基于车联网技术的无人驾驶汽车设计与实现研究

摘 要：基于车联网技术的无人驾驶汽车轨道交通系统实现了地铁交通的自动化、机械化发展，减少了人们出行失误现象的发生，也在一定程度上节省了有关支出和劳动力资源，提升了整个道路交通系统的管理和监控功能。为此，文章在阐述无人驾驶汽车设计基本原理的基础上，就基于车联网技术的无人驾驶汽车的设计完善问题进行探究，旨在能够借助车联网技术增强无人驾驶汽车的社会功能。

关键词：车联网技术;无人驾驶汽车;设计

1 无人驾驶汽车的设计

1.1 总体设计

无人驾驶车辆在设计的时候是基于车载标准无限车联网设备来将车辆的运行状态发送给中央信息控制系统，中央信息控制系统在接受到传送的信息之后会根据信息来确定所描述的车辆是否符合之前设定的立即制动条件。在核实一切符合条件之后向无人驾驶汽车发送相应的控制指令，车载无限车联设备在接收到指令之后会将信息发送给主要控制器，指示车辆的制动操作。通过无人驾驶汽车的控制设计能够降低因为无法及时停止所造成的交通安全隐患，并减少车辆追尾和交通堵塞问题的发生。无人驾驶汽车总体结构框图如图1所示。

1.2 主控制器设计

在无人驾驶汽车运行的过程中为了能够确保无人驾驶汽车控制系统的稳定运行，无人驾驶汽车设计主控制器的核心零部件采用较高性能的单片机，整个单片机采用的是高性能的16位处理器。整个处理器具备完善的指令系统和强大的数据能力。

1.3 道路信息收集系统

无人驾驶汽车总体设计采用CCD摄像头采集道路信息和车辆道路信息，CCD传感器能够和高速数字信号处理器进行连接，在二者的配合下能够更富有效率的处理道路信息和车辆信息。在实际的道路信息图像获取中，受道路复杂的影响在具体施工操作时候可以应用维纳滤波法来对图像进行降噪处理，减少外界信息对图像制作的干扰。

1.4 转向控制系统

在无人驾驶汽车中转向控制系统会根据主要控制器的应用情况来输出系统期望的转速，之后对收集到的位置信号信息应用转向控制算法进行计算，实现对转向步进电机的合理调控，从而确保车辆在安全的位置上行驶。

转向控制算法操作采用的是双闭环PID控制策略，能够根据车辆所在位置和运行情况来自主调节转向步进电机的位移和角速度。转向控制算法按照双闭环PID控制方法对转向步进电机的角位移方向和位移速度进行调节，从而在较短时间内规范无人驾驶汽车的运行。

1.5 车速控制系统的设计

和传统汽车相比，无人驾驶汽车在运行的时候依靠加速踏板和制动踏板来实现对汽车的驱动和控制，整个车速控制系统由车速控制器、步进电梯、步进电机驱动器和传感器设备等共同组成，每个系统和零部件在无人驾驶汽车运行的过程中扮演不同的角色，其中，车速控制器械主要是通过信号的获取和处理分析来控制当前车速;步进电机驱动器则是能够根据实际需要来输出相应的信号，指导车辆的运行。同时，在驱动器的作用下还能够带动加速踏板或者制动踏板的运作，更好的实现精准控制车速的目的。

2 基于车联网的无人驾驶汽车

2.1 车联网技术

车联网技术主要是指通过在车辆上安装通信终端系统，来从某一个特定信息平台上提取和利用车辆信息，并根据实际应用需求来对车辆的运行状态进行有效的监督控制。车联网技术的产生和发展和计算机技术、传感技术、自动化控制技术等存在密切的关联，在多种技术的配合下能够实现车辆之间、车辆和基站之间的无线通信，从而确保信息的精准分发和调配，减少交通拥挤现象的发生。

2.2 基于车联网平台的无人驾驶汽车

第一，嵌入车联网的平台设计。可见光通信具有发射频率高、不受电磁干扰、节省能源的优势特点，为此，无人驾驶汽车在运行的时候可以应用以可见光网路为基础的车联网。整个车联网系统由标准的无限车联设备、中央信息控制系统组成。存在汽车、道路上的无限车联设备通过实时性的发射和接受信号能够实现无人驾驶汽车和中央信息系统之间的信息交流，有效提升可见光通信的安全性和可靠性。第二，基于车联网的无人驾驶汽车运行设计。在无人驾驶汽车行驶的过程中，科学标准的无线车联设备会将车辆的运行状态、所在位置、最终到达目的地等信息发送给中央信息系统，中央信息系统通过处理这些信息來判定车辆的最终运行是否安全可靠。在实际操作中中央信息系统会根据所接受到的信息来计算出道路交通情况，之后通过白光LED交通信号灯来将车辆所在的道路信息发送给相关车辆。无人驾驶汽车根据信息规划要求来计算出适合车辆形式的路线，从而在发生交通事故的时候能够在第一时间解决这类事故。

3 结束语

综上所述，文章在阐述车联网技术和无人驾驶汽车设计必要性的基础上提出了基于车联网技术的无人驾驶汽车设计方案，在整个方案中选择应用CCD摄像头来收集整理道路信息和车辆运行状态，从而为车辆运行提供真实有效的路面信息。无人驾驶汽车设计方案设计中的转向控制算法采取PID双闭环调节策略能够根据道路情况来调节步进电机的转动角度位置和方向，从而在最大限度上确保无人驾驶汽车运行的安全性和稳定性。将车联网技术应用到无人驾驶汽车控制系统能够在以往的基础上将车辆运行信息以可见光通信的方式和中央信息控制系统关联，进而更为全面的掌握车辆运行环境、车辆运行路线、车联运行状态等信息，不断优化整个车辆系统的安全、平稳运行。

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