車聯網實現框架與關鍵技術研究

何秉羲

摘 要：“車聯網”是基于“物聯網”衍生的一項面向智能交通領域的新興技術，作為現代智能交通的重要組成部分，車聯網技術的發展對于我國車輛流量的優化以及城市道路狀況都有積極的優化與改善作用。論文首先分析了物聯網和車聯網之間的關系，其次，概述了車聯網實現功能需求、架構體系以及車聯網實現中涉及到的關鍵技術，最后對車聯網的發展趨勢進行展望。

關鍵詞：物聯網 車聯網 智能交通 功能需求

中圖分類號：TP399 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）01（c）-0060-01

近年來，物聯網技術發展前景突出，受到計算機、互聯網等相關領域國內外專家學者的高度重視。各國政府、企業對物聯網相關技術產業紛紛予以重點資助。我國政府也十分重視對該產業的扶持，“十二五”期間，我國物聯網的重點投資領域有十個，包括智能電網、智能交通、智能物流、智能家居、環境與安全檢測、工業與自動化控制、醫療健康、精細農牧業、金融與服務業、國防軍事等。其中，智能交通領域的目標是解決能耗、污染、擁堵及安全等問題，尤其是大城市的道路擁堵問題。在目前的客觀情況下，解決擁堵的可行方案是對機動車輛進行合理的管理和調配。因此，建立以車為信息處理節點的信息系統即“車聯網”，即在車與車之間、車與信息處理節點之間、車與信息控制平臺實現信息的實時交換和處理，就顯得十分必要。

1 車聯網概念

作為“物聯網”衍生的一種面向智能交通技術，從不同角度，不同領域專家學者對車聯網賦予了不同的定義。但綜合信息感知技術、智能交通技術以及車輛組網和通信技術三個角度，目前對于車輛網給出的一個廣泛認同的定義是：借助射頻識別（RFID）、攝像頭、傳感器、GPS及圖像處理等電子設備，實現對車輛、道路、交通環境等信息的采集；按一定的通信協議及標準，在車—路—人—網—環境—基礎設施之間進行無線通信或信息交換；云中心采用計算機技術對車輛數據信息進行分析和處理，并計算出不同車輛的最佳路線，及時匯報路況和安排信號燈周期，實現對人、車、路的智能監控、調度和管理[1]。簡而言之，車聯網就是車“互聯”網。

2 車聯網功能需求和實現架構

2.1 車聯網的功能結構

按照車聯網的定義，車聯網系統包括5類基本功能要求[1]。第一，穩定的無線電通信能力，涉及無線通信范圍，可用帶寬和比特率，無線電頻道選擇，無線信道的魯棒性等具體指標的設計。第二，穩定的網絡通信功能力，主要涉及到數據傳播方式，傳播速度，數據擁塞控制，數據尋址方式的選擇，與互聯網接入點的數據匹配等具體指標的設計。第三，可靠的安全通信功能，涉及到匿名信息的保密性，隱私信息的保護；數據接收的完整性和保密性。第四，精確的車輛定位功能，涉及全球導航衛星系統，如全球定位系統；組合定位系統，如慣性導航系統和全球定位系統的綜合控制。第五，車輛的其他功能，如車聯網系統與車載雷達或行車記錄儀信息的匹配與數據交換等。

2.2 車聯網的實現框架

對于車聯網實現架構一般將其分為感知層、接入層、網絡層、支撐層和應用層等5層結構[2]，各層結構之間依次銜接。系統的感知功能由感知層來完成，具體指通過各種類型的傳感器以及傳感器網絡收集物體的屬性及相關信息；銜接層的功能是為感知層提供統一的網絡接口，從而有效地兼容不同的網絡結構和網絡技術；網絡層主要在于實現信息的傳輸管理，并正確提供路由機制、差錯控制機制等，從而保證數據傳遞的可靠性和完整性；支撐層無縫鏈接著網絡層和應用層，功能是處理不同類型、不同量綱、不同級別的數據，為網絡層的數據提供有效地智能信息處理方式；應用層面向用戶需求，根據不同應用為用戶提供相應的服務。

3 車聯網實現的關鍵技術

3.1 感知技術

射頻識別通過射頻信號實現目標對象的自動識別，并獲取相關數據，是一種非接觸式的自動識別技術。該技術還具有識別高速運動物體并可同時識別多個目標的優勢。將其與計算機技術、互聯網、信息技術、嵌入式技術以及通信技術等相結合，可實現全球范圍內的物品跟蹤及信息共享。車聯網為實現給城市交通提供方通行能力，前提必然需要依賴于對于處理對象和環境全面的感知，包括對路況的全面感知和對機動車輛全面感知的感知，從而實現路況和車輛信息之間的互聯、互通和互用。

3.2 異構網絡的融合

車聯網將有多種無線通信技術并存，包括WLAN協議、WIMAX協議、超寬帶通信UWB協議、2G/3G蜂窩通信協議、LTE以及衛星通信等網絡[2]。信息共享需要在不同的網絡環境中傳遞車載網中獲取的全部信息，該處理形式屬典型異構網絡通訊問題。車輛在移動過程中會發生水平或垂直移動，有必要對其移動性進行有效管理[3]。因此，要實現信息的無縫交換切換，需要考慮異構網絡的數據處理和融合。

3.3 無線通信技術

無線通信技術是車聯網信息傳輸的重要手段和方式，隨著3G/4G網絡發展和成熟，在信息的傳輸速率、傳輸穩定性以及傳輸有效性等方面，均能夠有效支撐現有車聯網技術的發展，但具體在車聯中具體應用方法亟待研究的進一步深入。

3.4 智能信息分析處理技術

因為要對車聯網收集到的大量的交通信息進行即時有效的處理和利用，所以要對信息進行過濾，可采用數據挖掘、人工智能能方式對有效信息加以保留，同時去掉無用信息[4]。此外，由于車聯網技術應用與車輛類型、當前位置、行駛速度等有密切的關系，因而十分有必要基于車型、速度和位置等對車輛進行移動預測，并建立業務自適應的觸發機制。

4 結語

車聯網是物聯網技術在智能交通領域中的應用體現。隨著我國機動車輛量迅猛增長以及城鎮化規模的不斷擴大。現有城市交通已經超負荷，尤其在如北京、上海、深圳等大城市，人們出行變得越加困難。而車聯網的出現，無疑為現代城市交通發展提供了一個新的解決思路、借助多源信息數據傳輸、分析與處理機制，為每個駕駛人員都提供高效率的行駛道路選擇，最大限度保證城市道路道路交通順暢，方便現代都市中人們的生活水平和質量。

參考文獻

[1] 蘇靜，王冬，張菲菲.車聯網技術應用綜述[J].現代電子技術，2014（6）：69-72.

[2] 孫小紅.車聯網的關鍵技術及應用研究[J].通信技術，2013，46（4）：47-50.

[3] 顧振飛.車聯網系統架構及其關鍵技術研究[D].南京郵電大學，2012.

[4] 史小平，黃愛蓉，張濤.車聯網感知技術研究進展[J].湖北汽車工業學院學報，2011，25（3）：39-44.