基于5G通信技术的智能网联汽车系统设计.pdf

2023年第8 期农机使用与维修27基于5G通信技术的智能网联汽车系统设计路莹（吉林交通职业技术学院，长春130 0 0 0）摘要：基于5G通信技术的智能网联汽车系统具有广阔的应用前景和研究价值，是目前交通领域的重要发展方向之一。基于5G通信技术进行智能网联汽车系统设计，该系统旨在通过实现车辆间和车辆与基础设施之间的高速数据传输，实现更高效、安全和智能的交通。系统论述了该系统的基本原理和架构，并探讨了其在交通安全、交通拥堵缓解、智能驾驶等方面的应用。最后，讨论了该系统在实现智能交通系统、城市交通规划等方面的潜在作用，并对未来研究方向进行了展望。关键词：5G通信技术；智能网联汽车系统；智能驾驶；应用前景中图分类号：U495Intelligent Networked Vehicle System Design Based on 5G Communication TechnologyAbstract:Intelligent networked vehicle system based on 5G communication technology has broad application prospectsand research value,and is one of the important development directions in the field of transportation nowadays.This studyis based on 5G communication technology for smart connected vehicle system design,which aims to achieve more effi-cient,safe and intelligent transportation by realizing high-speed data transmission between vehicles and between vehi-cles and infrastructure.The basic principles and architecture of the system are systematically discussed,and its applica-tions in traffic safety,traffic congestion mitigation,and intelligent driving are explored.Finally,the article also discus-ses the potential role of the system in realizing intelligent transportation systems,urban traffic planning,and other as-pects,and provides an outlook on future research directions.Keywords:5G communication technology;intelligent networked vehicle system;intelligent driving;application prospect0引言在当今社会，交通运输是现代社会经济发展的重要支撑，但也是环境污染和交通安全问题的重要来源。随着全球人口数量的增加和城市化进程的不断推进，城市交通拥堵和环境污染等问题日益突出-3,这也促使交通领域需要更加智能、高效和安全的解决方案。在这种情况下，基于5G通信技术的智能网联汽车系统被认为是实现这些目标的重要途径之一。智能网联汽车系统通过车辆间通信和车辆与基础设施之间的通信，将车辆、道路和城市基础设施连接起来，形成一个智能交通网络 4-5。这种网络不仅可以提高交通效率和减少交通事故，还可以实现自动驾驶、降低能源消耗和减少碳排放等多种功能。尤其是在5G通信技术的支持下，智能网联汽车系统可以实现更快速、更安全和更可靠的通信,从而更好地应对交通领域的挑战 6 。因此，对基于5G通信技术的智能网联汽车系统进行深入分基金项目：教育部行业职业教育教学项目（HBKC236009)作者简介：路莹（198 8 一），女，吉林公主岭人，硕士，助教，研究方向为智能网联汽车技术。文献标识码：ALU Ying(Jilin Communications Polytechnic,Changchun 130000,China)析和探讨。1系统组成智能网联汽车系统是指车辆通过通信技术，实现车辆间、车辆与基础设施之间的信息交换和数据共享,从而形成一个智能化交通网络 7 。智能网联汽车系统主要由三个部分组成：车辆端通信系统、基础设施端通信系统和云端数据平台1.1车辆端通信系统车辆端通信系统包括车辆传感器、车载通信模块和车载计算平台。车辆传感器主要用于收集车辆周围的信息，包括道路状况、交通流量、气象信息等。车载通信模块则是实现车辆与其他车辆或基础设施之间的通信。车载计算平台则是处理车辆收集的信息，并根据通信数据做出决策。1.2基础设施端通信系统基础设施端通信系统包括路侧单元和云边计算节点。路侧单元用于建立和维护车辆与基础设施之间的通信，包括V2X通信和V2I通信。云边计算节点可处理车辆传输信息，提供智能化交通服务。1.3云端数据平台云端数据平台是智能网联汽车系统的核心部分，通过收集和处理车辆和基础设施数据，提供智doi:10.14031/ki.njwx.2023.08.00828能化的交通管理和服务。数据平台主要包括数据采集、数据存储、数据处理和数据分析等。2关键技术组成与设计2.15G通信技术5G通信技术具有高速传输、低延迟和大容量等特点，能够满足智能网联汽车系统对通信的高要求。通过5G通信技术，车辆间、车辆与基础设施之间的信息交换和数据共享更加高效和安全。本设设计方案建设基于5G通信技术的V2X通信网络，实现车辆和基础设施之间高速、稳定的信息交换和数据共享，V2X通信网络通过部署V2X通信设备和V2X通信协议，实现车辆之间和车辆与基础设施之间的实时通信采用V2V通信技术，实现车辆之间的安全驾驶、实时交通信息共享和路径规划等功能，在V2V通信中，V2V通信技术采用8 0 2.11p协议实现车辆之间的高效通信采用V2I通信技术，实现车辆与交通管理中心之间的信息交换和数据共享。通过V2I通信，可以实现V2I通信技术交通信号灯的智能化控制、路况监测和路段优化等功能。在V2I通信中，采用LTEV2 X 协议实现车辆和基础设施之间的高效通信引入车联网加密技术和访问控制技术，确保车辆之间和车辆与基础设施之间的通信安全性和数据隐车联网安全技术私性农机使用与维修计方案基于5G通信技术，结合V2X通信技术、边缘计算技术和人工智能技术等关键技术，实现智能网联汽车系统的高效通信和智能化管理，为未来智慧交通的发展奠定坚实的基础。2.2车联网技术车联网技术是指车辆通过通信技术进行连接和互联，从而实现信息交换和数据共享。车联网技术包括V2X通信和V2V通信，能够有效提高交通运输效率和安全性。具体设计方案如表1所示。表1车联网系统设计方案具体内容2023年第8 期2.3边缘计算技术边缘计算技术作为智能网联汽车系统的重要支撑技术之一，可以有效提高数据处理速度和实时性。针对智能网联汽车系统中产生的海量数据和高并发请求，可以通过在网络边缘部署计算资源，实现对数据的快速处理和响应。1)边缘计算节点的部署。在智能网联汽车系统中，可以在路边基础设施、云计算数据中心等网络边缘节点部署计算资源，构建边缘计算网络。通过部署边缘计算节点，可以实现数据的实时处理和响应，避免数据传输延迟和网络拥塞的问题2)数据预处理和筛选。对于智能网联汽车系统中产生的海量数据，可以在边缘计算节点进行预处理和筛选，只将关键的数据和信息发送到云端进行进一步分析和处理。通过边缘计算技术的应用，可以有效减少数据传输和处理的负载，提高系统的响应速度和实时性。3)数据安全和隐私保护。在边缘计算技术的应用过程中，需要注意数据的安全性和隐私保护。可以通过对数据进行加密、安全传输和访问控制等手段，确保数据的安全性和隐私性。通过以上设计方案，可以充分发挥边缘计算技术在智能网联汽车系统中的优势，提高数据处理速度和实时性，为智能交通的发展提供强有力的支撑。2.4人工智能技术人工智能技术是智能网联汽车系统中的关键技术之一,可以实现对车辆和基础设施数据的智能分析和处理,提高交通运输的智能化水平。在智能网联汽车系统中，可以通过以下几个方面应用人工智能技术：1)交通流量优化。在路口智能信号灯控制系统中,可以通过人工智能技术的应用，根据车辆的实时位置、速度、行驶方向等信息，实现智能信号灯的控制，优化交通流量，减少交通拥堵。2)路径规划。在导航系统中,可以通过人工智能技术的应用，根据车辆的目的地、出发时间、交通状况等因素，实现智能路径规划，避免路况拥堵和交通事故。3)安全预警。在自动驾驶汽车系统中，可以通过人工智能技术的应用，根据车辆的实时数据和预测算法，实现交通事故预警和避免措施的自动化处理，提高交通运输的安全性。3基于5G通信技术的智能网联汽车系统应用效果3.1i通信延迟通信延迟是衡量从一个车辆或设施发送数据2023 年第8 期到接收数据的延迟时间。5G通信技术具有低延迟的特点，能够提供更高效的通信体验。试验结果如表2 所示，根据测试结果可以看出，基于5G通信技术的智能网联汽车系统通信延迟表现良好，平均延迟9ms左右,最大延迟13ms,最小延迟6 ms。可以满足智能网联汽车系统对通信延迟的要求，确保数据的及时性和准确性。表2 通信延迟试验结果测试次数平均延迟最大延迟最小延迟19.528.839.249.158.63.2通信带宽通信带宽是衡量在一个时间段内能够传输的数据量。5G通信技术具有大容量的特点,能够提供更高的通信带宽。试验结果如表3所示，测试结果表明，基于5G通信技术的智能网联汽车系统通信带宽表现稳定，平均带宽32 0 Mbps左右，最大带宽在350 Mbps，最小带宽2 90 Mbps。可以满足智能网联汽车系统对高速数据传输的要求，确保数据的快速传输和处理。表3通信带宽试验结果测试次数平均带宽最大带宽最小带宽132023103330431553253.3数据处理速度数据处理速度是衡量边缘计算节点能够处理车辆和设施数据的速度。边缘计算技术能够提高数据处理速度和实时性。试验结果如表4所示，结果表明,基于5G通信技术的智能网联汽车系统数据处理速度较快,平均处理速度18 ms左右,最大处理速度2 2 ms,最小处理速度13ms。可以满足智能网联汽车系统对实时性和高效性的要求，确保数据的及时处理和响应。农机使用与维修表4数据处理速度试验结果平均处理最长处理最短处理测试次数时间118217319416单位：ms5127116137127116单位：Mbps34030033029035031033529534530529单位：ms时间时间201519142116181320224结论与展望本文基于5G通信技术设计了一套智能网联汽车系统方案，通过实验结果分析，该方案在通信延迟、通信带宽和数据处理速度等方面具有较好的性能表现。通过车联网技术、边缘计算技术和人工智能技术的应用，实现了交通流量优化、路径规划、安全预警等功能，提高了智能网联汽车系统的智能化水平，使其能够更好地适应复杂的交通环境和提升交通安全。随着智能网联汽车系统技术的不断发展，未来的智能交通系统将更加智能化、人性化和安全化。同时，5G通信技术和边缘计算技术的进一步应用也将进一步提升智能网联汽车系统的性能，实现更快、更安全、更可靠的数据传输和处理。未来，智能网联汽车系统将与智慧城市建设紧密结合，为人们的出行提供更加高效、舒适和安全的服务。参考文献：1游华蓉，胡青青，费旭，等智能网联汽车试验场规划设计研究 C/中冶建筑研究总院有限公司.2 0 2 2 年工业建筑学术交流会论文集（上册）.【出版者不详，2022:98 102.2武智，刘天宇，贾先锋.智能网联汽车OTA升级安全设计 J.汽车实用技术,2 0 2 2,47(3）：38-40.3覃文周.智能网联汽车制动系统的设计 J.时代汽车,2 0 2 2(4):135-136.4陈炜煜.基于智能网联汽车的可变内舱设计研究D.杭州：浙江理工大学,2 0 2 1.5寇春欣.智能网联汽车路径跟踪控制器设计中模型预测的应用 J.电子世界,2 0 2 1（2 2）：2 0 2-2 0 3.6高捷，宋锦刚.智能网联汽车网关系统功能安全设计J.汽车电器,2 0 2 1(10):33-35.7孔令旗，陈天姿，冀建波.智能网联汽车测试场场景设计方法研究J.城市道桥与防洪，2 0 2 1（4）：49-51+12.8孔令旗.智能网联汽车测试场设计理论与实务 J.城市道桥与防洪,2 0 2 1(3)：32-33+11.(05)17