车辆可视化技术的研究

本文主要介绍了车辆最新可视化技术，包括了基于VANET的车辆可视化系统、毫米波雷达辐射电场可视化技术、工程项目可视化项目等，对于驾驶员安全行驶、故障检测、城市移动可视化有重要作用。

1 VANET中安全驾驶的高效车辆可视化系统[1]

1.1 主要内容

在过去十年中，车载自组网络（VANET）因其在安全驾驶支持系统中的适用性而越来越受到关注。使用VANET的各种安全和路线规划应用包括紧急事故警告、交叉口警告和道路拥堵警告应用。车辆可视化是支持安全驾驶的有效方式，车载显示设备的导航地图上的可视化隐藏车辆可以强有力地增强驾驶员的视野。在本文中，作者提出了一种使用VANET的高效车辆可视化系统。它是一种安全和路由规划应用程序，包括减少广播数据包的优化机制。作者通过进行真实的VANET实验来评估其可视化性能和优化机制的有效性。

在本文中，作者提出了一种使用VANET进行安全驾驶的高效车辆可视化系统（EVVS）。EVVS旨在通过在车载显示设备上显示周围的车辆来支持安全驾驶。此外，EVVS实施优化机制以减少用于车辆可视化的广播包。还实施了基于iOS的原型以验证EV⁃VS的可行性。作者使用现实的VANET实验评估EV⁃VS的性能，见文中Figure 1.。

基于预定间隔Tl，每个车辆周期性地向周围车辆广播包括其自身位置信息、速度和时间戳的位置分组。每个车辆仅在已经在预定义的取消时间Tc内完成了邻居驱动的广播时才取消其自己的位置信息的预定广播。

Figure 1.The overview of EVVS.

作者提出EVVS，其包括两个广播消除机制，以减少用于车辆可视化的广播包。作者评估EVVS的性能，实验结果表明，可视化性能虽然在某些情况下稍微降低，但可以通过适当的取消时间Tc值来接受，甚至可以减少网络流量。

1.2 展望

作为未来的工作，作者将研究适合于各种道路状况、车辆速度和广播间隔Tl的Tc的适当值。此外，作者还将研究可以从使用两种取消机制中受益的其他几种流量应用程序。

2 汽车毫米波雷达辐射的电场可视化技术[2]

2.1 主要内容

将雷达系统的准确性和可靠性推向更高水平是实现自动驾驶的要求。为了最大限度地发挥其性能，毫米波雷达必须考虑到其周围环境，如标志、保险杠等，因为电场失真会降低性能。作者提出了电光（EO）测量系统来可视化毫米波的幅度和相位分布，旨在利用装在车辆内部的雷达模块评估汽车部件的干扰。提供了通过塑料板的76-GHz毫米波的可视化，以证明作者的系统能够诊断现场干扰的局部原因。

作者最近开发了一种基于光子学的电光（EO）检测系统（见文中Fig.1），它使作者能够在辐射源的近场区域内可视化毫米波和太赫兹波的幅度和相位。测量探针对电场辐射的侵入性很小，这使得可以精确地测量场分布。近场测量的一个优点是它提供了场干扰的局部原因，这是远场测量无法获得的。另一个优点是可以通过近-远场变换计算辐射图。

Fig.1. Measurement of the electric-field radiated from the millimiter-wave radar equipped inside a vehicle

对于相位的测量，需要参考信号。在传统的天线测量中，通过将RF信号注入被测天线然后用网络分析仪获得S参数来测量相位。然而，该方法不适用于评估汽车中配备的雷达。在作者提出的测量系统中，通过使用固定在辐射源附近的第二探头的参考信号来解决该问题，作者称此方法为异步测量。

2.2 结论及存在问题

作者已经证明了通过76 GHz塑料板的电场可视化。获得的振幅和相位分布清楚地反映了塑料的结构。作者的异步EO测量系统适用于评估雷达罩（如保险杠和徽章）的干扰，并配备汽车雷达。该系统现在正在进行修改，以测量频率调制连续波（FMCW），以评估广泛采用的FMCW型雷达。

3 用于连接车辆系统的可视化工具[3]

本文是一个关键设计评论，重点关注由亚利桑那大学系统和工业工程系赞助的“连接车辆系统可视化工具”设计项目。此可视化软件项目的目的是创建更直观和高级的用户界面，以显示MMITSS软件系统生成的重要数据和指标。致力于设计此可视化软件的团队由五名工程专业学生（系统、工业、计算机和电气重点）组成，他们在亚利桑那大学的高年级学习。通过深入研究和讨论，该团队致力于创建一个利用模型视图控制器方法实现可视化的软件结构。此设计使用UML图和界面绘图方法来创建对Visualization的详细和指定的理解。

就服务器而言，作者希望更多地了解套接字如何相互通信以及UDP协议如何影响系统的行为。此外，作者最初并不知道数据报如何影响套接字通信，并且更好地理解缓冲区大小及其局限性。总的来说，作者对项目的结果感到满意，但希望作者提供指标来证明作者的解决方案比原始可视化更好，并且它将为流量工程师带来积极的好处。

4 用于支持可视化的城市移动数据的语义集成[4]

4.1 主要内容

本文提出了一种基于本体的方法来支持城市移动数据可视化过程。该方法包括构建面向可视化的城市移动本体，侧重于乘客、车辆流等主题。现有的本体专注于对交通网络的整体结构进行建模，而不是解决这些主题的形式化问题。本体还允许使用人类感知因素来表征可视化技术，以便可以使用它们来自动推断数据集的推荐技术。最终目标是通过提供可以帮助开发具有语义丰富的可视化过程的本体来提高决策者的利益，同时提高数据互操作性和知识提取能力。作者提供了葡萄牙波尔图市公共交通系统的实际数据示例。该示例显示了可视化技术的语义特征，以及语义如何协助自动推荐可视化的任务.

作者的研究考虑使用语义Web技术（SWT）来解决这些问题。在持续开发中，该方法包括构建面向可视化的城市移动本体，该异构数据允许集成异构数据并使用嵌入式语义进行正式表征。本体还允许使用人类感知因子来表征可视化技术，以便它们可用于推断数据集的推荐技术。作者的目标是通过提供可以支持开发语义丰富的可视化过程的本体，增强互操作性和知识提取功能，从而使决策者受益。

本研究的目标是：

●描述面向可视化的城市移动本体的结构和主要元素;

●描述和举例说明数据语义集成的过程，以及可视化技术的表征。

●为了支持作者的例证，作者使用从葡萄牙波尔图的公共交通系统中检索到的真实数据。该例子探讨了可视化技术的语义特征，并展示了语义如何协助自动推荐可视化技术的任务。见文中Figure 7.。

Figure 7.2D Geographic Heat Map visualization technique showing data from(a)ticket validations,(b)nearby stops requests,and(c)both.

4.2 结论及存在问题

本文提出了一种面向可视化的城市移动本体，以支持数据可视化过程。在城市移动领域的可视化研究中使用本体和语义Web技术的机会仍然很小，并提供了探索的机会。诸如OTN之类的本体仍然不包括对理解运输系统的使用很重要的主题。由于为数据和可视化提供了语义和逻辑推理功能，SWT带来了相当大的优势，例如增强的知识提取功能。将人类感知因素应用到本体中对于确保可视化技术的有效性，以及允许他们根据他们拥有的数据自动推荐给决策者也是至关重要的。

5 利用声音可视化技术识别和分析车辆噪声源[5]

5.1 主要内容

通过噪声可视化技术在道路和高速公路上使用连续测量可以在未来增加道路安全性。例如，中央计算机系统可以持续评估信息，并且反馈将通过他们的移动电话或GPS警告驾驶员更换来自经销商或汽车服务中的轮胎。车辆故障诊断目前由汽车服务中的不同设备执行。在提高效率方面，可以扩展诊断方法以用于噪声可视化技术。如果轮胎仍然安全或不安全，可以使用汽车服务中的测量装置（用于噪声可视化）来更快地检测故障和损坏部件以及基于噪声压力水平的测量。声学相机和各种噪声可视化技术被实施到乘用车制造商的制造过程中。它们的用途是检测错误，减少发动机及其零件以及汽车内饰的噪音。

本研究的目的是证明两辆车Skoda Octavia在同一条道路上以不同速度的声级差异。部分输出是VW Golf 1.4车辆发动机空间中主要声源的频率分析和识别。世界各地都在使用噪声的动态可视化方法。在作者的例子中，作者使用声学相机来可视化和识别移动车辆的声源以及发动机空间中的噪声源（见文中Fig.1）。结论已经发现，来自发动机的振动通过底盘传递到车辆内部并引起不舒服的噪音。将来，作者希望在汽车服务中使用这种测量设备，以便更快地检测故障和损坏的部件。当车辆以较高速度行驶时，会引起噪音、接触轮胎-道路中的压力波。噪音压力水平的差异主要是由于重量、轮胎质量、空气动力学以及胎面的形状和尺寸。

Fig.1.Delay-sum beamforming method of the acoustic camera[4;5]

以使用可视化技术来定位发动机部件的声源。然后可以确定缺陷的来源并采取措施消除它们。已经发现，来自发动机的振动通过底盘传递到车辆内部并引起不舒服的噪音。目前，声学相机和各种噪声可视化技术被实施到乘用车制造商的制造过程。它们的用途是检测错误，减少发动机噪音及其零件以及汽车内饰。

5.2 展望

将来，作者希望在汽车服务中使用这种测量设备，以便更快地检测故障和损坏的部件。通过噪声可视化技术在道路和高速公路上使用连续测量可以在未来增加道路安全性。根据噪声压力水平的测量值，可以评估轮胎是否仍然安全。