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摘要：隨著汽車智能技術的發展，無人駕駛技術達到了一個新高度，對于汽車邊界技術及汽車周邊環境分析的研究逐步升級。本文就汽車邊界技術的產生、需求、實用意義進行探討，分析了邊界技術架構的相關技術要點和難點。

關鍵詞：互聯網；邊界技術；無人駕駛；V2X技術

引言

道路邊界技術就是要識別出道路上的障礙物，判別出道路邊界，提取出無人車在道路的可行區域，保證無人車可以在未知的道路環境中安全行駛。互聯網及無線網絡技術為汽車應用提供了新的體驗，隨著無人駕駛技術的發展，云計算和網絡架構為無人駕駛技術滿足實時服務需求帶來了全新的生態系統，這種生態系統包括汽車、道路基礎設施、網絡基礎設施和云計算。基于汽車邊界技術的云計算解決方案可為駕駛過程提供不同的服務（例如高清真實駕駛），為不同級別的無人駕駛提供邊界云計算功能，包括高度無人駕駛和全無人駕駛，實時交通監控和警報，以及更豐富的乘客體驗，并為駕駛員和乘客提供更好的用戶體驗和保證，探究無人駕駛邊界技術具有時代意義。

1邊界技術的影響

1.1邊界技術的需求分析

隨著互聯網和車載物聯網技術的發展，無人駕駛汽車正以45％年增長率增長。此外，由于嵌入式技術的快速發展，無人駕駛汽車技術將擴展到普通汽車上，雖然當前大多數購車者無法獲得這一技術服務，但隨著技術不斷豐富，其價格將會在未來幾年顯著下降。因此，基于網絡技術下的無人駕駛汽車對于商業服務而言非常重要。根據有關研究公司的數據，2017年互聯網汽車市場的收入將達到近82億美元，預計到2021年美國將增長到超過180億美元。這種增長有可能繼續，因為互聯網汽車當前占比很小。這也為駕駛員、乘客以及汽車制造商和電信運營商/服務提供商帶來了新契機。例如：①無人駕駛技術，停車技術，自動停車技術；②遠程信息處理技術，即時交通警報和道路天氣狀況警報技術；③信息娛樂服務技術，網絡交互技術；④旅游和虛擬現實（VR）技術，以及智能汽車的遠程和自動化管理，軟件/固件更新技術。這些技術中，很多都是建立在網絡技術的基礎之上，如無人駕駛汽車的關鍵技術中邊界技術及主機系統處理能力技術，必須確保汽車自動行駛中與其他汽車及公路邊界保持足夠安全距離，同時確保所需的數據處理延遲時間以及減少網絡流失的需求確保數據即時反饋。當前，汽車網絡技術還有待進一步完善，特別是網絡運行服務及道路及汽車周邊邊界的云計算功能有待加強，對于網絡運行服務可在道路兩旁基礎設施上接入網絡基礎設施，對于汽車邊界問題可通過云計算功能來解決這一難題。

1.2邊界技術的實用意義

一旦汽車有了網絡服務，就可以實現更多的功能和應用。如V2X技術，實現車與外界進行百分百的互聯，這是未來智能汽車、自動駕駛、智能交通運輸系統的基礎和關鍵技術。汽車通過移動網絡，連接到云服務器，使用云服務器提供的導航、娛樂、防盜等應用功能；汽車之間信息交互和提醒，最典型的應用是汽車之間防碰撞安全系統；汽車可以獲取道路和其他基礎設施信息，例如交通燈、路障等通信，獲取交通燈信號時序等道路管理信息；汽車可以給道路上行人或非機動車安全警告。使用V2X技術在汽車，基礎設施，行人和網絡之間交換的信息真正實現了眾多令人興奮的新應用。利用邊界處理能力及其智能處理信息能力可以為汽車增加價值，并提供有用的低延遲服務體驗。從經濟角度來看，V2X技術的市場潛力巨大，預計未來幾年產量將呈指數增長。

2邊界技術的架構設計

2.1邊界技術的架構設計

邊界技術并不是一個新概念，這是汽車發展趨勢共同創造了一個契機。邊界技術有效利用了無線電和網絡資源特性，在汽車運行時將大量基于汽車的數據轉化為更靠近數據源的可操作智能，確保了無與倫比的高質量體驗，高度環境化的服務體驗。邊界技術解決方案可以與移動網絡運營商的基礎架構一起部署，同時構建管理和編排、安全、隱私和用戶管理框架。通過合理架構，邊界應用程序能實現安全管理，成為更適合汽車智能化的關鍵應用程序以及具有高業務價值的應用程序。邊界技術在自動駕駛汽車應用中尤為突出，可以掃描當前環境中的風險并對其數據采取行動。邊界技術為汽車主機系統提供更廣泛的覆蓋范圍和更多信息，使汽車主機系統能夠做出更明智的決策。當前汽車利用相機、雷達和激光雷達及其他傳感器套件實現智能邊界功能，這些先進的智能系統可以“看到”周圍汽車，發現行駛盲點和附近的危險。利用雷達和相機處理技術時，如果駕駛員反應遲緩或無法反應，汽車會自動轉向和制動保證汽車安全。但是，如果利用更廣闊的汽車邊界功能，讓汽車能夠“看到”比汽車周邊、其他汽車周邊、甚至一英里之外的更遠環境，汽車就可以彼此“交談”。此時，摩托車、緊急汽車、基礎設施、交通燈、數字路標和行人，都可以實現數據交互，確保行駛安全。

2.2邊界設計的功能實現

在功能實現上，可以把更多更小的處理器放在車子周圍，用最大的數據塊（即視頻流）進行“重載”，將信號提煉成分段或分類的元數據流，形成詳細描述對象和坐標的加密文本，并將其無線傳輸（或者更安全地物理連接）到中央處理器或更高級別決策的計算機。這些小得多的系統（如相機或激光雷達和附加的數據處理器）將更容易驗證和證明，并成為現有汽車智能供應鏈生態系統的一部分。這種下放方法不僅大大減輕了中央處理集線器的負擔，還減少了布線重量，改變了機載存儲要求的性質。滾動緩存可以存儲在每個邊界單元并用于診斷，這種方法比大的系統本身更容易認證組件，更容易診斷故障（隔離組件，找到缺陷），并且更容易更換硬件。

3邊界技術中的技術挑戰

3.1邊界技術的流量需求挑戰

邊界技術不是網絡和應用規劃中的利基技術或次要考慮因素，邊界技術是當今幾乎所有細分市場中技術堆棧的戰略要素。估計，到2025年，汽車和云之間流動的數據量可能達到每月10艾字節，這比今天的數量大10，000倍。2020年，一輛無人駕駛汽車每天將使用4，000GB的數據，每輛車將產生大約3，000人的數據，100萬輛無人駕駛汽車將產生30億人的數據，相對于每天平均互聯網用戶1.5GB。無人駕駛汽車每8小時駕駛將產生并消耗大約40TB的數據（例如，城市的HD地圖大約1.5TB，而不計算地圖動態更新的每日上載和下載）。汽車行業的革命，會促使無人汽車產生的大量數據信息，從帶寬成本及實時要求的角度來看都是以網絡資源為代價的，這對云計算方法會產生巨大影響。聯網是智能汽車最佳表現之一，智能汽車必須根據當前實時數據做出決策，并在實際中根據這些決策即時反應。無人駕駛汽車帶來了一個全新的生態系統，支持新的工作負載并滿足實時服務需求，對云計算和網絡架構提出了新要求。隨著越來越多的聯網汽車智能設備應用，邊界技術在運營、導航、安全功能等方面將遠遠超過云計算，未來必須精心策劃邊界技術和云計算資源的組合，編排各種安全系統是汽車行業制造商和原始設備制造商面臨的挑戰。

3.2邊界技術的網絡連接挑戰

為了實現邊界技術網絡低延遲，需要部署移動運營商網絡之間的動態的連接點。為了實現盈利和可持續商業模式，移動運營商、生態系統合作伙伴和汽車制造商最終將面臨用戶和監管機構構建安全集成互聯汽車平臺的巨大壓力。這需要汽車制造商和移動運營商合作共同解決汽車連接和運營難題，分清聯網汽車平臺應用程序的所有權和責任，將不同組織中標準形成同類型標準化，才能確保汽車網絡運營下安全可靠。從汽車利益相關者的角度來看，邊界技術必須實現標準化，因為開放標準是開放市場和確保相互協作的方式，同時也可服務于其他垂直細分市場。從標準化的角度來看，只有引入5G網絡時，才能實現汽車完全連接互聯網的可能。

3.3邊界技術的人工智能挑戰

人工智能技術是邊界技術發展的支持和保證，運用現代傳感技術，結合即時反應的程序糾偏汽車行駛軌跡，是人工智能在汽車邊界技術發展的基本方向。但人工智能技術發展迅捷，更多新技術新工藝的應用會給汽車邊界技術帶來創新和變化，但同時也帶來更多的隱患。人工智能技術的不斷進步，同時也意味著更多復雜問題的到來。任何一個技術都有其兩面性，其在給人類帶來價值的同時，也會帶來隱藏的災難。因此，邊界技術將面臨人工智能技術的挑戰，例如，智能傳感的失效、智能傳感的不穩定，智能軟件的病毒攻擊、智能軟件技術的不成熟等，都會成為邊界技術走向完善的阻礙。在使用人工智能應用到汽車邊界技術時，應該有更為完善的方案及實驗實踐數據。

3.4邊界技術的泊車挑戰

邊界技術的應用，不僅在行駛中，還在行駛后。當汽車停車到指定車位時，邊界技術同樣可以發揮其作用。泊車環境復雜程度遠超于駕駛環境，泊車邊界技術遠難于行駛中的邊界技術，汽車很多的碰撞，都來源于泊車。邊界技術更多地研究了周邊環境，對汽車底部的環境也缺乏嚴控，這使得泊車技術更為困難。此外，如果泊車用時過長，難免會讓車主較為煩惱，即使車位可以停車，駕駛員進出是否方便等問題依然存在。當前泊車技術還不夠完善，還有待進一步研發與實踐。

4結語

邊界技術是無人駕駛汽車中必須攻克的技術難題，也是智能汽車得以應用和價值提升的保證。邊界技術的挑戰是多方面的，不僅在技術下，還在人文上，分析邊界技術的作用意義，探究邊界技術架構，剖析邊界技術難點，有助于智能汽車制造商重新認識評估未來汽車的發展。

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作者：丁才林 單位：江蘇省泰興中等專業學校