基于网络技术下的汽车边界技术探讨

丁才林

摘要：随着汽车智能技术的发展，无人驾驶技术达到了一个新高度，对于汽车边界技术及汽车周边环境分析的研究逐步升级。本文就汽车边界技术的产生、需求、实用意义进行探讨，分析了边界技术架构的相关技术要点和难点。

Abstract： With the development of automotive intelligent technology， unmanned driving technology has reached a new height， and the research on automotive boundary technology and the analysis of automotive surrounding environment is gradually upgraded. This article discusses the generation， demand and practical significance of automotive boundary technology， and analyzes the relevant technical points and difficulties of boundary technology architecture.

關键词：互联网;边界技术;无人驾驶;V2X技术

Key words： internet;border technology;unmanned driving;V2X technology

中图分类号：TP393.08                                 文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）01-0199-02

0  引言

道路边界技术就是要识别出道路上的障碍物，判别出道路边界，提取出无人车在道路的可行区域，保证无人车可以在未知的道路环境中安全行驶。互联网及无线网络技术为汽车应用提供了新的体验，随着无人驾驶技术的发展，云计算和网络架构为无人驾驶技术满足实时服务需求带来了全新的生态系统，这种生态系统包括汽车、道路基础设施、网络基础设施和云计算。基于汽车边界技术的云计算解决方案可为驾驶过程提供不同的服务（例如高清真实驾驶），为不同级别的无人驾驶提供边界云计算功能，包括高度无人驾驶和全无人驾驶，实时交通监控和警报，以及更丰富的乘客体验，并为驾驶员和乘客提供更好的用户体验和保证，探究无人驾驶边界技术具有时代意义。

1  边界技术的影响

1.1 边界技术的需求分析

随着互联网和车载物联网技术的发展，无人驾驶汽车正以45%年增长率增长。此外，由于嵌入式技术的快速发展，无人驾驶汽车技术将扩展到普通汽车上，虽然当前大多数购车者无法获得这一技术服务，但随着技术不断丰富，其价格将会在未来几年显著下降。

因此，基于网络技术下的无人驾驶汽车对于商业服务而言非常重要。根据有关研究公司的数据，2017年互联网汽车市场的收入将达到近82亿美元，预计到2021年美国将增长到超过180亿美元。这种增长有可能继续，因为互联网汽车当前占比很小。这也为驾驶员、乘客以及汽车制造商和电信运营商/服务提供商带来了新契机。例如：①无人驾驶技术，停车技术，自动停车技术;②远程信息处理技术，即时交通警报和道路天气状况警报技术;③信息娱乐服务技术，网络交互技术;④旅游和虚拟现实（VR）技术，以及智能汽车的远程和自动化管理，软件/固件更新技术。

这些技术中，很多都是建立在网络技术的基础之上，如无人驾驶汽车的关键技术中边界技术及主机系统处理能力技术，必须确保汽车自动行驶中与其他汽车及公路边界保持足够安全距离，同时确保所需的数据处理延迟时间以及减少网络流失的需求确保数据即时反馈。

当前，汽车网络技术还有待进一步完善，特别是网络运行服务及道路及汽车周边边界的云计算功能有待加强，对于网络运行服务可在道路两旁基础设施上接入网络基础设施，对于汽车边界问题可通过云计算功能来解决这一难题。

1.2 边界技术的实用意义

一旦汽车有了网络服务，就可以实现更多的功能和应用。如V2X技术，实现车与外界进行百分百的互联，这是未来智能汽车、自动驾驶、智能交通运输系统的基础和关键技术。汽车通过移动网络，连接到云服务器，使用云服务器提供的导航、娱乐、防盗等应用功能;汽车之间信息交互和提醒，最典型的应用是汽车之间防碰撞安全系统;汽车可以获取道路和其他基础设施信息，例如交通灯、路障等通信，获取交通灯信号时序等道路管理信息;汽车可以给道路上行人或非机动车安全警告。

使用V2X技术在汽车，基础设施，行人和网络之间交换的信息真正实现了众多令人兴奋的新应用。利用边界处理能力及其智能处理信息能力可以为汽车增加价值，并提供有用的低延迟服务体验。从经济角度来看，V2X技术的市场潜力巨大，预计未来几年产量将呈指数增长。

2  边界技术的架构设计

2.1 边界技术的架构设计

边界技术并不是一个新概念，这是汽车发展趋势共同创造了一个契机。边界技术有效利用了无线电和网络资源特性，在汽车运行时将大量基于汽车的数据转化为更靠近数据源的可操作智能，确保了无与伦比的高质量体验，高度环境化的服务体验。边界技术解决方案可以与移动网络运营商的基础架构一起部署，同时构建管理和编排、安全、隐私和用户管理框架。通过合理架构，边界应用程序能实现安全管理，成为更适合汽车智能化的关键应用程序以及具有高业务价值的应用程序。边界技术在自动驾驶汽车应用中尤为突出，可以扫描当前环境中的风险并对其数据采取行动。边界技术为汽车主机系统提供更广泛的覆盖范围和更多信息，使汽车主机系统能够做出更明智的决策。

当前汽车利用相机、雷达和激光雷达及其他传感器套件实现智能边界功能，这些先进的智能系统可以“看到”周围汽车，发现行驶盲点和附近的危险。利用雷达和相机处理技术时，如果驾驶员反应迟缓或无法反应，汽车会自动转向和制动保证汽车安全。但是，如果利用更广阔的汽车边界功能，让汽车能够“看到”比汽车周边、其他汽车周边、甚至一英里之外的更远环境，汽车就可以彼此“交谈”。此时，摩托车、紧急汽车、基础设施、交通灯、数字路标和行人，都可以实现数据交互，确保行驶安全。

2.2 边界设计的功能实现

在功能实现上，可以把更多更小的处理器放在车子周围，用最大的数据块（即视频流）进行“重载”，将信号提炼成分段或分类的元数据流，形成详细描述对象和坐标的加密文本，并将其无线传输（或者更安全地物理连接）到中央处理器或更高级别决策的计算机。这些小得多的系统（如相机或激光雷达和附加的数据处理器）将更容易验证和证明，并成为现有汽车智能供应链生态系统的一部分。

这种下放方法不仅大大减轻了中央处理集线器的负担，还减少了布线重量，改变了机载存储要求的性质。滚动缓存可以存储在每个边界单元并用于診断，这种方法比大的系统本身更容易认证组件，更容易诊断故障（隔离组件，找到缺陷），并且更容易更换硬件。

3  边界技术中的技术挑战

3.1 边界技术的流量需求挑战

边界技术不是网络和应用规划中的利基技术或次要考虑因素，边界技术是当今几乎所有细分市场中技术堆栈的战略要素。估计，到2025年，汽车和云之间流动的数据量可能达到每月10艾字节，这比今天的数量大10，000倍。2020年，一辆无人驾驶汽车每天将使用4，000GB的数据，每辆车将产生大约3，000人的数据，100万辆无人驾驶汽车将产生30亿人的数据，相对于每天平均互联网用户1.5GB。无人驾驶汽车每8小时驾驶将产生并消耗大约40TB的数据（例如，城市的HD地图大约1.5TB，而不计算地图动态更新的每日上载和下载）。汽车行业的革命，会促使无人汽车产生的大量数据信息，从带宽成本及实时要求的角度来看都是以网络资源为代价的，这对云计算方法会产生巨大影响。

联网是智能汽车最佳表现之一，智能汽车必须根据当前实时数据做出决策，并在实际中根据这些决策即时反应。无人驾驶汽车带来了一个全新的生态系统，支持新的工作负载并满足实时服务需求，对云计算和网络架构提出了新要求。随着越来越多的联网汽车智能设备应用，边界技术在运营、导航、安全功能等方面将远远超过云计算，未来必须精心策划边界技术和云计算资源的组合，编排各种安全系统是汽车行业制造商和原始设备制造商面临的挑战。

3.2 边界技术的网络连接挑战

为了实现边界技术网络低延迟，需要部署移动运营商网络之间的动态的连接点。为了实现盈利和可持续商业模式，移动运营商、生态系统合作伙伴和汽车制造商最终将面临用户和监管机构构建安全集成互联汽车平台的巨大压力。这需要汽车制造商和移动运营商合作共同解决汽车连接和运营难题，分清联网汽车平台应用程序的所有权和责任，将不同组织中标准形成同类型标准化，才能确保汽车网络运营下安全可靠。从汽车利益相关者的角度来看，边界技术必须实现标准化，因为开放标准是开放市场和确保相互协作的方式，同时也可服务于其他垂直细分市场。从标准化的角度来看，只有引入5G网络时，才能实现汽车完全连接互联网的可能。

3.3 边界技术的人工智能挑战

人工智能技术是边界技术发展的支持和保证，运用现代传感技术，结合即时反应的程序纠偏汽车行驶轨迹，是人工智能在汽车边界技术发展的基本方向。但人工智能技术发展迅捷，更多新技术新工艺的应用会给汽车边界技术带来创新和变化，但同时也带来更多的隐患。人工智能技术的不断进步，同时也意味着更多复杂问题的到来。任何一个技术都有其两面性，其在给人类带来价值的同时，也会带来隐藏的灾难。因此，边界技术将面临人工智能技术的挑战，例如，智能传感的失效、智能传感的不稳定，智能软件的病毒攻击、智能软件技术的不成熟等，都会成为边界技术走向完善的阻碍。在使用人工智能应用到汽车边界技术时，应该有更为完善的方案及实验实践数据。

3.4 边界技术的泊车挑战

边界技术的应用，不仅在行驶中，还在行驶后。当汽车停车到指定车位时，边界技术同样可以发挥其作用。泊车环境复杂程度远超于驾驶环境，泊车边界技术远难于行驶中的边界技术，汽车很多的碰撞，都来源于泊车。边界技术更多地研究了周边环境，对汽车底部的环境也缺乏严控，这使得泊车技术更为困难。此外，如果泊车用时过长，难免会让车主较为烦恼，即使车位可以停车，驾驶员进出是否方便等问题依然存在。当前泊车技术还不够完善，还有待进一步研发与实践。

4  结语

边界技术是无人驾驶汽车中必须攻克的技术难题，也是智能汽车得以应用和价值提升的保证。边界技术的挑战是多方面的，不仅在技术下，还在人文上，分析边界技术的作用意义，探究边界技术架构，剖析边界技术难点，有助于智能汽车制造商重新认识评估未来汽车的发展。

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