移動互聯汽車數據共享

胡舜耕，王志軍，張琳，常琳

（1.中國聯合網絡通信有限公司研究院，北京 100032；2.北京郵電大學信息與通信工程學院，北京 100876；3.中國科學院微電子研究所新能源汽車電子研發中心，北京100029）

移動互聯汽車數據共享

胡舜耕1，王志軍1，張琳2，常琳3

（1.中國聯合網絡通信有限公司研究院，北京 100032；2.北京郵電大學信息與通信工程學院，北京 100876；3.中國科學院微電子研究所新能源汽車電子研發中心，北京100029）

移動互聯汽車指具備移動互聯網通信能力的汽車，特定汽車裝載的傳感器采集的數據、V2X交互數據以及汽車屬性數據統稱為移動互聯汽車數據。分析了移動互聯汽車數據內容，研究了移動互聯汽車數據應用，分析了移動互聯汽車數據產業鏈的構成，提出了一個適用于移動互聯汽車數據采集、管理與共享的移動互聯汽車數據共享框架。

移動互聯汽車；數據；產業鏈；共享

1 引言

移動互聯汽車指具備電信運營商提供的移動互聯網通信能力的汽車。作為移動互聯網的一個“智能大終端”，可以與其他移動互聯汽車、路側基礎設施、手持智能終端和業務服務平臺進行信息通信交互，構成所謂的車聯網[1]。

大數據是指傳統技術不能在合理時間、合理成本下高效獲取、管理、處理和分析的巨型數據集，具有4V特征，即數據體量大（volume）、增長速度快（velocity）、數據類型多樣化（variety）、數據價值稀疏（value）[2]。數據共享是在一定條件下，讓特定用戶能夠使用自己掌控的數據，并進行操作、運算和分析。例如申請信用卡需要提供一些個人信息，而服務提供方會有“信息僅供信用卡申請使用，不會提供給第三方”之類的申明，這就屬于一種消費者與服務提供者之間的基于某種契約的數據共享。

特定移動互聯汽車裝載的傳感器采集的數據、V2X交互數據以及汽車屬性數據統稱為移動互聯汽車數據。本文研究移動互聯汽車數據內容與數據應用，并提出移動互聯汽車數據共享框架。

2 移動互聯汽車數據內容

2.1 車輛前裝傳感器采集數據

車輛前裝傳感器采集數據是指通過車輛出廠前安裝的傳感器收集到的數據，車載終端能夠從汽車CAN、LIN、FlexRay等總線連接的電子器件和ECU采集汽車各種使能部件的運轉數據，這些數據主要通過車載總線獲取，目前常用的車載總線有CAN、LIN、FlexRay等，其中應用最廣泛的為CAN總線。

CAN總線采用多主機結構，總線空閑狀態下所有節點都可以發送和接收數據，分為最快可達1 Mbit/s的高速CAN和最高125 kbit/s的低速CAN。1986年由德國電器商博世公司開發，并通過國際標準組織 （ISO）分別對高速CAN和低速CAN進行了標準化。美國汽車工程協會（SAE）詳細規定了CAN總線中數據的傳輸方式，但是具體傳輸的內容和數據格式由汽車廠商自己定義。

LIN總線是一種低成本的串行通信網絡，采用單主機結構，最快傳輸速率為20 kbit/s，用于實現汽車中的分布式電子系統控制，主要用于輔助CAN總線。1998年在德國召開的汽車電子會議上被首次提出，1999年成立LIN聯盟，早期成員有奧迪、寶馬、克萊斯勒、博世、大眾等，由LIN聯盟推動LIN總線的規范和測試。

FlexRay總線是繼CAN、LIN之后的下一代高速車載總線，總數據速率可達20 Mbit/s，目前是戴姆勒克萊斯勒公司的注冊商標，由FlexRay聯盟推動其標準化。

2.2 車輛后裝傳感器采集數據

根據不同的車輛，車輛后裝傳感器具有一定的可選擇性，常用的后裝傳感器采集的數據見表1。

表1 車輛后裝傳感器采集數據

其中，胎壓監測既有前裝，也有后裝。可以預見，隨著強制性國家標準《乘用車輪胎氣壓監測系統的性能要求和試驗方法》的推廣實施，前裝胎壓監測會逐漸普及。車輛后裝傳感器根據采集到的數據不同，可以實現不同的應用。

2.3 V2X交互數據

（1）車與平臺交互數據

車與平臺交互數據指汽車信息服務平臺收集到車輛的行車數據后進行分析和處理，得到對車輛有用的即時信息并反饋給車輛。

汽車信息服務平臺主要提供包括通信服務、道路導航、駕駛輔助、遠程監控和資訊娛樂五大類業務，使用業務的角色主要分為兩大類：駕駛員及乘客[1]。駕駛員及乘客在使用這些服務時，汽車信息服務平臺會記錄使用情況，如用戶、使用業務、開始時間、結束時間、位置信息等。

（2）車與基礎設施交互數據

車與基礎設施交互數據主要指由路側基礎設施單元向車輛發布的道路交通信息，如路側紅綠燈信息、交通區域廣播信息等，見表2。

表2 車與基礎設施交互數據

（3）車與車交互數據

車與車交互數據是移動互聯汽車數據的重要組成部分之一，通過與周圍車輛交互位置、速度等行車數據，可以實現安全駕駛的目標；交通信息、臨時管制信息等的交互，可以實現區域敏感數據 （指只對當前區域有用的數據）快速地在區域內進行傳播。

SAEJ2735[3]規定了車輛之間如何通過DSRC進行數據交換以及車輛之間交互的數據類型，交互數據主要用于車輛的行車安全，主要包括：車輛標識數據、經緯度數據、海拔高度、速度、加速度、前進方向、車輛長度、車輛寬度等。

（4）車與人交互數據

車與人交互數據包括兩個部分：車輛與道路上行人交互數據以及車輛與駕駛員、乘客交互數據。

車與道路行人可交互以下數據：各自的具體位置、運動方向、運動動態、速度、距離、是否有碰撞可能等，可以通過信息的交互構建更加安全、和諧的道路交通環境。

車與駕駛員、乘客交互以下數據：駕駛員的個人終端（手機、Pad等）與車載終端可實現的交互數據；駕駛員通過車載終端實現對車輛的指示和控制數據，如通過語音、手勢、眼球位置的變化等進行控制；乘客和車輛的交互數據主要用于影音娛樂，如乘客個人終端（手機、Pad等）與車載影音娛樂系統的數據交互等。

2.4 車輛屬性數據

車輛屬性數據包括車牌號、發動機號、車架號、車輛型號、車輛長度、車輛寬度等描述車輛自身特性的數據以及車主信息和投保信息等。

2.5 無人駕駛車輛采集數據

自Google推出無人駕駛汽車以后，各大車廠如奔馳、寶馬、福特、沃爾沃、特斯拉都公布了自己的無人駕駛計劃，業內普遍認為未來汽車工業發展的方向是無人駕駛車輛。無人駕駛車輛通過傳感器采集環境數據，進行分析判斷后做出決策，據此控制車輛在無人駕駛狀態下行駛。目前成熟方案中常用的采集數據內容有位置信息、三維信息、距離數據、圖像數據、其他環境信息等。

3 移動互聯汽車數據應用

（1）道路導航類

道路導航類業務主要利用GPS、A-GPS、北斗、基站定位等定位技術，通過車載終端為駕乘人員提供信息查詢、位置顯示、實時路況、導航和在線更新地圖等服務。通過車載終端，駕乘人員能夠在電子地圖上查找指定的街道名稱、車站名稱、企業名稱、寫字樓或者商戶等地理位置，車載終端能夠依據多種路由策略，為駕乘人員規劃從起點到終點的行車路線，查看車輛在電子地圖上位置，并提供實時路況和導航服務。通過移動互聯網，車載終端自動檢查地圖的最新版本，為駕乘人員提供地圖實時更新的服務。

（2）安全駕駛類

安全駕駛是移動互聯汽車的核心需求，安全駕駛類應用指通過分析車輛自身傳感器數據和周圍環境包括路面、路邊基礎設施、周圍車輛的感知數據對潛在的行車安全問題以語音、車輛HUD抬頭顯示等方式提示駕駛員，以降低汽車事故發生的概率，確保行車安全。

安全駕駛類應用根據數據來源可以細分為3類：第一，基于自身車況數據的安全駕駛應用，主要包括車輛故障報警、車輛違規駕駛預警；第二，基于路邊設施感知數據的安全應用，主要包括緊急路況告知、緊急救援、交通信息預警等；第三，基于車與車通信數據的主動安全應用，主要包括交叉路口碰撞避免、周圍車輛變道警示、緊急制動報警等。

（3）遠程監控類

遠程監控類包括停車位置提示、車門遠程應急開啟、車輛異地告警等服務。當駕乘人員忘記車輛停放地點時，可以撥打汽車信息服務平臺呼叫中心的電話，汽車信息服務平臺呼叫中心人員通過身份認證后可以遠程操作，讓指定的車輛鳴號或啟動雙跳燈，提醒停車位置。當駕乘人員在未帶車鑰匙需要開啟車門時，可以撥打汽車信息服務平臺呼叫中心的電話，呼叫中心人員通過身份認證后，遠程下發開門指令幫助開啟車門。在檢測到指定車輛出現車門異常開啟、車輛異常移動位置等異動的情況下，由車載終端或汽車信息服務平臺給駕乘人員發送短消息進行告警提示。

（4）維護保養類

維護保養類應用指通過車載終端實時獲取車況數據等信息，輔助駕駛員對車輛進行維修和保養。這部分應用使用從汽車CAN、LIN、FlexRay等總線連接的電子器件和ECU采集到的汽車各種使能部件的運轉數據，包括發動機、排放控制系統、燃油系統等的數據。

車載終端能夠從汽車CAN、LIN、FlexRay等總線連接的電子器件和ECU采集汽車各種使能部件的運轉數據，對這些數據進行處理后，通過無線通信網上報到汽車信息服務平臺，汽車信息服務平臺根據業務需求向汽車廠商及汽車售后維護機構轉發相關數據，便于這些機構開展增值服務，例如為汽車廠商提供駕駛員駕駛行為分析、汽車維修檢測報告、突發交通事件車況分析等。

（5）車輛保險類

目前比較常見的車輛保險類應用包括PADY（按里程付費）和UBI（基于車輛使用的保險）。PADY是指保險公司按照車輛行駛里程設計保險產品，用戶按照選擇的PADY保險產品支付與其車輛行駛里程相稱的保費；UBI根據上報的車況數據，建立車輛行駛數據庫系統，保險公司通過分析用戶駕駛里程和駕駛行為習慣，推出綜合性定制化車險業務。

（6）智能交通類

智能交通是現代信息技術在交通領域令世人矚目的應用，涉及多個方面的功能，包括信息采集、信息服務、車輛導航、安全輔助駕駛及道路交通規劃、管理等。其中，信息采集包括對車輛自身狀態信息的采集和車輛所行駛路面的信息采集。

傳統的動態交通信息采集方式大都需在交叉路口鋪設固定型檢測器，成本較高，一次性投入及后期持續性投入都非常高，且受鋪設范圍的影響。由于移動型檢測器可以獲得整個道路網絡任一路段的區間交通流數據，是未來信息采集技術的主要發展方向，也是國內外的研究熱點[4]。移動互聯汽車可以即時獲取車輛前裝和后裝傳感器采集數據、V2X交互數據與車輛屬性數據等，基于移動互聯汽車構成的車聯網將產生巨量動態、廣覆蓋的車輛和道路交通信息數據，毫無疑問將成為未來智能交通的理想數據來源，智能交通類應用將成為移動互聯汽車數據典型的、最有潛力的應用之一。

（7）政府監管類

2013年9月17日，國家環境保護總局發布2013年第37號頒布國家環保標準——《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）》（GB 18352.5）[5]。自2018年1月1日起，本標準替代《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第III、IV階段）》（GB 18352.3），所有銷售和注冊登記的輕型汽車應符合本標準要求。

《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）》（GB 18352.5）標準規定了裝用點燃式發動機的輕型汽車，在常溫和低溫下排氣污染物、雙怠速排氣污染物、曲軸箱污染物、蒸發污染物的排放限值及測量方法，污染控制裝置耐久性、車載診斷（on-board diagnostic，OBD）系統的技術要求及測量方法。

4 移動互聯汽車數據產業鏈與數據共享

未來的移動互聯汽車數據產業鏈包括數據聚合、數據加工、數據服務、數據應用、數據咨詢以及設備制造、軟件開發、系統集成、數據傳輸等以數據生產與應用為目的產業經濟相關實體。數據聚合者從汽車內部、基礎設施、服務平臺、人車交互、智能終端（服務于汽車用戶）等采集、存儲和管理數據。數據加工者從數據聚合者處獲得各種原始數據，并對這些數據進行格式轉換、清洗等標準化工作，通過各種工具、算法對標準化數據進行處理，以適當的方式向數據服務和數據應用提供中間數據產品。數據服務者以DaaS（數據即服務）方式將數據聚合者管理的原始數據和（或）數據加工者提供的中間數據產品共享或開放給數據應用者。數據應用者以SaaS（軟件即服務）方式將數據應用者提供的各種數據應用推送給移動互聯汽車用戶，實現數據的價值落地。數據咨詢者為數據聚合、數據加工、數據服務、數據應用提供科學實用的解決方案，是服務于移動互聯汽車數據產業鏈多個環節的從業者，是數據科學家、數據分析師和數據架構師的搖籃。設備制造者、軟件開發者、系統集成者是IT產業常見的從業者，移動互聯汽車數據產業鏈的設備制造者、軟件開發者、系統集成者專指它們面向移動互聯汽車數據產業提供軟硬件產品和服務，如設備制造者提供專用于數據存儲和數據計算的存儲器和服務器，軟件開發者提供Hadoop、MapReduce、HBase等數據處理產品。數據傳輸者基于移動通信網絡、互聯網等，提供高帶寬、低時延、安全、可靠的數據傳輸服務。

已有移動互聯汽車數據應用尚是小眾化的、特定應用領域的低水平應用，遠沒有達到規模化、集約化的水平，特定數據采集系統還是自成體系的自治系統，移動互聯汽車數據沒有實現真正的數據共享，數據價值沒有得到充分的發掘和利用。移動互聯汽車數據的開發和利用離不開一個健康的數據共享生態，一個健康的數據共享生態需要一個技術體系框架來支撐。

5 移動互聯汽車數據共享框架

移動互聯汽車數據共享框架如圖1所示。移動互聯汽車數據平臺通過車載終端采集的移動互聯汽車數據，經由移動互聯汽車數據采集網關上傳到移動互聯汽車數據平臺，政府監管、保險公司、車廠及移動互聯汽車服務平臺等數據共享與開放對象實體通過移動互聯汽車數據共享網關向移動互聯汽車數據平臺獲取所需數據。

圖1 移動互聯汽車數據共享框架

移動互聯汽車數據是特定汽車裝載的傳感器采集的數據、V2X交互數據以及汽車屬性數據的統稱。汽車自身的傳感系統會產生大量的車輛運行狀態和行駛狀態等實時數據，數據采集網關就是要對數據采集者進行鑒權認證，保護汽車數據所有者的合法權益，保證車內系統的安全，確保不影響車輛的正常行駛。在移動互聯汽車數據平臺合法合規采集了汽車數據以后，有義務保證合法合規地管理數據，對數據使用者的數據共享請求進行鑒權認證，對汽車數據共享進行必要的策略管理與安全審計，這些任務由數據共享網關完成。

移動互聯汽車數據平臺主要包括數據預處理、數據存儲與管理、數據分析與挖掘、數據加工與處理、數據共享與開放等功能。數據采集網關主要包括數據采集鑒權、應用識別、應用阻斷、流量審計、流量控制等功能。數據共享網關主要包括數據使用鑒權、數據共享策略管理、安全審計等功能。

圖2是一個移動互聯汽車數據平臺獲取并共享車內數據的流程示意，具體步驟如下所示：

（1）移動互聯汽車數據平臺向數據采集網關發送數據采集請求；

（2）數據采集網關通過數據采集請求的鑒權認證；

（3）數據采集網關向車載終端發送數據采集請求；

（4）車載終端從車輛獲取所需采集的數據并反饋給數據采集網關；

圖2 一個移動互聯汽車內數據采集與共享流程示意

（5）數據采集網關將采集的數據反饋給移動互聯汽車數據平臺；

（6）數據應用系統向數據共享網關發送數據應用需求；

（7）數據共享網關通過數據應用需求的鑒權認證；

（8）數據共享網關向移動互聯汽車數據平臺發送數據應用需求；

（9）移動互聯汽車數據平臺準備數據應用需要的數據并反饋給數據共享網關；

（10）數據共享網關將需要的數據反饋給數據應用系統。

6 結束語

通過對移動互聯汽車數據內容、數據應用的分析研究，可以得出如下結論：移動互聯汽車產生數量巨大、類型多樣的實時變化數據，具備人們公認的典型大數據特征；移動互聯汽車數據主體龐大，目前數據采集主體分散、采集量低，通常只是基于應用的需要采集位置數據、OBD數據等特定范圍的數據，數據沒有得到充分的挖掘；移動互聯汽車數據應用案例較少，多是面向駕乘人員的小眾應用，規模應用尚未出現；移動互聯汽車數據共享標準化尚未引起業界的高度重視，相關工作還處于探索階段。我國汽車產業起步較晚，但國內國際移動互聯汽車數據產業發展水平相當，而龐大的國內市場和巨大的經濟社會發展潛力，盡顯我國移動互聯汽車數據產業發展優勢。

移動互聯汽車數據沒有實現真正的數據共享，數據價值就難以得到充分的發掘和利用。移動互聯汽車數據的開發和利用離不開一個健康的數據共享生態，一個健康的數據共享生態需要一個技術體系框架來支撐。本文提出的移動互聯汽車數據共享框架適應了移動互聯汽車數據共享研究發展的要求，特別呼應了人們對移動互聯汽車數據共享面臨的數據利益主體多元，亟需規模化、集約化、規范化發展的需要，探討共同構建一個可信、共享、開放的移動互聯數據應用技術支撐體系，促進移動互聯汽車數據產業穩健發展。

[1] 胡舜耕.汽車信息通信服務的發展研究 [J].信息通信技術, 2012(5):56-60. HU S G.Research on the telematics service development of motor vehicle[J].Information and Communication Technology, 2012(5):56-60.

[2]胡舜耕,魏進武.大數據及其在電信運營中的應用研究[J]。電信技術,2015(1):14-17. HU S G,WEI J W.Research on big data and its application in telecommunication operations [J]. Telecommunications Technology,2015(1):14-17.

[3]Dedicated short range communications (DSRC)message set dictionary:SAE J2735:2006[S/OL].(2009-11-19)[2016-11-01]. http://standards.sae.org/j2735_200911/.

[4]董珂洋.交通信息采集方法研究 [D].重慶:重慶交通大學, 2009. DONG K Y.Research in traffic information collection[J]. Chongqing:Chongqing Jiaotong University,2009.

[5]輕型汽車污染物排放限值及測量方法 (中國第五階段):GB 18352.5:2013[S/OL].(2009-11-19)[2016-11-01].http://www. zhb.gov.cn/gkml/hbb/bgg/201309/t20130917_260326.htm?COLL CC=851195225&. Limits and measurement methods for emissions from light-duty vehicles (China 5):GB 18352.5:2013[S/OL].(2009-11-19) [2016-11-01].http://www.zhb.gov.cn/gkml/hbb/bgg/201309/t20 130917_260326.htm?COLLCC=851195225&.

胡舜耕（1963-），男，博士，中國聯合網絡通信有限公司研究院高級工程師，先后在國內外期刊、學術會議上發表論文近40篇，主要研究方向為車聯網、大數據等。

王志軍（1976-），男，中國聯合網絡通信有限公司研究院平臺與產品實驗室主任、云計算實驗室主任（兼）、高級工程師，科技部“智能終端與移動互聯網業務創新團隊”核心成員。作為主要完成人，獲得國家科學技術進步獎1項、省部級科學技術進步獎9項、國際組織獎1項。主要研究方向為大數據、云計算和移動互聯網。

張琳（1974-），男，博士，北京郵電大學信息與通信工程學院執行院長、教授、博士生導師，長期從事網絡信息處理、車聯網與移動互聯網基礎理論與關鍵基礎研究及實踐工作。先后主持和參加了國家重點研發計劃、“973”計劃、“863”計劃目標導向項目、國家科技重大專項等10余項國家級項目，發表SCI/EI檢索論文120余篇，出版著作3部。

常琳（1983-），女，博士，中國科學院微電子研究所助理研究員，主要研究方向為車聯網、汽車電子。

Data sharing of mobile internet vehicles

HU Shungeng1,WANG Zhijun1,ZHANG Lin2,CHANG Lin3
1.China Unicom Research Institute,Beijing 100032,China 2.School of Information and Communication Engineering,Beijing University of Posts and Telecommunications,Beijing 100876,China 3.New Energy Automotive Electronics R&D Center,Institute of Microelectronics of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100029,China

Vehicles with internet communication capabilities are called mobile internet vehicles,data collected by sensors loaded with specific vehicles,V2X interactive data,and vehicle attribute data collectively referred to as mobile internet vehicle data.The data content of mobile internet vehicles was analyzed,the application of mobile internet vehicles data was studied,the composition of the industry chain of mobile internet vehicles data was analyzed,and a data sharing framework for mobile internet vehicles based on data collection,management and sharing was proposed.

mobile internet vehicle,data,industry chain,sharing

TP311

A

10.11959/j.issn.1000-0801.2016307

2016-11-02；

2016-12-09