基于5G物联网技术下的汽车无人驾驶研究

基于 5G物联网技术下的汽车无人驾驶研究

刘春龙  袁婷 孟宪贺指导老师 

辽宁科技学院电气与信息工程学院  辽宁省本溪市 117000

摘要：得益于5G技术、人工智能和智能交通的深度融合，无人驾驶技术发展迅速。研究5G技术下无人驾驶的新突破和新发展，简要介绍限制无人驾驶发展的几个主要问题，以推动无人驾驶技术的进步和成熟。

关键词：5G物联网技术；自动驾驶仪；研究策略

引言：目前，网联电动车的智能驾驶一直是当前汽车行业技术研究的热点。近年来，随着我国移动汽车互联的快速发展，新一代汽车信息电子通信应用技术极大地逐步推动了网联电动汽车智能驾驶的技术研发进程。作为智能驾驶网联车所有功能的直接集成体验者，用户对网联车智能驾驶安全体验的应用需求越来越高。本文以汽车驾驶安全体验的应用需求分析为研究出发点，从安全驾驶体验和交互应用体验两个方面详细梳理了当前汽车行业的技术发展研究进程，分析了汽车驾驶安全体验中存在的一些问题，并提出了相应的解决方案。

一、5G通信技术

5G网络是我国移动通信传输技术的第五代，主要是在4 G移动网络技术的基础上逐步发展起来的，其网络峰值数据传输速率可达4G的100倍，在贝尔实验室的研究中，5G网络技术不仅可以在28GHz的传输频段内以1GB/s的传输速率同时传输移动数据，还可以最远覆盖2000m。可以说，5G移动通信传输技术极大地提升了我国移动通信网络的传输性能，有效缓解了移动数据同时传输的网络空间带宽约束，能够给普通用户带来更好的移动互联网应用体验。5G移动通信控制技术具有视频峰值传输速率高、稳定性和网络可靠性强、时延短、对网络带宽容量需求更大、视频通信和网络带宽控制能力强等优点，适合在各种复杂网络环境中广泛应用。随着未来5G通信技术的持续稳定发展，许多新兴应用领域将逐步普及。比如5G低至毫秒量级的视频时延控制标准，将使超精密的大规模视频数据采集、图像处理和精准的远程数据同步操作成为可能，这将为开发更安全、更可靠的移动无人驾驶汽车技术奠定坚实的基础。此外，还有无线智慧医疗、智慧城市、云VR/AR、社交移动网络等众多应用领域。成为5G通信应用的热点发展领域。值得一提的是，5G应用移动通信应用技术的广泛普及，将为移动物联网的广泛发展和应用带来历史性的发展机遇。物联网企业真正能够充分利用5G通信技术的各种应用优势，实现移动物联网相关产业的全面健康发展，从而为现代人的生活提供更加便捷可靠的智能化解决方案。目前，5G全球移动通信技术网络基础技术正处于快速成熟发展的起步阶段，越来越多的发达国家正在积极开展5G移动通信网络技术的相关基础理论研究和相关技术开发。总的来说，在当前的技术发展进程中，虽然未来几年4g在当前全球移动通信技术网络基础技术中仍将继续占据绝对主导地位，但5G移动通信技术网络将于2020年至2025年正式开始投入商用测试生产运营。

二、基于5G水平新突破的主动无人驾驶系统技术

2.1驾驶信息感知

在一定程度上，5G水平的技术突破推动了基于大数据分析的主动无人驾驶系统技术的快速发展，为其带来了新的发展机遇。由于5G远程传输技术在报警信息的实时传输中已经能够以更快的传输速度和更大的数据容量传输实时数据，在信息感知、报警信息和信息实时采集等方面为无人驾驶电动汽车驾驶员提供了更大数量、更准确的实时路况监测信息，使驾驶员能够及时、快速地做出应急响应，提高效率。

2.2车路协同

自动驾驶离不开精密的传感器系统，需要各种传感器的配合。但车载传感器受到距离、环境等多种因素的限制，真正的无人驾驶离不开驾驶与道路设施的互联，道路传感器与车载传感器之间的协同才能实现。5G级技术还可以帮助实现车路信息协同，将远程车辆路况、信号灯、环境等相关信息以基于云、大数据融合的方式实时传输给汽车，从而建立普通车辆与附近道路公共设施的相互连接，感知车辆路况距离信息，解决目前无人驾驶无法感知有限车距信息的交通技术操作难点。

2.3规划决策

无人驾驶的关键问题之一是安全，保障行车安全的前提是需要更低时延的沟通，提高规划决策的效率和准确性。5G在传输信息时具有稳定性高、速度快、传输频率高等特点。与4G传输相比，5G可以将控制速度提高数倍，实现实时响应。此外，基于5G技术的动边计算使得决策响应更加高效。因此，在5G信息的传递下，无人驾驶汽车以更高的响应速度和更精准的响应能力做出规划决策。

三、5G通信技术在汽车无人驾驶技术中的应用

第五代汽车移动通信传输网络(5G)的最高峰值速度理论数据传输速度可达每秒10gb，时延可达毫秒级，可同时支持最高500 km/h的移动通信速度，5G的正式到来将极大地加速中国车载互联网相关技术的快速发展，而这项全新的技术将极大地帮助其在汽车自动化和驾驶相关技术领域实现新的突破。

3.15G网络可以提高自动驾驶技术的安全性。

如果人类汽车的高速驾驶员在高速行驶时遇到一定的交通紧急情况，反应时间应该只有500ms左右，驾驶员疲劳时的网络反应时间很可能更长，很容易导致严重的交通事故。然而，5G高速驾驶网络的实际高速网络响应时间及其延迟响应范围可低至1毫秒，普通自动人力驾驶汽车的高速驾驶员的实际网络响应时间仍需低于普通高速驾驶员。因此，5G高速驾驶网络在自动高速人力驾驶汽车和微型汽车上的广泛应用，仍能在一定程度上大幅提升自动人力驾驶汽车在高速各种紧急制动情况下的高速驾驶性能和安全性。

3.2利用5G驾驶网络和自动高速驾驶技术，有效解决一线城市严重的交通拥堵问题

近年来，我国城市机动车保有量快速增长，中国已成为世界上电动汽车保有量最多的发达国家。但部分城市整体路网交通结构不合理，整体通行效率较低，交通拥堵十分严重。特别是在我国一线大中城市、主要大中城市和省会中心城市，交通拥堵严重直接影响了整个城市的正常交通运行。如果5G驾驶网络和自动高速驾驶技术的综合应用能够全面普及，这个拥堵问题可能很快就能得到有效解决。有的交通部门甚至可以通过下载延迟低的5G驾驶网络将电动车实时合理的行驶路线信息上传到服务器，由服务器负责调度电动车的车辆加速控制装置、制动控制装置和车辆转向控制装置。这样就已经可以保持车与车之间较短的实时间隔行驶距离，车辆在高速行驶时也能顺畅行驶。此外，交管部门甚至可以根据城市交通实时拥堵情况，为车主分配合理的行驶路线，实现自动驾驶交通信息分流。

结束语

5G交通网络的快速普及将极大有效地推动自动驾驶汽车驱动的智能汽车的快速发展。无人驾驶汽车相关技术应用的瓶颈问题有望实现历史性突破。目前，车载互联网和无人驾驶汽车的许多技术问题都可以得到有效解决。基于5G交通网络，所有由自动驾驶车辆驾驶的汽车都有可能实现接近100%的最高交通安全，几乎可以完全替代所有普通人类驾驶员。通过5G交通网络、云计算等技术的完美结合，可以有效解决当前城市交通网络拥堵的问题，让现代人的日常出行更加便捷。

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