车联网定位与位置感知技术

车联网定位与位置感知技术

张开纲

珠海汇金科技股份有限公司 珠海市 519000

摘要：目前，人们生活水平提高，汽车保有量越来越高，然而，与之紧密相关的交通设施、技术发展却并不完善，导致很多路段交通堵塞的问题十分严重。由此一来，人们逐渐意识到车联网对于城市交通建设以及用车体验质量的重要性。在此背景下，有必要对车联网技术的功能应用展开研究，并进一步探讨车联网技术在产业中的定位以及在汽车专业中教育教学的定位。

关键词：车联网；定位技术；位置感知技术；

引言

随着新形势下，智能交通的发展，我国目前的汽车市场逐步扩大，各种电子技术也得到了不断的开发与应用。所以，车联网在当下的行业前景是非常有利的，其未来的发展将是爆炸式的增长。基于此，探讨车联网定位与位置感知技术，在一定程度上，作为现阶段下汽车领域研究的重点内容，车联网定位技术的完善，能够实现交通运输业与汽车行业、互联网行业、城市经济相互促进发展。

1汽车专业车联网的相关概述

车联网技术作为物联网的一种应用场景，通过对汽车运行中各类感知数据的采集、传输和分析，实现对汽车信息数据的掌控。车联网不仅把不同车辆有序地联结在一起，与此同时还把车与路、行人以及交通设施等连接在一起。其中车内网最关键的是传感器技术，它不只可以采集车内的信息，还能够同步采集到车辆外部传感器的准确数据。车联网总体上可以分为三部分：①车联网感知层：在汽车关键部位部署不同类型信号采集的传感器，比如智能摄像机、距离传感器、激光传感器、速度传感器等，通过传感器间的配合实现感知效果，物联网作为信息传递手段，实现车辆的感知和预测。作为车联网末梢端，是汽车信息的源头。②车联网网络层：在车联网网络层，利用网络技术对车联网感知层各类传感器采集到的信息，通过有线或者无线连接到数据处理中心，最后实现对感知层采集到的信息进行传输和分析处理。③车联网应用层：车联网应用层根据客户需求和实际用途提供相应的应用服务。车联网主要功能如下：第一，定位功能，主要是通过全球导航卫星系统实现定位，常用的全球导航卫星系统有：我国的北斗、美国的GPS、俄罗斯的格洛纳斯（GLONASS），在常规路段可以实现精确的汽车定位，结合地图信息，可以对车辆行程规划出科学的路线，确保车辆在正确的道路中运行。第三，安全通信功能，车联网的数据的完整性，直接影响车联网的安全，利用安全的通信技术，可以保证用户信息的完整性。第四，网络通信功能，车辆网具有网络通信效果，能够确保通信的连贯性，使信息传递更加地具有时效性。我国车联网技术于二十世纪八十年代开始，直至2010年底该技术被列入国家重要项目，并开始向人们普及。如今，车联网已被列入智能交通的主攻发展方向，各个高校以及研究机构开始加入研究，未来智能交通的发展将会取得质的飞跃。

2研究车联网定位与位置感知技术的意义

目前，相较于西方发达国家而言，我国对车联网定位与位置感知技术的研究时间相对较短相关研究基础也是比较薄弱的，但有关部门一直在稳步规划。现阶段，在互联网技术、电子技术等通信相关技术成熟后，有关部门也相继发布了各种车联网的规划要点。近两年，我国大力推进研究城市智能交通系统与互联网技术及电力技术的相互融合，并开发相关的基础设施。全国各地的交通智能监控指挥中心已逐步建立，随着移动互联网呈现爆发式发展，车联网的发展方向势必会朝着智能化迈进。在相关的交通运输规划中，曾明确提出要加快汽车行业智能化的发展，必须将互联网与计算机技术融入到汽车智能化应用中，形成智能安全可靠的智能交通系统。车联网作为近年来我国汽车产业的重点发展对象，随着车联网和相关应用技术的不断创新与发展，车联网将成为未来时代的最新发展趋势。车联网是从物联网的概念中引申过来的，主要是将汽车上的各种信息汇聚起来，并组成一个庞大的数据交换系统。比如汽车不断变化的位置、行驶速度及行驶轨迹等方面，实现汽车的综合全面的联网。目前，车联网模式也在逐渐兴起，主要是实现智能终端的有效联接，并且是将娱乐、道路、位置、导航、救援等一系列一体化的功能性开发出来为人们、为社会所服务。车联网定位于位置感知技术的研究尤为重要。

3车联网通信技术的发展现状

当前，科技发展速度不断加快，车联网通信技术研发，已经得到了业界的高度关注，并且需要按照新的理念、新的方法来完善不同的技术操作。车联网通信技术的发展现状比较乐观，尤其是很多技术正大量被推广应用，很大程度上为驾驶者、乘坐人员提供了较多便利。人们对车联网通信技术的研究，目前体现在各类软件服务方面。例如，滴滴打车、网约车等都隶属于车联网通信技术的范畴，借此能够让打车的人拥有更多的选择。但是在车联网通信技术革新过程中，增加了全新的理念，尤其是无人驾驶技术的应用，促使车辆驾驶安全、驾驶便捷性得到更好提升，让很多人得到了全新的体验。在持续创新车联网通信技术的过程中，还提出了体感驾驶模式，可为更多的人提供帮助。

4车联网定位与位置感知技术分析

4.1高精定位技术

车联网中，车辆及路边设施等定位信息是车联网应用的基础，定位的准确与否直接决定了应用场景的可靠性，因此高精定位技术在车联网中显得至关重要。目前主流的高精定位技术主要采用RTK（Real-time kinematic）+惯导的形式。

4.2卫星定位技术

卫星定位技术是当前车联网定位于位置感知技术中应用最为广泛、最为成熟的，其系统可以为汽车提供行驶速度、行驶时间等全方位综合的三维立体位置服务。基于RTK差分系统的GNSS定位的精准度是可以达到厘米级的标准的，理论上可以完全满足汽车中的自动驾驶技术的要求。在没有基于RTK差分系统的GNSS定位信号的地区及城市，伪卫星定位系统可以部署到该地区城市中，主要是利用主体服务器通过解析在轨的卫星导航后，向伪卫星基站发送星历信息和历书数据，通过对卫星信号实时模拟，并向其发出准确的位置信息。车联网中GNSS的终端或模组不需要改动就可以充分实现伪卫星定位的信号配对，但需对其进行提前部署，定位的精准度与伪卫星基座密度密切相关。如果要实现高精准的卫星定位，就需要在道路交通建设中预先设计大量伪卫星基站及大量的光纤等有线网络、电力供应以及资金。

4.3RFID射频识别技术

RFID射频识别技术具有较强的数据读写效果，并且具有较高的精确度，能够准确地对数据进行识别。RFID射频识别技术需要与数据库手段相结合，通过数据库建立识别方案，将现有信息与实际数据进行对比，进而提高数据识别能力。由此可见，该技术对于车辆网非常重要，属于车辆网核心技术的一种，需要合理地对其进行应用。

4.4蜂窝网定位及同步技术

蜂窝网定位及同步由于其具有带宽大、分辨率高等特点，现阶段已逐步成为一种新型广泛的通信方式和高精准的测距方式。其测距的精度能够在200米内比较稳定。由于小脉冲的体积散射截面相对于目标散射截面小，所以其信号穿透力增强，在复杂的环境下也能具有优质的性能。在信号方面，可渗透到水里、植物中、水泥中等多种介质中，其在人们日常生活、企业、军用、民用等各个方面都存在广泛高效的用途。

4.5传感器与高精地图匹配定位技术

将传感器和高精确度地图匹配定位与感知技术相互融合，在车联网定位方面也是比较成熟的应用，两种定位方式的特点具有非常明显的互补。该方法的实际应用具有组织简单、设备数可靠、故障率低、成本低的相关优势。下面是主要的应用分析。①摄像系统，采集周边范围的实时影像，结合提取特点并进行自主分析，优点是成本低，操作简单，分辨率高，缺点是探测距离短，易受多种因素影响，如：天气，光照，视角等，在光照不良的环境下，其视觉效果很差。②激光雷达的工作原理是通过测量激光短脉冲发射到目标反射信号的时间来测距，并结合反射光角度的测量来实现对目标位置的探测。天气变化对探测精度产生部分影响，如雨雪、雾霾等天气，是很难全面实现及应用的。③毫米波雷达技术是能够精确测量被测目标的相对距离和相对速度，其主要优点有稳定性高、抗干扰能力强、设备体积小、精度高等优点，能够最远探测到300米，实现各类恶劣天气情况下的高精度测量。但是，毫米波雷达无法准确地区分多个目标。④高精地图是根据传感器对真实环境的特征进行检测后，进行预采集制作的一种高精地图匹配，实现汽车联网设备的高精定位。当前，国内主要的高精地图生产厂家都已经完成了至少30万公里高精度公路地图的采集与制作。但是，由于我国国土面积大，精测地图的覆盖率还比较低，未来大范围的车联网的发展还有待于提高。

5汽车专业车联网技术的发展定位

5.1产业定位

在车联网逐步普及发展阶段，越来越多的人关注到汽车电子专业急需改革，尤其是车联网技术的发展，使得汽车电子专业人才需要掌握更多的新技术，才能够在汽车改革大潮中不被淘汰。汽车电子专业作为车联网产业链中培养人员、研发技术等方面重要一环，已经成为汽车产业不可或缺的专业。在此基础上，无人驾驶的时代在逐渐靠近，与目前上市的一些配备一系列水箱、雷达等工具的无人驾驶汽车有所不同，车联网通过智能化技术可以更好地实现智慧交通管理，做到自动识别交通信号灯以及指示牌；根据道路的实际情况设计省时、合理的行驶路线；而且还可以通过传感器来控制车辆速度，合理保持车距。

5.2应用场景定位

第一，紧急救援系统。车联网中的紧急救援系统主要通过卫星定位技术精准查找需要救援的车辆的具体位置及其周边地理环境，并将救援队伍及时送到现场。在整个救援中，紧急救援系统会将被救援车辆的相关信息准确无误地实时传递到服务中心，服务人员还能够与车主进行实时、畅通的交流对话，由此可以更高效率地开展救援工作。目前，我们国家已经进行过相关的紧急救援系统演练，效果明显。但车辆发生事故时，紧急救援系统立即呼救，将车辆所在的具体位置以及车内人员的状况汇总发送到服务平台。平台再根据系统传递的信息进行分析判断并及时将救援队伍送往事故现场进行施救。第二，车载社交网络。车载社交网络既改善了交通状况，又能够丰富驾车出行人员的生活，让驾驶员在行驶途中不会感到无聊。在传统研究中大部分都是相对静止环境，兴趣也比较单一。目前，我们国家车联网把大部分精力放在了车载社交网络方面，各种定位、导航等系统也在原有的功能上加入了大量的娱乐功能。

6车联网定位与位置感知技术的发展趋势

6.1智能化生活感受

由于车联网通信技术的涵盖范围非常广泛，因此应进一步增加智能化生活感受。提高车辆服务，让驾驶者在获取信息和体验功能的过程中，按照全新的方法去调整，不仅仅是保证驾驶安全，还要在各项功能选用上，给予驾驶者更多的选择。例如，GPS技术可提供语音服务，让驾驶者直接通过语音指令获取路况信息，而且在具体的方向指导、路线规划、特殊要求方面更智能贴心，帮助驾驶者获得更好的感受。车辆安全监测的应用，能及时对车辆信息进行有效报告，尤其是车辆间的距离过于紧密或速度过快时，系统都会及时报警，驾驶者可通过不同的方式去调整，增加驾驶者的智能化生活体验。

6.2万物互联

万物互联是车联网2.0的基础第一代车联网解决了车辆与车厂的连接问题，实现了必要的车厂对车辆的远程监控和支持。随着社会的发展，万物互联从理念变成现实，开始渗透到社会与生活的方方面面。汽车已经从简单的交通工具向经济发展的支柱进化，开始影响人们的工作与生活，人们对汽车的要求发生了质的变化，希望汽车成为工作与生活的工具，具备生产资料的特性。因此车联网1.0已经无满足要求。随着IT技术、互联网技术、通信技术的发展，特别是5G技术的成熟与普及，打破了带宽限制的桎梏，解决了实时数据传输的问题，可以充分利用后台强大的数据存储、分析和处理能力，车联网2.0也就闪亮登场了。车联网2.0的主要特点是联车、联人、连服务，由新一代车载诊断和监控系统–T-Box、车机系统、移动App系统组成。其中，T-Box负责后台与车辆的连接，提供秒级数据传输服务，实现联车功能；车机系统主要由车载显示和音响组成，负责与驾乘人员的交互，提供信息、娱乐等服务，实现联车功能；移动App系统负责连接各种车厂和第三方的服务，实现连服务功能。车联网2.0以物联网为基础，完成了从汽车数据聚合到汽车服务聚合的转化，使得汽车变得更加人性化。

结束语

汽车行业的智能化是社会发展的必然阶段，为此，不断推广和应用各种汽车电子技术，以实现互联网技术和电子技术的有机结合，从而推动汽车电子经济产业结构的健康稳定的发展。车联网在智能交通中的应用，在一定程度上推动了城市智能交通的可持续发展，车联网定位于位置感知技术的提升，将为车联网的发展奠定坚实的基础。

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