淺談車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

黃正坤　費(fèi)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(shuō)，本文將對(duì)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(wèn)題已經(jīng)成為全球急需解決的一個(gè)公共問(wèn)題，涉及安全、擁堵、污染等一系列的問(wèn)題。當(dāng)駕駛員駕駛汽車時(shí)受周邊環(huán)境影響或可見度較低時(shí)，駕駛安全會(huì)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(shí)時(shí)信息（如速度、方向、實(shí)時(shí)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(shí)的做出相應(yīng)的調(diào)整或者規(guī)避，會(huì)減少很多的交通事故，以及擁堵等一系列的問(wèn)題，同時(shí)也減少了因車輛造成的環(huán)境污染的問(wèn)題。隨著發(fā)展和這些問(wèn)題解決的需要，車聯(lián)網(wǎng)被推倒了前臺(tái)。

傳統(tǒng)意義上的車聯(lián)網(wǎng)，一般是指通過(guò)安裝在車上各個(gè)位置的電子標(biāo)簽，通過(guò)無(wú)線射頻等采集技術(shù)對(duì)車輛的所有的靜態(tài)屬性信息和動(dòng)態(tài)屬性信息進(jìn)行采集，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將采集到的信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，并對(duì)信息有效的處理和利用。同時(shí)可以根據(jù)不同的需求對(duì)所有連接網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的車輛運(yùn)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(guò)安裝的RFID、GPS、傳感器、攝像頭、圖像處理等裝置完成對(duì)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(guò)無(wú)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(shí)時(shí)狀態(tài)處理；車輛間的信息實(shí)時(shí)共享，并且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳匯聚到中央處理系統(tǒng)。通過(guò)云計(jì)算等技術(shù)，對(duì)這些大量的車輛信息進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析和處理，從而計(jì)算出各個(gè)車輛的最佳行駛路線，形成實(shí)時(shí)路況信息匯報(bào)，以及信號(hào)燈周期的安排等。

1 車聯(lián)網(wǎng)背景

在1990年施樂(lè)公司推出了基于網(wǎng)絡(luò)的可樂(lè)販?zhǔn)蹤C(jī)，這是早期物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)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(shí)提出來(lái)，并正式在美國(guó)召開的移動(dòng)計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)國(guó)際會(huì)議中提出物聯(lián)網(wǎng)。

同樣的是美國(guó)也是Telematics產(chǎn)業(yè)的先行者，車載電腦開始有了無(wú)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(guò)無(wú)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(guó)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(guó)、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(shí)，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(yùn)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(guó)內(nèi)開始迅速發(fā)展的同時(shí)也得到了國(guó)家的重視。2010年車聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目被列為我國(guó)重大專項(xiàng)的第三專項(xiàng)“新一代寬帶無(wú)線移動(dòng)通信網(wǎng)重大專項(xiàng)”中的重要項(xiàng)目，2013年中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)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(gè)層次，即端感知層、端系統(tǒng)應(yīng)用層、傳輸層和云平臺(tái)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(wú)線傳感器技術(shù)

傳感網(wǎng)絡(luò)主要用來(lái)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(guò)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將獲取的標(biāo)識(shí)和傳感信息接入自組網(wǎng)絡(luò)或者互聯(lián)網(wǎng)。整個(gè)車的傳感網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)過(guò)程中也會(huì)涉及很多問(wèn)題，如無(wú)線設(shè)備間的互聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)地址需求與分配，自動(dòng)組網(wǎng)，高速自動(dòng)繳費(fèi)、傳輸控制與無(wú)線多媒體等。

車聯(lián)網(wǎng)中無(wú)線傳感器技術(shù)用于識(shí)別車身以及對(duì)車身周圍環(huán)境的各種屬性信息。目前各個(gè)識(shí)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(shí)別等都需要有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行全局標(biāo)識(shí)。

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(yǔ)義解析體系，以及各種數(shù)據(jù)處理技術(shù)等，通過(guò)車載端的系統(tǒng)及各種軟件可以實(shí)時(shí)的處理車輛自身，以及來(lái)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(shí)還需要具有先進(jìn)計(jì)算功能。

2.3 車聯(lián)網(wǎng)安全

車聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)處于開放的公共網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，涉及到個(gè)人隱私及安全等問(wèn)題，這些問(wèn)題也是不可回避的問(wèn)題。現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)所面臨的各種安全及隱私問(wèn)題，在車聯(lián)網(wǎng)中同樣存在，如個(gè)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的廣播特性也使得安全問(wèn)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(lái)安全將不再是問(wèn)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(duì)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(duì)車輛之間的信息交換主要研究大型車輛編隊(duì)中各個(gè)車輛間交互以及決策等。車輛間安全的無(wú)線通信和可靠組網(wǎng)是整個(gè)編隊(duì)安全的可靠保證，同時(shí)為車隊(duì)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(dòng)中或靜止?fàn)顟B(tài)下的車輛之間能夠迅速的建立一個(gè)支持快速網(wǎng)絡(luò)切換和實(shí)時(shí)靈活組網(wǎng)的能力，以及車輛間具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換特性的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)車輛間的各種信息的實(shí)時(shí)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)，并在各個(gè)無(wú)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(shí)時(shí)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(yùn)用于整個(gè)交通系統(tǒng)中，通過(guò)車和路之間信息的實(shí)時(shí)交互和共享實(shí)現(xiàn)智能協(xié)同，也為交通運(yùn)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(shí)時(shí)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(shí)需要考慮車與路的協(xié)同技術(shù)，更快的實(shí)現(xiàn)車路智能互聯(lián)。同時(shí)，車、路和中心間的關(guān)鍵技術(shù)主要是通過(guò)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(guò)大數(shù)據(jù)的分析對(duì)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(gè)健康發(fā)展的環(huán)境，進(jìn)而引導(dǎo)汽車、電子、通訊等各個(gè)行業(yè)協(xié)同推動(dòng)增長(zhǎng)，進(jìn)而吸引更多的人才和資金參與車聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)的早日落地。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]