智能网联汽车V2X技术研究

摘要：信息技术的不断发展，以互联网为基础的新技术、新工艺被广泛应用于汽车制造领域，改善了传统的汽车设计制造方案，全面提高智能网联汽车的生产力水平。本文对智能网联汽车中主流V2X技术标准及研发方向进行了论述，在此基础上对V2X终端硬件系统设计进行了重点分析，结合智能汽车与无人驾驶中V2X技术的应用效果，提出V2X终端性能与应用功能检测方案，对智能联网汽车感知、决策、执行功能的综合管理提供积极参考。

关键词：智能网联汽车;V2X技术;研究分析

本研究工作开展前，首先需要明确智能网联汽车联网通信需求和网络基本框架，分析在当前5G时代的发展背景下，智能网联汽车V2X技术应用过程中需要解决的问题，全面提高V2X技术的实际应用水准，确保智能网联汽车的持续稳定发展。智能网联汽车是汽车产业转型升级的重要标志，主要在传统汽车功能的基础上，通过传感器、控制器等一系列硬件设施的装配与应用，在保证现代通讯要求的同时，在网络技术的支持下实现车与x之间的数据共享。

一、智能网联汽车主流V2X技术标准及研发方向

（一）技术标准

智能网联汽车的环境感知、行车决策制定需要V2X技术作为支持，实现车与车之间的智能通信，充分发挥出自动化驾驶具有的功能作用，制定出明确的控制目标。在V2X技术研发阶段，除了提供专用的短程通信通道之外，还需要结合主流通信标准分析5G技术时代的到来，结合汽车智能控制的根本需求，充分发挥出V2X技术的竞争优势。V2X技术能够保证在高速移动过程中数量传输数据的稳定性，降低数据传输延迟，实现对车辆运行的安全控制，建立安全网络架构，避免在行驶过程中由于行车车辆过多导致的技术体系容量下降等问题，为企业创造更高的经济效益，满足新时期V2X技术的应用需求。

（二）研发方向

移动通信网络技术在汽车研发与制造中的有效应用，经过长时间的业务融合与发展，已经成为汽车研究制造领域不可或缺的重要技术，当前智能网联汽车项目的开发，将目光放在V2X技术研发的基础上，确保车联网系统的稳定性。随着技术的逐渐成熟，车与车之间的智能化通信成为现实，通信网络技术能够提高智能车辆的控制成效，在5G时代的背景下降低网络延迟，提高智能网联汽车的感知能力、决策能力。当前智能网联汽车中5G技术尚未得到普及，V2X技术有便捷开放式的发展特点，在蜂窝网络的基础上，不需要重新设置网络设备，就能实现数据互联。V2X技术的频带宽度分配具有较强的灵活性，能够结合汽车行驶的实际情况，自动化完成频谱带宽的调整，V2X技术的支持下保证数据传输的可靠性，集中化的资源分配降低网络数据丢失问题的发生。V2X技术在汽车制造研发领域得到了广泛应用，能够为企业创造更高的经济效益，在未来发展阶段相关领域的研究学者逐渐意识到V2X技术存在的缺点和问题，通过测试与验证逐渐完善智能网联汽车的通信需求框架。

二、智能网联汽车V2X终端硬件系统设计

首先，V2X设备设计需要参考用户的根本需求，通讯终端是实现车辆之间智能交互的重要媒介，基本功能是及时获取车辆所处的位置信息，通过以太网分析车辆当前的运行状态，将得到的数据内容封装处理，并根据系统分析结果对驾驶员下发通行指令。在此基础上设计高性能处理器，满足车路协同应用的根本需求，V2X终端硬件系统设计如图1所示：

（一）定位系统模块

V2X终端硬件系统设计需要保证在通信交互的过程中信息的集中化处理，定位系统模块主要负责定位数据的收集与分析，实现数据信息与设备实际运行的同步管理需求，要求在车辆通信阶段保证通讯数据的准确性和及时性，并在车辆预警系统中结合定位算法，保障车辆定位的精准度，提高系统运行的可靠性。GPS定位模块设计需要参考的数据参数有：灵敏度、灵敏度捕捉时间、时间精度、水平精度等等。在终端启动后通过数据处理单元进行定位搜寻，获得卫星信号传输的GPS信息，按照标准的时间序列将得到的数据内容，整合为数据包自动进入程序解析，当完成解析后进行数据共享，根据得到的时间信号进行系统时间校准。

（二）数据处理系统模块

数据处理模块是硬件系统的核心，想要在多元化数据通信模式下保证数据交互的实时性和准确性，需要根据服务需求自动连接基本操作接口，将数据内容转换为协议中的消息格式，通过接口对接进行操作功能的开发。智能芯片在数据处理单元中的有效应用，将该模块分为本机操作模块、系统通信操作模块、信息镜像功能和信息传输功能，通过本机操作获取基础信息，结合设备使用类型分析设备的运行状态，判断网络接口是否正常，通过技术调整参数发送、参数接收等功能。自动通过V2X通信接口完成操作函数的接收发，在系统内部建立参数记录文件夹，消息镜像功能主要包括通知、请求和应答，要求在系统执行阶段进行数据接收，重新进行设备定义调整函数，根据得到的基础信息将数据传输到系统功能槽，实现消息应答。消息操作功能是将本机所获得的各类数据，通过打包处理直接传输通信子系统中，完成数据的收发与对接，通过GPS定位系统获取行车过程中需要的数据参数，利用数据解析成果完成两车之间的通讯交互，做好V2X应用场景分类。

（三）无线电通信模块

无线电通信模块的主要作用是自动进行空中信号的接收与发送，通过信息处理技术将数据内容加载到载波上，以射频信号的方式进行数据解调，当前我国制定的V2X路线规划标准，需要通过商务通信模组的分析，计算得到工作频率、工作宽带。分析其是否达到V2X终端通信标准，根据通信协议进行程序编写，将数据传输获得的信息集中式处理，并共同输送到载波，以射频信号的方式傳输到天线系统完成数据发送。

（四）天线系统模块

天线系统模块能够实现设备数据的电磁波转换，自动完成其他设备发送的电磁波信号解调，得到有效的数据信息，在系统方案制定的过程中，天线系统设计要求具备收发功能，能够自动完成卫星信号接收，得到车辆的定位信息，并做好时间同步处理，配合无线电通信子系统进行数据收发。想要全面提高该系统模块的运行灵活性，需要采用一发两收的设计原理，借助通信接口与通信基站间的连接，达到与千里之外的目标车辆之间的通信联系，提前进行路况信息获取。技术开发人员可以直接进行终端系统访问，利用天线技术向广大车辆用户发布预警信息，WiFi天线可以作为连接热点，并通过电脑访问内部系统进行参数和程序修改。

三、智能汽车与无人驾驶中V2X技术应用必然性

（一）智能化和网联化发展

智能网联汽车制造需在信息化、智能化的发展基础上，实现生产、组装车间等众多领域的自动化转型，随着无人驾驶技术在我国汽车研发领域的广泛应用，需运用新网络技術逐步解决存在的发展问题，有效预防各类驾驶事故的发生。传统的传感器安装和智能化系统建立无法满足无人驾驶的根本需求，随着V2X技术在车联网系统建设中的广泛应用，强化车与车、车与路之间的有效通信，简化单车智能设备算法运行流程，将车辆的智能化发展作为无人驾驶的标准。通过V2X技术的有效渗透，加快汽车智能化发展速度，满足智能网联汽车产业技术创新、政策改革的根本需求。

（二）V2X通信技术成熟化

V2X技术在智能网联汽车设计中的有效应用，相关通信技术逐渐成熟，国产科技得到进一步发展，传统的4G网络已经无法满足V2X技术的应用需求。4G网络时代下存在的延迟效果对快速移动中的车辆会造成严重影响，自动驾驶下容易引发交通事故，因此，5G技术时代与V2X系统之间的结合应用势在必行，采用高效的无线通信技术，实现对快速移动目标的自动化识别，车与车之间的双向通信技术已经逐渐成熟。中国华为科技与高通共同制定新的通信标准，具有较高的覆盖率，能够支持高速移动场景读取，具有较强的网络可靠性，全面提高数据资源的利用率。国内正在逐渐加大对新型科技的研发扶持力度，实现标准化的工作加速，让V2X技术市场逐渐走向规范化，智能网联汽车制造与终端设备应用涉及多个领域的专业内容，随着智能网汽车标准体系的构建，标志着国内的标准化工作逐渐成熟。

（三）V2X服务巨大的成长空间

V2X技术能够为用户提供更加多元化的服务类型，在完善传统服务功能的同时，保障汽车行驶的安全性，车联网生态结构的逐渐完善，用户所提出的需求功能正在从传统的安全为主向体验式发展。建立集硬件设备、研发公司、电信运营商为一体的车联网服务市场，目前我国V2X服务形式具有多样化的发展特点，与智能手机低成本、高利润的科技研发价值进行对比分析，服务市场具有广阔的成长空间，正在坚定不移地走手机APP市场增值之路

四、智能网联汽车V2X终端性能与应用功能检测

（一）V2X终端性能测试

虚拟测试：虚拟化测试工作的开展需要建立系统分析环境，通过信号产生器和信号分析仪等设备的有效应用搭建测试系统，根据实际模拟需求输入信号，系统在启动运行后能够实现GPS信息的同步处理，当各个模块处于工作状态时，利用信号分析仪模拟终端设备与系统保持通讯。当通信线路连接后，接收的数据信号分析得到的射频参数合理性，在测试开展前需要通电运行系统开展定位模块，模拟行驶路线，将得到的数据信息直接发送到系统内部，通过辐射的方式连接到自由空间，在串口终端查看GPS信号指令，分析该模块是否顺利接收到卫星传输的定位数据。当确定GPS定位处于正常工作状态后，利用物理层调试工具向终端发送正弦信号，调整信号分析仪的中心频率，参考工作频率和信号发生功率保持通讯连接状态，在传输过程中完成双方统计，通过检波调节的方式获取精准的参数信息。

终端射频测试：电磁信号传播过程中主要分为两种传输形式，一种是通过电缆、带状线等微波传输线进行传输，一种是直接辐射到自由空间，两种传输形式之间存在明显差别，线缆主要采用绝缘材料包裹导体的制作工艺，保证信号传输的有效性，同时有效避免传输过程中出现电磁波泄露或降低能量损失等问题。与此同时，这一线缆材质存在一系列问题和缺陷，线缆的长度限制通信长度，空间传播的电磁波信号远低于线缆传输的信号，自由空间充满着杂乱的信号，处于不可控的传播环境下，同时存在和反射的障碍物在传输过程中会强行吸取电磁波信号。但自由空间的应用优势在于彻底摆脱线缆的距离限制，让信号传播变得更加便捷和自由，在测试阶段我们对无线通信设备具有的射频性能参数进行分析，模拟自由空间下载流程，测试阶段屏蔽其他设备的电磁信号，避免对测试设备造成干扰。射频性能参数测试实验，主要通过有线直连的方式进行传导测试，将最终得到的数据整合到一起，了解发射功能频率、工作范围等信息，建立频谱发射模板。

（二）V2X应用功能检测

通信性能测试：采用传导射频测试原理，结合各项射频指标在满足标准值的基础上，分析该设备的运行原理是否符合工作需求，实现终端之间的相互通信，利用天线进行信息收发进行辐射测试，了解V2X的通讯性能，分析在一定信号覆盖范围内多个终端系统之间，信息交互过程中存在的数据延时情况以及数据丢失频率，数据延时指的是从数据发送端——接收端单向传输所耗费的时长参数，会直接影响到车辆的行驶安全。

实车道路测试：在实车测试的过程中需要参考虚拟场景测试得到的系统结果，对该结果进行验证分析，仿真模拟程序对比分析仿真场景与现实车道测得结果的差异性。由于实车道路环境存在严重的信号干扰，受到自由空间和气候条件的影响，无时无刻不对信号传输效率造成影响，这是虚拟化设备无法呈现的效果，因此需要通过实车道路测试检验，通过实车测试结果进行数值修改。

碰撞测试：V2X安全系统中的碰撞预警程序，通过自动化检测分析汽车行驶的正前方是否存在减速车辆，在车后方是否具有追尾风险，在系统检测过程中观察系统向驾驶员发出警报的时间，将其作为V2X安全防护效果的检验标准。当发现危险冲突时，只有及时获取报警信息才能够降低危险事故的发生，在测试阶段控制好被测车辆与目标车辆之间的相对距离、相对速度。采用应用层预警算法进行V2X终端测试，在保证设备具有良好通信性能的同时，不断完善预警算法。争取在短时间内完成预警输出，让驾驶员获得良好的驾驶体验。虚拟化场景测试与实车道路测试的有效应用，能通过对比分析的方式进行检测，了解V2X终端的预警效果，保证测试结果的真实性和准确性。

五、结束语

智能网联汽车在通行阶段能够自动完成复杂交通环境的感知，迅速做出智能化行驶决策，强化汽车系统的控制与执行，确保汽车驾驶的安全性和节能性，智能网联汽车中V2X技术作为关键技术，主要负责汽车的通信服务和网络管理，想要实现个系统之间的协同发展，就需要为V2X技术的创新与完善创造良好条件。V2X终端硬件系统设计需要结合设备应用的基本需求，本研究从定位系统模块、数据处理系统模块、无线电通信模块、天线系统模块四个方向探讨系统总体设计方案，并通过虚拟测试、终端射频测试、通信性能测试、实车道路测试等方式，分析智能网联汽车V2X技术的终端功能和应用功能。

作者单位：赵统一    江苏先安科技有限公司

参  考  文  献

[1] 陈山枝，葛雨明，时岩. 蜂窝车联网（c-V2X）技术发展、应用及展望[J]. 电信科学，2022，38（1）：1-12.

[2] 叶卫明，常贺. 基于智能网联汽车的通信和信息安全研究[J]. 电信工程技术与标准化，2022，35（1）：88-92.

[3] 杨燕玲. NR-c在智能网联中的应用研究[J]. 广东通信技术，2021，41（11）：46-49.