18+95

[2]呂斌斌，王鵬，張賢超，等基于V2X和自動駕駛HIL聯調的仿真測試系統開發[J]汽車與新動力，2024，7（2）：69-74

[3]林煜V2X與車路協同技術的深度融合[J]內燃機與配件，2024，（1）：73-75

[4]鞠興陽基于V2X的路側單元融合感知與車輛信息交互[D]北京：北方工業大學，2023

[5]孟超應用V2X技術實現交叉路口碰撞預警的功能測試方案[J]汽車知識，2024，24（9）：127-131

作者簡介：

田榮，男，1984年生，高級工程師，研究方向為汽車輕量化及新能源汽車。