淺談車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

黃正坤　費宣燁

【摘 要】本文主要講述車聯(lián)網(wǎng)的概念、技術(shù)以及應(yīng)用。近年伴隨著物聯(lián)網(wǎng)概念的發(fā)展和推進(jìn)，車聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)的一種體現(xiàn)形式也有了較快的發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)走進(jìn)人們的生活。作為一種已經(jīng)走進(jìn)人們生活的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，很多人也只是聽說，本文將對這一技術(shù)進(jìn)行較為系統(tǒng)的介紹，助力車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的科學(xué)普及。

【關(guān)鍵詞】車聯(lián)網(wǎng)；交通技術(shù)；物聯(lián)網(wǎng)

0 引言

目前交通問題已經(jīng)成為全球急需解決的一個公共問題，涉及安全、擁堵、污染等一系列的問題。當(dāng)駕駛員駕駛汽車時受周邊環(huán)境影響或可見度較低時，駕駛安全會受到較大的影響。如果駕駛員能夠獲取到周圍鄰近車輛的實時信息（如速度、方向、實時位置、是否要加減速、是否要變道等），駕駛員可以根據(jù)這些信息及時的做出相應(yīng)的調(diào)整或者規(guī)避，會減少很多的交通事故，以及擁堵等一系列的問題，同時也減少了因車輛造成的環(huán)境污染的問題。隨著發(fā)展和這些問題解決的需要，車聯(lián)網(wǎng)被推倒了前臺。

傳統(tǒng)意義上的車聯(lián)網(wǎng)，一般是指通過安裝在車上各個位置的電子標(biāo)簽，通過無線射頻等采集技術(shù)對車輛的所有的靜態(tài)屬性信息和動態(tài)屬性信息進(jìn)行采集，并通過網(wǎng)絡(luò)將采集到的信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)平臺，并對信息有效的處理和利用。同時可以根據(jù)不同的需求對所有連接網(wǎng)絡(luò)平臺的車輛運行狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)管，并可以提供其他綜合性的服務(wù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)意義上的車聯(lián)網(wǎng)概念已經(jīng)不能完全涵蓋當(dāng)前車聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)容。根據(jù)車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟的定義，車聯(lián)網(wǎng)是由車輛自身內(nèi)部、車輛與車輛之間和車輛與互聯(lián)網(wǎng)之間構(gòu)成可進(jìn)行信息交互的巨大交互網(wǎng)絡(luò)。車輛可以通過安裝的RFID、GPS、傳感器、攝像頭、圖像處理等裝置完成對自身狀態(tài)信息及周邊環(huán)境的狀態(tài)信息進(jìn)行采集，并通過無線互聯(lián)網(wǎng)將所有的信息匯聚到車輛中央處理系統(tǒng)進(jìn)行實時狀態(tài)處理；車輛間的信息實時共享，并且通過網(wǎng)絡(luò)上傳匯聚到中央處理系統(tǒng)。通過云計算等技術(shù)，對這些大量的車輛信息進(jìn)行實時的分析和處理，從而計算出各個車輛的最佳行駛路線，形成實時路況信息匯報，以及信號燈周期的安排等。

1 車聯(lián)網(wǎng)背景

在1990年施樂公司推出了基于網(wǎng)絡(luò)的可樂販?zhǔn)蹤C(jī)，這是早期物聯(lián)網(wǎng)的實踐應(yīng)用開始階段。物聯(lián)網(wǎng)的概念直到1999年才由MIT Auto-ID中心的Ashton教授在研究RFID時提出來，并正式在美國召開的移動計算和網(wǎng)絡(luò)國際會議中提出物聯(lián)網(wǎng)。

同樣的是美國也是Telematics產(chǎn)業(yè)的先行者，車載電腦開始有了無線通信的連接。在1997年通用公司推出了OnStar服務(wù)，駕駛員只需要按一下按鈕即可通過無線通信連接到通用服務(wù)中心，駕駛員可以和服務(wù)中心技術(shù)人員溝通需求。隨后各大汽車生產(chǎn)廠商都在Telematics方面推出了自己的系統(tǒng)，如福特的SYNC、豐田的G-book、BMW的ConnectedDrive系統(tǒng)等。在國內(nèi)Telematics業(yè)務(wù)在近年如火如荼的發(fā)展，隨著豐田將G-Book引入中國、通用向自家車主提供安吉星服務(wù)，本土廠商上汽也推出了基于聯(lián)通3G網(wǎng)絡(luò)的前裝Telematics服務(wù)。在Telematics方興未艾之時，隨著物聯(lián)網(wǎng)的興起，作為Telematics的擴(kuò)展，車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)運而生。吉利在2011年上海車展上推出新一代3G“智能汽車”，2014年騰訊和四維圖新聯(lián)合推出了WeDrive解決方案，2016年上汽和阿里聯(lián)合推出了“互聯(lián)網(wǎng)汽車”。車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)在國內(nèi)開始迅速發(fā)展的同時也得到了國家的重視。2010年車聯(lián)網(wǎng)項目被列為我國重大專項的第三專項“新一代寬帶無線移動通信網(wǎng)重大專項”中的重要項目，2013年中國汽車工程學(xué)會發(fā)起成立了車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。車聯(lián)網(wǎng)在業(yè)界也成為了被認(rèn)為是最具潛力和最容易形成系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

2 車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

目前階段車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要涉及射頻技術(shù)和通信技術(shù)。從不同的層面考慮主要可以分為四個層次，即端感知層、端系統(tǒng)應(yīng)用層、傳輸層和云平臺支撐層，每一層也都有不同的技術(shù)需求。

2.1 傳感網(wǎng)絡(luò)與無線傳感器技術(shù)

傳感網(wǎng)絡(luò)主要用來連接各種傳感器并將數(shù)據(jù)匯聚到車載電腦系統(tǒng)中，主要包括各種參數(shù)感知設(shè)備、連接各種感知設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)，通過通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將獲取的標(biāo)識和傳感信息接入自組網(wǎng)絡(luò)或者互聯(lián)網(wǎng)。整個車的傳感網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計過程中也會涉及很多問題，如無線設(shè)備間的互聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)地址需求與分配，自動組網(wǎng)，高速自動繳費、傳輸控制與無線多媒體等。

車聯(lián)網(wǎng)中無線傳感器技術(shù)用于識別車身以及對車身周圍環(huán)境的各種屬性信息。目前各個識別標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，如車身防碰撞傳感信息、外部感應(yīng)攝像頭信息、車輛流量識別等都需要有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行全局標(biāo)識。

2.2 車聯(lián)網(wǎng)軟件和硬件技術(shù)

車聯(lián)網(wǎng)中的軟件需求主要包括嵌入式操作系統(tǒng)、各類應(yīng)用軟件、中間件、面向物聯(lián)網(wǎng)的搜索引擎，統(tǒng)一的語義解析體系，以及各種數(shù)據(jù)處理技術(shù)等，通過車載端的系統(tǒng)及各種軟件可以實時的處理車輛自身，以及來自網(wǎng)絡(luò)云端的信息，為車輛或人員提供相應(yīng)的服務(wù)。

車聯(lián)網(wǎng)的硬件主要是車載的終端處理設(shè)備，以及云端的服務(wù)器等設(shè)備。由于車聯(lián)網(wǎng)的終端設(shè)備一般使用嵌入式系統(tǒng)，所以設(shè)備需要滿足功耗低、體積小、易安置、成本低等特性。但服務(wù)器等設(shè)備需要有高性能集群同時還需要具有先進(jìn)計算功能。

2.3 車聯(lián)網(wǎng)安全

車聯(lián)網(wǎng)是一個處于開放的公共網(wǎng)絡(luò)平臺，涉及到個人隱私及安全等問題，這些問題也是不可回避的問題?，F(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)所面臨的各種安全及隱私問題，在車聯(lián)網(wǎng)中同樣存在，如個人信息泄露、終端被惡意控制、密碼分析、設(shè)備掃描、拒絕服務(wù)攻擊等。由于車聯(lián)網(wǎng)更多使用的是無線網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)的廣播特性也使得安全問題變的更為重要，除此之外還涉及車輛控制信息，以及行為模式等的隱私保護(hù)。目前很多安全技術(shù)在進(jìn)一步研發(fā)完善中，相信不久的將來安全將不再是問題。

2.4 車與車交互的關(guān)鍵技術(shù)

車聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)主要包括：編隊車輛之間的信息交換、隨機(jī)車輛之間的信息交換、遠(yuǎn)程車網(wǎng)間的關(guān)鍵技術(shù)、車輛與路的協(xié)同技術(shù)，以及車、路和中心間的關(guān)鍵技術(shù)等。編隊車輛之間的信息交換主要研究大型車輛編隊中各個車輛間交互以及決策等。車輛間安全的無線通信和可靠組網(wǎng)是整個編隊安全的可靠保證，同時為車隊在復(fù)雜路況或惡劣環(huán)境下，能安全高效的提供有效的通信和決策保障。隨機(jī)車輛之間的信息交換技術(shù)主要為移動中或靜止?fàn)顟B(tài)下的車輛之間能夠迅速的建立一個支持快速網(wǎng)絡(luò)切換和實時靈活組網(wǎng)的能力，以及車輛間具有實時數(shù)據(jù)交換特性的無線網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)車輛間的各種信息的實時共享。遠(yuǎn)程車網(wǎng)互聯(lián)技術(shù)主要解決路上行駛的車輛能夠快速接入路邊的無線網(wǎng)絡(luò)，并在各個無線網(wǎng)絡(luò)間快速的切換，保證車輛網(wǎng)絡(luò)這一基礎(chǔ)設(shè)施的實時暢通，為互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)中心和車輛之間信息共享提供可靠的網(wǎng)絡(luò)條件。車輛與路的協(xié)同技術(shù)主要是將各種先進(jìn)技術(shù)有機(jī)地運用于整個交通系統(tǒng)中，通過車和路之間信息的實時交互和共享實現(xiàn)智能協(xié)同，也為交通運輸系統(tǒng)的安全暢通與協(xié)調(diào)提供了保障。由于車輛需要與道路之間建實時互聯(lián)通訊，所以在研發(fā)新的交通管理系統(tǒng)和交通信息采集時需要考慮車與路的協(xié)同技術(shù)，更快的實現(xiàn)車路智能互聯(lián)。同時，車、路和中心間的關(guān)鍵技術(shù)主要是通過車、路及云端信息中心之間的交互通信，從而進(jìn)行車路協(xié)同一體化，并通過大數(shù)據(jù)的分析對路和車進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化改進(jìn)，最終在交通安全、排放和效率等方面得到優(yōu)化提升。

3 結(jié)論

車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展還處在剛剛起步發(fā)展階段，還需要各種政策、資金，以及技術(shù)研發(fā)支撐等，因此需要政府構(gòu)建一個健康發(fā)展的環(huán)境，進(jìn)而引導(dǎo)汽車、電子、通訊等各個行業(yè)協(xié)同推動增長，進(jìn)而吸引更多的人才和資金參與車聯(lián)網(wǎng)市場的開發(fā)，實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)的早日落地。

【參考文獻(xiàn)】

[1]程剛，郭達(dá).車聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)狀與發(fā)展研究[J].移動通信，2011（17）.

[2]張秀玉.車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)研究[J].微計算機(jī)信息，2011（4）：156.

[3]李磊，隴小渝.淺談車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展[D].西安郵電大學(xué)，2013.

[4]張明.基于物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)[D].十堰職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2014，26（2）.

[責(zé)任編輯：田吉捷]