車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究

許新　王體龍　張靜鶴　孫英坤

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)作為目前國家重點(diǎn)發(fā)展的五大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，己經(jīng)被列入了國家發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃。發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)重點(diǎn)要加快推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)與應(yīng)用。在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域，車聯(lián)網(wǎng)因其應(yīng)用效用和產(chǎn)業(yè)帶動作用，正成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范的首選。這是因?yàn)檐嚶?lián)網(wǎng)應(yīng)用是解決交通管理難題的重要方案；車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的智能交通有利于實(shí)現(xiàn)中國車用油氣能源的合理利用，減少交通污染；車聯(lián)網(wǎng)具有強(qiáng)大的規(guī)模效應(yīng)和產(chǎn)業(yè)帶動作用。與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)成相同，車聯(lián)網(wǎng)也可劃分為三個層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，分別對應(yīng)著全面感知、可靠傳送和智能處理系統(tǒng)功能。

關(guān)鍵詞：車聯(lián)網(wǎng)；體系結(jié)構(gòu)；智能感知

引言

2009年8月，溫家寶總理提出“感知中國，物聯(lián)網(wǎng)已被正式列為國家五大新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)之一”。物聯(lián)網(wǎng)成為今后國家重點(diǎn)發(fā)展和推廣的高新技術(shù)，車聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用推廣的重要途徑之一。以車聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智能交通將先進(jìn)的技術(shù)如傳感技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)、云計(jì)算等有機(jī)融合并應(yīng)用到整個交通管現(xiàn)體系，一種智能、實(shí)時、高效的交通運(yùn)輸控制與管理系統(tǒng)將被建立。在中國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型建設(shè)創(chuàng)新型社會的過程中，車聯(lián)網(wǎng)所帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益將會起到重要作用。

1 車聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生

車聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用推廣的重要途徑之一。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開這項(xiàng)技術(shù)的具體應(yīng)用及推廣，只有當(dāng)這項(xiàng)技術(shù)作用于生產(chǎn)、生活實(shí)踐，與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力相結(jié)合才能最大程度發(fā)揮其價值推動社會快速進(jìn)步。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展離不開這項(xiàng)技術(shù)在具體領(lǐng)域的應(yīng)用。綜合目前現(xiàn)實(shí)情況，物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)、電力、物流、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景。車聯(lián)網(wǎng)作為一項(xiàng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，被認(rèn)為是物聯(lián)網(wǎng)最有可能率先實(shí)現(xiàn)的行業(yè)大規(guī)模應(yīng)用之一，原因有以下幾點(diǎn)：（1）物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用-智能交通-在中國具有很迫切的需求，而車聯(lián)網(wǎng)是實(shí)現(xiàn)智能交通的合理方式。智能交通管理有利于緩解中國各地的交通壓力和降低各種交通事故發(fā)生的頻率，是目前交通管理的發(fā)展方向。（2）車聯(lián)網(wǎng)具有良好的產(chǎn)業(yè)技術(shù)與應(yīng)用基礎(chǔ)。汽車行業(yè)目前擁有較為成熟的電子技術(shù)及應(yīng)用，這有利于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速融合應(yīng)用。汽車電子技術(shù)在整車控制、車身控制、智能控制等方面形成了成熟的產(chǎn)品系列和研發(fā)體系，使得汽車工業(yè)產(chǎn)品具備了相當(dāng)?shù)男畔⒖萍己?，僅需要進(jìn)一步融入通信、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)具體物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，這利于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在汽車行業(yè)及其他行業(yè)的推廣與應(yīng)用。

2 車聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)狀

2.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀

車聯(lián)網(wǎng)起源于“Telematics”一詞。美國著名公司Gartner認(rèn)為Telematics指運(yùn)用無線設(shè)備和“黑箱”技術(shù)在組織間實(shí)時傳遞數(shù)據(jù)，在汽車領(lǐng)域具有典型應(yīng)用?，F(xiàn)在，Telematics通常指應(yīng)用計(jì)算機(jī)、衛(wèi)星定位、通信、傳感等技術(shù)，通過無線通信網(wǎng)絡(luò)的語音、數(shù)據(jù)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS），使汽車及駕乘者能夠與外部進(jìn)行雙向信息傳遞，使汽車和其中駕乘人員能夠與道路、其他車輛和人員進(jìn)行交互式通訊，以此向駕駛員和乘客提供所需信息并開展道路救援、遠(yuǎn)程診斷、導(dǎo)航指引、娛樂等服務(wù)。Telematics的產(chǎn)業(yè)范疇包括硬件、軟件、汽車通信內(nèi)容提供、無線互聯(lián)網(wǎng)、娛樂系統(tǒng)等多方面。

2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

在中國，2009年12月Telematics@China高峰論壇上，Telematics被人們定義為是“物聯(lián)網(wǎng)在汽車上的應(yīng)用”。以汽車為中心，應(yīng)用移動通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息傳遞使汽車用戶與通信衛(wèi)星系統(tǒng)、車載終端設(shè)備、TSP、其他用戶等相連而形成的網(wǎng)絡(luò)，就是汽車物聯(lián)網(wǎng)。2010年10月無錫舉行的中國國際物聯(lián)網(wǎng)（傳感網(wǎng)）大會得到消息說，汽車移動物聯(lián)網(wǎng)（車聯(lián)網(wǎng)）項(xiàng)目將被當(dāng)作為中國重大專項(xiàng)第三項(xiàng)的重要項(xiàng)目上報(bào)國務(wù)院。車聯(lián)網(wǎng)這個名詞在物聯(lián)網(wǎng)這樣的大背景下應(yīng)運(yùn)而生。

3 車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

國內(nèi)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀：

（1）現(xiàn)有的車輛服務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相對脆弱，所有的服務(wù)集成于一個服務(wù)中心，而所有的車輛必須直接與這個中心取得連接才能獲得服務(wù)，一旦與服務(wù)中心失去連接就失去了所有的服務(wù)。

（2）服務(wù)提供相對有限，原因是現(xiàn)有的車輛服務(wù)系統(tǒng)不是一個開放式的架構(gòu)。也就說車輛只能獲得所屬品牌服務(wù)商提供的服務(wù)而彼此不能共享服務(wù)，第三方服務(wù)提供商無法為車輛提供服務(wù)。

（3）通信技術(shù)單一，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)量較大的數(shù)據(jù)交換，這也極大的限制了服務(wù)質(zhì)量及服務(wù)層次。

在網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)上，利用多種無線通信方式實(shí)時接入互聯(lián)網(wǎng)從而獲得服務(wù)，這樣的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)足夠健壯，在絕大部分區(qū)域可以保證車輛的實(shí)時在網(wǎng)。通過車聯(lián)網(wǎng)終端上集成的3G移動模塊、WiFi模塊等高速通信模塊，車輛駕乘人員可以獲得更好的、更穩(wěn)定、更快速的車聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信能力，這就為高層次的車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供了非常好的基礎(chǔ)。例如接入車輛自組網(wǎng)、接入移動通信網(wǎng)、接入無線局域網(wǎng)。

4 車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)需要的技術(shù)支持

車聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)需要對感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)。

感知層是由感知節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)關(guān)組成的，感知節(jié)點(diǎn)是整個傳感網(wǎng)的基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)感知、處理、存儲及傳輸數(shù)據(jù)，其解決了數(shù)據(jù)獲取問題。通過傳感器等設(shè)備采集數(shù)據(jù)，通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制或物與物的直接通信。在感知層將選用ZigBee、Bluetooth和RFID技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)感知層的接入技術(shù)進(jìn)行研究，網(wǎng)絡(luò)層由互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)或更新的網(wǎng)絡(luò)組成，用于傳遞和處理信息。數(shù)據(jù)可通過互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、各類專網(wǎng)、小型局域網(wǎng)等進(jìn)行傳輸。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是將ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行IPv6虛擬化，也就是每個ZigBee感知節(jié)點(diǎn)都分配唯一的IPv6地址，外網(wǎng)IPv6設(shè)備跟感知節(jié)點(diǎn)通信時，直接采用感知節(jié)點(diǎn)的IPv6地址通信。

應(yīng)用層：應(yīng)用層解決了信息處理和人機(jī)交互的問題，是物聯(lián)網(wǎng)同行業(yè)專業(yè)技術(shù)的深度融合。由網(wǎng)絡(luò)層傳來的數(shù)據(jù)在這一層進(jìn)入各種信息系統(tǒng)處理，利用經(jīng)過分析處理過的感知數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對物體的智能分析、管理，為用戶提供豐富的服務(wù)。

（1）語音通話服務(wù)；（2）定位服務(wù)；（3）導(dǎo)航服務(wù)；（4）車輛服務(wù)中心連接服務(wù)；（5）移動互聯(lián)網(wǎng)接入；（6）車輛第三方信息管理服務(wù)；（7）車輛緊急救援；（8）車輛數(shù)據(jù)和管理服務(wù)。

5 結(jié)束語

文章主要介紹了車聯(lián)網(wǎng)的起源，發(fā)展現(xiàn)狀以及需要的技術(shù)。在當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展以及智能交通概念實(shí)現(xiàn)的背景下，我國政府各級政府及主管部門都制定了相關(guān)扶持政策，鼓勵車聯(lián)網(wǎng)企業(yè)積極參與政府組織的道路運(yùn)輸信息化建設(shè)，發(fā)展智能交通，構(gòu)建和諧社會。作為真正能夠?qū)蚁嚓P(guān)法規(guī)政策落到實(shí)處的技術(shù)載體，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展迎來了機(jī)遇，車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)必將在國家的宏觀政策下取得長足發(fā)展。

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