車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)綜述

龔媛嘉　孫海波

【摘要】? ? 隨著國民生活質(zhì)量的不斷提升，汽車幾乎已經(jīng)成為了每個家庭的標配。當前我國汽車保有量持續(xù)增加，很多城市、甚至鄉(xiāng)村道路越來越擁堵，交通出行、交通安全、環(huán)境保護等問題越來越突出，車聯(lián)網(wǎng)將是解決這些問題的有效途徑。本文主要針對車聯(lián)網(wǎng)三層架構(gòu)對車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進行介紹，包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應用層。

【關(guān)鍵字】? ? 車聯(lián)網(wǎng)? ? 5G? ? AI

引言：

隨著5G技術(shù)的商用，車聯(lián)網(wǎng)（V2X，Vehicle to Everything）發(fā)展也達到了一個新高度。談到車聯(lián)網(wǎng)，人們最先想到的可能就是無人駕駛汽車。2017年7月，李彥宏乘坐無人駕駛汽車參會，在當時引起了民眾的極大關(guān)注，也將無人駕駛汽車、車聯(lián)網(wǎng)推向一個發(fā)展的新高度。

車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)利用5G網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)計算、遙感控制、人工智能等技術(shù)，將人、車、路、物連接在一起，實現(xiàn)車輛的自動駕駛，將人們從繁重的駕駛工作中解放出來，并且有效利用道路資源，解決交通擁堵的問題，改變?nèi)藗兊纳?，進一步提高和解放社會生產(chǎn)力。

一、車聯(lián)網(wǎng)定義

車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在道路交通領(lǐng)域的具體實踐應用，將極大減輕駕駛?cè)藛T的工作量。具體來說，車聯(lián)網(wǎng)就是借助以5G、人工智能等新一代信息技術(shù)，實現(xiàn)車與車、人、路、控制平臺之間的網(wǎng)絡(luò)連接，實現(xiàn)在車聯(lián)網(wǎng)控制平臺上對所有車輛的靜、動態(tài)信息進行提取和利用，為駕駛?cè)颂峁┌踩?、高效的交通服?wù)，將人從繁重的駕駛工作中解放出來。車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，帶來的好處是多方面的，主要有：1）使道路交通更加便利;2）自動駕駛更加安全;3）減輕駕駛?cè)说墓ぷ髁?4）出行更加節(jié)能環(huán)保。車聯(lián)網(wǎng)的概念最早提出于2009年9月，然而介于當時的技術(shù)條件，車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是非常緩慢的，沒有達到大眾所預期的效果。在4G網(wǎng)絡(luò)條件下，點與點之間信息傳輸?shù)难訒r為0.07s，雖然0.07s非常短暫，但在實際行車中這個時間并不短。假設(shè)車速為80km/h，折算為秒就是22m/s。那么0.07s的時間，這輛車行駛的距離是22m/s乘以0.07s，等于1.54m，即在0.07秒的時間內(nèi)車輛向前行駛了1.54米。可以設(shè)想，兩輛車本應在相距1.54米的時候就剎住，然而卻在相撞了以后0.07秒，才收到車聯(lián)網(wǎng)控制平臺云端發(fā)來的制動信號。然而有了5G網(wǎng)絡(luò)的賦能，其大帶寬、低時延、超可靠的顯著優(yōu)勢，將極大地促進車聯(lián)網(wǎng)的落地應用。

二、車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)

典型的車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)，主要分為三個層，分別是感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應用層，如圖1所示。在感知層與網(wǎng)絡(luò)層之間，可以完成車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中車與車、車與路之間的數(shù)據(jù)通信，具體來講就是通過車內(nèi)安裝的數(shù)據(jù)采集設(shè)備實現(xiàn)該車與其它車輛、路況、路邊固定物等的數(shù)據(jù)通信。

2.1 感知層

感知層由多種數(shù)據(jù)采集設(shè)備及傳感器組成，包括車內(nèi)數(shù)據(jù)采集終端、RFID（Radio Frequency Identification，無線射頻識別，RFID能夠?qū)崿F(xiàn)車與車間的數(shù)據(jù)通信、定位等功能，在車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中起到重要的作用）、北斗定位、視頻監(jiān)控等。感知層是車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，采集大量的數(shù)據(jù)信息，比如行駛車輛自身的基本參數(shù)、車速、長寬高數(shù)據(jù)、重量、載貨信息、當前道路的通暢情況、天氣狀況等。將這些采集到的數(shù)據(jù)上傳給網(wǎng)絡(luò)層，進而為車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供用于精準計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。

2.2 網(wǎng)絡(luò)層

網(wǎng)絡(luò)層主要以5G網(wǎng)絡(luò)傳輸為主，其它的通信傳送方式為輔，包括：傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)，LoRa、NB-IoT等低功耗廣域網(wǎng)，WiFi等短距無線網(wǎng)，一般根據(jù)數(shù)據(jù)采集的實際情況進行選擇。比如天氣狀況等規(guī)模較小數(shù)據(jù)選擇窄帶的通信方式，如果是傳輸視頻、車距之類的大容量、高并發(fā)數(shù)據(jù)就選擇寬帶的通信方式。網(wǎng)絡(luò)層在整個車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，起到上傳下達的作用，完成大量信息數(shù)據(jù)的傳遞任務(wù)。

2.3 應用層

應用層是車聯(lián)網(wǎng)的控制大腦，其以車聯(lián)網(wǎng)指揮控制平臺為核心，實現(xiàn)與車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的其它應用，比如交通路況監(jiān)測、交通事故預防、智慧交通、交通救援、智能停車等應用。應用層可以為駕駛員提供實時準確的道路信息，自動生成到達目的地的最優(yōu)路徑，為用戶節(jié)約時間和成本。應用層的功能并不是一成不變的，根據(jù)實際情況可以隨時增刪。除了對交通路況監(jiān)測外，還可以對當前環(huán)境的污染情況、附近加油站、休息區(qū)、車內(nèi)人員的身體狀況等進行感知監(jiān)測，路線規(guī)劃也不以最快到達為目標，而以最合適最安全的方式到達，變“以路為本”為“以人為本”。

三、結(jié)束語

車聯(lián)網(wǎng)是汽車產(chǎn)業(yè)、信息產(chǎn)業(yè)和交通產(chǎn)業(yè)的融合匯聚點，是 5G、人工智能等新一代信息通信技術(shù)在汽車、交通等行業(yè)應用的重要體現(xiàn)。尤其是當前5G技術(shù)的普及應用，極大推動了車聯(lián)網(wǎng)發(fā)展。車聯(lián)網(wǎng)“車路網(wǎng)云一體化”將是5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的主要應用場景 [1]。未來，車聯(lián)網(wǎng)必將在智慧交通領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，而智慧交通是智慧城市建設(shè)的重要組成部分，直接影響到一個城市、地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

參? 考? 文? 獻

[1] 王雪檸、翟媛、朱松.我國車聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展環(huán)境及趨勢影響分析.汽車工業(yè)研究[J].2021年第2期.2-7頁.

項目基金：國家廣播電視總局廣播電視科學研究院2021年基本科研項目--“基于廣電5G的車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究”，項目號：JBKY20210260。