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车联网系统在智能交通体系中的应用研究

发布时间:2020-04-15所属分类:科技论文浏览:1

摘 要: 摘要:近年来,国内汽车保有量日益增多,汽车成为公众出行的重要交通工具。在带给人们便利的同时,日益增多的汽车也造成了不少交通问题。为切实保障人们出行安全,有必要应用一些高科技来解决道路交通问题,在此背景下,智能交通应运而生。车联网技术在智能

  摘要:近年来,国内汽车保有量日益增多,汽车成为公众出行的重要交通工具。在带给人们便利的同时,日益增多的汽车也造成了不少交通问题。为切实保障人们出行安全,有必要应用一些高科技来解决道路交通问题,在此背景下,智能交通应运而生。车联网技术在智能交通的基础上获得了极大的发展,也逐步影响到汽车行业的变革。为此,本文首先对车联网智能交通系统进行概述,并分析了基于车联网的智能交通架构,最后介绍了车联网技术在智能交通中的应用。

车联网系统在智能交通体系中的应用研究

  关键词:智能交通;车联网;应用

  目前,中国汽车总量已位于全球首位,汽车数量的增多也引发了不少问题,如交通拥堵、行车安全等。为确保公众出行安全,我国应尽快建立智能化交通体系。在此背景下,基于车联网的智能交通系统应运而生,能实时监控车辆与交通情况,有效防范交通事故的发生,并能明显缓解交通堵塞问题,为人们创设安全、舒适的驾车环境。

  1车联网智能交通系统概述

  车联网是指运用多种无线通信技术实现对车辆状态信息与道路交通环境信息的管理与共享,并根据不同的功能需求对车辆运行状态予以监管,并提供综合化服务。其中,采用的主要通信技术包括无线射频识别技术、无线通信技术、传感技术和网络技术等[1]。车辆状态信息是指车辆的属性信息以及动静态信息;道路交通环境信息是指交通路况、道路基础设施信息以及服务信息等。车联网技术能够实现车与车、车与路、车与人之间信息的共享,有助于车、路、人三者的“对话”。正如单个电脑被互联网连接起来一样,车联网就是将独立的汽车连接起来的网络。建立在车联网技术基础上的智能交通系统具有三大特性。

  1.1网络规模大

  车联网是一种极其复杂与庞大的交通系统,网络节点数量通常为数百万甚至几千万。它主要涉及车辆与道边设备等相关交通信息数据。单个道边设备所覆盖的信号范围通常也包括几十或上百个汽车节点

  1.2拓扑变化迅速

  安装在车辆内部的车载通信软件会根据车辆的运行而发出不同的数据信号,信号平均移动速度极快,明显快于无线网络运动节点传播速度[2]。因此,智能交通系统中的网络拓扑、信道环境、数据传输等技术参数均会伴随汽车使用的时间变化而发生变动。

  1.3可预见移动轨迹

  车辆在道路上行驶时,驾驶员需要将车辆运行速度控制在合理的范围内。利用车联网智能化交通系统分析汽车的历史行驶信息,进而预测其移动轨迹。

  2基于车联网的智能交通系统架构分析

  2.1车联网智能交通系统架构

  目前,较为典型的车联网智能交通系统架构主要分为三个层次,如图1所示。

  2.1.1基础交通感知层。借助射频识别技术、传感技术、车辆定位技术和信号处理技术等实现对车辆行使状态、道路状态、道路设施的全面实时监控,通过采集上述信息数据为车联网的应用提供全面、有效的终端信息服务[3]。

  2.1.2信息共享网络传输层。基于动态车联网通信协议完成对网络通信技术感知层的数据汇总,并将其传输至车联网系统,然后借助云计算与人工神经网络技术对数据信息进行分析与处理,增强对现实交通状况的感知能力,为车联网快速做出正确决策提供有效依据。同时,借助先进的计算机技术与网络技术充分调动各项资源,为智能化交通系统的顺利应用提供有效的技术保障。

  2.1.3实际系统应用层。该层是对汽车系统实施拓扑化的管理模式,强化智能交通系统的网络功能。一方面能够加强车辆安全控制、实现交通事件预警,另一方面能为人们提供个性化服务,包括网络信息查询与订阅、车载娱乐信息共享、车辆基础信息提醒等。

  2.2车联网多层网络架构

  云计算技术属于车联网系统的核心技术之一,云计算是指借助虚拟化技术把分散的计算数据、存储信息、网络资源集中起来,构建逻辑统一的资源池,对云计算平台实时监控,并能动态调配云资源。这样就能为用户提供个性化、灵活性的服务[4]。从目前的技术水平来看,单纯基于云技术的车联网,数据保存在终端,而由云端提供服务,使得数据与云端间的信息传输占用很多通信资源。此外,车载云计算无法保证车辆资源的可用性,因此所提供的服务缺乏稳定性。为提高车联网的服务效率,最终构建智能交通系统,技术人员采用雾计算,在终端设备与云服务器之间增设一个雾层,同时把云端完成的数据计算与分析拓展至雾层,用户就能在本地分析与管理相关交通信息。这不仅减少了传输开销,也提高了传输效率,减少了传输时延[5]。简单而言,雾计算将汽车用户与车联网有效联系起来,利用距离较近的雾层用户的数据资源为远距离用户提供有关交通信息,同时也能获取不同层次汽车用户的系统性交通信息。基于以上系统架构,目前研究重点是将车联网建设为“云—雾—节点”的多层网络架构。

  车载云平台对汽车通信、存储以及计算资源进行有效整合,从而提高了信息利用率。汽车用户可通过软件、车载云平台获取低能耗实时访问,它主要包括三个层次。一是车内网络,对司机的健康、情绪等信息进行监控,并采集车内温度、气压等环境信息。二是数据共享网络,主要是指车与车的通信、车与地的通信,将车内网络采集的相关信息传输至云端。三是云服务器,对数据进行存储、计算,并提供不同服务。

  3智能交通系统中车联网技术的应用

  3.1夜晚会车远光灯的关闭控制

  在晚间行车时,如果遇到两车相会,通常需要关闭远光灯,这对司机来说增加了一定的负担。利用车联网技术就能自动完成晚间行车远光灯的关闭。在智能交通系统中,车与车保持了实时通信,因此双方司机都能轻易了解对方的车辆位置、车速、行驶方向、是否会车和什么时候会车等信息。当系统判断前方有车相会时,车载系统会自动关闭远光灯,会车结束再开启远光灯。这一过程不需要司机做任何操作,让司机更省心,有效保证了晚间行车安全。智能交通系统对晚间会车远光灯关闭的控制逻辑图如图2所示。

  3.2变道辅助

  当汽车需要变道时,车联网车载终端会自动收集目标车道上的前后汽车信息,以了解附近汽车的运行状况,包括车速、是否同时变道等信息,待评估出变道后的危险程度,做出能否按期变道的判断,在车内及时显示,并做出相应的操作。智能交通系统对变道的提示如图3所示,当车距未超出50m时,发出红色警告,不可变道;若车距超出100m,无任何警告,说明可安全变道;若50≤车距≤100m,则发出黄色警告,建议不要变道。

  3.3路口碰撞预警提示

  路口是容易发生车辆碰撞的主要场所,为此,要加强路口碰撞预警,这对避免交通事故,确保行车安全有着重要的意义。应用车联网技术,后车车载系统会自动采集前车信息,从而判断前车的行驶信息,为司机提供预警提示,从而合理调整行车速度与行车状态[6]。

  3.4红绿灯信息提示

  路口埋设的无线信号发射装置会向汽车发射与红绿灯信号联动的相关信息。在快接近红绿灯时,汽车可接收到红绿灯的相关信息,了解红绿灯当前状态与变化趋势,从而合理调整本车速度,保证无停留通过路口。

  4结语

  车联网技术是构建智能交通系统的重要技术支撑。这对缓解交通拥堵、防范交通事故均有积极的意义。目前,基于车联网技术的智能交通系统构建是一项任重而道远的任务,仍需要各领域的专家和学者深入研究,共同推进智能交通的发展。

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