智能车辆窄路协调通行的远端控制技术

智能车辆窄路协调通行的远端控制技术

李冀

临沂科技职业学院   276000

摘要：智能车辆在窄路上的协调通行是一个技术问题，也是一个社会问题，是关系到众多用户出行安全的大问题。在目前的技术条件下，智能车辆协调通行技术无法突破窄路障碍的限制，也无法保障汽车用户的驾驶安全。本文提出一种远端控制技术，在车辆行驶过程中根据设定的运行轨迹向近端发出信号，并通过传感器实时获取信息进行反馈。该控制技术可帮助智能车辆协调通行窄路，保障智能车辆在窄路上安全行驶。

关键词：智能车辆；窄路通行；远端控制技术

引言：在一些狭窄的道路上，一些驾驶员对狭窄道路的视觉盲区还不太熟悉，尤其是在转弯的时候。对于一些驾驶员来说，这种情况很危险。因为在转弯的时候，驾驶员无法对周围环境进行观察。所以，当他们进入狭窄的道路时，由于驾驶员不能对周围环境进行观察，无法及时采取措施避免危险发生，很容易造成交通事故。在这种情况下，驾驶员采取最有效的方式是通过智能车辆在窄路上的协调通行来避免事故发生。由于智能车辆本身具有一定的感知能力和决策能力。所以，可以根据周围环境中发生的各种信息进行及时有效的反应和处理。通过智能车辆协调通行技术可以使驾驶员在狭窄道路上更安全地驾驶。

一、系统开发环境

随着科技的发展，汽车行业也发生了巨大的变革，汽车自动驾驶技术已逐渐应用在各大车型上。通过对车辆的智能化、自动化控制，来提高驾驶的安全性及舒适性。智能车辆窄路协调通行的远端控制技术系统开发项目通过对汽车自动驾驶技术应用，进行开发研究，从理论上确定了该智能车系统在车辆自动驾驶领域中的可行性。该项目包括了对智能车系统软件的研究、开发。采用计算机仿真技术及数学建模理论对系统软件进行仿真分析研究，通过计算机仿真软件来进行智能车辆的实验验证，为后续工作打下基础。智能车辆窄路协调通行的远端控制技术系统开发环境，是基于 Matlab/Simulink和 Linux/Linux内核的实时仿真与控制系统，可以对智能车辆进行多种类型的控制。智能车辆窄路协调通行的远端控制技术系统开发环境可进行智能车辆系统集成，对各个模块进行测试和调试，根据工程开发流程进行相关的工程设计。

二、系统总体设计方案

（一）系统硬件组成

本系统硬件组成：1）信号采集部分。该部分主要由车辆感应探头， GPS模块和环境采集传感器组成，通过 GPS模块确定车辆在道路上的行驶方向、位置等信息，并将位置信息发送至系统中央控制部分，通过环境采集传感器获取环境信息，再将这些信息发送至环境采集设备。2）中央控制部分。该部分主要由工控机和车载电脑组成，通过工控机对各传感器数据进行分析，并通过车载电脑将采集的数据发送至中央控制部分进行处理。3）远程监控系统。该部分主要由工控机与车载电脑组成，通过有线或无线方式连接，将采集的数据进行分析，并根据分析结果对车辆作出相应的指令，从而实现对车辆的远程控制。

（二）系统软件设计

1. 电脑端软件的设计

智能车辆窄路协调通行的电脑端软件系统在整个工作流程中，对电脑端软件起到了关键作用，是整个系统实现功能的重要环节。本系统采用C语言编程，采用了三层结构，可以很方便地进行分层开发。另外还使用了 SQLite数据库管理数据，使得本系统在稳定性和数据存储方面具有优势。此外还采用了模块化的设计，使系统开发更加方便。在本系统中，主要设计功能有：手动控制和自动控制、报警功能等。手动控制的功能是把方向盘、油门和刹车三个元件结合起来，完成手动控制车辆行进的功能；自动控制则是以一定速度为标准，对三个元件进行自动设定和调节，以实现对车辆行进过程中的速度进行设定。语音控制和报警功能都是本系统的特色设计。

2. 手机端软件的设计

智能车辆在进行窄路协调通行时，通常会面临在交叉路口处可能出现的车辆堵塞或拥堵，以及其他交通情况（如行人横穿马路）等。本文针对这两种情况提出了一种基于手机端的智能车辆协调通行方案。在该方案中，车辆进行协调通行时，首先由摄像头拍摄道路情况，通过手机端的软件对道路进行跟踪，然后由手机端的软件计算出各车辆需要通过交叉路口的时间。在该时间内，若有多辆车同时通过交叉路口，则由手机端的软件计算出当前车流量最大的车辆通过该路口的时间；若某辆车通过交叉路口较慢或其他情况与前车相比较慢时，则由手机端的软件计算出该车辆需要等待其他车辆通过才能进入该交叉路口时，则可相应地调整自身行驶路线或改变自身行驶速度。 

三、远程驾驶可行性测试

（一） 通信协议

本技术协议的创新点在于：1）以窄路协调通行为基础，以车、路、云端为中心，系统全面考虑安全通行的控制策略，对通行道路的智能车辆、交通设施等进行有效的信息管理。2）采用了自适应时延控制机制和多播转发机制。在路端控制器对行驶车辆进行安全信息告知时，采用了多播转发机制，保证多播转发的准确性。3）采用了智能车辆远程控制技术协议，该技术协议可以支持远程控制、路侧设备、云端管理等多种场景应用。4）采用了车端和云端相结合的模式，使车辆和道路基础设施之间进行信息交互时具有较高的可靠性。同时还支持根据不同车辆或道路基础设施的功能需求、性能表现，提供定制化的功能模块和性能方案。5）具有低成本、高可靠性、易扩展、可移植性强等特点。

（二） 通信测试

根据 IHS数据，预计到2023年，智能汽车市场将达到1710亿美元，平均每年增长11%。预计到2022年，全球汽车自动驾驶的汽车数量将达到7500万辆。而到2025年，预计自动驾驶汽车的数量将达到1.1亿辆，并将成为市场的重要组成部分。智能车辆在驾驶时可以协调车辆行为，以保持车辆安全行驶和自动驾驶。这是自动驾驶的最大优势之一。尽管有大量研究在探索智能驾驶技术，但真正能让人放心的车辆仍然存在困难。通过智能车辆与其他道路使用者共享路权，可以在安全、高效和节能的情况下使用智能车辆技术来缓解交通堵塞和减轻交通事故。例如，在窄路上行驶的小型或微型车（≤2辆）可以与其他车辆协调通行；而中型车辆可以在交叉路口等区域提前设置路权并引导小型或微型车。要实现这一目标，需要智能汽车与其他道路使用者共享路权、协调通行和控制。

根据项目背景，本项目利用自动驾驶汽车行驶过程中采集的位置和速度等信息，判断车辆是否要与前方车辆进行会车，并能在合适的时间、合适的地点进行会车，以避免发生碰撞或追尾事故。在会车过程中，自动驾驶汽车的车辆通信系统必须能够将其自身信息（如车速、车辆位置等）传递给前方车辆。项目研究开发的自动驾驶汽车能够实现在窄路和复杂场景下与前方车辆进行会车，并且车辆通信系统能够传递自身信息给前方车辆，以保证行驶安全。项目内容：1）搭建窄路场景，采集自动驾驶汽车所处环境信息。2）获取交通标志及环境信息后，通过车辆通信系统将交通标志和环境信息传递给自动驾驶汽车。3）通过设置在交通标志上的摄像头采集道路图像，并将图像通过视觉处理系统进行分析，得到交通标志或交通障碍的位置信息。

（三）实车测试

智能车辆窄路协调通行的远端控制技术的公开道路测试项目，测试场地是基于窄路协调通行技术，整个测试过程采用了多辆智能汽车在不同行驶速度下的实车测试。本次实车测试共分三个阶段进行：首先是场地硬件的搭建，包括车辆与障碍物之间的障碍物检测和避让方案的搭建；其次是路端传感器的安装，包括摄像头、激光雷达等传感器；最后是实车道路行驶，主要有模拟现实环境中的两车道、三车道等道路，以及实际道路中会出现的多种特殊情况。通过对道路场景的分析和研究，对路端传感器提供信息并结合车辆运动状态进行计算分析，制定相应方案和策略。通过这些工作，保障城市在复杂的环境下车辆安全、高效地完成测试任务。 

结束语：

综上所述，智能车辆协调通行技术可以为交通运输提供新的思路，在当前的技术条件下，无法突破窄路障碍的限制。本文提出的远端控制技术，不仅可以为智能车辆在窄路上协调通行提供一个新思路，也可以通过传感器实时获取信息，对车辆行进轨迹进行修正和反馈，让车辆按照设定的轨迹行驶。同时该技术也为道路使用者提供了更多便利和安全保障，即智能车辆可以在窄路障碍上协调通行，减少交通事故的发生，也保障了道路使用者的驾驶安全。

参考文献：

[1] 滕政哲, 林士飏, 王界钦,等. 智能车辆窄路协调通行的远端控制技术[J]. 汽车技术, 2021(7):7.

[2] 滕政哲, 林士飏, 王界钦,等. 智能车辆窄路协调通行的远端控制技术[J]. 汽车技术, 2021, 000(007):1-7.

[3] 王荣本, 张荣辉, 金立生,等. 区域交通智能车辆导航控制技术[J]. 农业机械学报, 2007, 38(7):4.

[4] 徐磊. 智能电动车辆先进控制技术研究[D]. 湖南大学, 2008.