車聯網系統綜述

龔媛嘉　孫海波

【摘要】? ? 隨著國民生活質量的不斷提升，汽車幾乎已經成為了每個家庭的標配。當前我國汽車保有量持續增加，很多城市、甚至鄉村道路越來越擁堵，交通出行、交通安全、環境保護等問題越來越突出，車聯網將是解決這些問題的有效途徑。本文主要針對車聯網三層架構對車聯網系統進行介紹，包括感知層、網絡層、應用層。

【關鍵字】? ? 車聯網? ? 5G? ? AI

引言：

隨著5G技術的商用，車聯網（V2X，Vehicle to Everything）發展也達到了一個新高度。談到車聯網，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注，也將無人駕駛汽車、車聯網推向一個發展的新高度。

車聯網系統利用5G網絡、大數據計算、遙感控制、人工智能等技術，將人、車、路、物連接在一起，實現車輛的自動駕駛，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，改變人們的生活，進一步提高和解放社會生產力。

一、車聯網定義

車聯網是物聯網在道路交通領域的具體實踐應用，將極大減輕駕駛人員的工作量。具體來說，車聯網就是借助以5G、人工智能等新一代信息技術，實現車與車、人、路、控制平臺之間的網絡連接，實現在車聯網控制平臺上對所有車輛的靜、動態信息進行提取和利用，為駕駛人提供安全、高效的交通服務，將人從繁重的駕駛工作中解放出來。車聯網的發展，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）減輕駕駛人的工作量;4）出行更加節能環保。車聯網的概念最早提出于2009年9月，然而介于當時的技術條件，車聯網的發展是非常緩慢的，沒有達到大眾所預期的效果。在4G網絡條件下，點與點之間信息傳輸的延時為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秒的時間內車輛向前行駛了1.54米。可以設想，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，才收到車聯網控制平臺云端發來的制動信號。然而有了5G網絡的賦能，其大帶寬、低時延、超可靠的顯著優勢，將極大地促進車聯網的落地應用。

二、車聯網系統架構

典型的車聯網系統架構，主要分為三個層，分別是感知層、網絡層、應用層，如圖1所示。在感知層與網絡層之間，可以完成車聯網系統中車與車、車與路之間的數據通信，具體來講就是通過車內安裝的數據采集設備實現該車與其它車輛、路況、路邊固定物等的數據通信。

2.1 感知層

感知層由多種數據采集設備及傳感器組成，包括車內數據采集終端、RFID（Radio Frequency Identification，無線射頻識別，RFID能夠實現車與車間的數據通信、定位等功能，在車聯網系統中起到重要的作用）、北斗定位、視頻監控等。感知層是車聯網系統的基礎，采集大量的數據信息，比如行駛車輛自身的基本參數、車速、長寬高數據、重量、載貨信息、當前道路的通暢情況、天氣狀況等。將這些采集到的數據上傳給網絡層，進而為車聯網系統提供用于精準計算的基礎數據信息。

2.2 網絡層

網絡層主要以5G網絡傳輸為主，其它的通信傳送方式為輔，包括：傳統蜂窩網，LoRa、NB-IoT等低功耗廣域網，WiFi等短距無線網，一般根據數據采集的實際情況進行選擇。比如天氣狀況等規模較小數據選擇窄帶的通信方式，如果是傳輸視頻、車距之類的大容量、高并發數據就選擇寬帶的通信方式。網絡層在整個車聯網系統中，起到上傳下達的作用，完成大量信息數據的傳遞任務。

2.3 應用層

應用層是車聯網的控制大腦，其以車聯網指揮控制平臺為核心，實現與車聯網相關的其它應用，比如交通路況監測、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路徑，為用戶節約時間和成本。應用層的功能并不是一成不變的，根據實際情況可以隨時增刪。除了對交通路況監測外，還可以對當前環境的污染情況、附近加油站、休息區、車內人員的身體狀況等進行感知監測，路線規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、結束語

車聯網是汽車產業、信息產業和交通產業的融合匯聚點，是 5G、人工智能等新一代信息通信技術在汽車、交通等行業應用的重要體現。尤其是當前5G技術的普及應用，極大推動了車聯網發展。車聯網“車路網云一體化”將是5G網絡技術的主要應用場景 [1]。未來，車聯網必將在智慧交通領域發揮重要作用，而智慧交通是智慧城市建設的重要組成部分，直接影響到一個城市、地區的可持續發展。

參? 考? 文? 獻

[1] 王雪檸、翟媛、朱松.我國車聯網行業發展環境及趨勢影響分析.汽車工業研究[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的車聯網關鍵技術研究”，項目號：JBKY20210260。