V2X车联网技术发展与趋势

王慧江 何知晔 冉宗辉 段建华

摘 要：车联网V2X 技术是以汽车为载体搭建多种互联的一种模式，正在成为交通、汽车等产业创新发展的重要驱动力。通过文献查阅，分析车联网技术的发展概况，介绍车联网关键技术以及应用，指出当前国内外车联网技术的发展问题，对车联网技术发展提出了建议。

关键词：V2X;智能汽车;5G

引言

当前，随着经济社会的快速发展，汽车数量不断增长，智能交通系统正式进入了我们的生活。作为下一代智能交通的核心，车联网的研究为智能交通系统提供了解决法案。通过车联网技术来获取道路环境信息、车辆实时位置信息、速度和加速度大小等信息对车辆状态进行准确判断和有效决策，从而进行精确地车辆路况感知，以及提供各种使车辆安全行驶的信息，能够有效的减少车辆故障和交通事故的发生，为智慧交通以及道路安全提供了一种全新的思路，受到汽车和交通行业的广泛关注。

1 V2X技术介绍

V2X即为vehicle to everything，也就是指车与外界信息的互换，即为车用无线通信技术。V2X 技术可实现车与车，车与基站，基站与基站等的互通，能够大大提高行车的安全性，其主要包括车与车（V2V）、车与路边基础设施（V2I）和车与行人（V2P）之间的信息交互。车联网技术最早兴起于美国，并且欧美和日本在该技术上一直处于领先地位，我国的车联网技术发展与欧美相比就相对较晚，直到2011年大唐电信和启明信息科技共同建立了通信与汽车电子产品实验室，这标志着我国正式进入车联网的应用阶段。当今V2X技术路线包括了蜂窝通信网络C-V2X技术和应用IEEE 802.11p 协议的DSRC技术[1]。

2 V2X关键技术

2.1可靠的实时通信技术

V2X 就是整合来自车路网的各种实时数据，并通过自身的能力进行分析和决策从而帮助驾驶员规划出最优的行车路线以及周围环境的不可预见性该如何做出选择，V2X就相当于驾驶员的第二双“眼睛”，能够降低因驾驶员注意力分散或视野盲区而造成的交通事故的发生率。针对实时通信技术要求，IEEE提出了 WAVE 系统，欧洲国家也相应的提出了 CoCar系统[2]。

2.2车辆状态感知技术

车辆状态感知技术是最为重要的一部分，也是决策和执行的前提。如何实时感知运动坐标系下汽车的车姿和周围环境状态以及汽车的速度和加速度等并作出正确判断，从而避免交通安全事故的发生。目前主要有摄像头+测距雷达和激光雷达两种技术。不过GPS和IMU两个互补的定位技术也能够实现高精度和高实时性的位置感知，但是对于厘米级精度要求的感知还是需要视觉定位或者激光雷达来辅助的。

2.3海量数据处理技术

通过数据处理系统进行信息汇总融合，并且能够根据信息给出判断。数据处理包括数据挖掘和信息融合两个手段。信息融合是指利用计算机技术对来自多个传感器的数据信息进行分析处理，信息融合主要是通过对传感器的充分利用，整合分析，从而能够给出最好的处理意见。数据挖掘就是在大量的数据信息中挖掘出有用的数据信息并寻找出规律。其主要包括数据前的准备、数据规律的探寻、数据规律的表示方法。这样就能把我们所需要的数据整合成一个数据集，并将规律以可视化的形式展示出来。

3 V2X技术与其他技术的比较

3.1传统的智能汽车与搭载V2X功能的汽车的比较

传统的智能汽车依赖于车载传感系统和信息终端，只有在视距范围、反应时间较短的场景下车载传感系统才能发挥作用。V2X技术融合现代通信与网络技术，可以在非视距范围及反应时间较长的场景下发挥作用。因此V2X技术应用范围更广，功能也更全面[3]。

3.2传统的汽车服务与V2X的比较

传统的汽车通过无线通信和卫星导航技术为驾驶人员提供一些车辆的基本信息有车辆位置、交通信息和车载娱乐等服务，在当今时代已经满足不了我们对车辆的体验。而车联网技术在信息交互的基础下能够获取大量的数据信息，提供实时路况、车辆状态、路况信息更新、车与车之间的协同信息、车与基站之间的信息等，很大程度上避免了交通事故的发生，并且能够实现车辆的自动驾驶。

3.3常规自动驾驶感知技术与V2X的比较

常规自动驾驶感知手段主要是摄像头或激光雷达的自主式感知，其中存在视觉视角、遮挡限制以及在雨、雾或强光照射下容易影响工作状态等突出问题。V2X能够通过传感器来获取传统汽车所达不到的视觉死角，能够穿越障碍物来获取信息，且驾驶人员还能通过协同技术来获取其他车辆的驾驶信息来进行决策和判断，应用范围很广。与传统汽车相比，V2X具有更强的抗干扰的能力，不受天气状况的影响，适应能力强。

4 V2X 技术面临的问题

4.1车联网的系统性建设

V2X通信技术的实现需要有关键的技术支撑和完善的道路基础设施配备。如何实现车辆以及车辆与道路之间实时信息的响应，实现各模块的适应性，设备的标准化制定以及合理的改装适配方案的制定。

4.2网络覆盖问题

由于车上无法达到实时网络覆盖，因此与 D2D 技术相似，在 V2X 技术发展过程中，也存在着有时网络无法覆盖的场景，此条件下的服务质量也随之下降，甚至会出现短暂“隐身”，因此需要进行车载网络问题研究，尽最大的可能保证每辆车每时每刻可以连接网络，从而保障基本安全和提高服务质量。

4.3 V2X技术安全问题

网络安全和数据安全。在网络高速发展的时代，如何解决网络信息服务以及隐私保护协议的问题是非常重要的。另外由于技术都是处于不断发展和不断成熟的阶段，难免存在一些漏洞，有些不法分子就会利用这些漏洞来对我们的网络进行攻击，造成我们的人身安全，交通安全等问题，给我们带来严重的损失。

5 V2X 技术未来发展

伴随着5G技术的快速发展，车联网技术能够在数据处理、信息交互和车辆协同方面更加高效和精确，能够支撑起超大数据的及时处理，为未来自动驾驶提供了强大的推力。相信车辆全面智能化、网联化已为时不远了。随着5G技术的快速发展和应用部署，如用软件来定义网络、 网络特定功能逐步虚拟化、网络发展切片化等将在车联网应用中发挥重要作用[4]。

6结束语

汽车在安全、环保、经济和舒适的发展“道路”上不断前进，但随着汽车保有量的增加，造成的道路堵塞也日益严重，环境污染也日益严峻，全世界每年因道路交通事故死亡人数约有125万，这些问题都促使着V2X车联网技术的快速发展。

参考文献：

[1] 金博，胡延明. C-V2X 车联网产业发展综述与展望[D].北京：大唐网络有限公司，2020，2.

[2] 陳 杰，V2X 关键技术应用与发展分析[D].四川：西华大学，2020，2.

[3] 何 蔼，车联网 V2X 技术现状、比对及发展展望[D].上海：上海汽车集团股份有限公司商用车技术中心，2020，3.

[4] 杨旭， 肖子玉， 邵永平. 面向 5G 的核心网演进规划[J].电信科学， 2018， 34（7）： 162-170.